Характеристика топлива реактивного двигателя
Характеристика топлива реактивного двигателя
4.5. Реактивное топливо
В связи с развитием гражданской и военной авиации, авиакосмической техники и систем вооружения различного типа, оснащенных реактивными двигателями, актуальна проблема разработки новых видов реактивных топлив.
В настоящее время авиация использует главным образом воздушно-реактивные двигатели (ВРД). Принцип работы ВРД основан на непрерывной подаче компрессором топлива в смеси с воздухом в камеру сгорания, процесс горения протекает постоянно.
Газообразные продукты сгорания из камеры сгорания поступают в турбину и осуществляют механическую работу, вращая колеса турбины, от вала которого приводится в движение ротор компрессора и соответствующие насосы. Затем продукты сгорания топлива в виде газового потока проходят реактивное сопло и, расширяясь в нем, создают реактивную силу тяги, необходимую для полета самолета.
В ВРД топливо из баков самолета под небольшим давлением (0,02-0,03 МПа) подается подкачивающим насосом через систему фильтров тонкой очистки к основному топливному насосу-регулятору высокого давления (0,8-1,0 МПа).
Топливо, проходя через форсунки, распыляется в камерах сгорания. Это обеспечивает увеличение поверхности испарения топлива и равномерное распределение его паров по всему объему камеры сгорания двигателя. В турбореактивных двигателях топливо, проходя через топливно-масляный радиатор, снижает температуру смазочного масла и выполняет функцию охлаждающей среды. Кроме того, топливо используют для смазывания деталей топливных насосов. Реактивные топлива должны обладать следующими свойствами:
- — высокой летучестью для обеспечения полноты сгорания;
- — высокой теплотворной способностью, предопределяющей дальность полета самолета;
- — минимальной нагарообразующей способностью;
- — хорошей прокачиваемостью и низкотемпературными свойствами;
- — химической и термоокислительной стабильностью;
- — хорошей совместимостью с материалами — низкими коррозионными свойствами по отношению к металлам и отсутствием воздействия на резиновые технические изделия;
- — противоизносными свойствами, обусловливающими небольшое изнашивание деталей ВРД;
- — антистатическими свойствами, препятствующими накоплению зарядов статического электричества, что снижает опасность воспламенения топлива при заправке летательных аппаратов.
Вполне понятно, что авиационные бензины, которые в основном используются в поршневых авиационных двигателях для малой авиации не подходят к ВРД. В табл. 4.40 приведены данные по пределам температур кипения топлив для различных летательных аппаратов.
С увеличением скорости летательных аппаратов возрастает температурный интервал кипения топлив и снижается их испаряемость. Для сверхзвуковых аппаратов регламентируются более высокие температуры начала кипения.
Другое важное требование — высокие объемные теплоты сгорания топлив. Объемные теплоты сгорания зависят от массовой теплоты сгорания и плотности. Наибольшая массовая теплота сгорания у парафиновых углеводородов, наименьшая — у ароматических. При переходе к объемным теплотам ситуация противоположная, вследствие больших плотностей ароматических углеводородов их объемная теплота сгорания больше чем у парафинов. С другой стороны, слишком большое количество ароматических соединений в топливе ведет к увеличению нагарообразования, что снижает летные ресурсы двигателей. Основные характеристики современных отечественных и зарубежных реактивных топлив даны в табл. 4.41, 4.42.
