автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Исследование физико-химических и эксплуатационных свойств реактивных топлив JET A-1 (Ливан), ТС-1 и РТ (Украина) и условий их взаимной заменяемости при эксплуатации авиационной техники

P f Б 1мнистерств0 образования украины

- 8 MIP t9B6

киевский международный университет гражданской авиации

На правах рукописи

Масри Усама Жавдат

Исследование физико-химических и эксплуатационных

свойств реактивных тошмв jet а-1 (ливан), гс-1 и рт (украина) и условий их взаимной заменяемости при эксплуатации авиационной техники

Специальность 05.22.14 "Эксплуатация воздушного транспорта"

автореферат

диссертаций ira соисклпие ученой степени яяядидата imkmnecmik ваук

Киев Î996

Работа выполнена в Киевском международном университете гражданской авиации.

Научные руководители: член корреспондент HAH Украины, доктор технических наук, профессор А.Ф. Аксенов;

доктор технических наук, профессор

B.П.Белянский

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

C.В.Чертков

кандидат технических наук В.Б.Кукуруза

Ведущая организация: Государственное предприятие "Укравиа ГСМ" Департамента воздушного транспо рта.

Защита состоится "25" апредя 1996 г. в 15 ч.ОО м. на заседании специализированного совета Д 01.35.04. Киевского международного университета гражданской авиации по адресу: 252058, Киев-58, проспект Космонавта Комарова 1, корпус 1, коференц зал.

Автореферат разослан "23" марта 19дб г_

Ученый секретарь

специализированного совета

доктор технических наук '/¿t/1 Н. С. Кулик

(МАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-технической проблемы - возможности взаимозаменяемости топлив отечественных и зарубежных марок.

АКТУАЛЬНОСТЬ:В условиях тесной экономической интеграции, роль воздушного^, транспорта приобретает особое значение. Резко возросла интенсивность международных пассажирских и грузовых перевозок, а фрахтовые перевозки стали нормой коммерческой деятельности любой авиакомпании мира. В таких условиях неизбежной становится необходимость заправки самолетов различными видами ГСМ, прежде всего реактивными топливами, которые изготовлены из различных нефтей,. по различным требованиям й технологиям. Физико-химические и экс-плуатационнные свойства таких топлив или других смазочных материалов могут существенно отличаться, что несомненно отразиться на работоспособности систем, надежности и долговечности отдельных агрегатов и элементов конструкций, регулярности и безопасности полетов.

В последние годы между Ливаном и Украиной сложились тесные экономические и научные связи, и поскольку дальнейшие отношения.-этих двух стран предполагают двухсторонние воздушные перевозки, возникает необходимость взаимной сертификации авиаГСМ Украины и Ливана, прежде всего реактивных топлив.

Принятие правовых решений о взаимозаменяемости авиаГСМ осуществляется на основании результатов анализа уровня ТТ к качеству авиаГСМ и глубоких исследований физико-химических и эксплуатационных свойств взаимозаменяемых продуктов.'

Комплекс проведенных исследований физико-химических и эксплуатационных свойств реактивных топлив Jet А-1 (Ливан),ТС-1 и РТ(Украина) позволил дать им сравнительную оценку и выработать практические рекомендации по взаимной заменяемости в условиях эксплуатации авиационной техники при международных воздушных перевозках.

ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: Целью работы является сравнительная оценка физико-химических и эксплуатационных, свойств реактивных топлив Jet А-1, применяемого в Ливане и получаемого по английской технологии DERD 2494, с основными реактивными топливами Украины ТС-1 и РТ, получаемыми по ГОСТ 10227-86. На основании полученных результатов провести сравнительный анализ качества, топлив, выявить их характерные особенности и выработать практические рекомендации по их взаимной заменяемости.

3

Для достижения этой цели необходимо было решить такие задачи:

1.Проанализировать и дать сравнительную оценку уровням технических требований, предъявляемых к качеству реактивных топлив стандартами DERD 2494 И ГОСТ 10227-86.

2.Исследовать основные физико-химические свойства реактивных топлив Jet А-1 (Ливан), ТС-i и РТ (Украина) на приборах и по методикам, предусмотренными-ГОСГÍ0227-86. .

3.Дать сравнительную оценку и определить наиболее важные отличия физико-химических свойств исследованных топлив; влияющие • на работоспособность авиационной техники.

4.Исследовать основные эксплуатационные свойства реактивных топлив Jet А-1, ТС-1 и РТ. Выявить характерные особенности эксплуатации авиационной техники при взаимной заменяемости топлив Jet А-1 (Ливан) и ТС-1, РТ (Украина).

5.Выработать практический рекомендации, изменения й дополнения к техническим требованиям, предъявляемым к реактивным топливам и регламенту технического обслуживания авиационной техники при ее зксплуатации на топливах Jet А-1,' ТС-1 и РТ.

