Avgas - Avgas

Ein American Aviation AA-1 Yankee wird mit 100LL Avgas betankt

Avgas ( Flugbenzin , in Großbritannien auch als Flugbenzin bekannt ) ist ein Flugkraftstoff, der in Flugzeugen mit fremdgezündeten Verbrennungsmotoren verwendet wird . Avgas unterscheidet sich von herkömmlichem Benzin (Benzin), das in Kraftfahrzeugen verwendet wird , das in der Luftfahrt als Mogas (Motorbenzin) bezeichnet wird. Im Gegensatz zu Motorbenzin , das seit den 1970er Jahren entwickelt wurde, um die Verwendung von Katalysatoren mit Platingehalt zur Reduzierung der Umweltverschmutzung zu ermöglichen, enthalten die am häufigsten verwendeten Avgas-Typen noch Tetraethylblei (TEL), eine giftige Substanz, die das Klopfen des Motors (vorzeitige Detonation) verhindert ). Es gibt laufende Experimente, die darauf abzielen, die Verwendung von TEL in Flugbenzin schließlich zu reduzieren oder zu eliminieren.

Kerosin- basierter Düsentreibstoff ist so formuliert, dass er den Anforderungen von Turbinenmotoren entspricht , die keine Oktanzahl erfordern und über einen viel breiteren Flugbereich als Kolbenmotoren arbeiten. Kerosin wird auch von den meisten Diesel-Kolbenmotoren verwendet, die für die Luftfahrt entwickelt wurden, wie z. B. von SMA Engines , Austro Engine und Thielert .

Eigenschaften

Die wichtigste Erdölkomponente , die beim Mischen von Avgas verwendet wird , ist Alkylat , das eine Mischung aus verschiedenen Isooctanen ist. Einige Raffinerien verwenden auch Reformat . Alle Avgas-Klassen, die CAN 2–3, 25-M82 erfüllen, haben eine Dichte von 6,01 Pfund pro US-Gallone (720 g/l) bei 15 °C (59 °F). (6 lb/US gal wird in Amerika üblicherweise für die Berechnung von Gewicht und Balance verwendet .) Die Dichte steigt auf 6,41 Pfund pro US-Gallone (768 g/l) bei -40 °C (-40 °F) und nimmt um etwa 0,1 % ab. pro 1 °C (1,8 °F) Temperaturerhöhung. Avgas hat einen Emissionskoeffizienten (oder Faktor) von 18,355 Pfund pro US-Gallone (2,1994 kg/l) CO 2 oder etwa 3,07 Gewichtseinheiten CO
2
produziert pro Gewichtseinheit des verwendeten Kraftstoffs. Avgas ist mit einem Reid-Dampfdruckbereich von 5,5 bis 7 psi weniger flüchtig als Autobenzin mit einem Bereich von 8 bis 14 psi. Eine Mindestgrenze gewährleistet eine ausreichende Flüchtigkeit für den Motorstart. Die Obergrenzen beziehen sich auf den atmosphärischen Druck auf Meereshöhe (14,7 psi) für Kraftfahrzeuge und den Umgebungsdruck bei 22.000 Fuß (6,25 psi) für Flugzeuge. Die geringere Avgas-Flüchtigkeit verringert die Wahrscheinlichkeit einer Dampfsperre in Kraftstoffleitungen in Höhen von bis zu 22.000 Fuß.

Die heute verwendeten Mischungen sind die gleichen wie bei ihrer ersten Entwicklung in den 1940er Jahren und wurden in Flug- und Militärflugzeugen mit hoher Aufladung verwendet ; insbesondere das Rolls-Royce Merlin- Triebwerk, das in den Spitfire- und Hurricane-Jägern, dem Mosquito-Jagdbomber und dem schweren Lancaster- Bomber (der Merlin II und spätere Versionen erforderten 100-Oktan-Kraftstoff) sowie das flüssigkeitsgekühlte Allison V-1710- Triebwerk verwendet wurden, und luftgekühlte Sternmotoren von Pratt & Whitney, Wright und anderen Herstellern auf beiden Seiten des Atlantiks. Die hohe Oktanzahl wurde traditionell durch die Zugabe von Tetraethylblei erreicht , einer hochgiftigen Substanz, die Ende des 20. Jahrhunderts in den meisten Ländern aus dem Automobilbereich verbannt wurde .

