На чем летают самолеты на каком топливе

Топливо для самолетов: как и чем заправляют воздушные судна

Каждый день в мире выполняется более 100 тысяч авиарейсов. В год мировая авиация потребляет около 300 млн тонн топлива. Эти цифры прекрасно отражают масштаб и сложность системы авиатопливообеспечения. Системы, от надежной работы которой во многом зависит безопасность миллионов людей, пользующихся авиатранспортом

Чем заправляют самолеты

Топливо для самолетов бывает двух видов. Поршневые двигатели, которыми оборудуются небольшие самолеты и вертолеты, работают на бензине — так же, как и автомобильные моторы. Правда, по составу такое топливо несколько отличается от автомобильного. Газотурбинные двигатели (турбореактивные и турбовинтовые), которыми сегодня оснащены практически все коммерческие воздушные суда, потребляют топливо для реактивных двигателей, которое также называют авиакеросином.

Основная марка авиакеросина, которым в России заправляют почти все пассажирские, транспортные и военные дозвуковые самолеты и большую часть вертолетов — ТС-1 — топливо сернистое. Оно вырабатывается из нефти с высоким содержанием серы.

В Европе основа системы авиатопливообеспечения — керосин Jet A-1. Он считается более экологичным как раз за счет меньшего содержания серы — при его производстве прямогонная керосино-легроиновая фракция полностью проходит процедуру гидроочистки. Российский авиакеросин — это смесь гидроочищеного и неочищенного прямогонного дистиллятов. В целом же это аналоги — более того, отечественный продукт может использоваться при гораздо более низких температурах, чем «Джет». ТС-1 сегодня наравне с Jet A-1 включен в международные документы и руководства по эксплуатации не только самолетов российского производства, но и лайнеров семейств Airbus и Boeing (правда, только выполняющих полеты по России). Но это авиакеросин для гражданской авиации, не предназначенный для сверхзвуковых самолетов.

Основное авиатопливо для сверхзвуковой авиации — РТ. При его производстве с помощью гидроочистки из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные, а также нестабильные соединения, содержащие серу, азот и кислород. При этом повышается термическая стабильность топлива, что крайне важно при полетах на сверхзвуковых скоростях, когда за счет трения о воздух нагревается весь корпус самолета, а вместе с ним и топливо в баках.

Разумеется, РТ, обладающее такими характеристиками, можно использовать и в обычных воздушных судах вместо ТС-1. Для самых же скоростных самолетов применяется авиакеросин Т-6, обладающий еще большей термостабильностью и повышенной плотностью.

Что касается авиабензина, то это, по сути, автомобильное моторное топливо, но с улучшенными свойствами, влияющими на надежность работы двигателя. Именно потребность в повышении детонационной стойкости, октанового числа, сортности, обеспечивающих запас динамических характеристик и надежности, заставляет производителей авиабензина добавлять в него тетраэтилсвинец (этилировать). Из-за токсичности эта присадка давно запрещена при производстве автомобильного бензина, но двигатель самолета работает в гораздо более напряженном режиме, а создать неэтилированный авиабензин, не уступающий по характеристикам этилированному, октановое число которого превышает пока не удалось никому.

При этом самым современным и совершенным самолетам и вертолетам с поршневыми двигателями нужен авиабензин с повышенным октановым числом — не меньше 100. Поэтому разработкой экологичных аналогов этилированного авиабензина 100LL (одна из самых востребованных марок в мире) сегодня занимаются ведущие производители и научные центры во всем мире. В том числе подобная программа существует и у «Газпром нефти».

