Combustível de aviação - Aviation fuel

Um caminhão de combustível de aviação
Em alguns aeroportos, os tubos de combustível subterrâneos permitem o reabastecimento sem a necessidade de caminhões-tanque. Os caminhões carregam as mangueiras e equipamentos de bombeamento necessários, mas nenhum combustível.

Combustíveis de aviação são petróleo baseados em combustíveis , ou de petróleo e combustíveis sintéticos misturas, utilizadas para poder aeronave . Eles têm requisitos mais rigorosos do que os combustíveis usados ​​para uso no solo, como aquecimento e transporte rodoviário , e contêm aditivos para melhorar ou manter propriedades importantes para o desempenho ou manuseio do combustível. Eles são à base de querosene ( JP-8 e Jet A-1 ) para aeronaves movidas a turbina a gás. Aeronaves com motor a pistão usam gasolina e aquelas com motores a diesel podem usar combustível de aviação (querosene). Em 2012, todas as aeronaves operadas pela Força Aérea dos Estados Unidos foram certificadas para usar uma mistura 50-50 de querosene e combustível sintético derivado de carvão ou gás natural como forma de estabilizar o custo do combustível.

A energia específica é um critério importante na seleção de combustível para uma aeronave. A capacidade de armazenamento de energia muito maior dos combustíveis de hidrocarbonetos em comparação com as baterias tem impedido até agora que aeronaves elétricas que usam baterias elétricas como o principal armazenamento de energia de propulsão se tornem viáveis ​​até mesmo para pequenas aeronaves pessoais.

À medida que a aviação entra na era das energias renováveis, as aeronaves movidas a hidrogênio podem entrar em uso comum. Essas emissões são zero para CO2, mas não para NOx. O hidrogênio criogênico pode ser usado como um líquido em temperaturas abaixo de 20 K. O hidrogênio gasoso envolve tanques pressurizados a 250–350 bar. Com os materiais disponíveis na década de 2020, a massa dos tanques forte o suficiente para suportar esse tipo de alta pressão superará em muito o próprio combustível hidrogênio, negando em grande parte a vantagem de peso para energia do combustível hidrogênio sobre os combustíveis hidrocarbonetos. O hidrogênio tem uma desvantagem volumétrica severa em relação aos combustíveis de hidrocarbonetos, mas os projetos futuros de aeronaves com corpo de asa combinada podem ser capazes de acomodar esse volume extra sem expandir muito a área molhada .

Mesmo que seja prático, o cronograma da indústria para a adoção do hidrogênio é bastante longo. Uma alternativa ao combustível de aviação convencional disponível no curto prazo é o biocombustível de aviação , às vezes denominado combustível de aviação sustentável (SAF).

Tipos de combustível de aviação

Combustíveis convencionais de aviação

Combustível de avião

Abastecimento terrestre de um MIG-29 de um navio-tanque URAL (2011).

O combustível de aviação é um combustível transparente a cor de palha, baseado em querosene sem chumbo (Jet A-1) ou em uma mistura de nafta - querosene (Jet B). Semelhante ao combustível diesel , pode ser usado em motores de ignição por compressão ou motores de turbina .

Jet-A alimenta aviões comerciais modernos e é uma mistura de querosene extremamente refinado e queima a temperaturas iguais ou superiores a 49 ° C (120 ° F). O combustível à base de querosene tem um ponto de inflamação muito mais alto do que o combustível à base de gasolina, o que significa que requer uma temperatura significativamente mais alta para acender. É um combustível de alta qualidade; se falhar nos testes de pureza e outros testes de qualidade para uso em aeronaves a jato, é vendido para usuários em terra com requisitos menos exigentes, como ferrovias.

Avgas

Gasolina de Aviação ( av iation gás oline) é utilizado por pequenas aeronaves, helicópteros ligeiros e aeronaves com motor a pistão vindima. Sua formulação é distinta da gasolina convencional (UK: gasolina , ou "espírito de aviação" neste contexto) usada em veículos motorizados, que é comumente chamada de mogas ou autogás no contexto da aviação. Embora venha em muitos graus diferentes, sua classificação de octanas é mais alta do que a da gasolina "normal" para motores.