Verbleites Avgas ist derzeit in mehreren Qualitäten mit unterschiedlichen maximalen Bleikonzentrationen erhältlich. (Bleifreies Avgas ist ebenfalls erhältlich.) Da Tetraethylblei ein giftiges Additiv ist, wird die Mindestmenge verwendet, die erforderlich ist, um den Kraftstoff auf die erforderliche Oktanzahl zu bringen; die tatsächlichen Konzentrationen liegen oft unter dem zulässigen Höchstwert. Historisch gesehen waren viele nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte, leistungsschwache 4- und 6-Zylinder-Kolbenflugmotoren für die Verwendung von verbleitem Kraftstoff ausgelegt; Für die meisten dieser Motoren ist noch kein geeigneter bleifreier Ersatzkraftstoff entwickelt und zertifiziert. Einige Flugzeuge mit Kolbenmotor benötigen immer noch verbleite Kraftstoffe, andere jedoch nicht, und einige können bleifreies Benzin verbrennen, wenn ein spezieller Ölzusatz verwendet wird.

Lycoming bietet eine Liste mit Motoren und Kraftstoffen, die damit kompatibel sind. Laut ihrer Grafik vom August 2017 sind einige ihrer Motoren mit bleifreiem Kraftstoff kompatibel. Alle ihre Motoren erfordern jedoch, dass ein Öladditiv verwendet wird, wenn bleifreier Kraftstoff verwendet wird: "Bei Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen unverbleiten Kraftstoffe, Lycoming-Öladditiv P/N LW-16702 oder ein gleichwertiges Endprodukt wie Aeroshell 15W- 50, muss verwendet werden." Lycoming weist außerdem darauf hin, dass die Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs ebenfalls den in der Kraftstoffspezifikation angegebenen Anforderungen entsprechen muss, da es sonst durch Detonation zu Motorschäden kommen kann.

Inzwischen weist Teledyne Continental Motors (in dem zuletzt 2008 überarbeiteten Dokument X30548R3) darauf hin, dass bleihaltiges Avgas in ihren Triebwerken benötigt wird: Blei wirkt als Schmiermittel und beschichtet die Kontaktflächen zwischen Ventil, Führung und Sitz. Die Verwendung von bleifreiem Autokraftstoff bei Motoren, die für bleihaltige Kraftstoffe ausgelegt sind, kann aufgrund des Fehlens von Blei zu übermäßigem Verschleiß des Auslassventilsitzes mit einer Verschlechterung der Zylinderleistung führen inakzeptable Werte in weniger als 10 Stunden."

Verbrauch

Der jährliche Verbrauch von Avgas in den USA betrug 2008 186 Millionen US-Gallonen (700.000 m 3 ) und entsprach etwa 0,14 % des Benzinverbrauchs von Motoren. Von 1983 bis 2008 ging der Verbrauch von Avgas in den USA jedes Jahr kontinuierlich um etwa 7,5 Millionen US-Gallonen (28.000 m 3 ) zurück.

In Europa bleibt Avgas der am weitesten verbreitete Kraftstoff für Kolbenmotoren. Die Preise sind jedoch so hoch, dass Anstrengungen unternommen wurden, auf Dieselkraftstoff umzustellen , der leichter verfügbar und kostengünstiger ist und Vorteile für die Luftfahrt bietet.

Noten

Viele Avgas-Klassen werden durch zwei Nummern identifiziert, die ihrer Motor-Oktanzahl (MON) zugeordnet sind . Die erste Zahl gibt die Oktanzahl des Kraftstoffs an, der nach " Luftfahrt-Mager "-Standards getestet wurde, ähnlich dem Anti-Klopf-Index oder "Pumpenwert", der in den USA für Autobenzin gegeben wird. Die zweite Zahl gibt die Oktanzahl des Kraftstoffs an, der nach dem " Luftfahrt-Rich "-Standard getestet wurde , der versucht, einen aufgeladenen Zustand mit einem fetten Gemisch, erhöhten Temperaturen und einem hohen Krümmerdruck zu simulieren. Zum Beispiel hat Avgas 100/130 eine Oktanzahl von 100 bei den mageren Einstellungen, die normalerweise für Fahrten verwendet werden, und 130 bei den fetten Einstellungen, die für den Start und andere Bedingungen mit voller Leistung verwendet werden.

Additive wie TEL helfen, die Detonation zu kontrollieren und für Schmierung zu sorgen. Ein Gramm TEL enthält 640,6 Milligramm Blei .

