Реактивные топлива

Марки реактивных топлив США и России. Различные марки реактивных топлив для реактивных двигателей самолетов. Основные требования к физико-химическим свойствам реактивных топлив, присадкам. Получение и перспективы производства реактивных топлив в России.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Содержание

Введение

1. Марки реактивных топлив США и России

2. Основные требования к физико-химическим свойствам реактивных топлив

3. Присадки к топливам

4. Получение и перспективы производства реактивных топлив

5. Производство в России

Заключение

Список литературы

Введение

В данной работе предстоит ознакомиться с различными марками реактивных топлив для реактивных двигателей самолетов, основными требованиями к физико-химическим свойствам реактивных топлив, присадками и перспективами производства этих топлив.

Реактивные топлива предназначены для реактивных двигателей самолетов, вертолетов и ракет. Мировое производство реактивного топлива составляет в среднем 5% от объема перерабатываемой нефти (примерно 2% - в Европе и развивающихся странах и 7% - в Северной Америке). В мирное время военные потребляют около 10% от общих ресурсов реактивных топлив.

Для справки: масса топлива составляет от 30 до 60% от взлетной массы самолета, что делает особо важной роль топлива.

Топлива эти однокомпонентные (т.е. смешение их не допускается), с жестко оговоренной технологией получения.

Они должны обеспечивать:

- надежный запуск двигателя в любых условиях;

- устойчивое горение в быстро движущемся потоке воздуха и при больших коэффициентах избытка воздуха (более 2);

- полное сгорание без дыма и нагара;

- высокую скорость и дальность полета и безаварийность.

1. Марки реактивных топлив США и России

реактивный топливо присадка двигатель

Топлива США разрабатывались начиная с 40-х годов ХХ века.

JP-1. Введено в апреле 1944 г. (первое реактивное топливо). В первые годы его выработка составляла 60 тыс. gal(US)/сут, что удовлетворяло потребности в нем в период войн, поэтому начались поиски топлива более доступных спецификаций.

JP-2. Введено в 1945 г. Оно было более широкого фракционного состава, поэтому ресурсы его были больше. Использовано как экспериментальное и сейчас не используется.

JP-3. Разработано в 1947 г. как смесь бензина и керосина с широким фракционным составом. Его ресурсы (выход около 45% на нефть) вполне обеспечивали потребности, но обнаружились значительные потери топлива на больших высотах (из-за высокого ДНП). Поэтому использовано только как экспериментальное.

JP-4. Введено в 1951 г. как вариант JP-3 с низким ДНП. Оно представляло собой смесь нафты с керосином. Нормы его показателей пересматривались в 1953 и 1955 годах. Выпускается до настоящего времени и числится как топливо Jet-B в гражданской авиации и как F-40 в номенклатуре НАТО.

JP-5. Введено в 1952 г. в качестве топлива для самолетов на авианосцах (как менее опасное, чем JP-4). Имеет низкую летучесть и высокую температуру вспышки (+60°С). Используется также для президентских самолетов и для полетов в Арктику. Выпускается до настоящего времени, но узкий фракционный состав ограничивает его ресурсы в сравнении с JP-4.

JP-6. Экспериментальный керосин высокой термостабильности. Применения не нашел и поэтому не используется.

JP-7. Керосин исключительно высокой термостабильности для сверхзвуковых самолетов SR-71 и «Blackbird».

JP-8. Введено в 1968 г. По свойствам идентично коммерческому топливу гражданской авиации Jet A-1 с высокой температурой вспышки (40°С) и поэтому было выбрано на замену JP-4. У него один недостаток - высокая температура кристаллизации (-15°С), что делает его неприемлемым для использования в управляемых баллистических ракетах.

JP-9. Топливо очень высокой плотности (смесь синтетических компонентов). Используется как стартовое топливо крылатых ракет и для прямоточных ВРД.

JP-10. Подобно JP-9.

JP-TS. Смесь на основе высококачественного керосина высокой термостабильности для самолетов U-2.

Топлива России разрабатывались почти в те же годы.

Т-1. Введено в 1948г. Представляет собой прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,1%. Ориентировано на получение из нефтей Баку. Имеет широкий фракционный состав и относительно высокую норму по минимальной плотности. Фракционный состав (Фр. с.) 130-280°С.

ТС-1. Взаимозаменяемо с Т-1. Прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,25% (впервые получено из нефтей междуречья Урал-Волга). Фракционный состав определяется нормами на другие показатели. Малая термостабильность. Вырабатывается и в настоящее время. Фр. с. - 130-240°С.

