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18世纪和19世纪兴起的两次工业革命,为我们带来了汽车、飞机等诸多交通工具。在天上飞、在地上跑……早已不是遥不可及的梦想。这些交通工具的运行,都离不开重要的燃料。不知道你有没有思考过,飞机和汽车使用哪种燃料?汽车能用飞机燃料吗?
一、飞机和汽车使用什么燃料?
长期以来,为了像鸟儿那样在空中自由飞翔,人类在寻找合适的飞机燃料上进行了前赴后继的探索。1842年,工程师开始研制以蒸汽为动力的飞机模型。但由于蒸汽产生的动力不足,此时的飞机仅能飞行不远的距离。19世纪70年代以后,随着石油开采、提炼技术的成熟,汽油、柴油成为飞机飞行的主要燃料。1903年,美国莱特兄弟制造出了第一架依靠动力系统进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,实现了人类首次持续的、有动力的、可操纵的飞行,而这次飞行的动力供给就是柴油。然而,航空柴油的缺点也较明显,然料的燃烧热值较低,含硫量较高,会造成严重的尾气污染,而且它的闪点较低,在运输、储存、使用方面存在安全隐患。
第二次世界大战以后,伴随着活塞式内燃发动机和涡轮喷气发动机的发展,航空燃油不断更新换代,并逐渐形成了当今两大主要的航空燃料:供点燃式活塞发动机用的航空汽油和供燃气涡轮发动机用的喷气燃料(俗称航空煤油)。一般来说,直升机、通讯机、气象机等辅助机种多使用航空汽油;民航的大型客机多使用航空煤油。
相比飞机燃料,我们对汽车燃料要熟悉的多。常见的汽车燃料主要为汽油和柴油。通过石油炼制获得的汽油和柴油,能量密度高,价格低,不易变质,便于运输,因此非常适用于点燃式发动机和压燃式发动机。但由于石油的不可再生性,目前国内开发使用了天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等多种代用燃料。
二、汽车能用飞机燃料吗?
首先,我们需要了解飞机燃料和汽车燃料的区别。尽管飞机和汽车都使用“油”,但是航空汽油比普通车用汽油纯度更高,在蒸发性和抗爆性能上更高,更适用于飞机在低温寒冷地区和高空中飞行。就煤油而言,航空煤油在密度和低温性能上要优于普通煤油。一是因为飞机一般在空中长时间飞行,不像汽车那样在地面可以随时找到加油站加油,这就要求航空使用的煤油要有更大的密度;二是由于喷气式飞机的飞行高度在一万米以上,这时高空气温低达-55℃~-60℃,这就要求航空煤油在这样的低温下不能凝固。具体要求航空煤油的冰点指标不得高于-55℃~-60℃,以便确保飞机在高空能正常飞行。
那么问题来了,尽管汽车燃料和飞机燃料存在很大的不同,汽车能使用飞机燃料吗?答案是不能。
首先,航空燃油的烷值高于车用油。为了提高燃料的抗爆性,保证飞机可以在空中持续飞行,航空燃油中添加了大量的添加剂来增加辛烷值。我国常用的航空汽油分为RH-75、RH-95/130和RH-100/130三个品级。而汽车常用的92号和95号汽油的辛烷值分别在92和95左右,将高烷值的航空汽油加入汽车发动机里将导致汽车无法启动或者损坏发动机。
其次,汽车燃料和航空燃料的燃烧温度不同。一般来说,航空煤油的自燃温度需要超过425℃,最大的燃烧温度为980℃。航空燃油持续猛烈燃烧最高能达到1100℃。一般来说,汽车发动机的正常使用温度一般在80℃~105℃之间汽车,发动机的压缩很难达到燃烧航空煤油所需要的温度。即使经过特殊处理,长时间使用航空煤油的用话,也会影响发动机的寿命。
此外,航空汽油中的铅会损害汽车部件。车用含铅汽油早已被禁用,但是为了提高燃料的辛烷值,航空汽油中仍然添加了大量的四乙基铅。使用含铅的航空汽油,会导致汽车氧传感器中毒,使排气管及三元催化堵塞,导致发动机动力下降。汽车发动机使用了含铅汽油后一般火花塞绝缘体呈白粉或黄色。
最后,航空燃料价格昂贵,并不公开对外出售,即使有机会弄到航空燃料,你舍得用你的“爱车”献身吗?