Tabelle der Flugbenzinsorten
Grad Farbe (Farbstoff) Bleigehalt (Pb) maximal (g/L) Additive Verwendet Verfügbarkeit
80/87 ("avgas 80") rot
(rot + etwas blau)
0,14 TEL Es wurde in Motoren mit niedrigem Verdichtungsverhältnis verwendet . Ende des 20. Jahrhunderts ausgemustert. Seine Verfügbarkeit ist sehr begrenzt.
82UL lila
(rot + blau)
0 ASTM D6227; ähnlich wie Autobenzin aber ohne Autozusätze Ab 2008 wird 82UL nicht mehr produziert und kein Veredler hat angekündigt, ihn in Produktion zu bringen.
85UL keiner 0 sauerstofffrei Wird verwendet, um ultraleichte Flugzeuge mit Kolbenmotor anzutreiben.
Motor-Oktanzahl min 85. Research-Oktanzahl min 95.
91/96 braun
(orange + blau + rot)
fast vernachlässigbar TEL Speziell für den militärischen Einsatz gemacht.
91/96UL keiner 0 ethanolfreie, antioxidative und antistatische Zusätze; ASTM D7547 Im Jahr 1991 führte Hjelmco Oil bleifreies Avgas 91/96UL ein (das auch die bleihaltige Klasse 91/98 ASTM D910 mit Ausnahme der transparenten Farbe erfüllt) und bleifrei in Schweden. Die Motorenhersteller Teledyne Continental Motors, Textron Lycoming, Rotax und der Sternmotorenhersteller Kalisz haben den Hjelmco Avgas 91/96UL freigegeben, was in der Praxis bedeutet, dass der Treibstoff in mehr als 90 % der Kolbenflugzeugflotte weltweit verwendet werden kann. Kann in Rotax- Motoren und Lycoming-Motoren gemäß SI1070R verwendet werden. Im November 2010 hat die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) diesen Kraftstoff für alle Flugzeuge freigegeben, bei denen der Flugzeugmotorenhersteller diesen Kraftstoff genehmigt hat, basierend auf etwa 20 Jahren störungsfreiem Betrieb mit bleifreiem Avgas 91/96UL von Hjelmco Oil.
B91/115 grün
(gelb + blau)
1,60 TEL; siehe Standard GOST 1012-72. Speziell entwickelt für Shvetsov AS-62 und Ivchenko AI-14 – luftgekühlte Neunzylinder-Sternflugzeugmotoren . Die Gemeinschaft Unabhängiger Staaten , exklusiv produziert von OBR PR.
100LL Blau 0,56 TEL
Im Januar 2010 enthält 100LL maximal 0,56 Gramm Blei (0,875 Gramm TEL) pro Liter.
Das am häufigsten verwendete Flugbenzin. In Nordamerika und Westeuropa üblich, weltweit begrenzt verfügbar.
100/130

("avgas 100")

grün
(gelb + blau)
1,12 TEL Meist durch 100LL ersetzt. Ab August 2013 gehören Australien , Neuseeland , Chile sowie die Bundesstaaten Hawaii und Utah zu den USA .
100VLL Blau 0,45 TEL
Im Januar 2011 enthält 100VLL maximal 0,45 Gramm Blei pro Liter.
Sehr bleiarmer Ersatz für 100/130LL
G100UL keiner 0 aromatische Verbindungen wie Xylol oder Mesitylen Besteht hauptsächlich aus Luftfahrtalkylat (wie für 100LL verwendet). Ab August 2013 werden limitierte Stückzahlen zu Testzwecken produziert.
UL102 keiner 0 n / A Swift Fuels LLC Mischung aus 83% Mesitylen , 17% Isopentan Zu Testzwecken werden begrenzte Stückzahlen produziert.
115/145 ("avgas 115") lila
(rot + blau)
1,29 TEL Ursprünglich als Primärkraftstoff für die größten aufgeladenen Sternmotoren verwendet, die die Anti-Detonationseigenschaften dieses Kraftstoffs benötigen. Für besondere Events wie unbegrenzte Luftrennen werden limitierte Chargen produziert.

100LL (blau)

Entnahme einer Kraftstoffprobe aus einem Abfluss unter dem Flügel mit einem GATS Jar-Kraftstoffprobenehmer. Der blaue Farbstoff zeigt an, dass dieser Kraftstoff 100 LL hat.

100LL (ausgesprochen "einhundert niedrige Blei") darf maximal die Hälfte der TEL enthalten, die in 100/130 (grün) Avgas und bleihaltigem Superbenzin vor 1975 erlaubt ist.