Для решения этих задач были использованы стандартные методы анализа по ГОСТ 10227-86, а также специальные стенды и установки, позволяющие оценивать влияние топлив на надежность и долговечность отдельных агрегатов и элементов конструкций авиационной техники.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: Исследованы физико-химические и эксплуатационные свойства реактивного топлива Jet А-1, получаемого по.технологии DERD 2494 и применяемого в Ливане, в сравнении с топливами ТС-1 и РТ, применяемыми на Украине, в объеме, полного анализа, предусмотренного ГОСТ 10227-86 и комплекса методов квалификационных испытаний.

Определены наиболее важные отличия показателей качества топлив влияющих на работоспособность авиационной техники.

Установлено, что топливо Jet А-1 не соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 по всем характерным точкам кривой разгонки (фракционный состав) и температуре кристаллизации, а топлива ТС-1 и РТ не соответствуют требованиям DERD 2494 по следующим показателям: вязкости, кислотности, температуре вспышки, содержанию непредельных углеводородов (йодное число), общей и меркаптановой серы.

fia оснавании этих данных были выбраны и исследованы основные эксплуатационные свойства топлив Jet A-J, ТС-1 и РТ: термоокислительная ста^ильносп, склонность топлив к взаимодействие с конс-

л

трукционными материалами, прокачиваемость при низких температурах, растворимость воздуха и воды, противоизносные и противоза-дерные свойства.

Экспериментально доказано, что топлива ТС-1 и РТ обладают повышенной способностью растворять в себе воздух и воду, взаимо' действовать с металлами (медь, аллюминий, свинец). Топливо Jet А-1 уступает топливам ТС-1, РТ по противоизносным свойствам, прокачиваемость при отрицательных температурах и взаимодействию с резиновыми изделиями при повышенных температурах (свыше 80°С).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что создан комплекс методов и оборудования, разработана методология сравнительной оценки физико-химических и эксплуатационных свойств реактивных топлив с целью оценки их взаимозаменяемости.

На основании комплексных исследований физико-химических и эксплуатационных свойств реактивных топлив ТС-1, РТ и Jet А-1 и их сравнительной оценки определены наиболее значимые отличия состава и свойств топлив.

Определены некоторые особенности эксплуатации и технического обслуживания авиационной техники при замене топлив ТС-1 и РТ на Jet А-1. Установлены предельно допустимые нормы смешивания топлив ТС-1 и РТ с топливом Jet А-1, при которых такие смеси можно применять без ограничения ресурса работы отдельных агрегатов и снижения безопасности полетов.

Экспериментально доказано, что по требованиям ГОСТ 10227-86 и DERD 2494 и фактическому состоянию качества, наиболее полно отвечают требованиям взаимозаменяемости топлив Jet А-1 и Pl.

Разработаны рекомендации по изменению взаимных -требований к качеству реактивных топлив, применяемых на Украине и в Ливане, обеспечивающие их полную взаимозаменяемость.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты данной работы были использованы при разработке проекта новых требований к качеству топлива РТ,вырабатываемого на НПЗ Украины, которыми предусмотрено максимально возможное их сближение с требованиями DERD 2494, а именно: отмена ограничений по температуре начала кипения; увеличение вязкости топлива РТ; снижение кислотности; отмена контроля топлива РТ по показателю - люминометрическое число, зольность. В случае утверждения проекта новых требований на качество топлива РТ, оно будет полностью взаимозаменяемым с топливом Jet А-1, применяемым в Ливане.

Разработанный комплекс приборов и оборудования для исследова-

5

ния кинетики массообменных процессов с участием растворенных газов и воды, используется в учебном процессе на кафедре химии и ГСМ И НИЛ-12 КМУГА.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Х1У-ой (апрель 1994г.) и XV-ой (апрель 1995г.) научно-технических конференциях научных коллективах КМУГА. На научно-техническом семинаре "Вопросы авиационной химмотологии", Киев, 1992г. Работа, в целом, докладывалась и обсуждалась на расширенном заседании кафедры химии и ГСМ, НИЛ-12 КМУГА.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы ( б 2 наименования). Общий обьем работы составляет 138 страниц машинописного текста, 68 рисунков, 16 таблиц.

СОДЕРЖАИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы взаимозаменяемости авиаГСМ, применяемых в различных странах, при международных воздушных перевозках, изложены основные предпосылки, определяющие цели и задачи исследований.

В первой главе определена структура, цели и задачи современной химмотологии. Рассмотрены основные особенности эксплуатации авиа-ционой техники, применения, взаимозаменяемости авиаГСМ. -

На основании результатов работ известных ученых: Большакова Г.Ф., Аксенова А.Ф., ЭнглинаБ.А., Черткова Я.Б., Черненко Ж.С., Василенко В.Г. и др,, проанализирован состав, основные физико-химические и эксплуатационные свойства современных реактивных топ-лив и их влияние на надежность и долговечность систем, отдельных агрегатов и безопасность полетов.

