Обоснование соотношения биотоплива и керосина в смеси для её применения в качестве авиатоплива

На сегодняшний день активно развиваются технологии по производству альтернативных видов топлива и по разработке двигателей на иных принципах работы, что обусловлено как ужесточением экологических требований ИКАО (Международная организация гражданской авиации) по вредным выбросам в атмосферу и истощением невозобновляемых ресурсов, так и интересами стран – импортёров нефти. К качеству авиационных топлив предъявляются жёсткие требования, связанные с обеспечением надёжности авиационной техники и безопасности полётов. Ужесточение требований к показателям качества неизбежно приводит к удорожанию топлива, поэтому на сегодняшний день мы можем наблюдать некоторые послабления в отечественных и иностранных нормативных документах к некоторым показателям качества авиационных топлив, например, к показателям низкотемпературных свойств. Отсюда следует, что применение нефтяных топлив рано или поздно станет нецелесообразным. Технологии производства синтетических и биологических топлив из различных видов сырья позволяют получить топливо с близкими показателями качества к традиционному керосину, но полностью его заменить пока не удаётся. Поэтому сегодня рассматривается вопрос применения альтернативных топлив в смеси с нефтяным керосином в различных пропорциях. Остаётся открытым вопрос: в какой пропорции возможно применять смеси альтернативного топлива с керосином на ВС без всевозможных негативных последствий для их эксплуатации. На основании известных зависимостей в работе предложена математическая модель для расчёта некоторых эксплуатационных показателей топлива, двигателя и ВС в зависимости от пропорции смешивания альтернативного топлива и керосина. На основании проведённых расчётов обосновано наиболее рациональное соотношение нефтяного керосина и топлива SPK как с точки зрения необходимых эксплуатационных свойств, так и с точки зрения экономической целесообразности.

1. Федоров Е.П., Французова Н.А. Разработка синтетического реактивного топлива из биосырья / Под общ. ред. Л.С. Яновского // Труды ЦИАМ: Прямоточные ВРД и химмотология: сб. науч. ст. 2010. № 1340. С. 107–116.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.2016.04.023

7. Грядунов 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: 10.26467/2079-0619-2019-22-5-67-75

8. Бащенко Н.С., Аджиев А.Ю., Шеин О.Г. Возможности получения нового авиационного топлива – АСКТ // Экспозиция нефть и газ. 2009. № 5. С. 40–41.

9. 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.14.3.492

10. 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.2014.09.025

11. Гишваров А.С. Эксплуатационная надежность топливных систем воздушных судов: учеб. пособие. Уфа: УГАТУ, 2008. 298 с.

12. Законы горения / Под общ. ред. Ю.В. Полежаева. М.: Энергомаш, 2006. 352 с.

13. Демская И.А., Разносчиков В.В. Методика определения новых составов альтернативных топлив // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19, № 5. С. 72–80.

14. Теоретические основы химмотологии / Под ред. А.А. Браткова. М.: Химия, 1985. 320 с.

15. Пискунов В.А. Химмотология в гражданской авиации: справочник / В.А. Пискунов, В.Н. Зрелов, В.Т. Василенко и др. М.: Транспорт, 1983. 248 с.

16. Литвинов А.А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1987. 308 с.

17. Дубовкин Н.Ф. Справочник по углеводородным топливам и их продуктам сгорания. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. 288 с.

18. Дубовкин Н.Ф. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: справочник / Н.Ф. Дубовкин, В.Г. Маланичева, Ю.П. Массур, Е.П. Федоров. М.: Химия, 1985. 240 с.

19. Серёгин Е.П. Развитие химмотологии. М.: Первый том, 2018. 880 с.

20. Хворенкова А.Ж. Теория горения и взрыва: сб. задач. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. 80 с.

21. Кульчицкий А.Р. Топлива для энергоустановок. Расчет термохимических показателей: учеб. пособие. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2009. 100 с.

22. Chishty W.A. Benchmarking data from the experience gained in engine performance and emissions testing on alternative fuels for aviation / W.A. Chishty, T. Chan, P. Canteenwalla, C.R. Davison, J. Chalmers // Journal of the Global Power and Propulsion Society. 2017. Pp. 195–210. DOI: https://doi.org/10.22261/S5WGLD