100 тысяч авиарейсов выполняется в мире каждый день

Заправка в крыло

Правильная организация заправки даже одного воздушного судна — процесс сложный и при этом очень ответственный. Инцидентов и катастроф, причиной которых стала некачественно организованная заправка, к сожалению, в истории мировой авиации произошло немало. Достаточно вспомнить аварию 2000 года, когда у Ту-154 авиакомпании «Сибирь», летевшего из Краснодара, при посадке в Новосибирске отказали все три двигателя. Как показало расследование, топливные насосы просто забило частицами эпоксидного покрытия, кустарно нанесенного на внутренние стенки топливозаправщика умельцами одного из краснодарских ремонтных предприятий. Но если в этом случае благодаря профессионализму пилотов обошлось без жертв, то в Иркутске при падении гигантского транспортника Ан-124 на жилые дома в 1997 году погибли 72 человека. Одна из версий причины отказа трех двигателей «Руслана» из четырех — превышение содержания воды в авиационном топливе, которое привело к образованию кристаллов льда, забивших топливные фильтры. Чтобы такого не случалось, весь процесс заправки очень жестко регламентирован, а само топливо проходит несколько проверок качества на пути от нефтеперерабатывающего завода до бака самолета.

Первый этап — выходной контроль на самом НПЗ. Однако качественные характеристики керосина могут измениться при его перевозке в случае несоблюдения всех правил транспортировки. Поэтому при приеме керосина на топливозаправочном комплексе (ТЗК), вне зависимости от того, каким путем оно пришло с завода: по трубе, как в аэропортах московского авиаузла или санкт-петербургском Пулково; железнодорожным или автомобильным транспортом, как это происходит в большинстве воздушных гаваней страны, или, тем более, если керосин проделал долгий путь, включающий и наземные и водные маршруты, как при доставке в отдаленные точки, такие как Чукотка, — обязательно проводится входной контроль. Из каждой партии берутся пробы для лабораторных исследований, а также арбитражная проба, которую сразу опечатывают и хранят на случай возникновения разногласий в оценке качества у разных участников процесса топливообеспечения. Само топливо при закачке в приемные резервуары ТЗК проходит через фильтры с тонкостью фильтрации не более 15 мкм.

Заправляют самолеты двумя способами. В крупных современных аэропортах перрон соединен с ТЗК системой центральной заправки, а на самолетных стоянках установлены топливные гидранты. Из них керосин в баки воздушного судна перекачивается через специальные заправочные агрегаты (ЗА). Однако пока все же более распространен другой способ — с помощью цистерн—топливозаправщиков (ТЗ). В свою очередь в ТЗ керосин наливается на пунктах налива — складских или перронных. В зависимости от размера цистерны топливозаправщик может вместить до 60 тысяч литров керосина.

Перед началом закачки топливо еще раз проверяют, правда, без использования лабораторий. Керосин сливается из резервуаров ТЗ в прозрачную банку, и визуально определяется наличие в нем воды, кристаллов льда или осадка. Также проверяется и наличие воды в баках самолета перед заправкой и после нее. Перед подсоединением рукава топливозаправщика к горловине бака и само воздушное судно, и ТЗ обязательно заземляются. В истории бывали случаи, когда разряды статического электричества воспламеняли топливо и вызывали серьезные пожары. Для обеспечения безопасности людей самолеты практически всегда заправляются до посадки в них пассажиров.

Где хранится керосин

Объем топливных баков самого крупного и вместительного до последнего времени пассажирского лайнера Boeing-747 достигает 241 140 л (у последних модификаций). Это позволяет залить около 200 тонн топлива. Более привычные ближне- и среднемагистральные Boeing-737 и Airbus A-320 могут принять по

В большинстве самолетов топливо размещается в крыльях и баке, расположенном в центральной части самолета. На некоторых моделях еще один бак есть в хвосте или стабилизаторе — для утяжеления задней части самолета и облегчения взлета, а также для регулировки центровки самолета в полете.

Сначала топливо вырабатывается из внутренних отсеков крыла, затем из концевых. Однако непосредственно к двигателям керосин поступает только из одного бака — расходного (как правило, центрального), куда перекачивается изо всех остальных емкостей.

Для того чтобы предотвратить снижение давления при расходе топлива и прекращения его подачи в топливную систему, все баки сообщаются с атмосферой с помощью специальных дренажных баков в концевой части крыла. Попадающий в них забортный воздух замещает объем израсходованного горючего.