Проанализирован уровень технических требований (ТТ), предъявляемых различными стандартами мира к качеству реактивных топлив и общие принципы их взаимозаменяемости при международных воздушных сообщениях. Определены цели и задачи исследования.

Во второй главе (обьекты и методы исследований) обоснован, определен и сделан выбор методологий сравнительной оценки различных образцов реактивных топлив, с целью определения возможности их взаимной заменяемости, включающий в себя: исследования состава и физико-химических свойств топлив - сравнительная оценка состояния качества и соответствия взаимным ТТ - выбор и исследование основных эксплуатационных свойств - практические рекомендации по

6

взаимной заменяемости топлив.

В качестве объектов исследований выбраны основные реактивные топлива, применяемые на Украине - марки ТС-1 и РТ, которые между собой являются полностью взаимозаменяемыми, и топливо Jet А-1, применяемое на авиационой технике Ливана и изготовлено в соответствий! с английскими требованиями DERD 2494.

Физико-химические свойства реактивных топлив определялись в обьеме полного анализа по стандартным методикам, предусмотренными ТТ ГОСТ 10227-86, поэтому в работе они не представлены.

Эксплуатационные свойства реактивных топлив изучались на специальных приборах, установках и стендах.

Противоизносные свойства реактивных топлив оценивались отдельно на установках трения качения (КНИГА-1) и скольжения (КШГА-2) в широком диапазоне контактных напряжений, скоростей относительного перемещения материалов пар трения и температур.

Интегральная оценка противоизносных свойств реактивных топлив осуществлялась с помощью обобщенного показателя (К), по формуле: Ркр х 1.31

К--х 100%

24.5хИ

где И и Ркр - величина износа (мм) и критической нагрузки перехода к схватыванию (Н) - соответственно, определенными на испытуемом топливе;

1.31 мм и 24.5 кг - тоже, на эталонном топливе-пентадекане.

Величина износа и критическая нагрузка определялись при стандартных условиях:■ температуре топлива 60°С, осевой нагрузке -10кг, и скорости 1.18 м/с, на установке трения скольжения (КИИ-ГА-2, рис.1). Критическая нагрузка определялась при плавном наг-ружении пары трения, представляющей собой плоский диск и три неподвижных шара (0 25.4мм), изготовленные из стали ШХ-15.

Плоский диск 9 устанавливается на держателе образцов 10, который через переходник 19 приводится во вращение через клино-ремен-ную передачу 16. Три шара 7 устанавливаются и фиксируются от проворачивания в специальном сепаратору б, который устанавливается на подвижный блок 5, соединенный с топливной камерой 1, со спиральной пружиной 4, которая предварительно затягивается и фиксируется ограничителем 2. Герметичная топливная камера 1 обьемом 300 мл оборудована системой нагрева 3, обеспечивающей с помощью термопары 23 и терморегулятора (ЭПВ-2-11А) 26 поддержание зада- • ной температуры (до 200°С).

Образец топлива из цилиндра 11 с помощью сжатого rasa 15 подавался в камеру 1 с узлом трения, и топливо нагревалось до заданной температуры.- При определении величины износа через рычаг 18 узел трения нагружался выбранной нагрузкой. При. определении критической нагрузки увеличение нагрузки осуществлялось путем равномерной подачи воды из бака 27 вемкость 24.

Установка КИИГА-2 оборудована системой контроля и записи сил трения с помощью тензодатчиков 30, усилителя (8АНЧ-7М) 29 и осциллографа 28.

Термоокислительная стабильность топлив оценивалась в статических условиях (ГОСТ 9144-79), а также по количеству израсходовано-, го при нагреве кислорода. Основным элементом конструкции прибора является сильфонная камера, оборудованная системой нагрева, обеспечивающая нагрев топлива с постоянной скоростью (до' 20°С в мин.) до температуры 200°С. Сильфонная камера оборудована пробоотборниками," обеспечивающими отбор проб газовой и жидкой фазы в любой момент испытания. По мере нагрева топлив определяли кинетику изменения концентраций кислорода и воды в жидкой и газовой фазах. Критерием оценки термоокислительной стабильности топлив служила предельня температура, при которой растворенный кислород активно вступает в химическое взаимодействие с топливом.

Концентрацию газов и воды в топливах и в газовой фазе, определяли хроматографическим способом (ОСТ I 01140-86), относительная погрешность которого не превышает 1.5Z •

Для определения давления насыщенного пара топлив при различных температурах и соотношениях газовой и жидкой фаз в НИЛ-12КМУГА разработан специальный прибор и методика. Основными блоками прибора являются: измерительная . ячейка, программатор температуры, вакуумный насос, емкость с жидким азотом и системой охлаждения, а также двухкоординатный самописец, обеспечивающий постоянную запись изменения давления насыщенного пара при изменении температуры. Данный прибор позволяет определять давление паров топлив в

дапазоне температур от минус 40 до 300°С и соотношениях газовой и о

жидкой фаз от 0,1 до 600 с относительной погрешностью не более 5%.