Основные типы реактивных топлив
| Летательные аппараты | Топлива | Интервал температур кипения топлива, °С |
| Дозвуковые | ТС1,РТ,Т1 | 136-156, 250-280 |
| Т2 (бензино-керосиновая фракция) | 60-280 | |
| Сверхзвуковые | Т-8В | 165-280 |
| Т-6 | 195-315 |
Основные показатели качества зарубежных топлив
| Показатель | ДжетА (А-1) ASTMD-1655 | JP-5 |
| Плотность при 20°С, кг/м3, не менее | 775-840 | 775-840 |
| Фракционный состав: | ||
| 10% отгоняется при температуре, °С | 204 | 205 |
| 98% отгоняется при температуре, °С | 300 | 300 |
| Высота некоптящего пламени, мм, не менее | 20-25 | 10 |
| Температура начала кристаллизации, °С, не выше | -47 | -46 |
| Объемная доля ароматических углеводородов, %, не более | 25 | 25 |
| Массовая доля, %, не более: общей серы |
0,3 | 0,4 |
| меркаптановой серы | 0,003 | 0,001 |
Основные показатели качества отечественных топлив
| Показатель | ТС-1 | Т-1 | Т-1С | Т-2 | РТ | Т-6 | Т-8В |
| Плотность при 20°С, кг/м 3 , не менее | 780 (775) | 800 | 810 | 755 | 775 | 840 | 800 |
| Фракционный состав: | |||||||
| температура начала перегонки, °С: | |||||||
| не ниже | — | — | — | 60 | 135 | 195 | 165 |
| не выше | 150 | 150 | 150 | — | 155 | — | — |
| отгоняется при температуре, °С, не выше: | |||||||
| 10% | 165 | 175 | 175 | 145 | 175 | 220 | 185 |
| 50% | 195 | 225 | 225 | 195 | 225 | 255 | Не нормируется |
| 90% | 230 | 270 | 270 | 250 | 270 | 290 | Не нормируется |
| 98% | 250 | 280 | 280 | 280 | 280 | 315 | 280 |
| Кинематическая вязкость, м 2 /с, при температуре | |||||||
| 20°С, не менее | 1,30(1,25) | 1,50 | 1,50 | 1,05 | 1,25 | 1,5 | |
| -40°С, не более | 8 | 16 | 16 | 6 | 16 | 60 | 16 |
| Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее 3 топлива | 18 | 35 | 6 | 18 | 6 | 6 | 6 |
| Содержание растворимых смол, мг /100 см 3 топлива | — | 30 | 60 |
Окончание табл. 4.42
| Показатель | ТС-1 | Т-1 | Т-1С | Т-2 | РТ | Т-6 | Т-8В |
| Содержание нерастворимых смол, мг/ 100 см 3 топлива | — | — | — | — | 3 | Отсутствие | — |
| Содержание (фактических смол, мг /100 см 3 , не более | 3(5) | 6 | 6 | 5 | 4 | 4 | 4 |
| Массовая доля, %, не более: | |||||||
| ароматических углеводородов | 22 | 20 | 20 | 22 | 22 | 10 | 22 |
| общей серы | 0,20 (0,25) | 0,10 | 0,10 | 0,25 | 0,10 | 0,05 | 0,1 |
| меркаптановой серы | 0,003 (0,005) | — | 0,001 | 0,005 | 0,001 | Отсутствие | 0,001 |
| нафталиновых углеводородов | — | — | — | — | 1,5 | 0,5 | 2,0 |
| Зольность, %, не более | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0.001 |
| Люминометрическое число, не ниже | — | — | — | — | 50 | 45 | 50 |
| Термоокислительная стабильность динамическим методом при 150-180°С: перепад давления на фильтре да 5 ч, кПа, не выше | — | — | — | — | 10 | 10 | 10 |
| Отложения на подогревателе, баллы, не более | — | — | — | — | 2 | 1 | 1 |
| Взаимодействие с водой, баллы, не более: | |||||||
| состояние поверхности раздела | 1 | — | — | — | 1 | 1 | 1 |
| состояние разделенных фаз | 1 | — | — | — | 1 | 1 | 1 |
| Удельная электричеекая проводимость, пСм/м: при температуре заправки техники, не менее | 50 | — | — | 50 | 50 | — | 50 |
| при 20°С, не более | 600 | — | 600 | 600 | — | 600 |
Экологичность реактивных топлив определяется содержанием ароматических углеводородов, смол, общей и меркаптановой серы. Современные отечественные топлива по данным показателям не уступают зарубежным. Продукты горения ароматических и се-роорганических соединений способствуют возникновению кислотных дождей и попаданию канцерогенных углеводородов в почву, воду и воздух. Кроме того, предполагают, что серосодержащие продукты горения реактивного топлива способствуют разрушению озонового слоя земной атмосферы. Для снижения содержания серы и ароматических углеводородов в реактивных топливах перспективны процессы гидроочистки соответствующих бензинокеро-синовых фракций.
Для повышения качества реактивного топлива используют присадки к реактивным топливам, следующих основных типов:
- — антистатические;
- — антиокислительные;
- — противоводокристаллизационные;
- — противоизносные.
Как правило, перечисленные выше присадки, за исключением противоводокристаллизационных, вводят непосредственно в процессе производства реактивных топлив на НПЗ.