Т-2. Дистиллят широкого фракционного состава (100-280°С) из высокосернистых нефтей, имеющий высокую летучесть. Топливо введено в 1957 г. с целью расширения ресурсов авиатоплив. В настоящее время не выпускается и считается резервным.

Т-3. Специально вырабатывалось для ГДР (нормы не опубликованы).

Т-4. Введено в 1957 г. как временное и имеющее широкий фракционный состав и высокое содержание серы. Имело малую термостабильность и окислялось при хранении (вероятно, его получали из дистиллятов вторичного происхождения - крекинга и т.п.).

Т-5. Разработано как топливо для прямоточных ВРД. Спецификации опубликованы в 1959 г. Имеет малую термостабильность, высокую плотность и вязкость и широкий фракионный состав.

Т-6. Введено в 1966 г. для сверхзвуковой авиации (с числом М до 4). Фракция 195-315°С первичной перегонки нефти с последующим гидрированием или фракция 195-300°С газойля каталитического крекинга с последующей гидродеароматизацией. Обладает высокой плотностью (0,845 г/см3), высокой температурой вспышки, большой теплотой сгорания (36 МДж/л), малым содержанием серы (0,05%) и ароматических углеводородов (5-8%). Имеет высокую термостабильность.

Т-7. Вторичное гидроочищенное топливо. Введено в 1966 г. для сверхзвуковой авиации (с числом М более 1) с целью использования в гражданских самолетов (под индексом ТС-1г), но несомненно пригодно как топливо для военных самолетов. Вырабатывалось из малосернистых нефтей. Термостабильно.

Т-8В. Впервые введено в 1968 г. специально для первого отечественного сверхзвукового гражданского самолета ТУ-144 (до М=2,5). Прямогонная фракция 170-280°С с последующей каталитической гидродеароматизацией. Имеет хорошую термостабильность и малую испаряемость. Используется также для военной сверхзвуковой авиации и другой техники.

РТ. Впервые введено в 1970 г. для дозвуковых самолетов (но может использоваться до М=1,5). Фракция 135-280°С первичной перегонки нефти с последующей гидроочисткой. Содержит смазывающие присадки. Высокая термостабильность (подобно Т-7). Потенциально может использоваться, когда требуется повышенная выработка реактивных топлив ( в частности, для замены ТС-1).

Таким образом, в настоящее время вырабатываются реактивные топлива:

- дозвуковые Т-1 и ТС-1 по ГОСТ 10227 (аналог США - JP-4);

- переходное РТ по тому же ГОСТ, которое может использоваться как для звуковых самолетов, так и для сверхзвуковых с числом М до 1,5 (аналог США - JP-5);

- сверхзвуковые Т-6 по ГОСТ 12308 ТУ 38 101629, а также Т-8В по ТУ 38 101560;

- ракетные (марки определяются соответствующими ТУ).

2. Основные требования к физико-химическим свойствам реактивных топлив

В таблице приведены нормы на показатели качества всех марок реактивных топлив. Рассмотрим основные физико-химические свойства реактивных топлив и определим, какое значение они имеют для работы двигателей самолетов.

Фракционный состав определяется в основном нормами на плотность, вязкость и температуру кипения.

Американское топливо JP-4 имеет пределы кипения 120-250°С. В зависимости от конкретной нефти состав подбирается таким, чтобы были в норме плотность, вязкость и температура начала кристаллизации.

Вязкость, иначе называемая «противоизносное свойство», определяет распыляемость топлива, его прокачиваемость в топливной системе и износ плунжеров насоса.

Чем меньше вязкость, тем лучше топливо распыляется и выше дисперсность микрокапель. Прокачиваемость также улучшается с уменьшением вязкости.

А вот износ насоса зависит от вязкости сложнее: при увеличении вязкости смазка насоса улучшается, но до определенных пределов-когда вязкость увеличивается так сильно, что затрудняет прокачиваемость и растут затраты энергии на привод насоса. Поэтому при больших значениях вязкости существует верхнее ограничение по вязкости, а при малых - нижнее. Исходя из этого, нормы на кинематическую вязкость таковы, что при 20°С для всех топлив, кроме Т-6, действует нижнее ограничение (норма «не менее»), а во всех остальных случаях действует верхнее ограничение (норма «не более»).

Таблица 1. Характеристики реактивных топлив



Температура начала кристаллизации, иначе называемая «низкотемпературное свойство», является для авиационных топлив очень важной эксплуатационной характеристикой, поскольку температура в верхних слоях атмосферы порядка минус 50°С и в случае образования кристаллов в топливе нарушится прокачиваемость топлива, начнут забиваться фильтры тонкой очистки топлива, и двигатель остановится (что чревато самыми тяжелыми последствиями).

Поэтому для вс...