Для оценки низкотемпературных свойств . реактивных топлив использовали стандартный метод оценки температуры кристаллизации (ГОСТ 5066-56), а также методика оценки хладотекучести. Испытуемое топливо (100мл) заливается в стеклянный сосуд в который погружается сетчатый стакан. С помощью азота топливо • охлаждается.

~При заданной температуре сетчатый стакан вынимается и определяет-

8

ся обьем (относительный) вытекшей из стакана жидкой фазы, который и является мерой оценки хладотекучести.

Для изучения склонности топлив к взаимодействию с конструкционными материалами в условиях хранения, были изготовлены'специальные сосуды, в которых длительное время хранились образцы топлива, в жидкой и газовой фазах размещались образцы металлов, которые ежемесячно осматривались и взвешивались. По изменению внешнего вида и веса образцов судили о склонности топлив к взаимодействию с материалами.

В работе применялись другие стандартные и специальные установки и методики.

В третьей главе приведены результаты исследований состава и физико-химических свойств топлива Jet А-1, РТ и ТС-1 по стандартным методикам и на приборах, предусмотренных ГОСТ 10227-86.

Установлено, что исследуемые образцы топлив полностью соответствуют требованиям национальных стандартов DERD 2494 и ГОСТ 10227-86, однако, по многим показателям они не соответствуют вза-'имным.требованиям стандартов и с правовой точки зрения они не являются взаимозаменяемыми. Так, например, установлено, что топливо Jet А-1 не соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 по всем характерным точкам кривой разгонки (фракционный состав) и . температуре начала кристаллизации (табл.1), а топлива ТС-1 и РТ не соответствуют требованиям DERD 2494 по показателям: кинематическая вязкость, кислотность, температура вспышки, содержание непредельных углеводородов (йодное число), общей и меркаптановой серы.

В этой главе рассмотрены и определены элементный и групповой состав топлив. Изучены свойства (давления насыщенных паров, вязкость и плотность) отдельных фракций топлив.

Топлива ТС-1 и РТ имеют более высокое значение давления насыщенного пара, чем топливо jet А-1, причем это различие наиболее заметно при температурах выше 80°С. Распределение вязкости и плотности фракций топлива Jet А-1 более равномерно, чем топлив ГС-1 и РТ (рис.2).

Исходя из результатов сравнительной оценки состава и физико-химических свойств топлив Jet А-1, ТС-1 и РТ, был осуществлен выбор тех показателей эксплуатационных свойств, которые прямо или косвенно связаны с физико-химическими свойствами топлив, не соответствующими взаимным требованиям. К таким свойствам отнесены: склонность топлив к взаимодействию с воздухом, водой и констру; -ционннми материалами, противоизносные и противозадирные свойства.

9

прокачиваеыость при низких температурах, термоокислительная стабильность .

В четвертой главе анализируются результаты исследований в области растворимости воды и воздуха, состоящего, в основном, из азота и кислорода. Определены равновесные, при нормальных условиях (Т-2Р°С, Р-1,033 МПа, W-20£), концентрации растворенной воды, воздуха и его основных компонентов в различных нефтепродуктах " (табл.2) и определена связь между плотностью нефтепродуктов и их способностью растворять в себе воздух и воду (рис.3).

Исследовано влияние парциального давления газов (паров) на их растворимость в топливах в диапазоне давлений от 5 КПа до 20 МПа и относительной влажности газовой фазы от 10 до 98%.

Определены значения коэффициентов растворимости влаги,.воздуха и его основных компонентов в топливах Jet А-1, ТС-1 и РТ. Установлено, -что при одинаковых внешних условиях, способность топливТС-1 и РТ растворять в себе воздух и воду на 12-15Z выше чем Jet А-1.

Исследована растворимость воздуха и воды в топливах при различных условиях и температурах (от минус 60 до 200°С). Испытания проводились в открытой и закрытой системах при различных давлениях и соотношениях объемов жидкой и газовой фаз.

Установлено, что при нагреве топлив в открытой системе, растворимость воздуха снижается, причем наиболее заметно это снижение происходит по мере приближения к температуре начала кипения. Охлаждение топлив сопровождается заметным увеличением концентрации воздуха, причем за счет увеличения содержания кислорода. Так, например, при температуре 20°С доля растворенного кислорода в воздухе составляет около S3Z, а при температуре минус 60°С эта доля возростает до 40% и более (рис.4)

При адиабатическом нагреве топлив в закрытой системе, растворимость воздуха и воды остается постоянной до температуры 80-90°С. Даньнейший нагрев топлив сопровождается резким снижением концентрации растворенного, а, затем, кислорода из газовой фазы. Работами про^.Белянского В.II. доказано, что кислород воздуха, находящийся в объеме топлиЕа, при температурах 100-120°С активно вступает в химическое взаимодействие с углеводородами. Доказательством этому служат экспериментальные данные, полученные автором, и свидетельствующие о том, что процесс расходования кислорода сопровождается образованием в системе воды, водорода, метана, окиси л двуокиси углерода (рис.5). -