Einige der Flugzeugmotoren mit geringerer Leistung (100-150 PS oder 75-112 Kilowatt), die in den späten 1990er Jahren entwickelt wurden, sind für den Betrieb mit bleifreiem Kraftstoff und 100 LL ausgelegt, ein Beispiel ist der Rotax 912 .

Autobenzin

Eine EAA Cessna 150, die für die amerikanische STC-Zertifizierung von Autokraftstoff verwendet wird

Kfz - Benzin  - bekannt als mogas oder Autogas unter Fliegern - die nicht Ethanol enthält kann verwendet werden zertifizierte Flugzeuge , die einen haben Supplemental Type Certificate für Autobenzin sowie in Experimental - Flugzeuge und Ultraleichtflugzeuge . Einige andere Oxygenate als Ethanol sind zugelassen, aber diese STCs verbieten ethanolhaltige Benzine. Ethanol-behandeltes Benzin ist anfällig für Phasentrennung, die aufgrund der Höhen-/Temperaturänderungen, denen Leichtflugzeuge im normalen Flug unterliegen, sehr wahrscheinlich ist. Dieser mit Ethanol behandelte Kraftstoff kann das Kraftstoffsystem mit Wasser überfluten, was zu Motorausfällen während des Fluges führen kann. Außerdem kann der phasengetrennte Kraftstoff verbleibende Anteile hinterlassen, die aufgrund des Verlustes des Ethanols beim Wasserabsorptionsprozess die Oktanzahlanforderungen nicht erfüllen. Darüber hinaus kann das Ethanol Materialien im Flugzeugbau angreifen, die älter als „Gasahol“-Kraftstoffe sind. Die meisten dieser anwendbaren Flugzeuge haben Motoren mit niedriger Verdichtung , die ursprünglich für den Betrieb mit 80/87 - Avgas zertifiziert waren und nur "normales" 87 - Autobenzin mit Anti-Klopf-Index benötigen . Beispiele sind die beliebte Cessna 172 Skyhawk oder Piper Cherokee mit der 150 PS (110 kW) Variante des Lycoming O-320 .

Einige Flugzeugtriebwerke wurden ursprünglich mit einem 91/96 Avgas zertifiziert und verfügen über STCs für den Betrieb von "Premium" 91 Anti-Knock Index (AKI) Autobenzin . Beispiele sind einige Cherokees mit dem 160 PS (120 kW) Lycoming O-320 oder 180 PS (130 kW) O-360 oder die Cessna 152 mit dem O-235 . Die AKI-Bewertung von typischem Kraftfahrzeugkraftstoff entspricht möglicherweise nicht direkt dem zur Zertifizierung von Motoren verwendeten Avgas 91/96, da Kraftfahrzeugpumpen in den USA das sogenannte "(R + M)/2"-System der durchschnittlichen Kraftfahrzeug-Oktanzahl verwenden auf Tankstellen-Zapfsäulen gepostet. Die Empfindlichkeit beträgt ungefähr 8–10 Punkte, was bedeutet, dass ein 91 AKI-Treibstoff eine MON von nur 86 haben kann. Der umfangreiche Testprozess, der erforderlich ist, um einen STC für die Triebwerk/Flugzeug-Kombination zu erhalten, trägt dazu bei sicherzustellen, dass für diese berechtigten Flugzeuge 91 AKI-Treibstoff bietet unter normalen Bedingungen einen ausreichenden Detonationsspielraum.

Kraftfahrzeugbenzin ist in vielen Flugzeugen kein vollwertiger Ersatz für Avgas, da viele Hochleistungs- und/oder aufgeladene Flugzeugmotoren 100 Oktan-Kraftstoff benötigen und Modifikationen erforderlich sind, um Kraftstoff mit niedrigerer Oktanzahl zu verwenden.

Viele Flugzeugmotoren der allgemeinen Luftfahrt wurden für den Betrieb mit 80/87 Oktan ausgelegt, ungefähr dem Standard (nur als bleifreier Kraftstoff mit der "{R+M}/2" 87 Oktanzahl) für nordamerikanische Automobile heute. Direkte Umrüstungen auf den Betrieb mit Kraftstoff für Kraftfahrzeuge sind durch ergänzendes Typenzertifikat (STC) ziemlich üblich . Die im Flugzeugtriebwerkbau verwendeten Legierungen werden jedoch aufgrund ihrer Haltbarkeit und ihrer synergistischen Beziehung zu den Schutzeigenschaften von Blei ausgewählt, und der Motorverschleiß in den Ventilen ist ein potenzielles Problem bei der Umrüstung von Kraftfahrzeugbenzin.