Топливо по бакам на современных лайнерах распределяется автоматически с помощью бортового компьютера. Соблюдение баланса крайне важно, так как влияет на центровку самолета, нарушение которой может привести к самым печальным последствиям, вплоть до катастрофы. Контролировать же процесс заправки и скорректировать его в случае необходимости можно со специальной панели, расположенной рядом с местом подсоединения рукава.

Сам оператор топливозаправщика в процессе заправки держит в руке специальный прибор контроля Deadman, кнопку которого необходимо нажимать через определенные промежутки времени. Если этого не происходит, заправка прекращается — система воспринимает пропуск в нажатии как нештатную ситуацию. Как только заданное количество керосина попало в баки, автоматика отключает подачу топлива, и заполняются документы, фиксирующие результаты заправки.

Автоматизация по всем направлениям

Постоянно автоматизируется не только сам процесс того, как заправляют самолеты. Именно в этом направлении развивается и вся система авиатопливообеспечения. Уже сегодня клиенты лидеров мирового рынка в этом сегменте могут в онлайн-режиме заказать заправку своего самолета в любом аэропорту присутствия топливного оператора. Такую схему развивает, например, Air Total International, свою интегрированную облачную систему управления топливозаправкой создает и Air BP, причем делает он это совместно с глобальным центром планирования полетов RocketRoute, в платформу которого интегрируются данные о топливозаправочной сети по всему миру.

В этом же направлении двигается «Газпромнефть-Аэро» в рамках реализации программы «Цифровой ТЗК».

241 тыс. л — объем топливных баков одного из самых крупных и вместительных в настоящее время пассажирских лайнеров Boeing-747

Сам процесс заправки по такой схеме выглядит как кадр из фантастического фильма. К лайнеру на стоянке подъезжает ТЗ, пилот, как на обычной АЗС, платит за топливо пластиковой картой с помощью мобильного терминала, которым оборудован топливозаправщик. Водитель ТЗ с планшета оформляет и распечатывает документы, подтверждающие факт заправки для пилота — уже через 10 минут в офис авиакомпании приходят необходимые финансовые документы, а баки самолета заполняются топливом.

Наличие такой системы, очевидно, повышает конкурентоспособность топливных операторов, так как значительно упрощает и оптимизирует процесс планирования полетов их клиентам — авиакомпаниям.

Зеленый керосин

Еще одно направление развития авиатопливного рынка совпадает с вектором движения рынка автомобильного — это снижение уровня вредных выбросов в атмосферу. Главная технология здесь — создание более чистого топлива, в первую очередь за счет разработки и использования биокомпонентов.

На сегодня процедуру сертификации прошли несколько технологий производства авиационного биотоплива. Биокеросин производят из биомассы с помощью процесса Фишера — Тропша*, из растительного масла, создают горючее для самолетов и на основе этилового спирта. Биокомпоненты в разных пропорциях (максимум 50×50) смешиваются с обычным авиакеросином, что позволяет сократить объем выбросов углекислого газа в атмосферу почти на 50 %. При этом конечный продукт по химическому составу эквивалентен традиционному авиатопливу, и его применение не влияет на эксплуатационные характеристики самолетов.

Одним из первых коммерческие заправки биотопливом начал аэропорт норвежского Осло, а пионером в использовании экологичного керосина стала немецкая Lufthansa. Использование биотоплива одобрено Федеральной авиационной администрацией США (FAA), им уже заправляют свои самолеты в США несколько десятков авиакомпаний.

Но у развития этого направления есть одно но — производство биотоплива пока слишком дорого, поэтому сегодня, во времена низких цен на нефть, оно не может на равных конкурировать с обычным «Джетом», а тем более с ТС-1.

Полезные дополнения

Авиакеросин, как правило, не используется в чистом виде. Для улучшения его характеристик используются различные присадки. Основные из них:

Противодокристаллизационная (ПВК-жидкость): наиболее известная присадка этого типа — жидкость «И-М». При полете на большой высоте топливо охлаждается до очень низких температур (от −30°С до −45°С). В таких условиях вода, содержащаяся в топливе, кристаллизуется, частицы льда могут забить фильтры, и двигатель остановится. Присадки эффективно решают эту проблему.