H ланнпй главе пригодятся также экспериментальные'данные о киЮ

Таблица 1

Отличительные характеристики физико-химических свойств реактивных топлив

-,-!-

Требов. I Факт. -1-1-1-1-

M I Наименование пп I показателя

PI I РТ(п-т|ТС-1 I Jet ITC-II Jet A-l

-1-I-LA-J-J-1-

1. Плотность при 20°С,г/см3 0.775 не менее О.775 0,775 0.775 0.830 0,778 0.797

2. Фракционный состав:

а) температура н.к.

°С. не выше 155 — 150 — 143 166

б) 10% (об.) фракций,

°С, не выше 175 175 165 — 165 184

в) 50Х (об.) фракций,

°С, не выше - 225 226 195 — 194 208 -

г) 907. (об.) фракций,

°С. не выше 270 - 270 230 — 227 237

- д) 987. (об.) фракций,

°С, не выше 280 280 250 300 243 255

3. Вязкость кинематическая,

ест, при 20°С, не менее 1,25 1,25 1,65 1,33 1,69

4. Кислотность, мгКОН/ЮОмл

не более 0,7 0,2-0,7 0,7 0,24 0,55 0,22

5. Температура вспышки в закрытом тигле,°С,

не менее 28 30 28 47 29 51

6. йодное число,г йода

на 100мл, не более 0,5 0.5 3,5 0,72 2,1 0,71

7. Общее содержание'серы,

X, не более 0,10 0,10 0,25 0,09 0,12 0,08

8. Содержание меркаптановой

серы,% масс., не более 0,001 0,001 0,005 0,003 0,0029 0,002

9. Температура кристалли-

зации,1^, не выше -55 - 55 -60 -50 ■ -60 -52

Таблица 2

Растворимость воздуха и воды в основных нефтепродуктах при Т - 20 °С и V/ - 20 %

--—--,---1--

Нефтепродокт | Содержание газов, X об. | Содержание воды,

|-1-1-1 % масс.

I воздух Iкислород | азот |

_I_I_I_I_

Б - 70 19,89 6,12 13,77 0,01

В - 95/130 го,80 . 6,30 14,50 0,0126

Аи ■ " 93 го, 22 6,22 14,00 0,011

А - 72 19,95 6,15 13,80 0,01

РТ 16,34 - 5,25 11,10 0,0075

ТС • - 1 15,55 5,05 10,50 0,006

Jet А-1 13,00 4,00 9,00 0,004

JP - - 1 14.00 4,25 9,75 0,0055

МК ■ - 8 11,53 3,88 7,65 0,0025

МС • - 20 3,87 1,12 2,75 0,001

АМГ 10 12,34 4,09 8,25 0,0035

Таблица 3

Обобщенный показатель (К) противоизносных свойств топлив

-1-:-1-

Топливо ¡Величина износа,мм[Критическая нагрузка,кг| К, %

_I_i_I_

Пентадекан 1,31 24,5 100,0

Jet У?-1 1,30 42,3 173,5

ТС-1 1,15 40,0 188,0

РТ ' 1,05 39,0 • . 198,0

Таблица 4

Допустимые нормы смешивания топлива Jet А-1 с топливами ТС-1, РТ и РТ(проект),%

-,---,—,-:-1-

Показатели | ТС-1 | РТ | РТ(проект)

с | Jet А-1 | Jet А-1 | Jet А-1

J_I_L

-Температура начала

кипения 69,5 47,8 4

-Температура выкипания 10% нет запаса 47,3 47, 3

у ТС-1

-Температура выкипания 50% 92,0 4 4

-Температура выкипания 90% 70,0 + 4

-Температура выкипания 98% 41,6 4 4

-Вязкость 90,0 50,0 4

-Кислотность 94,0 88,0 4

-Температура вспышки 81,8 81,8 70, 0.

-Йодное число нет запаса 4 4

у Jet А-1

-Содержание общей серы 27,0 10,0 10. 0

-Высота некоптящего пламени 80,0 80,0 80. 0

-Температура кристаллизации не соотв. 37,0 4

п

Рис.1. Принципиальная схема прибора КШГА-2 для определения противоизносных свойств топлив при трении скольжения. 1 - топливная камера: 2 - ограничитель; 3 - электрическая спираль; 4 - спиральная пружина; 5 - подвижный блок; 6 - сепаратор; 7 - шарик; 8 - шайба прижимная; 9 - диск-образец; 10 - держатель диска-образца; 11 - топливный цилиндр; 12 - дроссельный кран; 13 - крышка топливной камеры; 14 - концевои выключатель; 15 - баллон с газом; 16 - шкив; 17 - вал привода; 18 - рычаг системы нагружения; 19 - переходник; 20 - уплотнитель пая манжета; 21 - сферический пошипник; 22 - центральная ось; 23 - термопара; 24 - емкость; 25 - электромагнитный кран; 26 - терморегулятор; 27 - водяной бак; 28 - ос-цилограф Н-105; 29 - усилитель 8АНЧ-7М; 30 - тензобалка; 31 -упорный подшипник . х

р, г/см3

' 0,850

7

/

1__

s

0 20 40 60 80 100 Выкипания фракций. X оОъемн.

