Влияние показателей качества авиационных бензинов на работу двигателя воздушного судна

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УЛЬЯНОВСКИЙ ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ИМЕНИ ГЛАВНОГО

МАРШАЛА АВИАЦИИ Б.П.БУГАЕВА

Факультет безотрывных форм обучения

Кафедра авиатопливного обеспечения 

КУРСОВАЯ РАБОТА

тема: «Влияние показателей качества авиационных бензинов на работу двигателя воздушного судна»

Дисциплина: «Применение горючего на авиационной технике и при проведении авиационных работ»

Выполнил: студент Пиковский Б.М.

Проверил: зав. кафедрой Файзуллин Р.Р.

Ульяновск 2016

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ASTMD 910 - Стандартные технические требования к авиационным бензинам

АТО - авиатопливное обеспечение

ВКС - воздушно-космические силы РФ

ВС - воздушное судно

ГА - Гражданская авиация

ГОСТ - Государственный стандарт

ГСМ - горюче-смазочные материалы

ОЧ - октановое число

ТВС - топливовоздушная смесь

ТД - тепловой двигатель

ТУ - технические условия

ТЭС - тетраэтилсвинец

ВВЕДЕНИЕ

Работа в области авиатопливообеспечения (далее АТО) воздушных перевозок требует глубоких знаний, навыков в области организации применения, контроля качества горюче-смазочных материалов, умения работы с нормативно-технической документацией.

Специалисты в области АТО воздушных перевозок несут повышенную ответственность в связи с тем, что заправка воздушных судов некачественным, некондиционным авиатопливом может привести к катастрофическим последствиям, в том числе к гибели людей и огромным материальным потерям.

Дисциплина «Применение горючего на авиационной технике и при проведении авиационных работ» изучает условия применения, требований к качеству, марок, состава, основных эксплуатационных свойств горючего, масел, смазок и специальных жидкостей для воздушных судов (далее ВС), принципов организации обеспечения и контроля качества горючего, масел, смазок и специальных жидкостей на авиапредприятиях, требований безопасности при работе с горючим, маслами, смазками и специальными жидкостями.

В данной работе будут рассмотрены такие базовые понятия и сопряженные с ними вопросы как - двигатель ВС, его устройство, принцип работы, бензин в общем понимании и авиационный бензин в частности, требования к его качеству, условия применения. Опираясь на изложенный в ходе работы материал, в основной части работы, отдельно будет выделена и более подробно рассмотрена такая тема, как влияние показателей качества авиационных бензинов, непосредственно на работу двигателя ВС. Несмотря на снижающийся темп потребления авиационных бензинов, в Гражданской авиации (далее ГА) и Воздушно-космических силах Российской Федерации (далее ВКС), в части АТО, к качеству горюче-смазочных материалов (далее ГСМ) должно уделяться особое, первостепенное значение, перед наземным, железнодорожным или водным транспортом. Обусловлено это спецификой и многосложностью данной отрасли, а так же степенью важности поставленных перед ней задач. Вследствие этого, вопросы, рассмотренные в курсовой работе имеют крайне важное значение, а работа в целом - высокий приоритет.

1. Двигатели внутреннего сгорания

Тепловые двигатели (далее ТД) предназначены для преобразования энергии, выделившейся при сгорании топлива, в механическую. Они подразделяются на двигатели внешнего сгорания (паровые машины, паровые турбины и др.) и двигатели внутреннего сгорания. В двигателях внутреннего сгорания основные процессы - сжигание топлива, выделение теплоты и ее преобразование в механическую работу - происходят непосредственно внутри двигателя. Такие двигатели используются в качестве силовых установок на всех видах транспорта - автомобильном, железнодорожном, водном и авиационном.

1.1 Классификация и общее устройство двигателей внутреннего сгорания

Общая классификация двигателей структурно изображена на рисунке 1. Первыми тепловыми машинами с внутренним сгоранием были поршневые двигатели, характерной особенностью которых является периодичность процесса сгорания. И до настоящего времени под термином «двигатели внутреннего сгорания», в первую очередь подразумевают поршневые двигатели. В последние 40-50 лет интенсивно развивается другая группа двигателей внутреннего сгорания, куда входят реактивные двигатели и газовые турбины, представленные на рисунке 2, процесс сгорания в которых осуществляется непрерывно. [1]

Рисунок 1 - Классификация двигателей

а

Рисунок 2 - Двигатели внутреннего сгорания:

а - газовая турбина; б - реактивный двигатель [2]

1.2 Двигатели с периодическим сгоранием топлива (поршневые двигатели)

В данной части работы подробнее будет рассмотрен поршневой двигатель внутреннего сгорания, применяемый на ВС, который представлен на рисунке 3, и принцип его работы.