Glücklicherweise hat die lange Geschichte von Motoren, die auf Mogas umgestellt wurden, gezeigt, dass nur sehr wenige Motorprobleme durch Autobenzin verursacht werden. Ein größeres Problem ergibt sich aus dem höheren und breiteren Bereich zulässiger Dampfdrücke, die in Autobenzin zu finden sind; Dies kann für Luftfahrtbenutzer ein gewisses Risiko darstellen, wenn Überlegungen zur Auslegung des Kraftstoffsystems nicht berücksichtigt werden. Autobenzin kann in Kraftstoffleitungen verdampfen und eine Dampfsperre (eine Blase in der Leitung) oder eine Kavitation der Kraftstoffpumpe verursachen, wodurch der Motor an Kraftstoff verhungert. Dies stellt kein unüberwindbares Hindernis dar, sondern erfordert lediglich eine Überprüfung des Kraftstoffsystems, eine ausreichende Abschirmung vor hohen Temperaturen und die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Drucks in den Kraftstoffleitungen. Dies ist der Hauptgrund, warum sowohl das konkrete Triebwerksmodell als auch das Flugzeug, in dem es verbaut ist, für den Umbau zusätzlich zertifiziert werden müssen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Piper Cherokee mit hochverdichtenden 160 oder 180 PS (120 oder 130 kW) Motoren. Nur spätere Versionen der Flugzeugzelle mit anderen Motorverkleidungen und Auspuffanordnungen sind für den Autokraftstoff STC anwendbar und erfordern selbst dann Änderungen des Kraftstoffsystems.

Dampfblockierung tritt typischerweise in Kraftstoffsystemen auf, in denen eine mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe, die am Motor montiert ist, Kraftstoff aus einem Tank ansaugt, der tiefer als die Pumpe montiert ist. Der reduzierte Druck in der Leitung kann dazu führen, dass die flüchtigeren Komponenten im Autobenzin zu Dampf verdampfen, Blasen in der Kraftstoffleitung bilden und den Kraftstofffluss unterbrechen. Wenn eine elektrische Ladepumpe im Kraftstofftank montiert ist, um Kraftstoff in Richtung des Motors zu fördern, wie dies bei Kraftfahrzeugen mit Kraftstoffeinspritzung üblich ist, wird der Kraftstoffdruck in den Leitungen über dem Umgebungsdruck gehalten und eine Blasenbildung verhindert. Wenn der Kraftstofftank über dem Triebwerk montiert ist und Kraftstoff hauptsächlich aufgrund der Schwerkraft strömt, wie bei einem Hochdecker, kann ebenfalls keine Dampfblockierung auftreten, weder bei Verwendung von Flug- oder Kraftfahrzeugkraftstoffen. Motoren mit Kraftstoffeinspritzung in Automobilen haben normalerweise auch eine "Kraftstoffrücklauf"-Leitung, um ungenutzten Kraftstoff zurück in den Tank zu leiten, was den Vorteil hat, die Kraftstofftemperatur im gesamten System auszugleichen und die Wahrscheinlichkeit einer Dampfblockierung weiter zu verringern.

Zusätzlich zum Dampfsperrpotential hat Autobenzin nicht die gleiche Qualitätsverfolgung wie Flugbenzin. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Spezifikation für einen Flugkraftstoff namens 82UL als im Wesentlichen Autobenzin mit zusätzlicher Qualitätsverfolgung und Einschränkungen zulässiger Additive entwickelt. Dieser Kraftstoff wird derzeit nicht produziert und keine Raffinerien haben sich verpflichtet, ihn zu produzieren.

Gasohol

Rotax lässt bis zu 10 % Ethanol (ähnlich E10-Kraftstoff für Autos) im Kraftstoff für Rotax 912- Motoren zu. Leichte Sportflugzeuge, die laut Herstellerangaben Alkohol im Kraftstoffsystem tolerieren, können bis zu 10 % Ethanol verwenden.

Kraftstofffarbstoffe

Treibstofffarbstoffe helfen Bodenpersonal und Piloten bei der Identifizierung und Unterscheidung der Treibstoffqualitäten und die meisten werden durch ASTM D910 oder andere Standards spezifiziert. In einigen Ländern sind Farbstoffe für den Kraftstoff erforderlich.