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F-35加油
飞机和汽车一样,都是要使用燃油作为发动机燃料,但是和汽车加的油不同,飞行器基本使用航空燃油这种专用燃料,其质素与常规的汽车燃油比有很多不同,通常航空燃油都含有一些特殊的添加物成分,以此来降低结冰和高温爆炸而带来的风险。
当然,就算是飞机,不同的机型、款式也需要使用不同种类的航空燃油,一般航空燃油分为两个大类,即航空汽油和航空煤油,它们分别使用在不同的飞机上。
航空汽油,是一种用于飞机的高辛烷值的燃料,较车用汽油挥发比更低,更不容易汽化,含铅量也更低,所以除了飞机发动机外,一些更加娇贵的发动机比如赛车也使用航空汽油作燃料。
一般来说,往复式发动机飞机会选择航空汽油,这种发动机利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能。现代航空汽油的消耗主体地区包括美洲、欧洲和澳洲,但由于航空汽油过于昂贵,像是欧洲部分地区开始使用柴油作为替代,常见的柴油价格低廉且很常见,且具有适合航空使用的优点。
被染成蓝色的航空汽油,以示区分
除了航空汽油,另外一个大头就是航空煤油,这也是螺旋桨飞机和喷气式飞机所选择的燃料,尤其是后者,航空煤油几乎成为了喷气式发动机的专用航空燃油。不过即使是煤油,也有三种需要选择,如果加错会出现安全隐患。
·Jet A-1航空煤油
世界范围内最普遍使用的航空煤油,通常用于民航,由于廉价易得,闪点低,所以受到青睐,通常可以加入抗冻剂,将其凝固点进一步降低,以获得在高寒地区使用的能力。
·Jet A航空煤油
美帝的首选,全世界也只有美国才供应Jet A航空煤油,这种美国标准航空煤油较之Jet A-1航空煤油,大幅提升了自燃温度(达到425度),提升了安全性。美国运输这类航空煤油的运油车通常会在车上刷上1863(美国标准燃油代码,代表Jet A航空煤油)和Jet A的字样。
一般航空煤油都会加入一些添加剂,比如抗氧化剂、防静电剂、燃料结冰抑制剂和腐蚀抑制剂等,但美国并没有制定强制给燃料加入防静电剂的法规,所以美国用的Jet A航空煤油基本不含防静电剂。
·Jet B防空煤油
专门为了在寒冷地区使用的航空煤油,凝固点低到零下60度,但相应的其闪点也仅零下20度,所以稍有不慎就会起火爆炸,危险性极高。一般在乘客登机前就必须完成Jet B的加注,否则很有可能发生事故。
一架波音737-800正在加注航空煤油
在选用燃油时,为了提高安全系数,可以考虑以下几点:1.低凝固点,可以减低结冰的几率;2.提供高能量,如果燃油可以提供更高能量的话,民用飞机载同样的油,就可以飞得更远;3.高闪点,降低起火的可能性;4.流动性高,降低阻塞燃油系统的可能性;5.低腐蚀性。
而喷气式发动机,普遍要求的是安全和更差的可燃性,运输和处理也更加安全,另外高超音速飞机会产生额外的高热和应力,所以必须采用高闪点航空煤油。为了改善特性,最初还出现过使用航空煤油和汽油混合的方式,不过后来逐渐被放弃。
选择航空燃油是一门学问,如何加也是学问,航空燃油通常由运油车运送到停泊的飞机或直升机旁,但也有一些机场设有加油站,飞机需要滑行到加油站加油。而一些大型机场则铺设有地下油管,连接到各个泊位下,飞机只须通过泵车加油。
苏-34"鸭嘴兽"加油
加油方式有两种,包括翼上和翼下。翼上加油用于小型飞机、直升机和所有往复式发动机飞机上,打开一个或多个油箱再以传统油泵加油,与汽车加油相似;而翼下加油,也被称为单点式加油,用于使用航空煤油的大型飞机上,由一条高压喉管连接加油口,再利用油泵以50PSI的压力泵进油箱内。由于只有一个加油点,油箱之间的燃油分配都由加油点控制面板或驾驶舱控制。
由于混淆航空燃油的种类会非常危险,所以有几种方法去分辨航空汽油和航空煤油,除了清楚标明燃油种类在所有容器、车辆和喉管上,航空汽油会被染成红色、绿色或蓝色,加油喷嘴的直径为4厘米,而往复式发动机飞机的加油口则不得大于6厘米。航空煤油是无色的,而加油喷嘴直径大于6厘米,并不适合用于航空汽油的加油口,通过这类方式可以将加错航空燃油的风险降到最低。
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