Антиокислительные присадки. В качестве антиокислительных присадок используются ингибиторы процесса радикального окисления. Присадки вводятся в гидроочищенные топлива, так как при гидрогенизации из топлив выводятся антиокислители — ароматические и алифатические гетероатомные соединения. В России обычно применяют присадку агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол) в концентрации 0,003-0,004% масс. Аналогом агидола является присадка ионол, которая не уступает по ингибирующему действию. При применении антиокислительных присадок увеличивается длительность хранения реактивных топлив.
Электростатические присадки. Антистатические присадки повышают электропроводность топлив. За счет повышения электропроводности уменьшается накопление статического электричества и обеспечивается безопасность при заправочных и перекачивающих операциях с реактивным топливом.
Эффект действия электростатических присадок проявляется уже при очень малых концентрациях — около 0,0004% масс. За рубежом регламентированы присадки ДЖЕТ А-1 и ДЖЕТ-В. В России допущена к применению в реактивных топливах присадка сигбол. Оптимальное содержание присадки составляет 0,0001-0,0003%.
Присадка сохраняет уровень электропроводности, достаточный для сохранения высоких антистатических свойств топлив при длительном транспортировании и хранении.
Противоизносные присадки. Противоизносные присадки предназначены для восстановления смазочных свойств топлив. В качестве противоизносной используется присадка сигбол и композиция этой присадки с ПМАМ — присадкой на основе полимет-акрилата. Кроме того, используется еще ряд эффективных присадок, например, присадка марки К, полученная на основе нафтеновых кислот.
Противоводокристаллизационные присадки. Предназначены для предотвращения кристаллизации воды в топливах и используются непосредственно в местах заправки летательных аппаратов. В отечественной авиации рекомендованы присадки на основе этилцеллюлозы (жидкость И), тетрагидрофурфурилового спирта и их смеси с метанолом (И-М, ТГФ-М).
- Какие углеводородные системы относятся к реактивным топливам?
- Перечислите основные классы реактивных топлив.
- Каким путем улучшаются экологические свойства реактивных топлив?
- Назовите присадки, используемые для улучшения качества реактивных топлив.
Торговый дом «Реал» поставщик Реактивного топлива и Авиационного керосина
- Поиск
Топливо для реактивных двигателей марки РТ (ГОСТ 10227-86)
Топливо для реактивных двигателей марки РТ 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. 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.
Реактивное топливо РТ 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.
Реактивное топливо РТ применяется в качестве горючего для самолетов дозвуковой авиации.
Технические характеристики
| Наименование показателя | Норма |
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее | 775 |
| Фракционный состав: | |
| температура начала перегонки, °С: | |
| не ниже | 135 |
| не выше | 155 |
| 10% отгоняется при температуре, °С, не выше | 175 |
| 50% отгоняется при температуре, °С, не выше | 225 |
| 90% отгоняется при температуре, °С, не выше | 270 |
| 98% отгоняется при температуре, °С, не выше | 280 |
| Кинематическая вязкость, мм2/с (сСт): | |
| при 20 °С, не менее | 1,25 |
| при минус 40 °С, не более | 16 |
| Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее | 43120 |
| Высота некоптящего пламени, мм, не менее | 25 |
| Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива, в пределах | 0,2 — 0,7 |
| Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более | 0,5 |
| Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже | 28 |
| Температура начала кристаллизации, °С, не выше | минус 55 |
| Термоокислительная стабильность в статических условиях при 150 °С, не более: | |
| концентрация осадка, мг на 100 см3 топлива | 6 |
| концентрация растворимых смол, мг на 100 см3 топлива | 30 |
| концентрация нерастворимых смол, мг на 100 см3 топлива | 3 |
| Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более | 22 |
| Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива, не более | 4 |
| Массовая доля общей серы, %, не более | 0,1 |
| Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,001 |
| Массовая доля сероводорода | отсутствие |
| Испытание на медной пластине при 100 °С в течение 3 ч | выдерживает |
| Зольность, %, не более | 0,003 |
| Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие |
| Массовая доля нафталиновых углеводородов, %, не более | 1,5 |
| Люминометрическое число, не ниже | 50 |
| Термоокислительная стабильность, определяемая динамическим методом при 150–180 °С: | |
| перепад давления на фильтре за 5 ч, кПа, не выше | 10 |
| отложения на подогревателе, баллы, не более | 2 |
| Взаимодействие с водой, балл, не более: | |
| состояние поверхности раздела | 1 |
| состояние разделенных фаз | 1 |
| Удельная электрическая проводимость, пСм/м: | |
| при температуре заправки техники, не менее | 50 |
| при 20 °С, не более | 600 |
Форма выпуска: Светлая прозрачная жидкость.