Антистатическая: увеличивает электропроводность топлива, снижая при этом активность накопления статического электричества в топливной системе и, соответственно, риск возникновения пожара.

Антиокислительная: борется с окислением топлива и отложением смолистых образований в топливной системе и двигателе.

Противоизносная: увеличивает срок эксплуатации механизмов топливной системы.

* Процесс Фишера — Тропша — химическая реакция, происходящая в присутствии катализатора, в которой монооксид углерода (CO) и водород H2 преобразуются в различные жидкие углеводороды. Обычно используются катализаторы, содержащие железо и кобальт. Принципиальное значение этого процесса — производство синтетических углеводородов

Источник

Всё про авиационное топливо

Расход топлива – важнейшая составляющая летно-технических характеристик самолета. Чем он ниже, тем эффективнее эксплуатация машины и меньше финансовые затраты на ее обслуживание. Также большое значение имеет то, каким топливом заправляется конкретная модель и как именно осуществляется процедура. Вопрос с горючим намного сложнее, чем могло бы показаться, на первый взгляд.

Требования к горючему для авиации

Выбирая топливо для самолета, нужно учитывать выдвигаемые к нему требования. Их нарушение может привести к ускоренному износу или повреждению двигателей, а также повышает риск авиакатастрофы. Основные положения о характеристиках горючего закреплены законодательно, но многие самолеты имеют особенности, из-за которых выбирать топливо нужно тщательнее.

Базовые требования к топливу:

Горючее, используемое на авиации для полетов над территориями с очень холодным климатом, должно вырабатываться с температурой плавления кристаллов ниже 600 °C. Этот параметр определяется индивидуально с учетом среднестатистических погодных условий в регионе.

Виды авиатоплива

То, на каком топливе летает самолет, зависит от его характеристик. Всего применяется два вида: авиакеросин или авиационный бензин. В большинстве случаев используется керосин, называющийся также реактивным топливом.

Авиакеросин

Самолеты заправляют специальным керосином, представляющим собой жидкие фракции, полученные путем перегонки из малосернистых и сернистых видов нефти. В составе допускается присутствие некоторого объема бензиновых элементов.

Российский авиационный керосин бывает нескольких видов. Для дозвуковых пассажирских лайнеров применяется Т-1, ТС-1 или Т-2. Более технически продвинутые сверхзвуковые самолеты требуют тяжелого топлива. К таким относятся: Т-6 и Т-8В. Также существует горючее РТ, применяющееся для Су-27, Ту-22 и некоторых других самолетов.

Авиационный бензин

Второе топливо для самолетов – авиационный бензин. Его применяют для высоконагруженных поршневых моторов внутреннего сгорания. При производстве он получается из прямой перегонки нефти с добавкой высококачественных компонентов и присадок или без нее. Главными качествами бензина выступают: детонационная стойкость, фракционный состав и химическая стабильность.

Последними используемыми в России были Б-91/115 и Б-95/130. Сейчас от них отказались, отдав предпочтение автомобильному бензину АИ-95. Его используют для легкомоторной авиации. Изредка также применяется Б-70, но только в качестве растворителя при проведении техобслуживания.

Спецприсадки для авиационного топлива

Улучшить свойства авиационного топлива можно с помощью специальных присадок. Они могут исключить негативное влияние внешних условий, стабилизировать работу двигателя и повысить срок службы самолета.

Возможность использования топлива с присадками зависит от конкретной модели самолета и двигателя, установленного в ней. В отдельных случаях предпочтительно применять стандартные варианты горючего без добавок.

Сколько стоит авиатопливо и одна заправка самолета

Популярное высококачественное топливо, изготавливаемое в России, называется ТС-1. Оно часто используется для заправки пассажирских самолетов. Средняя цена составляет около 50000 рублей за тонну. Некоторые регионы продают его дороже. Например, на Камчатке приобрести тонну удастся только за 80000 рублей.