Tabelle der Flugbenzinfarbstoffe
Farbstoff (Nennfarbe) chemisch
Blau Alkylderivate von 1,4-Diaminoanthrachinon, wie Oil Blue A und Oil Blue 35
Gelb p-Diethylaminoazobenzol oder 1,3-Benzoldiol, 2,4-Bis [(alkylphenyl)azo-]
rot Alkylderivate von Azobenzol-4-azo-2-naphthol
Orange Benzol-azo-2-napthol

Ausstieg aus verbleitem Flugbenzin

Der 100LL-Ausstieg wurde als "eines der dringendsten Probleme der modernen GA" bezeichnet, da 70 % des 100LL-Flugbenzin von den 30 % der Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrtflotte verwendet werden, die keine der bestehenden Alternativen nutzen können.

Im Februar 2008 gab Teledyne Continental Motors (TCM) bekannt, dass das Unternehmen sehr besorgt über die zukünftige Verfügbarkeit von 100LL ist und daher eine Reihe von Dieselmotoren entwickeln wird . In einem Interview im Februar 2008 äußerte TCM-Präsident Rhett Ross die Überzeugung, dass die Luftfahrtindustrie in naher Zukunft von der Verwendung von 100LL "gezwungen" werden wird, so dass Autotreibstoff und Flugbenzin die einzigen Alternativen bleiben. Im Mai 2010 gab TCM bekannt, die Entwicklung des SMA SR305- Dieselmotors lizenziert zu haben .

Im November 2008 wies Jim Coyne, Präsident der National Air Transportation Association, darauf hin, dass die Umweltauswirkungen der Luftfahrt in den nächsten Jahren voraussichtlich ein großes Thema sein werden und zu einer schrittweisen Abschaffung von 100LL aufgrund seines Bleigehalts führen werden.

Bis Mai 2012 hatte die US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA Unleaded Avgas Transition Rulemaking Committee) in Zusammenarbeit mit der Industrie einen Plan aufgestellt, um bleihaltiges Avgas innerhalb von 11 Jahren durch eine bleifreie Alternative zu ersetzen. Angesichts der bereits erzielten Fortschritte bei 100SF und G100UL könnte die Austauschzeit kürzer sein als die Schätzung für 2023. Jeder Brennstoffkandidat muss eine Checkliste mit 12 Brennstoffspezifikationsparametern und 4 Verteilungs- und Lagerparametern erfüllen. Die FAA hat ein Maximum von 60 Millionen US-Dollar beantragt, um die Verwaltung der Umstellung zu finanzieren. Im Juli 2014 haben neun Unternehmen und Konsortien bei der Piston Aviation Fuels Initiative (PAFI) Vorschläge zur Bewertung von Treibstoffen ohne Tetraethylblei eingereicht . Phase-1-Tests werden im William J. Hughes Technical Center für einen von der FAA zugelassenen Industrieersatz bis 2018 durchgeführt.

Im Juli 2021 wurde das erste bleifreie Avgas, G100UL von GAMI , von der Federal Aviation Administration durch eine ergänzende Musterzulassung genehmigt .

Neue bleifreie Kraftstoffsorten

93UL (ethanolfreies 93AKI-Autobenzin)

Die Firma Airworthy AutoGas hat 2013 auf einer Lycoming O-360-A4M ein ethanolfreies 93 Anti-Knock-Index (AKI) Premium- Autogas getestet . Der Kraftstoff ist nach Lycoming Service Instruction 1070 und ASTM D4814 zertifiziert.

UL94 (ehemals 94UL)

Bleifreier 94- Motor-Oktankraftstoff ( UL94 ) hat im Wesentlichen 100 LL ohne Blei. Im März 2009 gab Teledyne Continental Motors (TCM) bekannt, dass sie einen 94UL-Kraftstoff getestet haben, der möglicherweise der beste Ersatz für 100LL ist. Dieser 94UL erfüllt die Avgas-Spezifikation einschließlich Dampfdruck, wurde jedoch nicht vollständig auf Detonationseigenschaften in allen Continental-Motoren oder unter allen Bedingungen getestet. Flugtests wurden in einer IO-550-B durchgeführt, die eine Beechcraft Bonanza antreibt, und Bodentests in Continental O-200- , 240- , O-470- und O-520- Triebwerken. Im Mai 2010 gab TCM bekannt, dass sie trotz der Skepsis der Industrie mit 94UL fortfahren und die Zertifizierung Mitte 2013 erwartet wird.