Транспортировка: Реактивное топливо РТ транспортируют в железнодорожных и автомобильных цистернах.
Хранение: Хранить в металлических емкостях в условиях в соответствии с действующими правилами хранения огнеопасных веществ.
Формы поставки: наливом в канистры, бочки металлические, кубовые ëмкости, бензовозы.
Категории продукции
Топливо для реактивных двигателей ТС-1
(ГОСТ 10227-86)
Топливо самолетное для реактивных двигателей ТС-1 (ГОСТ 10227-86) получают из среднедистиллятной фракции нефти путем прямой перегонки нефти, либо в смеси с гидроочищенным или демеркаптанизированным компонентом. Для приведения топлива авиационного к требованиям стандарта по составу общей или меркаптановой серы применяют либо гидроочистку, либо демеркаптанизацию.
Основные эксплуатационные характеристики: хорошая испаряемость для обеспечения полноты сгорания; высокие полнота и теплота сгорания для определения дальности полета; хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для подачи в камеру сгорания; низкая склонность к образованию отложений; хорошие совместимость с материалами и противоизносные и антистатические свойства.
Реактивное топливо ТС-1 применяется в качестве топлива авиационного для самолетов дозвуковой авиации.
Технические характеристики
| Наименование показателя | Норма |
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее | 780 |
| Фракционный состав: | |
| температура начала перегонки, °С | 150 |
| 10% отгоняется при температуре, °С, не выше | 165 |
| 50% отгоняется при температуре, °С, не выше | 195 |
| 90% отгоняется при температуре, °С, не выше | 230 |
| 98% отгоняется при температуре, °С, не выше | 250 |
| Кинематическая вязкость, мм2/с (сСт): | |
| при 20 °С, не менее | 1,3 |
| при минус 40 °С, не более | 8 |
| Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее | 43120 |
| Высота некоптящего пламени, мм, не менее | 25 |
| Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива не более | 0,7 |
| Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более | 2,5 |
| Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже | 28 |
| Температура начала кристаллизации, °С, не выше | минус 50 |
| Термоокислительная стабильность в статических условиях при 150 °С, | |
| концентрация осадка, мг на 100 см3 топлива, не более | 18 |
| Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более | 22 |
| Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива, не более | 3 |
| Массовая доля общей серы, %, не более | 0,2 |
| Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,003 |
| Массовая доля сероводорода | отсутствие |
| Испытание на медной пластине при 100 °С в течение 3 ч | выдерживает |
| Зольность, %, не более | 0,003 |
| Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие |
| Содержание мыл нафтеновых кислот | отсутствие |
| Содержание механических примесей и воды | отсутствие |
| Взаимодействие с водой, балл, не более | |
| состояние поверхности раздела | 1 |
| состояние разделенных фаз | 1 |
Форма выпуска: Светлая прозрачная жидкость.
Транспортировка: Реактивное топливо ТС-1 транспортируют в железнодорожных и автомобильных цистернах.
Хранение: Хранить в металлических емкостях в условиях в соответствии с действующими правилами хранения огнеопасных веществ.
Формы поставки: наливом в канистры, бочки металлические, кубовые ëмкости, бензовозы.
Твердые топлива реактивных двигателей, Топлива, Заряды, Двигатели, Том 4, Аликин В.Н., Ермилов А.С., Липанов А.М., 2011
Твердые топлива реактивных двигателей, Топлива, Заряды, Двигатели, Том 4, Аликин В.Н., Ермилов А.С., Липанов А.М., 2011.
В книге изложены методические основы по проектированию высоконаполненных гетерогенных полимерных композиций, которые используются в качестве твёрдых топлив для двигателей реактивных снарядов и ракет. Двумя важнейшими задачами указанных композиций для зарядов являются: обеспечение внутрибаллистических характеристик двигателя и механической надёжности (вероятности безотказной работы но прочности) заряда твёрдого топлива. Эти, зачастую взаимопротиворечащие требования, обеспечиваются последовательными итерациями по основным характеристикам топлива: энергетическим, баллистическим, физико-механическим, технологическим, эксплуатационным и т.д.