Combustíveis de aviação emergentes

Biocombustíveis

Alternativas aos combustíveis fósseis convencionais para aviação, novos combustíveis feitos por meio do método de biomassa para líquido (como combustível de aviação sustentável ) e certos óleos vegetais simples também podem ser usados.

Combustíveis como combustível de aviação sustentável têm a vantagem de que poucas ou nenhuma modificação são necessárias na própria aeronave, desde que as características do combustível atendam às especificações de lubricidade e densidade, bem como vedações de elastômero de expansão adequada nos sistemas de combustível de aeronave atuais. Combustível de aviação sustentável e combinações de combustíveis fósseis e alternativas de origem sustentável geram emissões mais baixas de partículas e GEE. Eles, no entanto, não estão sendo usados ​​intensamente, porque ainda enfrentam barreiras políticas, tecnológicas e econômicas, como atualmente são mais caros do que os combustíveis de aviação produzidos convencionalmente por uma ampla margem.

Gás natural comprimido e gás natural liquefeito

O gás natural comprimido (CNG) e o gás natural liquefeito (GNL) são matérias-primas de combustível que as aeronaves podem usar no futuro. Estudos foram feitos sobre a viabilidade do uso de gás natural e incluem a aeronave "SUGAR Freeze" no programa N + 4 Advanced Concept Development da NASA (feito pela equipe Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) da Boeing). O Tupolev Tu-155 foi um teste de combustível alternativo que foi alimentado com GNL. A baixa energia específica do gás natural, mesmo na forma líquida, em comparação com os combustíveis convencionais, apresenta uma desvantagem distinta para aplicações de voo.

Produção de combustível de aviação

A produção de combustível de aviação se enquadra em duas categorias: combustível adequado para motores de turbina e combustível adequado para motores de pistão com ignição por centelha. Existem especificações internacionais para cada um.

O combustível de jato é um combustível de turbina a gás usado em hélices, aeronaves a jato e helicópteros. Ele tem uma baixa viscosidade em baixa temperatura, tem faixas limitadas de densidade e valor calorífico, queima de forma limpa e permanece quimicamente estável quando aquecido a alta temperatura.

A gasolina de aviação , muitas vezes referida como "avgas" ou 100-LL (baixo-chumbo), é uma forma altamente refinada de gasolina para aeronaves, com ênfase na pureza, características anti-detonação e minimização de incrustação nas velas de ignição . Avgas deve atender às diretrizes de desempenho para a condição de mistura rica necessária para configurações de potência de decolagem e as misturas mais pobres usadas durante o cruzeiro para reduzir o consumo de combustível. O combustível de aviação pode ser usado como combustível CNG.

O Avgas é vendido em um volume muito menor do que o combustível de aviação, mas para muitos mais operadores de aeronaves individuais; enquanto o combustível de aviação é vendido em alto volume para grandes operadoras de aeronaves, como companhias aéreas e militares.

Conteúdo energético

O conteúdo líquido de energia para combustíveis de aviação depende de sua composição. Alguns valores típicos são:

  • BP Gasolina de Aviação 80, 44,65  MJ / kg, de densidade a 15 ° C é de 690 kg / m 3 (30,81 MJ / litro).
  • Tipo querosene, Jet A BP-1, 43,15 MJ / kg, de densidade a 15 ° C é de 804 kg / m 3 (34,69 MJ / litro).
  • Tipo querosene, Jet BP TS-1 (para temperaturas mais baixas), 43,2 MJ / kg, de densidade a 15 ° C é de 787 kg / m 3 (34,00 MJ / litro).

Densidade

Nos cálculos de desempenho, os fabricantes de aviões comerciais usam uma densidade de combustível de aviação em torno de 6,7 lb / USgal ou 0,8 kg / l.