Рис.2. Изменение плотности Фракций топлнв 1 - Jet A-l; 2 - ÎC-Ï.

р - плотность, г/см3.

\\

V

' V4

X

V \

\ \

0.004

760 640 „ 920 _ toco Плотяость.рТ° кг/ьг

Рис.3. Растворимость воздуха и воды в нефтепродуктах в зависимости от плотности.

Своз. - концентрация воздуха, х объемн. Снго - конце ктрашя воды. I масс.

/

Ç02.Ch2.Z06'

Температура,

Рис.4. Влияние теипгоэтуры на растгоркмость кииюроаа (1.2,31 и аила U' .2' .3' ) в тошгавах jet А-1 ш, JP-1 (г), и ТС-1 (3).

l-.r.tr - суша юююргаи и азота в топливах Jel A-i. JP-1 » ТС-1 соотэет-ствеио.

Ссу, - концентрация растворенного кислорода, toó. Си» - концентрация разоренного азота, ив.

Cog, Сиго.2 касс.

О.ОЮ

0.008

0.006

0.004

120 л 160 Телоерзтура. °С

Рис.5. . Втяни? температуры на содержание в топливе РТ растворенной воды и кислорода.

Сн2о - содержанке волы.2 масс; Со* - содержание кислорода.! ооъемн. ca«i - содержании водорода, х ооъемн. Ссо - содержание окиси углерода.! оСгъемн. Ссог - содержание двуокиси углерода.2о0ъемк. Сеид - содержание метана. Z объемн.

«1 12

Рис.6. Принципиальная схема прибора для определения растворимости газов в жидкости, при различных давлениях.

1 - камера: 2 - вакуумный насос; 3,8,12 - краны: 4 -пробоотборник; 5.9 - манометры; б - самописец; ? -электрический датчик давления; 10 - редуктор; И -баллон с газом; 13 - сатуратор.

К,мм.

6.0

4.0

/ Ч

/

ч2

/у

I й 100 150 200 250 ХО Нзгр'/эка. Н

Рис.7, влияние натру;-кн на износ стали ПК-15 пси го^яии скольжения (У-о,27м/с: Ьтр-500 ч).

1 - ^ А-1: 2 • ТС-Ь И - и?нос. им.

х.х,

100

V г у1

1 1

\ \

V \

\ ч.

О -54 -56 -62 - -60 -70 Температура, °C

Рис.8. • Зависимость хладотекучести реактивных то л лив от температуры, t - Jet A-î; 2 - TC-l.-

\ - Хладстекучесть топлив. X.

150 170 л 190 Температура.

Рис.9. . Влияние тешперзтуры на образование нерастворима осадков. 1 - Jet А-1; 8 - ГС-1.

Mo - Касса осаяга.иг/ЮОи» тшдша.

Ди.Х масс. 14

1'

/ \

г

1 \

1 > 1А

1 s

#

0 50 100 150 200 250 Температура,

Рис.10.. Изменение веса резины ИРП-1073 ори различных температурах.

1 и Г - Jet A-t. в газовой Ш и жидкой (1') Фазах;

2 я 2' - ГС-1, в газовой (2) к юшкой U') фазах.

йп - изменение веса образца, Z масс.

нетике растворения (выделения) вовдуха'(воды) в топливах. Установлено, что скорость растворения и выделения газов из жидкостей в большей степени определяется состоянием границы раздела фаз и степени ее возмущения. В работе была предпринята попытка построения модели массообменных процессов с участием растворенных газов-и воды 'в условиях максимально приближенных к реальным условиям полета. Испытания проводились на специальном стенде (рис.6), представляющем собой модель топливного бака самолета 1, оборудованного системой дренажа 2, отбора пробы 4, датчиком давления 7 и регуляторами состава газовой фазы 8,9,10,11 и 12. Этот стенд помещался ч барометрическую каке'ру холода и влаги (КХТБ), в которой осуществлялась полностью эмитация любого профиля полета:различная скороподьемность и время горизонтального полета до высоты 20 км..

Приведены.экспериментальные данные, позволяющие определить кинетику изменения содержания в топливах влаги и воздуха во время полета. Эти данные свидетельствуют о том, что максимальный массо-обмен происходит на режиме набора высоты и первые 30-40 мин горизонтального полета. До высоты 8 км массообмен,. с участием воздуха и влаги, практически не происходит. При дальнейшем увеличении высоты полета, массообмен_ резко возростает и может сопровождаться вскипанием теплив и прекращением,подачи топлив к двигателям. Вероятность этого явления тем выше, чем с большей скоростью осуществляется набор высоты при максимальной степени заполнения топливных баков.

