LETECKÁ PALIVA
- pohonné jednotky letadel se skládají především ze zdroje mechanické energie a zařízení, které má za cíl přeměnit mechanickou energii na tah (tahovou sílu); - zdrojem mechanické energie je motor, jehož konstrukce vychází z druhu pohonu; - dle způsobu této přeměny rozlišujeme i letadlové pohonné jednotky. [1]
- představuje jeden z hlavních chemických prvků v celém vesmíru jak ve hvězdách, tak i mezigalaktickém prostoru; - tvoří přibližně 75 % jeho hmoty a dokonce 90 % všech atomů; - všech způsobů pohonu se jedná o stejný princip, kde se dosahuje tahové síly zrychlením tekutiny, kterou je v případě vrtulového a proudového motoru okolní vzduch; - u raketových pohonů tím je látka, kterou si letadlo nese sebou; - letecká paliva lze rozdělit do tří základních skupin rozlišující se frakčním složením na: 1) Široká frakce (benzinopetrolejová) 2) Letecké petroleje (kerosiny); 3) Paliva s vysokým bodem vzplanutí. [2]
POHONNÉ HMOTY PÍSTOVÝCH SPALOVACÍCH MOTORŮ - paliva, používaná v letadlových spalovacích motorech jsou kapalné látky, které stejně jako v případě ostatních spalovacích motorů tvoří se vzduchem směs, jejíž chemická energie se spalováním ve válci mění v teplo a další energetickou přeměnou se mění v energii mechanickou; - obdobně jsou tedy kladeny i požadavky na palivo a v případě pístových spalovacích motorů je i pracovní oběh zážehového motoru shodný s pozemními vozidly a stroji. [3]
Paliva pístových spalovacích motorů
POHONNÉ HMOTY TURBÍNOVÝCH MOTORŮ - nejrozšířenějším leteckým palivem je letecký petrolej určený pro proudové motory turbínového typu; - letecké petroleje se od sebe vzájemně odlišují především bodem krystalizace a bodem vzplanutí; - jsou připravovány přímou destilací ropy a posléze rafinací či hydrokrakováním.
TURBOVRTULOVÝ MOTOR 1.reduktor; 2.spalovací komora; 3.dýza - výstup spalin; 4.vrtule; 5.kompresor; 6.turbína. [4]
TURBOVENTILÁTOROVÝ MOTOR 1. vstup vzduchu do motoru; 2. vstup vzduchu do kompresoru; 3. spalovací komora; 4. turbína; 5. výstup splodin pohánějících motor - letadlo; [5] 6. prodící vzduch.
- existuje řada specifikací, avšak nejčastěji používaná např. pro JET A1 (AVTUR) je AFQRJOS - Aviation Fuel Quality Requirements for Jointly Operated Systems, která představuje nejpřísnější požadavky dle DEF STAN 91-91 a ASTM D 1655 a ČSN EN ISO 5163 (656197); - při stanovování požadavků se vycházelo z technických norem jak pro civilní, tak i armádní sektor; - z hlediska kontroly podléhá palivo velmi přísným kontrolám, jelikož nelze připustit technickou poruchu vlivem nevyhovující kvality.
- letecký petrolej je do určité míry podobný motorové naftě pro arktické klima, avšak svými parametry odpovídá odlišným provozním podmínkám; - musí být i vizuálně čirý, bez mechanických nečistot a vody; - základním požadavkem na palivo je jeho rychlé a dokonalé spálení, malá tvorba úsad, stálost a krátká délka plamene. PRINCIP Vzduch nasáty a stlačený kompresorem se vhání do spalovací komory, kam je pod tlakem vstřikováno palivo, které nepřetížitelně hoří. K samotnému spalování je využita pouze část vzduchu. Zbytek slouží jako zřeďovalo snižující teplotu spalin v komoře z cca 1800 o C na cca 800 o C, tedy teplotu, kterou bez poškození snáší použité materiály.
- hmotnostní poměr paliva k množství vzduchu (celkového) se pohybuje od 1:50 až do 1:100; - výhřevnost paliva závisí i na poměru uhlovodíků, které nejlépe vyhovují alkany a cykloalkany, nejméně však aromáty, jejichž obsah je limitován s ohledem na saze vznikající při spalování; - množství sazí je většinou přímo úměrné poměru C : H paliva a mají mimo ekologických aspektů erozivní vliv na turbínu při vysokých rychlostech; - limitován je i obsah n-alkanů s ohledem na normovaný bod krystalizace.
Z hlediska dominantních parametrů leteckých petrolejů se hodnotí především: 1) Hoření (dáno výškou nečadivého plamene nebo luminometrickým číslem); 2) Výhřevnost a hustota (parametry energetické); 3) Charakteristika rozprašování (ovlivněná frakčním složením, viskozitou, povrchovým napětím a tlakem par); 4) Bod krystalizace a tekutost za nízkých teplot; 5) Tepelná stabilita (dána obsahem alkenů a pryskyřic); 6) Bezpečnost a skladovatelnost (charakterizována bodem vzplanutí, elektrickou vodivostí, odolností vůči vodě); 7) Materiálová snášenlivost určená obsahem sirných sloučenin, korozivností na Cu a Ag; 8) Kontaminace nežádoucími příměsemi. Každá vyrobená šarže a každá jednotlivá dodávka leteckého petroleje musí být od výrobce či dodavatele opatřena certifikátem osvědčujícím složení a vlastnosti dodávaného paliva.