Casos específicos são:

  • Bombardier Aerospace : A aeronave multifuncional Challenger é uma variante de missão especial da plataforma de jatos executivos Bombardier Challenger 650. O Bombardier baseia o desempenho no uso de combustível com um valor de aquecimento médio inferior de 18.550 BTU / lb (43,147 MJ / kg) e uma densidade de 0,809 kg / l (6,75 lb / US gal).
  • Embraer : Em seu manual de planejamento de aeroporto para o E195 usa uma densidade de combustível adotada de 0,811 kg / l (6,77 lb / US gal).

Composição química

Combustíveis de aviação consistem em misturas de mais de dois mil produtos químicos, principalmente hidrocarbonetos ( parafinas , olefinas , naftenos e aromáticos ), aditivos como antioxidantes e desativadores de metal, biocidas, redutores de estática, inibidores de congelamento, inibidores de corrosão e impurezas. Os principais componentes incluem n-heptano e isooctano . Como outros combustíveis, os combustíveis de aviação para motores a pistão com ignição por centelha são descritos por sua classificação de octanas .

Álcool, misturas de álcool e outros combustíveis alternativos podem ser usados ​​experimentalmente, mas o álcool não é permitido em nenhuma especificação de combustível de aviação certificado. No Brasil, o Embraer Ipanema EMB-202A é uma versão da aeronave agrícola Ipanema com motor Lycoming IO-540-K1J5 modificado para funcionar com etanol . Outros motores de aeronaves que foram modificados para funcionar com etanol 100% foram vários outros tipos de motores Lycoming (incluindo o Lycoming 235N2C e o Lycoming IO-320) e alguns motores Rotax.

Imposto

A Convenção sobre Aviação Civil Internacional (ICAO) (Chicago 1944, Artigo 24) isenta os combustíveis aéreos já carregados em uma aeronave na aterrissagem (e que permanecem na aeronave) de impostos de importação. Os acordos bilaterais de serviços aéreos regem a isenção de impostos de combustíveis para aviação. No decurso de uma iniciativa da UE, muitos destes acordos foram modificados para permitir a tributação. Além disso, a proposta de resolução do Parlamento Europeu sobre uma Estratégia Europeia para a Mobilidade de Baixas Emissões afirmou que "as possibilidades de medidas internacionais harmonizadas para a tributação do querosene para a aviação" precisam ser exploradas. Austrália e Estados Unidos se opõem a uma taxa mundial sobre o combustível de aviação, mas vários outros países expressaram interesse. Durante um debate no Parlamento do Reino Unido , a receita tributária perdida devido à isenção do imposto sobre o combustível de aviação foi estimada em £ 10 bilhões anuais. Além disso, a inclusão planejada da aviação internacional no Esquema de Comércio de Emissões da União Europeia em 2014 foi chamada de 'imposto ilegal' por países como os EUA e a China , que citam a Convenção de Chicago.

Certificação

Os combustíveis devem estar em conformidade com uma especificação para serem aprovados para uso em aeronaves com certificação de tipo. A American Society for Testing and Materials (ASTM) desenvolveu especificações para a gasolina de automóveis e também para a gasolina de aviação. Essas especificações são ASTM D910 e ASTM D6227 para gasolina de aviação e ASTM D439 ou ASTM D4814 (última revisão) para gasolina de automóveis.

Em uso

Tanques de armazenamento de combustível de aviação no Aeroporto Intercontinental George Bush , Houston , Texas

O combustível de aviação geralmente chega ao aeroporto através de sistemas de oleodutos, como o CEPS . Em seguida, é bombeado e dispensado de um caminhão-tanque ou bowser . O combustível é então direcionado para aeronaves e helicópteros estacionados . Alguns aeroportos têm bombas semelhantes a postos de gasolina para os quais as aeronaves devem taxiar. Alguns aeroportos têm tubulação permanente para áreas de estacionamento de aeronaves grandes.

O combustível de aviação é transferido para uma aeronave por meio de um de dois métodos: sobre as asas ou sob as asas.

