Czy silniki lotnicze mogą pracować na paliwie samochodowym?

technologia

lotniska

bezpieczeństwo

gospodarka

edukacja

ciekawostki

istotne

Coraz częściej spotkać się można z opinią (ostatnio nawet w mediach), że tłokowe silniki lotnicze mogą pracować zarówno na benzynie lotniczej, jak i na zwykłej benzynie bezołowiowej dostępnej na stacjach benzynowych. Czy jest tak faktycznie?

Tego rodzaju opinie zazwyczaj mają w sobie ziarno prawdy, ale też często bywają ofiarą niewłaściwej interpretacji – w tym przypadku nie jest inaczej. Jako przykład wykorzystane zostaną śmigłowce Robinson R44 Raven I i Raven II, napędzane silnikami Lycoming.

W przypadku R44 Raven II zasilanego silnikiem z bezpośrednim wtryskiem paliwa, sprawa jest dość jasna i nie pozostawia wiele pola do dyskusji: w R44 II Pilot’s Operating Handbook znajdziemy informację że dozwolone są jedynie paliwa lotnicze AVGAS 100, 100LL i 100VLL (oraz B95/130 wg. rosyjskiej normy).

Jednakże w przypadku R44 Raven I z silnikiem gaźnikowym widzimy, że dopuszczalnych paliw jest więcej. Między innymi wymieniona jest benzyna bezołowiowa UL 91 oraz UL 94. I prawdopodobnie tutaj rodzą się teorie o tym, że można tankować paliwo samochodowe, bo to również benzyna bezołowiowa, czyli „mogas”. I niestety nic bardziej mylnego - ale jak to zwykle bywa, mało kto zagłębia się w szczegóły.

Paliwa UL 91 oraz UL 94 są benzynami bezołowiowymi, ale w przeciwieństwie do paliw samochodowych nie posiadają dodatku oksygenatów, czyli związków organicznych zawierających tlen, których zadaniem jest zmniejszanie zawartości tlenku węgla w spalinach. Aby się o tym przekonać, wystarczy przejrzeć karty charakterystyki paliw, które są ogólnodostępne w sieci.

Zgodnie z dostępną na stronie lycoming.com publikacją Service Instruction 1070, paliwa bezołowiowe stosowane w do silników lotniczych mogą zawierać maksymalnie 1% oksygenatów oraz klasę A prężności pary nasyconej wg. normy ASTM. Możemy tam również znaleźć pomocną tabelę, dzięki której zidentyfikujemy jakie paliwa są dopuszczalne do naszego modelu silnika.

Lycoming opublikował również podzielony na trzy części artykuł, który poświęcony jest wykorzystywaniu paliw bezołowiowych (linki na dole). Znajdziemy tam dokładne objaśnienia jaki powinien być skład bezołowiowego paliwa oraz z jakimi zagrożeniami wiąże się korzystanie ze zwykłych paliw samochodowych. Widnieje tam również informacja, że zabronione jest dodawanie etanolu.

W skrócie, nawiązując do materiałów Lycominga, bezołowiowa benzyna musi spełniać trzy podstawowe warunki:

liczba oktanowa minimum 93 AKI (co w przeliczeniu na stosowany w Europie indeks RON stanowi 97.4)
klasa A prężności pary nasyconej wg. ASTM
brak etanolu i maksimum 1% oksygenatów

Tymczasem przeglądając karty charakterystyki paliw na popularnych stacjach benzynowych w Polsce, znajdziemy informacje o zawartości etanolu do 5% oraz do 15% oksygenatów, takich jak eter tert-butylowo-metylowy (MTBE). Prężność pary nasyconej w paliwach zimowych dochodzi nawet do 90 kPa – według normy ASTM klasa A prężność pary nasyconej wynosi 9 psi, co jest równe około 62 kPa.

Dlaczego odpowiednia klasa prężności pary nasyconej jest tak istotna?

Warto zacząć od wyjaśnienia samego zjawiska. Prężność pary nasyconej to ciśnienie przy którym gaz jest w równowadze z cieczą (przy określonej temperaturze). Występuje wtedy zjawisko równowagi między parowaniem i skraplaniem.

Jeżeli wykorzystujemy paliwo bardziej lotne niż to zalecane, możemy doprowadzić do zagazowania układu paliwowego czyli powstania tak zwanych korków parowych. Gdy dochodzi do tego zjawiska, benzyna częściowo zaczyna odparowywać i w przewodach paliwowych płynie gaz wymieszany z cieczą (benzyna z pęcherzykami oparów), co wagowo zmniejszy ilość paliwa dostarczanego do cylindrów. Zbyt uboga mieszanka paliwowo powietrzna powoduje bardzo szybkie zużycie silnika, a zagazowanie układu paliwowego może też doprowadzić do całkowitego zgaśnięcia silnika.

Powstawaniu korków parowych sprzyja wysoka temperatura oraz niskie ciśnienie. Paliwo o wysokiej prężności pary nasyconej może mieć tendencję do wrzenia wraz ze zwiększeniem pułapu przy odpowiedniej temperaturze.

Warto odnieść się do raportu PKBWL o numerze 370/12 dotyczącego wypadku samolotu Liberty XL-2 na lotnisku Warszawa-Babice w 2012 roku, w którym to powstanie korków parowych zostało określone jako prawdopodobną przyczynę nagłego spadku mocy silnika, który w konsekwencji przyczynił się do rozbicia samolotu.

Obecność oksygenatów takich jak MTBE powoduje zwiększenie ryzyka powstania korków parowych. Podobny wpływ ma etanol, który dodatkowo sprzyja rozwijaniu się korozji. Warto w tym miejscu przypomnieć, że Lycoming określa maksymalny poziom oksygenatów jako 1% objętości i zabrania stosowania etanolu, a w paliwach samochodowych znajdziemy do 15% oksygenatów oraz do 5 % etanolu.

Jak widać na powyższych przykładach: paliwo z dystrybutora na przydrożnej stacji benzynowej to nie „mogas”. Skład takiego paliwa i jego właściwości znacznie odbiegają od wymogów silników lotniczych. Stosowanie zwykłych benzyn samochodowych nie dość że jest niezgodne z wymogami producenta, powoduje również przyspieszone zużycie silnika, przez co późniejsze koszty napraw mogą przerosnąć potencjalne oszczędności. W pewnych warunkach doprowadzić może nawet do tragedii, gdy silnik zawiedzie w najmniej oczekiwanej chwili.

Dlatego właśnie tak ważne jest przestrzeganie zaleceń producenta i stosowanie paliw o odpowiednim składzie.

Więcej informacji można znaleźć w poniższych publikacjach oraz w kartach charakterystyki paliw.

https://www.lycoming.com/content/unleaded-fuels-part-1
https://www.lycoming.com/content/unleaded-fuels-part-2
https://www.lycoming.com/content/unleaded-fuels-part-3
https://www.lycoming.com/service-instruction-no-1070-AB