Як екологічне неетильоване паливо змінює польоти

Аервіва

Оскільки авіакомпанії по всьому світу стикаються з кліматичною кризою, літаки швидко змінюються, щоб задовольнити потребу в екологічній свідомості. Прагнучи до сталого розвитку, Міжнародна організація цивільної авіації (ІКАО) поставила за мету перевести авіаційну промисловість до вуглецевої нейтральності до 2050 року, що дорівнює скороченню майже на 1 гігатонну CO2. Досягнення цієї мети вимагатиме використання альтернативних джерел палива, таких як стійке авіаційне паливо та електричні літаки. Існує також потенційна зміна палива, необхідного для літаків авіації загального призначення, які використовуються для льотної підготовки, оскільки зростає політичний тиск щодо контролю за наявністю палива на основі свинцю. Хоча ці зміни наближаються, залишаються питання щодо впливу цих змін на те, як літаки літатимуть. Єкатерина Шалопанова, головний бізнес-директор Aerviva, пояснює наступне покоління палива та дає зрозуміти, як зміни вплинуть на завдання польотів.

Екологічне авіаційне паливо

«Стійке авіаційне паливо стало явним лідером переходу галузі до вуглецевої нейтральності», — сказала Шалопанова. «Однак, на щастя, для тих, хто в промисловості використовує Jet-A, SAF стане «вставним» рішенням для кліматичної відповідальності, і здебільшого його не можна буде відрізнити від паливних сумішей, які ми використовуємо сьогодні».

За даними McKinsey & Company, до 2030 року потребуватиметься близько 4,5 мегатонн SAF. На відміну від Jet-A, який є очищеним гасом, що отримується з нафти, SAF використовує такі сировини, як рослини, відходи, рослинна олія та багато іншого природного походження. джерела. На хімічному рівні SAF використовує ті самі вуглеводні, які були присутні в Jet-A протягом багатьох років, дотримуючись широко прийнятних стандартів реактивного палива, таких як EI/JIG-1530, JIG1, JIG2, ATA103. Такі виробники двигунів, як Pratt & Whitney, повідомляють, що у 2022 році з SAF було здійснено понад 450 000 комерційних рейсів таких авіакомпаній, як Air France-KLM, Lufthansa, DHL, Delta, United та інші, тоді як GE каже, що їхні найпопулярніші реактивні двигуни такі як CFM-56, який живить 737 і A320, готові до SAF.

«Для цих польотів екіпажі та літаки працюють за ідентичними процедурами та мають досвід, оскільки вага палива залишається незмінною, а рішенням є «висадка», яка не вимагає серйозних змін», — сказала Шалопанова. «Паливо матиме різну щільність енергії, що змінює роботу систем упорскування та згоряння двигунів, і SAF не містить важливих ароматичних речовин, які допомагають запобігти витоку палива, однак виробники двигунів впевнені, що їхні двигуни працюватимуть з ними, і результати цих тестів. ймовірно, деякий час залишатиметься галузевою таємницею».

Окрім зміни SAF для пілотів, Aviation Week повідомляв, що певні суміші SAF з гідрооброблених ефірів і жирних кислот мають до 90% менше сірки, що покращує змащувальні властивості та чистоту двигуна, що потенційно означає, що двигуни стануть дешевшими. підтримувати. Шалопанова пояснює, що найбільша зміна може бути від того, як рідина взаємодіє з паливопроводами літака.

«Найрадикальнішою гіпотетикою буде підвищення важливості моніторингу потоку палива, оскільки властивості кавітації, швидкість зародження бульбашок і ударна трансформація SAF потенційно можуть призвести до витоку палива до того, як конструкція літака буде змінена для роботи з сумішами з високим вмістом SAF», — сказала Шалопанова. «Хоча виробники двигунів кажуть, що їхні двигуни готові, недолік щільності енергії може змінити роботу паливного насоса під час екстремальних температур і високих швидкостей висоти, впливаючи на загальну доступну потужність при зльоті та вимагаючи більш консервативних характеристик як від літака, так і від пілота».