Стоимость одной заправки самолета зависит от дальности следования и объема топливных баков. При перелете Boeing 737 из Москвы в Санкт-Петербург затраты на горючее составят около 150000 рублей. Советский Як-40 выполнит тот же рейс при затратах около 450000 рублей, так как потребляет намного больше.

Расход топлива

Определить, сколько топлива расходуют самолеты, бывает затруднительно. Для этого следует учитывать множество внешних факторов. Само же потребление может выражаться удельным или часовым расходом.

От чего зависит расход топлива

Существует большое количество факторов, влияющих на то, сколько тратит топлива самолет во время полета. Поэтому при создании проекта будущей машины учитываются многие элементы и вероятные затраты горючего, связанные с ними.

Также повлиять на уровень расхода могут некоторые условия полета и использование дополнительного оборудования. Последнее особенно актуально для эксплуатации военной авиации с продвинутыми электронными системами.

Удельный и часовой расход топлива

Под удельным расходом топлива понимают количество использованного самолетом горючего на единицу времени или расстояния относительно мощности либо тяги двигателя, установленного на машине. Такой тип исчисления используется чаще всего. При этом учитывается несколько параметров, из которых будет происходить расчет.

Из них получается определенная величина. Обычно за основу берется кг/кгс-ч или г/л.с.-ч. Для пассажирских авиаперевозок зачастую применяется другой расчет, в который входит вес использованного топлива на один километр с количеством пассажиров на борту. Он обозначается как г/пасс.-км. Рассчитать затраты на 100 км можно, умножив итоговое значение на 100. Такой показатель полезен для определения топливной эффективности, так как помогает найти выгодный самолет для перевозки заданного числа пассажиров с минимальными затратами на топливо.

Вторым типом исчисления трат горючего считается часовой расход. Под ним подразумевают количество использованного топлива за час полета. Для расчета берется величина, получаемая при движении самолета на крейсерской скорости и предельной коммерческой нагрузке. Иные условия недопустимы и считаются недостоверными. При таком исчислении обозначением параметра выступает кг/ч. Его среднее значение для большинства авиации варьируется от 1 до 15 тыс. кг/ч.

Под крейсерской скоростью, используемой при этом расчете, понимают базовую скорость, при которой производятся все перевозки пассажиров на конкретной модели самолета. Обычно она составляет около 80% от максимальной и ограничена с целью повышения безопасности полета или увеличения допустимой коммерческой нагрузки. Последняя подразумевает количество пассажиров, а также их общий вес, включая багаж, ручную кладь и прочие вещи.

При просчете грузовых или пассажирских рейсов второй тип исчисления считается более логичным, так как их целью становится доставка груза на нужное расстояние при минимальных затратах топлива. Удельный расход полезен только для расчета максимального количества времени, которое может провести в воздухе самолет. Тем не менее закрепился в технических характеристиках именно он.

Как рассчитывают количество топлива на полет

Перед отправлением самолета в рейс производится подсчет количества топлива, которым нужно наполнить баки. С этой целью применяются специальные формулы, доступные определенному кругу лиц, работающих на авиакомпанию. Для каждого самолета они могут быть разными. Поэтому универсального способа определить будущие затраты нет.

Примерная таблица расчета количества топлива на полет

Несмотря на недоступность формул для общественности, посчитать примерный расход все же можно. Для этого потребуется учесть несколько важных факторов:

Сложив все эти значения, можно узнать, сколько горючего нужно для самолета. Правильно просчитать это получится только при знании точных летно-технических характеристик модели, расстояний и расположения дополнительных аэродромов. Поэтому полученные значения могут быть только приблизительными.

Расход топлива у разных самолетов

Узнать, какой расход топлива у самолетов, можно с помощью сведений, предоставленных публике компаниями-производителями. Для гражданской авиации дают информации намного больше, поэтому выяснить все о ней проще.

Популярные гражданские самолеты

Почти все самолеты гражданской авиации, разработанные в последние десятилетия, летают на авиакеросине. Он обеспечивает необходимые обороты двигателю, чтобы выполнить рейс на дальние расстояния. Авиакеросин для пассажирских самолетов может разбавляться присадками, что повышает эффективность его использования. Затраты горючего во всех случаях приблизительно идентичны и варьируются с минимальными отклонениями.