В пятой главе приведены результаты исследований эксплуатационных свойств реактивных топлив, причем выбор свойств был строго определен различием физико-химических свойств топлив (глава 3).

При изучении противоизносных свойств топлив было установлено, что интенсивность износа металлов в топливе Jet А-1 выше при малых и средних нагрузках, но ниже при повышенных нагрузках (рис.7).Обобщенный показатель противоизносных свойств топлива Jet А-1 ниже, чем в топливах ТС-1 и РТ, котя они существенно выше допустимой нормы.(110%) (табл.3).

Прокачиваемость топлива Jet А-1, при отрицательных температурах, заметно ниже, чем для топлив ТС-1 и РТ. Так, например, при температуре минус 58°С топлива ТС-1 и РТ не образуют твердой Фазы И сохраняют свою хладотекучесть, а топливо Jet А-1, при этой температуре, кристаллизуется на 90Z и практически теряет свою текучесть (рис.8).

Термоокислительная стабильность топлива Jet А-1 выше, чем топ

11.

лив ТС-1 и РТ. В топливе Jet А-1 образуется меньше осадков, несмотря на более раннее начало поглощения кислорода (рис.9).

Топливо Jet А-1 менее склонно к взаимодействию с металлами, однако оно более активно взаимодействует с резиновыми изделиями, особенно при температурах выше 80°С,чем .топлива.ТС-1 и РТ(рис.10).

В данной главе.дан общий анализ результатов комплексных исследований сравнительного состояния качества топлив Jet А-1, 'ТС-1 и РТ, из которого следует, что наиболее близкими по взаимозаменяемости топлив являются топлива Jet- А-1 и РТ (табл.4). Приведен расчет допустимых норм смешивания топлив Jet А-1 и РТ в зависимости от их фактического уровня качества, что позволяет производить дозаправку топлив без ограничения срока службы агрегатов и снижения безопасности полетов. Анализируется уровень ТГ и выработаны "рекомендации по их унификации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана методология и создан комплекс методов сравнительной оценки и состава физико-химических и эксплуатационных свойств реактивных топлив.

2. Проанализирован уровень технических требований топлив Jet А-1, ТС-1 и РТ выпускаемых по требованиям стандартов DERD 2494 и ГОСТ 10227-86 позволивший уастновить наиболее заметные различия по показателям: фракционному составу, вязкости, кислотности, температурам вспышки и кристаллизации, наличию непредельных углеводородов и содержанию общей серы'.

3. Фактическое состояние уровня качества топлива ТС-1 и РТ не соответствует требованиям DERD 2494 по показателям: вязкости, кислотности, температуре вспышки, количеству непредельных углеводородов, массовой доле общей серы (кроме РТ) и высоте некопгящего пламени. '

4. Фактическое состояние уровня качества топлива Jet А-1 не соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 по показателям: фракционному. составу, причем по всем характерным точкам кривой разгонки и

, температуре кристаллизации.

5. Топлива- ТС-1 и РТ по сравнению с Jet А-1 обладают повышенной способностью растворять в себе воду и газы.

6. Смазывающая способность топлива Jet А-1, оцениваемая, обобщенным показателем на 10-20Z ниже, чем для топлива ТС-1 (188%) и

' РТ (198%), но существенно выше требований комплекса методов квалификационных испытаний . (95Z), причем противоизносные свойства

12

Jet А-1 при умеренных нагрузках (до 150Н) ниже, а противоэадирные свойства выше, чем топлива ТС-1 и РТ. .

7. Низкотемпературные свойства топлива Jet А-1 не соответствуют требованиям Г0СТ10227-86. Прокачиваемость топлива Jet А-1, оцениваемая хладотекучестью, заметно уступает топливам ТС-1 и РГ. При температуре минус 58°С топлива ТС-1 и РТ не образуют твердой-фазы и сохраняют хладотекучесть, а топливо Jet А-1 при этой тем-■пературе кристаллизуется на 90Х.

8. Склонность топлива ТС-1 к взаимодействию с металлам вше, чем топлива Jet А-1, однако, топливо Jet А-1 более активно по отношению резиновым материалам.

9. Термоокислительная стабильность топлива Jet А-1 выше, чем у топлива ТС-1 и РТ. - В топливе Jet А-1 образуется меньше' осадка, несмотря на более раннее начало поглощения кислорода.

10. По физико-химическим-и эксплуатационным, свойствам топливо Jet А-1 наиболее полно отвечает требованиям ГОСТ 10227-86 на топливо РТ,-поэтому при решении правовых вопросов взаимозаменяемости реактивных топлив, применяемых на Украине и в республике Ливан, целесообразнее- использовать топливо РТ.