Рисунок 3 - Поршневой двигатель внутреннего сгорания для ВС

Спецификой работы поршневых двигателей является цикличность, обусловленная периодичностью процесса сгорания топлива, т. е. того процесса, в результате которого и преобразуется тепловая энергия в механическую. Основными деталями поршневых двигателей для ВС являются: цилиндр, головка цилиндра, поршень, шатун, коленчатый вал, картер, впускные и выпускные клапаны. Пространство, ограниченное стенками цилиндра, головкой и поршнем, называется камерой сгорания. В нее вводятся топливо и воздух, необходимые для сгорания топлива.

При сгорании топливовоздушной смеси выделяется большое количество тепла, а образующиеся при этом газы давят на поршень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня передается через шатун на коленчатый вал, где оно преобразуется во вращательное движение. Последнее, как правило, и требуется потребителю механической энергии, в нашем случае, лопастному винту ВС.

Процесс сгорания в поршневом двигателе осуществляется в ограниченном объеме камеры сгорания, и для совершения полезной работы используется расширение продуктов сгорания. После стадии расширения газов для сжигания новой порции топлива необходимо удалить отработавшие газы из рабочей полости двигателя и вновь создать топливовоздушную смесь соответствующего состава. Таким образом, возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре двигателя обеспечивает возможность сжигания топлива лишь последовательными порциями. При этом сгоранию каждой порции должен предшествовать ряд подготовительных стадий, которые протекают в цилиндре двигателя в строгой последовательности. Совокупность всех процессов называется рабочим циклом, и эти циклы во время работы двигателя периодически повторяются.

Полезная работа, совершаемая двигателем, зависит от того, сколько воздуха находится в камерах сгорания и, соответственно, сколько топлива можно сжечь в этом объеме воздуха. Естественно, чем больше общий объем всех камер сгорания, тем больший объем воздуха они могут вместить, следовательно, тем больше топлива можно сжечь и получить большую мощность двигателя. бензин авиационный двигатель поршневый

В настоящее время применяется другой способ увеличения мощности поршневых двигателей - наддув. При наддуве в двигатель подается воздух не при атмосферном давлении, а при некотором избыточном давлении. Тогда в том же объеме камеры сгорания удается сосредоточить больше воздуха, сжечь больше топлива и получить большую мощность.

Для создания избыточного давления воздуха устанавливают специальный компрессор, на привод которого расходуется часть мощности двигателя. Двигатели с наддувом получают широкое применение в технике.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания воспламенение рабочей смеси может осуществляться по двум принципиально различным схемам. В одной схеме воспламенение смеси топлива с воздухом предусматривается от постороннего источника, обычно от электрической искры, в другой - смесь самовоспламеняется от горячего воздуха, нагретого в процессе сжатия.

Остановимся на первой схеме рабочего цикла поршневого двигателя, при которой топливо испаряется, и смешиваются с воздухом вне цилиндра двигателя. Полученная горючая смесь засасывается в цилиндр двигателя через впускной клапан, при движении поршня от камеры сгорания в направлении коленчатого вала. Этот такт работы двигателя называется впуском. В конце такта впускной клапан закрывается. Далее поршень идет в направлении камере сгорания, и горючая смесь подвергается сжатию. В период такта сжатия пары топлива хорошо перемешиваются с воздухом, и смесь подготавливается к сгоранию. В конце этого такта в камеру сгорания, с помощью свечи зажигания подается электрическая искра - от которой смесь воспламеняется и сгорает, в результате резко повышаются температура и давление в камере сгорания. Под действием давления поршень в цилиндре перемещается, а расширяющиеся газы совершают полезную работу. После температура и давление в цилиндре понижаются, открывается выпускной клапан, и поршень выталкивает продукты сгорания в атмосферу, тем самым происходит очистка цилиндра, а в совокупности данный процесс называется тактом выпуска.

2. Топливо

2.1 Классификация топлив

Топлива для различных двигателей должны отвечать следующим основным требованиям:

- полностью испаряться и сгорать с максимальным выделением тепла и минимальным образованием токсичных и коррозионно-активных продуктов и отложений;

- не вызывать затруднений при транспортировании, хранении и подаче по системе питания в любых климатических условиях;

- быть обеспеченными сырьевыми ресурсами;

- быть недорогими.

Таковыми являются жидкие нефтяные топлива, которые широко применяются по всему миру и на сегодняшний день являются главным энергоносителем. В зависимости от применения различают пять основных групп жидких нефтяных топлив для:

Поршневых двигателей с принудительным воспламенением;

Поршневых двигателей с воспламенением от сжатия;

Реактивных двигателей;

Газовых турбин;

Топочных устройств;

Подробнее стоит отметить первую группу топлив, т.к. в нее входят автомобильные и авиационные бензины, которые состоят в основном из углеводородов, выкипающих при температуре от 40 до 200 оС.

