cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2020-23-3-8-16caht-1699Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTПроблемы применения этилированного авиационного бензина на воздушных судахProblems of aviation leaded gasoline application on aircraftГрядуновК. И.GryadunovK. I.

Грядунов Константин Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры авиатопливообеспечения и ремонта  ЛА

г. Москва

Konstantin I. Gryadunov, Сandidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Aviation Fuel Supply and Aircraft Repair Chair 

Moscow

k.gryadunov@mstuca.aeroТимошенкоА. Н.TimoshenkoA. N.

Тимошенко Андрей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры авиатопливообеспечения и ремонта ЛА

г. Москва

Andrey N. Timoshenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Aviation Fuel Supply and Aircraft Repair Chair

Moscow

a.timoshenko@mstuca.aeroСтарковЕ. Ю.StarkovE. U.

Старков Евгений Юрьевич, старший преподаватель кафедры безопасности полётов и жизнедеятельности 

г. Москва

Evgeniy U. Starkov, Senior Lecturer of the Flight and Life Safety Chair

Moscow

e.starkov@mstuca.aeroМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation202003072020233816Copyright © Грядунов К.И., Тимошенко А.Н., Старков Е.Ю., 20202020Грядунов К.И., Тимошенко А.Н., Старков Е.Ю.Gryadunov K.I., Timoshenko A.N., Starkov E.U.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1699

На сегодняшний день наблюдается устойчивая динамика расширения парка ВС малой авиации, оснащенных поршневыми двигателями. Для авиационных поршневых двигателей (ПД) применяется специальное топливо – авиационные бензины с заданными эксплуатационными свойствами, обеспечивающее их стабильную работу на любых режимах и в любых условиях эксплуатации. Уровень показателей эксплуатационных свойств авиационных топлив, и в т. ч. бензинов, задаётся посредством введения специальных присадок. Одной из таких присадок является антидетонационная присадка – тетраэтилсвинец (ТЭС), которая добавляется в топливо в определённом количестве в виде этиловой жидкости. Несмотря на отличные свойства ТЭС как антидетонатора, он имеет и ряд существенных недостатков. С точки зрения эксплуатации авиационных двигателей было отмечено, что продукты сгорания (разложения) ТЭС, которые недостаточно эффективно выносятся из камеры сгорания, в значительном количестве попадают в масляную систему, вызывая забивку масляных фильтров тонкой очистки. Отмечено, что даже незначительное содержание продуктов разложения ТЭС в авиационных маслах резко ухудшает их прокачиваемость и приводит к полной забивке фильтров тонкой очистки масла за считанные минуты работы двигателя даже на свежем масле. Причём многоступенчатая очистка масла, предусмотренная конструкцией некоторых ПД, не оказывает существенного влияния на данное негативное обстоятельство, создающее угрозу для безопасности полётов. На данный момент применение свинецсодержащего бензина для авиационных ПД является безальтернативным, поэтому требуются решения по снижению негативных последствий при его применении.

A steady trend of expanding the small aircraft fleet equipped with piston engines is observed today. Special fuel (aviation gasoline with specified operational properties) for aircraft piston engines (PE) ensuring their stable operation in all modes and under all operating conditions is used. The indicators of aviation fuels operational properties including gasoline are achieved by means of adding special additives. One of these additives is an anti-knock additive – tetraethyl lead (TEL) that is added into the fuel in a certain amount in an ethyl liquid form. Despite the excellent TEL properties as an anti-knock additive, it also has a number of significant disadvantages. From the point of view of aircraft engine operation, it is noted that the TEL combustion products (decomposition) that are not effectively removed from the combustion chamber, enter the oil system in a significant amount, causing fine oil filters clogging. The article notes that even a small content of TEL decomposition products in aviation oils deteriorates dramatically their pumping capacity and leads to complete fine oil filters clogging for few minutes of engine operation, even on fresh oil. Moreover, the multi-stage oil cleaning stipulated by the design of some PE does not have a significant impact on this negative factor posing a threat to flight safety. These days the lead-containing gasoline use for aviation PE has no alternative, so solutions to reduce the negative consequences while applying are required.

