Авиакеросин

Авиационный керосин — это авиационное смесевое углеводородное топливо, изготавливаемое на основе лигроино-керосиновой фракции нефти, с добавлением комплекса различных присадок. Официально называется: топливо для реактивных двигателей или реактивное топливо (ГОСТ 10227-2013).

Авиационный керосин применяется, главным образом, в качестве горючего для авиационных турбореактивных, турбовентиляторных и турбовинтовых двигателях.

Выпускается несколько марок авиационного керосина, различающихся по химическому составу и области применения.

Также топливо на основе керосина применяется в ракетно-космической технике.

Ассортимент и получение

Реактивное топливо в СССР и РФ вырабатывают для самолётов дозвуковой авиации по ГОСТ 10227-86 и для сверхзвуковой авиации по ГОСТ 12308-2013. В настоящее время для дозвуковой авиации предусмотрено пять марок топлива (ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ), для сверхзвуковой — две (Т-6 и Т-8В). Наиболее массовыми на территории РФ и постсоветском пространстве в настоящее время является топливо ТС-1 (высшего и первого сортов) и топливо РТ (высшего сорта).

Реактивное топливо в США производится отдельно для военной и коммерческой авиации.

Реактивные топлива разработки СССР:

Топливо ТС-1

ТС — топливо сернистое (расшифровка аббревиатуры). Это т.н. лёгкое топливо с плотностью не ниже 0,775. Его получают прямой перегонкой сернистой нефти урало-волжских и сибирских месторождений (целевая фракция — 150—250 °C). В случае высокого содержания серы и меркаптанов проводят гидроочистку или демеркаптанизацию, после чего используют в смеси с прямогонной фракцией. Содержание гидроочищенного компонента ограничивают концентрацией 70 % для предотвращения снижения противоизносных свойств топлива. Наиболее распространённый вид авиакеросина для дозвуковой авиации. Используется как в военной, так и в гражданской технике. Также применяется для обогащения методом флотации.

Топливо Т-1

Тяжёлое топливо с плотностью по ТУ не менее 0.800. Продукт прямой перегонки малосернистой нефти (месторождения Сахалина) нафтенового основания с пределами выкипания 130-280 °C. Содержит большое количество нафтеновых кислот и имеет высокую кислотность, поэтому его подвергают защелачиванию с последующей водной промывкой (для удаления образующихся в результате защелачивания натриевого мыла нафтеновых кислот).

Наличие значительного количества гетероатомных соединений, в основном кислородсодержащих, обусловливает, с одной стороны, относительно хорошие противоизносные свойства и достаточно приемлемую химическую стабильность топлива, с другой — низкую термоокислительную стабильность.

Длительный опыт применения топлива Т-1 в авиации показал, что вследствие его низкой термоокислительной стабильности имеют место повышенные смолистые отложения в двигателе НК-8, установленном на основных типах самолётов гражданской авиации (Ту-154, Ил-62, Ил-76), в результате чего резко (почти в 2 раза) сокращаются сроки службы двигателя. Производство топлива Т-1 очень ограничено, и его вырабатывают только по первой категории качества.

Топливо Т-1С

Продукт перегонки малосернистой нефти нафтенового основания с пределами выкипания 130—280 °C. содержит большое количество нафтеновых кислот, из-за чего имеет высокую кислотность, поэтому после выделения фракции из нефти её подвергают защелачиванию с последующей водной промывкой. Гетероатомные нафтеновые соединения, содержащиеся в топливе, обеспечивают хорошие противоизносные свойства и химическую стабильность, с другой стороны, топливо имеет очень низкую термоокислительную стабильность. Длительные испытания показали, что при использовании этого топлива в двигателях НК-8 (Ту-154 А,Б,Б-1,Б-2) и Ил-62) имеют место повышенные смолистые отложения, из-за чего срок службы двигателей сокращается в два раза. В настоящее время топливо выпускают только первого сорта и очень ограниченно.

Сырьём для производства могут служить дефицитные сорта нефти с ничтожным содержанием серы (нефти Северного Кавказа и Азербайджана).

Топливо Т-2

Лёгкое смесевое топливо, продукт перегонки нефти широкого фракционного состава — 60-280 °C. Содержит до 40 % бензиновых фракций, что приводит к высокому давлению насыщенных паров, низкой вязкости и плотности. Повышенное давление насыщенных паров обуславливает вероятность образования паровых пробок в топливной системе самолета, что ограничивает высотность его применения.