2.2 Бензины. Условия применения и требования к качеству бензинов

К бензинам относятся жидкие нефтяные топлива, предназначенные для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. В зависимости от назначения бензины делятся на автомобильные и авиационные.

Особенности применения бензинов:

- условия эксплуатации техники (на земле, в воздухе, летом, зимой, на равнинах, в горах, в южных районах, на Севере и т. д.);

- особенности рабочего процесса двигателя.

Рабочий цикл двигателя с искровым зажиганием, как и всех двигателей внутреннего сгорания, слагается из процессов испарения, смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива. При сгорании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется двигателем в механическую работу. Горючая смесь в поршневых двигателях с искровым зажиганием образуется либо в карбюраторе, либо непосредственно в цилиндре двигателя, куда воздух и топливо поступают раздельно.

Соответственно различают карбюраторные двигатели и двигатели с непосредственным впрыском топлива.

3. Марки, состав, условия применения авиационных бензинов

Авиационные бензины предназначены для применения в поршневых авиационных двигателях. В авиационных двигателях используется принудительный впрыск топлива во впускную систему, что определяет некоторые особенности авиационных бензинов по сравнению с автомобильными. Более высокие требования к качеству авиационных бензинов определяются также жесткими условиями их применения.

Производство и потребление авиационных бензинов в последние годы резко снизилось в связи с переходом авиации на реактивные двигатели. В настоящее время на территории России авиабензины не вырабатываются.

В соответствии с ГОСТ 1012 [3] предусмотрен выпуск следующих марок авиабензин: Б-95/130 и Б-91/115. Кроме того, по ТУ 38.401-58-47 выпускается авиабензин Б-92. Состав авиабензинов аналогичен составу автомобильных бензинов и включает базовый бензин, ВОК, антидетонатор и присадки, В авиационных бензинах содержится значительно больше тетраэтилсвинца.

Авиабензины маркируются буквой «Б» и цифровым индексом, выраженным дробным числом: числитель означает величину октанового числа по моторному методу, знаменатель - сортность бензина.

Разработаны технические условия на авиационные бензины марок Б-100/130 и Б-100/130 малоэтилированный по ТУ 38.401-58-197-97. Установленные нормы к качеству указанных бензинов соответствуют требованиям АSТМD 910 и европейским спецификациям на бензины марок 100 и 100 LL. Содержание тетраэтилсвинца в одном составляет 2,2 г/кг, а в малоэтилированном - 1 г/кг.

Характеристики авиационных бензинов и требования к ним представлены в таблицах 1 и 2 соответственно. Требования к характеристикам авиабензинов аналогичны требованиям к характеристикам автомобильных бензинов, они отличаются только ограничениями по содержанию ароматических углеводородов (не более 35 %) и по давлению насыщенных паров (почти в 2 раза меньше). Это связано с условиями работы двигателей внутреннего сгорания, применяемых на авиационной технике.

Таблица 1 - Характеристики авиационных бензинов

Таблица 2 - Требования к характеристикам авиационного бензина

Заключение

В данной работе были рассмотрены вопросы и понятия авиатопливообеспечения, касательно применения авиационного бензина. Были приведены: классификация двигателей и топлива. Рассмотрены схемы поршневого двигателя ВС, принцип и этапы его работы. Отдельно выделена и подробнее рассмотрена такая тема, как влияние показателей качества авиационных бензинов, непосредственно на работу двигателя ВС. Несмотря на то, что в настоящее время на территории России авиабензины не вырабатываются - их применение еще имеет место быть в нашей стране, а следовательно данная тема еще не потеряла своей актуальности. При этом, активно продолжает развиваться кластер малой и частной бизнес-авиации, в России. Поэтому вполне возможно, что для обеспечения данного вида авиации в скором времени потребуется обеспечение качественным авиатопливом, и желательно чтобы оно было отечественного производства.

Список использованных источников

1. Применение горючего на авиационной технике и при проведении авиационных работ. Жидкие нефтяные топлива. Учебное пособие / составители М.А. Егоров, А.В. Калякин, Р.Р. Файзуллин - Ульяновск: УВАУ ГА (И), 2014. - 168 с.

2. Документ MS PowerPoint: Р.Р. Файзуллин «Применение горючего на авиационной технике и при проведении авиационных работ».

3. ГОСТ 1012-72. Бензины авиационные. Технические условия - Взамен ГОСТ 1012-72; Введ. 2012 - 03 - 01.

Размещено на Allbest.ru