авиацияавиационный бензинэксплуатационные свойстватетраэтилсвинецавиационные поршневые двигателиaviationaviation gasolineoperational propertiestetraethyl leadaviation piston enginesReferencesСвириз И. Взлётный режим // Сибирская нефть. 2016. № 134. С. 32–37.Sviriz, I. (2016). Vzletnyy rezhim [Take-off mode]. Sibirskaya neft, no. 134, pp. 32–37. (in Russian)Теоретические основы химмотологии / Под. ред. А.А. Браткова. М.: Химия, 1985. 320 с.Bratkov, A.A. (Ed.). (1985). Teoreticheskiye osnovy khimmotologii [Theoretical foundations of chemmotology]. Moscow: Khimiya, 320 p. (in Russian)Попов И.М. Тенденции развития бензинов для авиатехники с поршневыми двигателями / И.М. Попов, П.В. Бородако, М.Н. Пацина, Е.П. Федоров, Н.И. Варламова, Л.С. Яновский // Двигатель. 2015. № 5 (101). С. 20–22.Popov, I.M., Borodako, P.V., Patsina, M.N., Fedorov, E.P., Varlamova, N.I. and Yanovskii, L.S. (2015). Tendentsii razvitiya benzinov dlya aviatekhniki s porshnevymi dvigatelyami [Trends in the development of gasoline for aircraft with piston engines]. Engine, no. 5 (101), pp. 20–22. (in Russian)Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. М.: Книга по Требованию, 2013. 445 с.Kramarenko, V.F. (2013). Toksikologicheskaya khimiya [Toxicological chemistry]. Moscow: Kniga po Trebovaniyu, 445 p. (in Russian)Пискунов В.А. Химмотология в гражданской авиации: справочник / В.А. Пискунов, В.Н. Зрелов, В.Т. Василенко и др. М.: Транспорт, 1983. 248 с.Piskunov, V.A. (1983). Himmotologiya v grazhdanskoy aviatsii:spravochnik [Chemmotology in civil aviation: directory]. Moscow: Transport, 248 p. (in Russian)Немчиков М.Л. Проблемы применения авиационного этилированного бензина на воздушных судах / М.Л. Немчиков, К.И. Грядунов, И.С. Мельникова, О.В. Нелюбова // «Новые материалы и перспективные технологии»: Пятый междисциплинарный научный форум с международным участием. Москва, 30 октября-1 ноября 2019 г. Т. 1. С. 606–607.Nemchikov, M.L., Gryadunov, R.I., Melnikova, I.S. and Nelyubova, O.V. (2019). Problems of aviation leaded gasoline application on aircraft. Novyye materialy i perspektivnyye tekhnologii: 5th mezhdunarodnyy nauchnyy forum s mezhdunarodnym uchastiem [New materials and promising technologies: Fifth interdisciplinary scientific forum with international participation], vol. 1, pp. 606-607. (in Russian)Литвинов А.А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1987. 308 с.Litvinov, A.A. (1987). Osnovy primeneniya goryuche-smazochnykh materialov v grazhdanskoy aviatsii. Uchebnik dlya VUZ [Bases of fuels and lubricants application in civil aviation: Textbook for Universities]. Moscow: Transport, 308 p. (in Russian)Переработка сернистых нефтей / Под. ред. А.С. Эйгинсон. Ленинград: государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы, 1959. 279 с.Eyginson, A.S. (Ed.). (1959). Pererabotka sernistykh neftey [Processing of sulfur crude oil]. Leningrad: gosudarstvennoye nauchno-tekhnicheskoye izdatelstvo neftyanoy i gornotoplivnoy literatury, 279 p. (in Russian)Углов Б.А. Авиационный двигатель Ан-62ИР: учеб. пособие. Самара: Самарский аэрокосмический университет, 1992. 112 с.Uglov, B.A. (1992). Aviatsionnyy dvigatel ASH-62IR [ASH-62IR aviation engine]. Samara: Samarskiy aerokosmicheskiy universitet, 112 p. (in Russian)Бочаров В.Е., Гутман Л.Д. Авиационный мотор АШ-62ИР. Описание конструкции и эксплуатация. М.: Редакционно-издательский отдел Аэрофлота, 1951. 350 с.Bocharov, V.Ye. and Gutman, L.D. (1951). Aviatsionnyy motor ASH-62IR. Opisaniye konstruktsii i ekspluatatsiya [ASH-62IR aviation engine. Description of construction and operation]. Moscow: Redaktsionno-izdatelskiy otdel Aeroflota, 350 p. (in Russian)Грядунов К.И. Диагностирование авиационных двигателей по содержанию металлов в маслах / К.И. Грядунов, М.Л. Немчиков, А.Н. Козлов, И.С. Мельникова // Научный Вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 3. С. 35–44. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-3-35-44Gryadunov, K.I., Nemchikov, M.L., Kozlov, A.N. and Melnikova, I.S. (2019). Aviation engines diagnostics by estimating the metal contamination in oils. Civil Aviation High Technologies, vol. 22, no. 3, pp. 35–44. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-3-35-44. (in Russian)Маслова Т.М., Грядунов К.И. Химмотология и контроль качества ГСМ. Авиационные масла, смазки, специальные жидкости: учеб.-метод. пособие. М.: МИР, 2019. 52 с.Maslova, T.M. and Gryadunov, K.I. (2019). Himmotologiya i kontrol kachestva GSM. Aviatsionnyye masla, smazki, specialnyye zhidkosti [Chemmotology and quality control of fuels and lubricants. Aviation oils, lubricants, special liquids]. Moscow: MIR, 52 p. (in Russian)Серегин Е.П. Развитие химмотологии. М.: Первый том, 2018. 880 с.Seregin, E.P. (2018). Razvitiye himmotologii [Development of chemmotology]. Moscow: Pervyy tom, 880 p. (in Russian)Глаголева О.Ф., Белоконь Т.