В 21 веке топливо не производится; является резервным по отношению к ТС-1 и РТ.

Топливо РТ

Унифицированное реактивное топливо для самолётов дозвуковой авиации и сверхзвуковой с ограниченным временем полёта на сверхзвуке. Топливо получают гидроочисткой прямогонных керосиновых фракций с пределами выкипания 135—280 °C. В результате гидроочистки снижается содержание серы и меркаптанов, но также ухудшаются противоизносные свойства и химическая стабильность. Для предотвращения этого в топливо вводят противоизносные и антиокислительные присадки. Плотность топлива по ТУ не ниже 0,775 при температуре +20°С.

Топливо РТ полностью соответствует международным нормам, превосходя их по отдельным показателям. Оно имеет хорошие противоизносные свойства, высокую химическую и термоокислительную стабильность, низкое содержание серы и почти полное отсутствие меркаптанов. Топливо может храниться до 10 лет и полностью обеспечивает ресурс работы двигателя. Используется как на пассажирских лайнерах, так и на военных сверхзвуковых самолётах (Су-27, Ту-22М и др.)

Топливо Т-5

Тяжёлое топливо для сверхзвуковой авиации. В связи с низкой термостабильностью распространения не получило.

Топливо Т-6

Тяжёлое термостабильное топливо с плотностью не менее 0,840. Предназначено для длительных сверхзвуковых полётов на большой высоте, при которых топливо нагревается до 100-150°С. Температура начала кипения не менее 195°С. В связи с высокой плотностью топливо Т-6 не подходит для заправки самолётов, рассчитанных на обычные керосины.

Топливо получают путём глубокого гидрирования прямогонных фракций 195—315 °C, полученных из подходящей нафтеновой нефти.

Это топливо используется в сверхзвуковой авиации на некоторых типах самолётов, например, МиГ-25. На топливе Т-6 летал Ту-144 — единственный сверхзвуковой пассажирский лайнер в отечественной авиации. Т-6 — это топливо маршевого ПВРД противокорабельной ракеты П-800 «Оникс».

Топливо Т-7

Представляет собой термостабильное топливо с гидроочисткой, вырабатываемое из той же нефтяной фракции, что и топливо ТС-1. Это топливо большого распространения не получило.

Топливо Т-8В

Представляет собой гидроочищенную фракцию с пределами выкипания 165—280 °C. В случае нафтеновой малосернистой нефти, допускается использовать прямогонную фракцию без гидроочистки. Используется в сверхзвуковой авиации ВВС РФ (например, Ту-160).

Топливо Т-10

Синтетическое авиационное топливо Т-10, иначе — децилин. Высококалорийное, очень текучее и токсичное топливо было создано для единственной марки двигателя Р95-300, который устанавливался на крылатую ракету воздушного старта Х-55. Получают путём нефтехимического синтеза полициклических циклоалканов, предшественником при синтезе является дициклопентадиен. Точный химический состав этого топлива СССР не разглашал. Смотри JP-10.

Технические характеристики

На каждый вид авиационного топлива, в зависимости от применения, установлены нормативные технические характеристики. В общем случае, авиационное топливо должно соответствовать межгосударственному стандарту ГОСТ 10227-86 «Топлива для реактивных двигателей. Технические условия» (с Изменениями № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6).

По ГОСТ 10227-86 должно быть проверено около 30 характеристик топлива, включая плотность, кинематическая вязкость, кислотность, йодное число, температура вспышки и так далее.

Отбор пробы для проверки его на соответствие установленным характеристикам производится в пробоотборники по методам, отражённым в ГОСТ 2517—2014 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб». Объём объединённой пробы топлива каждого вида — не менее 2 дм3.

Присадки
  • Антистатическая

Многолетним опытом эксплуатации отечественного и зарубежного воздушного транспорта доказано, что при перекачке топлива или при заправке самолётов возможно накопление статического электричества. Из-за непредсказуемости процесса в любой момент существует опасность взрыва.
Для борьбы с этим опасным явлением в топливо добавляют антистатические присадки. Они увеличивают электропроводность топлива до 50 пСм/м, что обеспечивает безопасность заправки самолётов и перекачки топлива.