Parametry leteckých petrolejů
- pro letecká paliva jsou stanoveny ve srovnání s ostatními palivy velmi přísné bezpečnostní požadavky na kvalitu paliva; - mezinárodní organizace stanovily ve spolupráci s ropnými společnostmi kvalitativní kritéria, které musí být dodržovány, tak aby byl zajištěn bezproblémový provoz stroje; - během letu ve vysokých výškách klesá teplota pod -40 o C a z tohoto důvodu nesmí palivo nejen zamrzávat, ale musí mít i dostatečnou viskozitu zajišťující čerpatelnost paliva; - samotná odolnost paliva proti zamrzání je dána obsahem parafinů, které při nízkých teplotách krystalizují (obdobně jako u motorové nafty).
- obsah vody nesmí překročit 0,003 %, jelikož při snížení teploty by se mohla vylučovat ve formě ledu; - z tohoto důvodu jsou vyhřívány palivové filtry na teplotu min 5 o C; - volná a rozpuštěná voda je odstraňována již při výrobě v rafinériích, může se však dostávat do paliva během dopravy či skladování tzv. dýcháním nádrží; - letecký petrolej je hydroskopický a tedy ve vlhkém prostředí lehce přijímá vodu; - při vyprazdňování nádrže vniká čerstvý vzduch a na stěnách nádrže kondenzuje atmosférická vlhkost (např. v železničních cisternách). Toto může probíhat i v důsledku kolísání teploty během dne, kdy dochází ke změně objemu paliva a vzduchu. Proto se musí voda z paliva odstranit při každé manipulaci.
- palivo je však v letadle využívané i např. na chlazení a je tedy vystaveno i vysokým teplotám (260 o C), při kterých musí být teplotně stabilní a nesmí tvořit usazeniny; - teplotní nestabilita je způsobována přítomností stopových prvků, na jejichž vysrážení se používají přísady; - letecké palivo nesmí být korozní, aby nedocházelo k poškozování částí palivového systému a motorů letadla; - přítomnost síry a jejich sloučenin v palivu způsobuje korozi. Ta je sice odstraňována již při výrobě, ale některé sloučeniny (např. sirovodík) mohou vznikat i činností mikroorganismů.
- palivo dále nesmí obsahovat povrchově aktivní látky působící na volnou vodu jako emulgátor (jílové filtry); - v průběhu dopravy a skladování se do paliva dostávají mechanické nečistoty tvořené převážně prachem ze stěn cisteren. Maximální obsah nečistot při plnění do letedla nesmí překročit 3 mg/l. - velký vliv na kvalitu paliva má proto technologie skladování i čerpací zařízení; - v rafinérii má ideální kvalitu, kterou posléze ztrácí. Proto je potřeba jej ošetřovat, k čemuž se používá sedimentace, odkalování, sání od hladiny, filtrace a separace. - pro potvrzení kvality musí být zásilka paliva doprovázena certifikátem předkládaným při každé manipulaci.
- pro zlepšení užitných vlastností paliva se i do leteckých paliv přidávají vhodná aditiva; - k zajištění skladovací stability slouží antioxidanty, korozivní působení se zlepšuje pomocí inhibitorů koroze, přísady proti zamrzání zabraňují tuhnutí stopových množství vody v palivu při nízkých teplotách ve velkých výškách; - dále to jsou např. mazivostní přísady, přísady proti netěsnosti, deaktivátory kovů (pouze N,N-disalivyden-1,2.diaminopropan), biocidní přísady a antistatické přísady pro úpravu vodivosti - vodivost paliva se upravuje z důvodu zamezení možnosti výbuchu par paliva v důsledku elektrostatického náboje pouze tehdy, jestliže průměrná hodnota vodivosti klesne pod 50 ps.m -1. Vodivost paliva je přitom přímo úměrná teplotě s limitovanou hodnotou 600 ps.m -1.
- v posledních letech se konstruktéři i v případě leteckých pohonů zabývají, především s ohledem na závislost na ropných zdrojích, alternativami leteckých paliv; - v prvé řadě se jedná o vodík, jehož širší využití není ekonomické, dále to je např. zkapalněný zemní plyn či paliva na bázi ethanolu; - letecký benzin a letecký petrolej však zatím nemají rovnocennou konkurenci v oblasti pohonu leteckých motorů.
Zdroj obrázků: [1] http://www.pixmac.cz/fotka/tryskov%c3%a9+letadlo/000012043981 [2] http://www.ua.all.biz/cs/palivo-pro-reaktivni-motory-petrolejg1207007#!prettyphoto [3] http://www.letovair.cz/sluzby.htm [4] http://dragon.web2001.cz/fyzika/tepelnestroje/proudove_motory.htm [5] http://dragon.web2001.cz/fyzika/tepelnestroje/proudove_motory.htm