Н. Топлива для двигателей внутреннего сгорания и альтернативная энергетика // «55 лет химмотологии. Основные итоги и направления развития»: тезисы докладов Межведомственной научно-технической конференции. Москва, 27 ноября 2019 г. С. 49.Glagoleva, O.F. and Belokon, T.N. (2019). Topliva dlya dvigateley vnutrennego sgoraniya i alternativnaya energetika [Fuels for internal combustion engines and alternative energy]. 55 let khimmotologii. Osnovnyye itogi i napravleniya razvitiya: tezisy dokladov Mezhvedomstvennoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Proceedings of the Interdepartmental scientific and technical conference «55 years of chemmotology. Main results and directions of development» reports], p. 49. (in Russian)Николайкин Н.И., Мельников Б.Н., Большунов Ю.А. Перевод на альтернативные виды топлива как способ повышения энергетической и экологической эффективности транспорта // Научный Вестник МГТУ ГА. 2010. № 162. С. 12–21.Nikolaykin, N.I., Melnikov, B.N. and Bolshunov, Yu.A. (2010). Transfer into alternative kinds of fuel as the way of transport power and ecological efficiency increase. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 162, pp. 12–21. (in Russian)Glover B.M. Boeing and the environment: our commitment to a better future: presentation of boeing management company. Seattle (USA): Boeing Management Company, 17.06.2008. 40 p.Glover, B.M. (2008). Boeing and the environment: our commitment to a better future: presentation of boeing management company, Seattle (USA): Boeing Management Company, 40 p.Васильев А.Ю., Челебян О.Г., Медведев Р.С. Особенности применения биотопливной смеси в камерах сгорания современных газотурбинных двигателях // Вестник СГАУ им. Академика С.П. Королева. 2013. № 3 (41). С. 57–62.Vasilev, A.Yu., Chelebyan, O.G. and Medvedev, R.S. (2013). Peculiarities of application of biofuel mixture in combustion chambers of modern gas turbine engines. Vestnik SGAU imeni Akademika S.P. Koroleva, no. 3 (41), pp. 57–62. (in Russian)Schmidt M. Challenges for ground operation arising from aircraft concepts using alternative energy / M. Schmidt, A. Paul, M. Cole, K.O. Ploetner // Journal of Air Transport Management. 2016. Vol. 56. Part B. Pp. 107–117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jairtraman.2016.04.023Schmidt, M., Paul, A., Cole, M. and Ploetner, K.O. (2016). Challenges for ground operation arising from aircraft concepts using alternative energy. Journal of Air Transport Management, vol. 56, part B, pp. 107–117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jairtraman.2016.04.023Грядунов К.И. Сравнительный анализ показателей качества авиационных керосинов, биотоплив и их смесей / К.И. Грядунов, А.Н. Козлов, В.М. Самойленко, Ш. Ардешири // Научный Вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 5. С. 67–75. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-5-67-75Gryadunov, K.I., Kozlov, A.N., Samoilenko, V.M. and Ardeshiri, Sh. (2019). Comparative analysis of quality indicators of aviation kerosine, biofuels and their mixtures. Civil Aviation High Technologies, vol. 22, no. 5, pp. 67–75. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-5-67-75. (in Russian)Бащенко Н.С., Аджиев А.Ю., Шеин О.Г. Возможности получения нового авиационного топлива – АСКТ // Экспозиция нефть и газ. 2009. № 5. С. 40–41.Bashchenko, N.S., Adzhiev, A.Yu. and Shein, O.G. (2009). Vozmozhnosti polucheniya novogo aviatsionnogo topliva – ASKT [Opportunities for obtaining new aviation fuel-ASKT]. Exposition Oil & Gas, no. 5, pp. 40–41. (in Russian)Ратнер С.В. Инновации в авиастроении: анализ результатов исследовательских программ по разработке альтернативных видов авиационного топлива // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2018. Т. 14, № 3. С. 492–506. DOI: 10.24891/ni.14.3.492Ratner, S.V. (2018). Innovation in the aircraft industry: An analysis of results of research programs for developing alternative types of aviation fuel. National Interests: Priorities And Security, vol. 14, no. 3, pp. 492–506. DOI: 10.24891/ni.14.3.492. (in Russian)Fu J. Direct production of aviation fuels from microalgae lipids in water / J. Fu, C. Yang, J. Wu, J. Zhuang, Z. Hou, X. Lu // Fuel. 2015. Vol. 139. Pp. 678–683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.09.025Fu, J., Yang, C., Wu, J., Zhuang, J., Hou, Z. and Lu, X. (2015). Direct production of aviation fuels from microalgae lipids in water. Fuel, vol. 139, pp. 678–683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.09.025Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas turbine combustion alternative fuels and emissions [Электронный ресурс] // Irena. International Renewable Energy Agency. 2017. URL: https://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_Biofuels_for_Aviation_2017.pdf (дата обращения 15.06.2019).Lefebvre, A.H. and Ballal, D.R. (2017). Gas turbine combustion alternative fuels and emissions. Irena. International Renewable Energy Agency. Available at: https://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_Biofuels_for_Aviation_2017.pdf (accessed 15.06.2019).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.