За рубежом используют присадки ASA-3 (Shell) и Stadis-450 (Innospec). В России получила распространение присадка Сигбол (ТУ 38.101741-78), допущенная к добавлению в топливо ТС-1, Т-2, РТ и Т-6 в количестве до 0,0005 %.

  • Противоводокристаллизационная

При заправке топливом с температурой −5…+17 °C за 5 часов полёта температура в баке снижается до −35 °C. Рекорд падения температуры — −42 °C (Ту-154) и −45 °C (баки, питающие крайние двигатели Ил-62М). При этих температурах из топлива выпадают кристаллы льда, забивающие топливные фильтры, что может привести к прекращению подачи топлива и остановке двигателя. Уже при содержании воды 0,002 % (масс.) начинают забиваться самолётные фильтры с диаметром пор 12-16 мкм.

Для предотвращения выпадения кристаллов льда из топлива при низких температурах в топливо вводят противоводокристаллизационные присадки непосредственно в месте заправки самолёта. В качестве таких присадок широко используют этилцеллозольв (жидкость И) по ГОСТ 8313-88, тетрагидрофуран (ТГФ) по ГОСТ 17477-86 и их 50%-е смеси с метанолом (присадки И-М, ТГФ-М). Присадки могут добавляться практически в любое топливо.

  • Антиокислительная

Вводятся в гидроочищенное топливо (РТ, Т-6, Т-8В) для компенсации сниженной в результате гидроочистки химической стабильности. В России применяют присадку Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) по ТУ 38.5901237-90 в концентрации 0,003-0,004 %. В таких концентрациях он почти полностью предотвращает окисление топлива, в том числе при повышенных температурах (до 150 °C).

  • Противоизносная

Предназначена для восстановления противоизносных свойств топлива, потерянных в результате гидроочистки. Вводится в то же топливо, что и антиокислительная присадка. В России применяют присадку Сигбол и композицию присадок Сигбол и ПМАМ-2 (полиметакрилатного типа — ТУ 601407-69). Для топлива РТ часто используется присадка «К» (ГОСТ 13302-77), которая по эффективности соответствует присадке Сигбол, а также, ввиду дефицита присадки «К» — присадка Хайтек-580 фирмы «Этил».

Производство в России

Объём производства реактивного топлива в 2007 году составил 9012,1 тыс. тонн. Из них 7395,04 тыс. тонн были поставлены на внутренний рынок, остальное — на экспорт. Производством авиакеросина в России занимается 20 нефтеперерабатывающих заводов[1]:

О производстве топлива Т-6 и Т-8В данных нет. Ранее керосин Т-6 производился Ангарской НХК и на Орскнефтеоргсинтез.

Любое авиационное топливо, выходящее с нефтеперерабатывающего завода, проходит проверку и приёмку военным представителем.[2]

Авиационные топлива производства США

В США для нужд коммерческой авиации производится реактивное топливо Jet A, Jet A-1, Jet B.

  • Топливо Jet A — наиболее массовый вид реактивного топлива для гражданских перевозчиков, по своим характеристикам примерно соответствует советско-российскому топливу ТС-1
  • Топливо Jet A-1 — реактивное топливо Jet A с антистатической присадкой и имеющее немного более низкую температуру замерзания.
  • Топливо Jet B — смесевое реактивное топливо, состоящее примерно из 70% керосина и 30% бензина, с низкой температурой замерзания

Реактивные топлива для военных нужд маркируются буквами JP (Jet Propellant, реактивное топливо). Военные сорта реактивных топлив могут мало отличаться от гражданских аналогов, в то-же время существуют узкоспециализированные топлива, разработанные под конкретные нужды.

