Всем привет! Пристегните свои привязные ремни, мы начинаем.
Эксплуатация самолета подразумевает его использование как при высоких, так и при самых низких температурах. Например, в полете температура забортного воздуха иногда может достигать -70 градусов по Цельсию и выше. Что происходит с топливом при таких таких температурах? Замерзает ли оно? И что делать в таких случаях? Разбираемся сегодня.
Какое топливо заливается в самолет?
Когда вы приезжаете на заправку, вам предлагают на выбор несколько марок бензина: АИ-92, АИ-95, дизельное топливо, а где-то даже АИ-98 и другие. В авиации все примерно так же, только марок топлива поменьше. Самыми основными считаются 3 вида:
- JET A - используется преимущественно в США.
- JET А-1 - самое распространенное топливо, которое используется почти везде, кроме США.
- JET B (JP-4) - используется, в основном, для военной сферы и распространено в северной части Канады, на Аляске и в некоторых регионах России.
В РФ также распространен еще один аналог JET A-1, который называется ТС-1. Главное отличие аналога от JET A-1 заключается в технологии производства. Помимо этого, JET A-1 считается более экологически безопасным, а его температура вспышки на 10°C выше, чем у ТС-1. При этом ТС-1 может использоваться при более низких температурах.
Малая авиация с поршневыми ДВС, как правило, вообще летает на автомобильном бензине АИ-95/92 и смесях. Но в «большой» авиации без керосина никуда. Основной характеристикой в рамках данной темы является температура замерзания керосина - то есть такая температура, при которой частицы топлива начнут замерзать. И для этих видов топлива она будет разной:
- JET A: -40°C;
- JET A-1: -47°C;
- JET B: -72°C
Запомним эти числа, они пригодятся нам позже.
Можно ли смешивать топливо?
Да, к примеру, вы можете прилететь из Лондона в Сан-Франциско, и у вас в баках будет плескаться еще немного JET A-1, после чего вы дольете необходимое количество топлива для обратного полёта, но это уже будет топливо JET A. Но как же быть с температурой замерзания? Они же разные. Высчитывать среднее значения по пропорции залитого топлива? Нет, конечно. Все гораздо проще - даже если вы залили в JET A-1 буквально несколько сотен килограмм JET A, берется наименьшая температура замерзания, то есть -40°C.
Более того, Boeing рекомендует использовать следующее правило для расчета температуры замерзания при смешении разных видов топлива: после смешения JET A-1 с JET A должно пройти не менее 3х последовательных заправок топливом JET A-1, чтобы температура замерзания снова считалась равной -47°C.
Температура топлива в баках
В зависимости от того, где и при какой температуре производится заправка, топливо перед поступлением в баки самолета может быть подогрето.
Предположим, что температура топлива перед взлетом составляет +20°C. После взлета самолет забирается на FL360 (10,975 м), где температура воздуха, в среднем, составляет -57°C. Что будет происходить с топливом?
Так как на большинстве самолетов основная масса топлива располагается в крыльях (подробнее тут), холодный набегающий поток будет его охлаждать. Но как быстро оно охладится до температуры замерзания?
В зависимости от различных условий темп охлаждения может быть в пределах от -3°C до -12°C в час, поэтому за температурой топлива в баках необходимо время от время следить.
Если температура топлива достигнет температуры замерзания, начнется процесс кристаллизации, так как топливо содержит небольшое количество воды. В итоге топливо станет больше похоже на гель или плотный воск.
Чтобы этого не допустить, экипаж мониторит температуру топлива по специальному индикатору.
Датчик температуры, как правило, устанавливают поближе к законцовкам крыла, так как там топливо начинает замерзать раньше, чем в корневой части крыла.
Но даже если экипаж проморгает понижение температуры, это некритично. Как только температура топлива начнет приближаться к температуре замерзания, датчики отправят сигнал, и на дисплее появится предупреждающее сообщение: «Низкая температура топлива».
К примеру, на Boeing-747 такая индикация появляется при температуре топлива -37°C, то есть за 3 градуса до температуры замерзания топлива JET-A, которое используют в Штатах.
Как можно уменьшить температуру топлива?
Ну, во-первых, конструктивным способом на этапе разработки систем самолета. Например, добавив топливно-масляной теплообменник. Так разогретое масло будет отдавать свое тепло холодному топливу, само при это охлаждаясь. Более того, можно провести магистрали отобранного от двигателей воздуха поближе к топливным бакам, чтобы так же подогревать их своим теплом. Но что делать, если конструктивно реализованные способы все равно не помогают?
Действия экипажа
- Самый неочевидный способ - увеличить скорость полёта. Дело в том, что чем быстрее летит самолет, тем сильнее он нагревается из-за трения о воздух. Так, увеличив скорость всего лишь на 0,01 Маха, можно увеличить температуру поверхности самолета, а, соответсвенно, и температуру топлива на 0,5-07°C. Эффектный, но не очень экономичный способ.
2.Изменить высоту полёта. Рекомендуется снизиться на 3,000-5,000 футов (915-1525 м) от расчетного эшелона полёта, так как в стандартной атмосфере температурный градиент составляет 2°C/1,000 футов. То есть, если полет проходил на FL360 (10,975 м), где температура, в среднем, составляет -57°C, можно снизиться на FL320 (9,756 м), где температура будет уже -49°C. Но опять же не очень экономично, ведь чем ниже проходит полет, тем больше сопротивление воздуха и больше расход топлива.
3.Вернуться в теплую воздушную массу. Сильно охлажденный воздух, как правило, встречается либо после холодных фронтов, либо возле струйных течений. Поэтому если другие способы разогреть топливо не сработали, остается только развернуть самолет и полететь в менее холодную воздушную массу.
Тем не менее, инженеры все-таки поработали на славу, и топливо редко охлаждается до столь критичных температур. В истории было не так много инцидентов, которые произошли из-за замерзания топлива в полете, и почти все они закончились благополучно. Даже если топливо замерзнет и двигатели отключатся, самолет может планировать еще довольно долго.
———————————————————————
До новых встреч и хорошего полёта!