Предназначена для инженеров, научных работников и аспирантов, занимающихся отраслью специальной технической химии и разработкой методов получения, исследованием свойств и применением композиционных полимерных материалов. Полезна студентам ВУЗов как учебное пособие.
Смесевые твердые топлива. Формирование требований.
Смесевые твердые топлива в последние десятилетия широко используются как автономные энергетические источники. Широкие возможности варьирования рецептурных, энергетических и баллистических параметров, решение технологических вопросов производства изделий различных масс и габаритных размеров определяли применение их не только в ракетной технике, но и во многих областях гражданского назначения (в нефтедобыче, газовой промышленности, противопожарной технике, средствах группового и индивидуального спасения, получения газов заданного состава и температурно-барических параметров и др.)
Определяющим в изначальном развитии было использование СТТ для маршевых двигателей МБР. Именно этот класс техники предъявил к СТТ наиболее высокие и комплексные требования, проблемное решение которых базировалось на развитии фундаментальных и прикладных наук. Рассмотрим основные из них.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОТ РЕЦЕНЗЕНТА
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ТВЕРДЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА И ПОРОХА. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ
ГЛАВА II. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТРТ
2.1. Особенности устройства и функционирования РДТТ
2.2. Компонентная база твердых топлив
2.2.1. Окислители
2.2.2. Горюче-связующие вещества
2.2.3. Металлические горючие
ГЛАВА III. ЭНЕРГОМАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
3.1. Методология построения и практического применения композиционных материалов с дисперсным наполнителем
3.2. Смесевые твердые топлива. Формирование требований
3.3. Термодинамические расчеты отдельных параметров топлив
ГЛАВА ІV. СТРУКТУРА И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ
4.1. Деформация, течение и молекулярно-структурные особенности эластомеров
4.2. Реологические свойства эластомеров и методы их математического описания
4.3. Методы расчета плотности упаковки смеси фракций твердых дисперсных наполнителей полимерных композиционных материалов
4.4. Реологические свойства высоконаполненных систем
4.5. Физико-механические свойства высоконаполненных полимерных систем
ГЛАВА V. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
5.1. Физико-химические предпосылки для математического моделирования механических характеристик наполненных эластомеров
5.2. Математическая модель зависимости напряжения и модуля упругости от деформации для эластомеров
5.3. Моделирование предельных механических характеристик наполненных эластомеров
5.4. Структурно-механические свойства полимерных связующих
5.5. Усиление полимерного связующего твердыми частицами дисперсных компонентов топлива
5.6. Предельное наполнение полимерного связующего
5.7. Структурно-механические свойства СТТ в условиях одноосного деформирования
5.8. Влияние физико-химических параметров состава на расчетную зависимость «напряжение-удлинение»
5.9. Экспериментальное подтверждение модели
5.10. Предельные механические характеристики
5.11. Механические свойства в составе комплекса характеристик проектируемого состава
5.12. Физико-механическое поведение смесевых твёрдых ракетных топлив
5.13. Методология проектирования механических характеристик топлива
5.14. Эффективная концентрация поперечных связей в полимерном связующем
5.15. Оптимальный фракционный состав твердых дисперсных компонентов
5.16. Проектирование механических характеристик
ГЛАВА VI. БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
6.1. Общие представления о механизме горения топлив
6.2. Горение гетерогенных композиций
6.3. Зависимость скорости горения от различных факторов
6.3.1. Зависимость скорости горения от внутренних факторов
6.3.2. Зависимость скорости горения от внешних факторов
6.4. Способы регулирования баллистических характеристик
6.5. Влияние основных компонентов на закономерности горения гетерогенных конденсированных систем
6.6. Зависимость скорости горения топлива от давления
6.7. Роль основных компонентов в формировании баллистических характеристик гетерогенных конденсированных систем
6.8. Влияние ультрадисперсных и наноразмерных наполнителей на скорость горения ракетных топлив
6.9. Перспективные технологии формирования современных топлив и зарядов
ГЛАВА VII ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ ГОРЕНИЯ СМЕСЕВЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ
7.1. Базовые положения
7.2 Математическая модель физико-химических процессов, протекающих в реакционном слое прогретой части свода заряда твердого топлива
7.3. Общая система уравнений для реакционной части прогретого слоя в координатах, связанных с перемещающимися поверхностями
7.3.1. Этап инертного прогрева твердого топлива
7.3.2. Этап пиролиза связки и ПХА
7.3.3. Системы уравнений, соответствующие этапу возникновения расплавов
7.3.4. Этап формирования агломерата
7.3.5. Этапы существования каверны и диспергирования остатков частиц ПХА
7.4. О расположении частиц ПХА в теле заряда
7.5. О горении твердого топлива при наличии в нем двух и более фракций частиц ПХА
7.6. Структурный и тепловой барьеры при воспламенении и горении заряда твердого топлива
7.7. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Твердые топлива реактивных двигателей, Топлива, Заряды, Двигатели, Том 4, Аликин В.Н., Ермилов А.С., Липанов А.М., 2011 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Документы
Современная авиация в основном оснащена воздушно-реактивными двигателями (ВРД). В этих двигателях топливо в камеру сгорания подается непрерывно, и вследствие этого процесс горения протекает постоянно. Лишь для запуска двигателя используют постороннее зажигание. Также непрерывно поступает в камеру сгорания ВРД и воздух (требуемый для сжигания топлива), предварительно сжатый и нагретый в компрессоре. Газообразные продукты сгорания из камеры сгорания поступают в турбину, где часть тепловой энергии превращается в механическую работу вращения колеса турбины, от вала которого приводится в движение ротор компрессора, а также топливный и масляный насосы. После турбины продукты сгорания топлива в виде газового потока проходят реактивное сопло и, расширяясь в нем, создают реактивную силу тяги, с помощью которой и осуществляется полет самолета.
В ВРД топливо из баков самолета под небольшим давлением (0,02-0,03 МПа) подается подкачивающим насосом через систему фильтров тонкой очистки к основному топливному насосу-регулятору высокого давления (0,8-1,0 МПа). С помощью последнего топливо, проходя через форсунки, распыливается в камерах сгорания в нагретый и сильно завихренный воздушный поток, что обеспечивает увеличение поверхности испарения топлива и равномерное распределение его паров по всему объему камеры сгорания двигателя.
В турбореактивных двигателях топливо, проходя через топливо-масляный радиатор, снижает температуру смазочного масла, т.е. выполняет функцию охлаждающей среды. Помимо этого, топливо используют и для смазывания деталей трения топливных насосов. Кроме того, изменяя подачу топлива с помощью топливорегулирующей аппаратуры, регулируют скорость полета самолета.
Основные свойства реактивных топлив:
- хорошая испаряемость для обеспечения полноты сгорания;
- высокие полнота и теплота сгорания, предопределяющие дальность полета самолета;
- хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для обеспечения подачи топлива в камеру сгорания;
- низкая склонность к образованию отложений, характеризуемая высокой химической и термоокислительной стабильностью;
- хорошая совместимость с материалами: низкие противокоррозионные свойства по отношению к металлам и отсутствие воздействия на резиновые технические изделия;
- хорошие противоизносные свойства, обусловливающие небольшое изнашивание деталей топливной аппаратуры;
- антистатические свойства, препятствующие накоплению зарядов статического электричества, что обеспечивает пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.
Основная электризация происходит на фильтрах, особенно на фильтрах тонкой очистки. Электризация топлива при фильтрации может возрастать в 200 раз. Поэтому с повышением требований к чистоте топлива, т.е. с увеличением тонкости фильтрации опасность воспламенения топливо-воздушных смесей от разрядов статического электричества значительно возрастает.
Существуют различные технические способы защиты от статического электричества: нейтрализаторы, азотирование воздушных подушек над топливом, антиэлектризующие фильтры. Однако они лишь локально решают проблему.
Единственным способом, обеспечивающим и гарантирующим безопасность прокачки топлив и заправки авиатехники и танкеров, является применение антистатических присадок.
Ассортимент, качество и состав реактивных топлив
Реактивные топлива вырабатывают для самолетов дозвуковой авиации по ГОСТ 10227-86 и для сверхзвуковой авиации по ГОСТ 12308-89. Согласно ГОСТ 10227-86 предусмотрено производство пяти марок топлива: ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ. По ГОСТ 12308-89 производят две марки топлива: Т-6 и Т-8В.