  • Топливо JP-1 — керосиновое топливо, по своим характеристикам соответствует Jet A. Разработано в 1944 году. Сейчас не применяется.
  • Топливо JP-2. Имеет пониженную температуру замерзания. Разработано в 1945 году. Никогда широко не применялось.
  • Топливо JP-3. Имеет пониженную температуру замерзания. Разработано в 1947 году. Не применяется.
  • Топливо JP-4. Представляет собой керосино-бензиновую смесь 1/1 с присадками. Основной тип топлива в военной авиации США с 1951 по 1995 года. Изготавливалось по военному стандарту Mil-DTL-5624.
  • Топливо JP-5. Топливо применяется преимущественно на самолётах и вертолётах корабельного базирования. Отличается высокой температурой вспышки. Представляет собой сложную смесь из углеводородов с комплексом присадок. Изготавливалось по военному стандарту Mil-DTL-5624
  • Топливо JP-6 было разработано в 1957 году, по программе создания сверхзвукового высотного бомбардировщика ХВ-70 «Валькирия». По составу похоже на JP-5, но имеет более низкую температуру замерзания и лучшую термостабильность. После отмены программы ХВ-70 выпуск топлива был прекращён.
  • Топливо JP-7 было разработано для самолёта SR-71 «Чёрный дрозд». Термостабильное топливо с высокой температурой вспышки.
  • Топливо JP-8. Спецификация MIL-DTL-83133. Основной тип авиационного топлива на основе керосина, поставки начались в 1978 году. С 1996 года заменяет JP-4. В 1998 году разработано более термостабильное топливо JP-8+100
  • Топливо JP-9 — смесевое топливо для крылатых ракет типа BGM-109 Tomahawk. Топливо содержит химическое соединение C12Н20, известное как продукт RJ-4 или TH-димер.
  • Топливо JP-10 — синтетическое высококалорийное топливо для крылатых ракет (экзо-тетрагидродициклопентадиен, C10H16). Состав и область применения аналогично советского топлива децилин, Т-10.
  • Топливо JPTS. Разработано в 1956 году для высотного разведчика Lockheed U-2. Примерно в три раза дороже топлива JP-8. Ограниченно выпускается и в н.в.
  • HEF (high energy fuel) - высокоэнергетичное борсодержащее экспериментальное топливо (бороводороды). Применялось на самолётах North American XF-108 «Рапира» и ХВ-70 «Валькирия». Несмотря на существенный прирост мощности двигателей на этом топливе, оставалось много неразрешимых проблем, таких, как повышенный износ двигателей, агрессивность топлива, его токсичность, ядовитые выхлопные газы двигателя и др. Было построено (вероятно) 5 заводов для производства различных типов HEF: HEF-1 (ethyldiborane), HEF-2 (propylpentaborane), HEF-3 (ethyldecaborane), HEF-4 (methyldecaborane), и HEF-5 (ethylacetylenedecaborane), но программа была свёрнута в 1959 году. Примерная стоимость проекта составила 1 миллиард долларов в ценах 2001 года (более подробно в англовики, статья Zip fuel).
  • Синтетическое топливо корпорации Syntroleum. Разработка синтетического топлива была начата в 1999 году для снижения зависимости вооружённых сил США от импорта нефтепродуктов. Топливо синтезируется по методу Фишера — Тропша. 15 декабря 2006 года тяжёлый бомбардировщик B-52 вылетел с базы US Air Force «Эдвардс», заправленный 50/50 смеси керосина JP-8 и синтетического топлива Syntroleum FT (Fischer–Tropsch). Семичасовой полёт признан успешным. В дальнейшем ВВС США сертифицировали самолёты B-1B, B-52H, C-17, C-130, F-4, F-15, F-22 и T-38 для использования синтетической топливной смеси.

См. также

Примечания
  1. Журнал "Нефтегазовая Вертикаль". Нефть и газ. Новости и аналитика. Дата обращения: 1 января 2013.
  2. В. М. Капустин, С. Г. Кукес, Р. Г. Бертолусини. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М., Химия, 1995

Литература
  • Чертков Я. Б., Спиркин В. Г. Применение реактивных топлив в авиации, М., 1974;
  • Технология переработки нефти и газа, ч. 3. Черножуков Н. И.,
  • Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов, 6 изд., М., 1978;
  • Химмотология в гражданской авиации. Справочник, М., 1983, с. 56-64. В. Г. Спиркин.
  • Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник. 2-е изд. Под ред. В. М. Школьникова. М.: Химия, 1999
  • А. Г. Ахмадуллина, А. И. Самохвалов, Л. Н. Шабалина, В. А. Булгаков, Г. М. Нургалиева, А. С. Шабаева. Демеркаптанизация керосиновой фракции на полифталоцианиновом катализаторе. Химия и технология топлив и масел, № 2, 1998, с.43.
  • Резников М. Е. «Топлива и смазочные материалы для летательных аппаратов». Ордена трудового Красного Знамени военное издательство Министерства обороны СССР. Москва — 1973, с. 232.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.