Im Juni 2010 hat Lycoming Engines seinen Widerstand gegen 94UL angezeigt. Der General Manager des Unternehmens, Michael Kraft, erklärte, dass Flugzeugbesitzer nicht erkennen, wie viel Leistung mit 94UL verloren gehen würde, und bezeichnete die Entscheidung, 94UL zu verfolgen, als einen Fehler, der die Luftfahrtindustrie Milliarden an entgangenen Geschäften kosten könnte. Lycoming ist der Meinung, dass die Industrie stattdessen 100UL verfolgen sollte. Die Position von Lycoming wird von Flugzeugtypen-Clubs unterstützt, die Besitzer von Flugzeugen vertreten, die nicht mit Treibstoffen mit niedrigerer Oktanzahl betrieben werden könnten. Im Juni 2010 gründeten Clubs wie die American Bonanza Society, die Malibu Mirage Owners and Pilots Association und die Cirrus Owners and Pilots Association gemeinsam die Clean 100 Octane Coalition , um sie in dieser Angelegenheit zu vertreten und bleifreies Avgas mit 100 Oktan zu fördern.

Im November 2015 wurde UL94 als sekundäre Klasse von bleifreiem Flugbenzin zu ASTM D7547 hinzugefügt, der Spezifikation, die UL91 für bleifreies Avgas regelt. UL91 wird derzeit in Europa verkauft. UL94 erfüllt alle gleichen Spezifikationseigenschaftsgrenzen wie 100LL, mit Ausnahme einer niedrigeren Motoroktanzahl (94,0 Minimum für UL94 vs. 99,6 Minimum für 100LL) und einem geringeren maximalen Bleigehalt. UL94 ist ein bleifreier Kraftstoff, aber wie bei allen ASTM International- Spezifikationen für bleifreies Benzin ist eine geringfügige Menge an unbeabsichtigt hinzugefügtem Blei zulässig.

Seit Mai 2016 ist UL94, jetzt ein Produkt von Swift Fuels, an Dutzenden von US-Flughäfen erhältlich. Swift Fuels hat eine Vertriebsvereinbarung in Europa.

UL94 ist nicht als vollständiger Ersatz für 100LL gedacht, sondern als Drop-In-Ersatz für Flugzeuge mit Motoren mit niedrigerer Oktanzahl, wie sie für den Betrieb mit Avgas der Klasse 80 (oder niedriger) zugelassen sind, UL91 oder Mogas. Es wird geschätzt, dass bis zu 65 % der Flotte aktueller kolbenmotorgetriebener Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt nach UL94 ohne Modifikationen an Triebwerk oder Flugzeugzelle betrieben werden können. Einige Flugzeuge erfordern jedoch den Kauf eines von der FAA genehmigten Supplemental Type Certificate (STC), um den Betrieb nach UL94 zu ermöglichen.

UL94 hat eine minimale Motoroktanzahl (MON, die Oktanzahl, die für die Klassifizierung von Flugbenzin verwendet wird) von 94,0. 100LL hat eine minimale MO von 99.6.

AKI ist die Oktanzahl, die verwendet wird, um alle US-Autobenzine zu klassifizieren (typische Werte an der Zapfsäule können 87, 89, 91 und 93 sein) und auch den 93UL-Kraftstoff von Airworthy AutoGas.

Der Mindest-AKI von UL94, wie von Swift Fuels verkauft, beträgt 98,0.

Gleichzeitig mit der Aufnahme von UL94 zu ASTM D7547 veröffentlichte die FAA das Special Airworthiness Information Bulletin (SAIB) HQ-16-05, das besagt, dass "UL94 die Betriebsbeschränkungen erfüllt oder Flugzeuge und Triebwerke für den Betrieb mit Avgas der Klasse UL91 zugelassen sind", was bedeutet, dass "Avgas der Klasse UL94, das der Spezifikation D7547 entspricht, kann in Flugzeugen und Triebwerken verwendet werden, die für den Betrieb mit Avgas der Klasse UL91, das der Spezifikation D7547 entspricht, zugelassen sind." Im August 2016 überarbeitete die FAA SAIB HQ-16-05, um einen ähnlichen Wortlaut bezüglich der Annehmbarkeit der Verwendung von UL94 in Flugzeugen und Triebwerken aufzunehmen, die für den Betrieb mit Avgas mit einer Mindest-Motoroktanzahl von 80 oder niedriger, einschließlich Klasse 80/ 87.

Durch die Veröffentlichung der SAIB, insbesondere die Revision vom August 2016, mussten viele der UL94 STCs nicht mehr von Swift Fuels verkauft werden, da die meisten Flugzeuge auf der Approved Model List des STC musterzertifiziert sind, um 80 Oktan oder weniger zu verwenden avgas.