Неетильоване авіаційне паливо

Останніми роками ми спостерігаємо дуже швидкий і добре підтримуваний поштовх до видалення свинцю з авіаційного палива, що використовується для двигуна поршневих літаків. У 2022 році Європейський Союз прийняв закони, спрямовані на скорочення та обмеження використання хімічної речовини тетратилсвинець, що використовується в авіаційному паливі, у своїх державах-членах; аналогічні заборони пропонуються в Сполучених Штатах і Великій Британії. Це важливий і суперечливий захід, оскільки поршневі літаки авіації загального призначення, які використовуються для льотної підготовки в Європі, працюють від двигунів, які залежать від палива, яке використовує переваги тетратисвинцю для вироблення потужності, необхідної для польоту. використовувати свинець. 100-октанове паливо з низьким вмістом свинцю, або «100LL», або просто «AvGas» у промисловості, використовує молекули свинцю для забезпечення стабільності роботи при високому октані. При октановому числі 100 свинець зменшує кількість вибухових елементів у паливі, що робить його більш стабільним джерелом необхідної високої потужності. Коротше кажучи, наявність свинцю дозволяє авіаційним двигунам отримувати більше потужності від більш вибухонебезпечного палива, при цьому паливо не стає надто вибухонебезпечним для роботи.

«Зміна матиме великий вплив на операції загальної авіації; але це довго чекало», – сказала Шалопанова. «Хоча конструктори двигунів і виробники літаків знають, що етильоване паливо врешті-решт зіткнеться з проблемою, з якою воно стикається зараз, його робочі якості було важко відкинути».

Пошук заміни газу 100LL тривав десятиліттями, і деякі двигуни вже були модифіковані з урахуванням нестачі свинцю. Проблема цієї заміни палива полягає в тому, що альтернативне паливо, яке використовує етанол, принципово несумісне з поршневими літаками через їхню гігроскопічність або здатність накопичувати воду. Вода в авіаційних двигунах призводить до небезпечної нестачі продуктивності, і пілотів навчають перевіряти паливо на забруднення водою перед польотом.

«Поки що протестовані замінники 100 з низьким вмістом свинцю показали, що вони не відрізняються від своїх характеристик, і авіаційні двигуни в Європі почали використовувати дизельне паливо, авіаційне паливо та автомобільний бензин без етанолу, оскільки немає значних змін у продуктивності», — сказала Шалопанова. . «Виробники двигунів внесли зміни в дизайн своїх платформ багато років тому в очікуванні цієї зміни, щоб двигуни не відчували погіршення роботи клапанів після видалення свинцю».

Шалопанова додала, що деякі поршневі авіаційні двигуни можуть мати дещо меншу доступну потужність як прямий результат меншої потужності, доступної в паливі з нижчим октановим числом для звичайного нелізингованого газу, однак ця різниця не змінить суттєво характеристики літака.

Електрична та воднева авіація

«Альтернативні джерела, такі як електрична та воднева авіація, все ще представляють найбільшу невизначеність», — сказала Шалопанова. «Водень є дуже вибухонебезпечним паливом, тому, на відміну від інших варіантів, його перемикання не змінить продуктивність, але робота з кріогенними системами для роботи палива може змінити процедуру».

У той час як водневі та електричні авіаційні платформи почали льотні випробування, розробникам платформ раннього покоління ще багато років до виходу на ринок. Деякі виробники водню, такі як ZeroAvia, намагаються створювати платформи, які можна масштабувати до поточних літаків, що використовуються, що означає відсутність суттєвої різниці в платформі, тоді як електричні літаки зіткнуться з труднощами через брак потужності та збільшення ваги акумуляторів. 

На завершення, хоча відомо, що авіація стане більш стійкою протягом наступних кількох років, точні деталі цієї зміни ще належить з’ясувати, оскільки існує багато різних сумішей SAF, а також кілька варіантів неетилованого авіаційного палива, і роки до розробки електричних і водневих платформ. Відомо лише те, що є потреба в змінах, і ця потреба буде збалансована з попитом галузі. Альтернативи, які прості та звичні для використання, ймовірно, отримають більш широке застосування в терміни, необхідні для кліматичної кризи.