11." Установлены нормы смешивания топлив Jet. А-1 и РТ в зависимости от фактического состояния топлива РГ по показателям не соответствующим требованиям DERD 2494.

12. Результаты данной работы использованы при выработке проекта новых требований к качеству топлива РТ (Украина) и, в случае их утверждения, это топливо будет полностью взаимозаменяемым с топливом Jet А-1 (Ливан-), выпускаемым по английской технологий DERD 2494.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Белянский В.П., ГречкшгА.М., Ефименко, Масри У. Влияние температуры и концентрации кислорода на образование горючих паровоздушных смесей в топливных баках ВС. Вопросы химмотологии и эксплуатации авиационной наземной техники. Сборник научных трудов, Киев:КИИГА, 1994. С.17-22

2. Белянский В.П.', Береговой А.М., Новикова В.Ф., Масри У. Влияние скороподъемности на выделение растворенного в реактивном топливе воздуха. Вопросы химмотологии и эксплуатации авиационной наземной техники. Сборник научных трудов, Киев, КНИГА*1994. с.13-17

' 3. Велянский В.П., Бойченкй C.B., Бейко Ю. .Ефименко в!, Масри У. Исследование физической стабильности топлив, насыщенных угле-

13

водородными газами. Вопросы химмотологии и эксплуатации авиационной наземной техники. Сборник научных трудов, Киев,КНИГА,1994. с.22-25.

4. Белянский В.П., Береговой A.M., Масри У., Бойченко C.B., и др. Разработка способов снижения потерь топлив (авиационных) в процессе хранения, транспортировки и применения. N 636-ГА 95, N Г/Р 0195И028430. Киев: КИИГА, 1995 г.

5. Белянский В.П., Шепель А.Я., Хлистун Л.П., Масри У. и др. Разработка систем топливообеспечения автомобильных двигателей, работающих на газожидкостных топливах. N 562-ГБ 95, N Г/Р 0195ИШ8869. Киев: КИИГА, 1995 г.

6.Белянский В.П., Шепель А.Я., Гречкин A.M., Масри У. и др. Разработка научных основ эффективного применения и рационального использования современных, альтернативных и перспективных топлив

-на транспортных средствах Украины. N 002-ГБ92, N Г/Р 0195И002220. Киев: КИИГА, 1992 г.

Дисертащя на тему "Досупдженя ф!зико-х1м1чних та експлуата-ц1йних властивостей реактивних палив Jet А-1 (Л1ван), ТС-1 та РТ (Укра1на) та умов ix взаемно'1 зам1няемост1 при експлуатацП ав!а-щйно! техн1ки". ' '

В poCoTi досл!дженн1 ochobhI ф1зико-х1м1чн! та експлуатац!йн1 властивост! реактивних палив Jet А-1, эастосованного у Л1ван1, в пор!внянн! в паливами ТС-1 та РТ, засгосованними в УкраШ.

Визначен! ochobhI в1дм1ни властивост! палив та ix в!дпов1д-HiCTb технШним вимогам ГОСТ 10227-86 1'DERD 2494. Встановлено, що паливо Jet А-1 не в1дпов1дае вимогам ГОСТ 10227-86 по фракц!й-ному скл-\цу та температур! початку кристал1зац1], а палива ТС-11 РТ не в!дпов!дають вимогам DERD 2494 по показнику вязкост!, кис-лотност1, наявност! непред1льних вуглеводород1в та загально! cip-ки. Визначен1 норми зм1шування палив по фактичному стану якост!.

Встановлено, що паливо Jet А-1 найбйып Слизько по взаемозам!-няемост1 з паливом РТ. Результата роботй використован! при вироб-ленн1 проекта нових вимог на паливо РТ (Укра1на) 1, у випадку 1х застосування, палива Jet А-1 1 РТ будуть повн1стю взаемозам!няе-моми.

Dissertation on the topic "Physico-chemical research and exploitation,,of the quality of jet fuel Jet'A-1 "(Lebanon), TC-1 and RT (Ukralna) and their correlative substitution for exploitation in aviation technique".

The research work of the physico-chemical principal and exploitation of the quality of jet fuel Jet A-l applied in Lebanon in comparison with fuels TC-1 & RT emphoyed in Ukraina.

The plain definition differs quality fuels and' their conformity of technical requirements GOST" 10227-86, DERD 2494 Established that fuel Jet A-l does not comform GOST 10227-86 by fraction structure & temperture initiated crystallization, and fuels TC-1 & RT do not satisfy requirements DERD 2494 that showed viscosity, acidity quality CH and sulphur. The decision to mix standard fuels in fact of quality condition. Establishe that fuel Jet A-l is like fuel RT for correlative substitution.

The utilization of work result for working out project for new requirements for fuel RT (Ukraln) and in occasion of their application for fuels Jet A-l & RT will be completely

correlatlvely substituted._______________

Ключевые слова: топливо, взаимозаменяемость, эксплуатация, авиационная техника, технические требования.