Почему большинство самолетов летает на керосине и чем плох бензин?

Авиационная техника постоянно развивается, улучшаются характеристики планера, технические параметры двигателей и других важных компонентов, безопасность полетов. Однако, с точки зрения топлива пока все еще достаточно консервативно — в большинстве случаев используется авиационный керосин. Разберемся почему именно он, а не бензин, стал «источником питания» силовых установок большинства самолетов.

Нужно отметить, что не все самолеты летают именно на керосине, тут все зависит от типа двигателя установленного на летательном аппарате. Различают поршневые и реактивные (турбореактивные и турбовинтовые) двигатели. Первый тип представляет собой фактически двигатель внутреннего сгорания, которые установлены на автомобилях (естественно, в соответствующих модификациях). Именно такие двигатели стояли на первых самолетах до момента изобретения и внедрения турбовинтовых и в качестве топлива таких двигателей, как раз используется бензин (имеющий маркировку Б — авиационный). Однако, у поршневых двигателей есть достаточно много недостатков, в частности, недостаточная для самолетов эффективность и мощность (при ограниченных допустимых размерах двигателя), дальность полета, невысокий межсервисный интервал и т. д. Поэтому, в большинстве случаев, их вытеснили именно различные типы реактивных двигателей.

Именно керосин стал тем топливом, которое используется в большинстве современных авиационных двигателей. Существенных причин почему именно он, а не бензин или другое производное нефти несколько.

В первую очередь это эксплуатационные характеристики керосина. Те факторы, что важны для ДВС двигателя, который работает на бензине, не подходит для реактивного двигателя. Бензин достаточно быстро испаряется и образует газонасыщенные пары, которые быстро воспламеняются и детонируют в камере сгорания поршневых двигателей. Для реактивных двигателей это противопоказано, для их конструкции важно именно плавное горение топлива, а авиационный керосин обладает данным свойством. Температура вспышки керосина более высокая, чем у бензина, что в купе с «плавным» горением, делает керосин более безопасным топливом по сравнению с бензином (и дизельным топливом). Меньшая вероятность самопроизвольного возгорания и более медленное горение дает больший запас времени в случае аварийной ситуации, что также чрезвычайно важно с точки зрения безопасности.

Добавлю, что керосин имеет большую плотность, чем бензин поэтому обладает лучшей теплотворной способностью, соответственно при одинаковой массе топлива керосин даст бОльшую тягу.

Все мы знаем, что коммерческие самолеты летают достаточно высоко (~9-12КМ), а на такой высоте температура воздуха за бортом весьма низкая и может опускаться до -50°С. При такой температуре, например, дизельное топливо замерзает, а бензин становиться достаточно вязким, что не позволяет насосам силовой установки эффективно его перекачивать по топливопроводу. У керосина с этим все в порядке, даже при температурах близких к замерзанию (-47°С) керосин сохраняет свои эксплуатационные свойства.

Еще одним важным моментом является то, что керосин обладает хорошими смазывающими свойствами, а благодаря низкой кинематической вязкости работает в качестве хладагента в топливной системе авиационного двигателя.

Ну и одним из немаловажных факторов является экономическая составляющая. Часто можно встретить, информацию что керосин дешевле бензина, на самом деле тут не так все просто. Химическая цепочка керосина более длинная, чем у бензина и производить его сложнее, т.к. он является продуктом вторичной перегонки нефтепродуктов, соответственно его производство обходится дороже. Однако, эффективность керосина как топлива выше, чем у бензина, соответственно его требуется меньше. Кроме этого на цену влияют и другие иные факторы — акцизы, налоги и т. д.

Исследования по поиску альтернативного топлива или решения для авиаперевозок идут давно. Разработаны опытные варианты летательных аппаратов на водородном топливе и электрической тяге. Однако, пока перспективные энергоносители не могут предоставить тот же уровень удельной энергоотдачи, который обеспечивают природные углеводороды.