Overwing

Reabastecimento de um HK36-TTC Super Dimona

O abastecimento sobre as asas é usado em aviões menores, helicópteros e todas as aeronaves com motor a pistão. Abastecimento sobre as asas é semelhante ao abastecimento de automóveis - uma ou mais portas de combustível são abertas e o combustível é bombeado com uma bomba convencional.

Underwing

A maioria das aeronaves widebody usa um único ponto duplo

O abastecimento sob as asas, também chamado de reabastecimento de ponto único ou reabastecimento sob pressão, quando não depende da gravidade, é usado em aeronaves maiores e exclusivamente para combustível de aviação.

Para reabastecimento de pressão, uma mangueira de alta pressão é conectada e o combustível é bombeado a 275  kPa (40  psi ) e um máximo de 310 kPa (45 psi) para a maioria das aeronaves comerciais. A pressão para aeronaves militares, especialmente caças, varia até 415 kPa (60 psi). O ar que está sendo deslocado nos tanques é normalmente ventilado para o mar por meio de um único respiradouro na aeronave. Como há apenas um ponto de fixação, a distribuição de combustível entre os tanques é automatizada ou controlada por um painel de controle no ponto de abastecimento ou na cabine do piloto. Um dos primeiros usos do reabastecimento sob pressão foi no de Havilland Comet e no Sud Aviation Caravelle . Aeronaves maiores permitem dois ou mais pontos de fixação; no entanto, isso ainda é conhecido como reabastecimento de ponto único, já que qualquer ponto de fixação pode reabastecer todos os tanques. Vários anexos permitem uma taxa de fluxo mais rápida.

Misfueling

Por causa do perigo de confundir os tipos de combustível, são tomadas precauções para distinguir entre gás de aviação e combustível de aviação, além de marcar claramente todos os contêineres, veículos e tubulações. A abertura nos tanques de combustível de aeronaves que requerem gás avulso não pode ser maior que 60  milímetros de diâmetro. Avgas é freqüentemente tingido e dispensado em bicos com diâmetro de 40 mm (49 mm nos Estados Unidos).

O combustível de aviação é claro a cor de palha e é dispensado por um bico especial denominado bico J ou bico de pato, que possui uma abertura retangular maior que 60 mm na diagonal, de modo a não caber nas portas avgas. No entanto, alguns aviões a jato e turbina, como alguns modelos do helicóptero Astar, têm uma porta de abastecimento muito pequena para a bica J e, portanto, requerem um bico menor.

Precauções de segurança

British Airways Airbus A321 sendo reabastecido

Qualquer operação de abastecimento pode ser muito perigosa e as operações de aviação têm características que devem ser acomodadas. Conforme uma aeronave voa pelo ar, ela pode acumular eletricidade estática . Se isso não for dissipado antes do abastecimento, um arco elétrico pode ocorrer e inflamar os vapores do combustível. Para evitar isso, as aeronaves são eletricamente ligadas ao aparelho de abastecimento antes do início do abastecimento e não são desconectadas até que o abastecimento seja concluído. Algumas regiões exigem que a aeronave e / ou caminhão de combustível também seja aterrado. Os sistemas de abastecimento de pressão incorporam um interruptor de homem morto para impedir a operação não monitorada.

O combustível de aviação pode causar graves danos ambientais; todos os veículos de abastecimento devem levar equipamentos para controlar derramamentos de combustível. Extintores de incêndio devem estar presentes em qualquer operação de abastecimento. As forças de combate a incêndios em aeroportos são especialmente treinadas e equipadas para lidar com incêndios e derramamentos de combustível de aviação. O combustível de aviação deve ser verificado diariamente e antes de cada vôo quanto a contaminantes como água ou sujeira.

Avgas é o único combustível de transporte que contém chumbo remanescente. O chumbo do avgas impede a detonação ou detonação do motor, que pode resultar em uma falha repentina do motor.

Um Carson Helicopters S-61N Fire King sendo reabastecido durante operações de combate a incêndios em Southern River, Austrália Ocidental

Veja também

Referências

links externos