Массовыми топливами в настоящее время практически являются топлива двух марок: ТС-1 (высшего и первого сортов), РТ (высшей категории качества).
Основное сырье для производства массовых реактивных топлив — среднедистиллятная фракция нефти, выкипающая в пределах температур 140-280°C.
Топливо ТС-1. В зависимости от качества перерабатываемой нефти (содержания меркаптанов и общей серы в дистиллятах) топливо получают либо прямой перегонкой, либо в смеси с гидроочищенным или демеркаптанизированным компонентом (смесевое топливо). Содержание гидроочищенного компонента в смеси не должно быть более 70 % во избежание значительного снижения противоизносных свойств. Гидроочистку используют, когда в керосиновых дистиллятах нефти содержание общей и меркаптановой серы не соответствует требованиям стандарта, демеркаптанизацию — когда только содержание меркаптановой серы не соответствует требованиям стандарта. Из процессов демеркаптанизации практическое применение в нашей стране и за рубежом нашел процесс «Мерокс» и его модификации. В процессе «Мерокс» общее количество серы не уменьшается, при этом содержащиеся в дистиллятах меркаптаны окисляются в дисульфиды кислородом воздуха в присутствии специального катализатора. Процесс идет в щелочной среде.
Топливо Т-1 продукт прямой перегонки малосернистых нефтей нафтенового основания с пределами выкипания 130-280 °С. Содержит большое количество нафтеновых кислот и имеет высокую кислотность, поэтому его подвергают защелачиванию с последующей водной промывкой (для удаления образующихся в результате защелачивания натриевых мыл 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 самолетов 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-2 (первой категории качества) — продукт прямой перегонки широкого фракционного состава, выкипающий при температуре от 60 до 280 °С; содержит до 40 % бензиновой фракции, что обусловливает высокое давление его насыщенных паров и низкие вязкость и плотность.
Повышенное давление насыщенных паров топлива Т-2 создает опасность образования паровых пробок в топливной системе самолета, что ограничивает высоту его полета.
Низкая вязкость обусловливает плохие противоизносные свойства топлива, что ограничивает срок службы топливных агрегатов, а низкая плотность ограничивает дальность полетов. Топливо Т-2 является резервным по отношению к топливам ТС-1 и РТ.
Топливо РТ получают, как правило, гидроочисткой прямогонных дистиллятов с пределами выкипания 135-280 °С. В качестве сырья для гидроочистки используют дистилляты, из которых нельзя получить топливо ТС-1 из-за повышенного сверх нормы содержания общей и меркаптановой серы.
При гидроочистке из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные и нестабильные соединения, содержащие серу, азот и кислород, при этом повышается термическая стабильность, как было указано ранее, и снижается коррозионная агрессивность топлива.
Для улучшения пониженных в результате применения гидрогенизационных процессов химической стабильности и противоизносных свойств в топливо вводят антиокислительные и противоизносные присадки.
При переработке малосернистых западно-сибирских нефтей топливо РТ может быть получено прямой перегонкой с введением антиокислительной и противоизносной присадок для сохранения высокого уровня эксплуатационных показателей.
Топливо РТ полностью соответствует требованиям, предъявляемым к реактивным топливам высшей категории качества, и находится на международном уровне, превосходя его по отдельным эксплуатационным свойствам. Оно имеет высокие противоизносные свойства, химическую и термоокислительную стабильность, не агрессивно в отношении конструкционных материалов, практически не содержит меркаптанов и содержит менее 0,02 % общей серы, может храниться до 10 лет без изменения качества и полностью обеспечивает ресурс работы двигателя.
Топливо Т-6 получают, применяя процессы глубокого гидрирования.
Топливо Т-8В получают из дистиллятов прямой перегонки нефти с применением процесса гидроочистки. При переработке малосернистых нефтей топливо может быть получено прямой перегонкой нефти. В топливо Т-6 и Т-8В для улучшения химической стабильности и повышения противоизносных свойств вводят присадки: антиокислительную Агидол-1 — 0,003-0,004 % (мас. доля) и противоизносную «К» — 0,002-0,004 % (мас. доля).
Характеристики реактивных топлив, предназначенных для сверхзвуковой авиации, — топлив Т-6 и Т-8В, вырабатываемых по ГОСТ 12308-80, приведены в таблице.