Таблица с расходом топлива на популярных гражданских самолетах:

Популярные военные самолеты

Чем габаритнее машина, тем выше расход горючего. Поэтому использование крупных авиалайнеров, предназначенных для большого числа пассажиров, на малопопулярных маршрутах нерентабельно.

Узнать расход топлива на популярных военных самолетах трудно. Большинство стран стараются засекретить подобную информацию или предоставляют заведомо ложные сведения, чтобы оградить себя от проблем во время военных действий. Но в некоторых случаях технические характеристики все же удается выяснить, и они предстают перед публикой.

Таблица расхода топлива на военной авиации:

Где у самолета находятся баки

Информации о расходе топлива будущего Су-57, пользующегося популярностью во всем мире, пока что нет. Предполагается, что он будет тратить около 2 кг/кгс-ч, как российский Су-35 или американский F-35. Нет сведений и по разрабатываемому стратегическому бомбардировщику ПАК ДА, который представят до 2025 года.

Все новые самолеты имеют кессон-баки, представляющие собой герметичную полость. Изготавливают их из резиновых материалов, что предотвращает повреждение поверхности при ударе или перегрузке. Чаще всего такие баки располагаются в крыльях, киле или стабилизаторе. Иногда в самолете используются специальные отсеки, внутрь которых устанавливают кессон-баки, повышая безопасность. Все модели имеют систему аварийного сброса горючего в воздухе, что может потребоваться при срочной посадке.

На крупногабаритных авиалайнерах имеется несколько топливных баков, чей объем может варьироваться. Между собой они соединяются специальными шлангами и оборудуются насосами. В процессе полета топливо распределяется между всеми емкостями и одним расходным баком. На военной авиации основного запаса горючего может быть недостаточно. Поэтому зачастую боевые самолеты оснащаются дополнительными подвесными баками.

Как заправляют самолеты

Заправка может осуществляться классическим методом на территории аэропорта после посадки либо в воздухе при полете. Оба варианта имеют свои особенности, которые следует учитывать.

Дозаправка в воздухе

Осуществление заправки в полете – сложная процедура, требующая большого опыта от пилота. Она была придумана более ста лет назад и используется для срочного наполнения бака в условиях, когда сесть не представляется возможным. В процессе самолеты сближаются на расстояние до 20 метров, что делает ее очень опасной. Соединяться между собой они могут с помощью шланга-конуса, штанги или по методу крыло-крыло.

На заправку истребителя требуется около шести минут. Крупногабаритные самолеты перекачивают топливо до 45 минут. Из российской авиации воспользоваться таким методом дозаправки могут: Су-24М, Су-27, МиГ-29, МиГ-31, Ту-95 и Ту-160.

Заправка в аэропортах

На территорию аэропорта топливо доставляется с помощью железной дороги в цистернах либо напрямую через трубопровод от нефтеперерабатывающего завода. После этого его разливают в специальные колонки или топливный заправщик. В первом случае самолет требуется подогнать к ней, во втором же к нему подъедет специальная машина.

Чтобы наполнить баки, к их горловине протягивается шланг. Из него под давлением начинается подача топлива, которое начнет распределяться между всеми баками. Скорость регламентируется по закону, так как ее превышение может привести к возгоранию или взрыву. Заправка одного среднеразмерного самолета занимает около 40 минут.

Уровень расхода топлива – важнейшая составляющая летно-технических характеристик летных машин. Он зависит от ряда внешних факторов и не бывает фиксированным. Поэтому важно просчитывать необходимый объем наполнения топливных баков заранее и с запасом, чтобы избежать вынужденной аварийной посадки или авиакатастрофы.

Учитывать нужно также вид используемого горючего и его качество. Вопросы, касающиеся топлива, рассматриваются авиастроительными компаниями с повышенным вниманием. Это еще раз доказывает их значимость для авиации и безопасности полетов.

Источник