Am 6. April 2017 veröffentlichte Lycoming Engines die Service Instruction 1070V, die UL94 als zugelassenen Kraftstoff für Dutzende von Motormodellen hinzufügt, von denen 60% Vergasermotoren sind. Motoren mit 235, 320, 360 und 540 Kubikzoll Hubraum machen fast 90 % der für UL94 zugelassenen Modelle aus.

UL102 (ehemals 100SF Swift Fuel)

Purdue University Cessna 150M Swift Fuel-Demonstrator

Swift Fuels, LLC hat die Genehmigung erhalten, Kraftstoff für Tests in seiner Pilotanlage in Indiana herzustellen. Der Kraftstoff besteht zu etwa 85 % aus Mesitylen und 15 % Isopentan und soll von der FAA ausgiebigen Tests unterzogen werden, um die Zertifizierung gemäß der neuen ASTM D7719-Richtlinie für bleifreie 100LL-Ersatzkraftstoffe zu erhalten. Das Unternehmen beabsichtigt schließlich, den Kraftstoff aus erneuerbaren Biomasse-Rohstoffen herzustellen und mit 100 LL und derzeit verfügbaren alternativen Kraftstoffen einen wettbewerbsfähigen Preis herzustellen. Swift Fuels schlägt vor, dass der Treibstoff, der früher als 100SF bezeichnet wurde, vor 2020 für "Hochleistungsflugzeuge mit Kolbenantrieb" verfügbar sein wird.

John und Mary-Louise Rusek gründeten 2001 Swift Enterprises, um erneuerbare Kraftstoffe und Wasserstoff-Brennstoffzellen zu entwickeln. Sie begannen 2006 mit der Erprobung von "Swift 142" und patentierten mehrere Alternativen für alkoholfreie Kraftstoffe, die aus der Biomassefermentation gewonnen werden können. In den nächsten Jahren versuchte das Unternehmen, eine Pilotanlage zu bauen, um genügend Kraftstoff für Tests in größerem Maßstab herzustellen, und reichte den Kraftstoff zum Testen bei der FAA ein.

Im Jahr 2008 erregte ein Artikel des Technologieautors und Luftfahrtenthusiasten Robert X. Cringely die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf den Treibstoff, ebenso wie ein Überlandflug mit Swift-Fueled von Dave Hirschman von der AOPA . Die Behauptungen von Swift Enterprises, dass der Treibstoff schließlich viel billiger als 100 LL hergestellt werden könnte, wurden in der Luftfahrtpresse diskutiert.

Die FAA stellte fest, dass Swift Fuel eine Motoroktanzahl von 104,4, 96,3 % der Energie pro Masseneinheit und 113 % der Energie pro Volumeneinheit als 100 LL aufweist und die meisten der ASTM D910-Norm für verbleites Flugbenzin erfüllt . Nach Tests in zwei Lycoming-Triebwerken kam die FAA zu dem Schluss, dass es bei Detonationstests besser als 100 LL abschneidet und eine Kraftstoffeinsparung von 8 % pro Volumeneinheit ermöglicht, obwohl es 1 Pfund pro US-Gallone (120 g/l) mehr als 100 LL wiegt. GC - FID Tests zeigten der Kraftstoff hauptsächlich aus zwei Komponenten werden - eine etwa 85% beträgt und der andere etwa 14 Gewichts-%. Kurz darauf berichtete AVweb, dass Continental damit begonnen hatte, mehrere seiner Motoren für die Verwendung des neuen Kraftstoffs zu zertifizieren.

Von 2009 bis 2011 wurde 100SF von ASTM International als Testkraftstoff zugelassen , sodass das Unternehmen Zertifizierungstests durchführen kann. von der FAA zufriedenstellend getestet, von der Purdue University getestet und gemäß der ASTM-Spezifikation D7719 für hochoktanige Klasse UL102 zugelassen, was es dem Unternehmen ermöglicht, in nicht experimentellen Flugzeugen wirtschaftlicher zu testen.

Im Jahr 2012 wurde Swift Fuels LLC gegründet, um Erfahrung in der Öl- und Gasindustrie einzubringen, die Produktion zu steigern und den Kraftstoff auf den Markt zu bringen. Bis November 2013 hatte das Unternehmen seine Pilotanlage gebaut und die Genehmigung zur Herstellung von Kraftstoff darin erhalten. Sein jüngstes, 2013 genehmigtes Patent beschreibt Verfahren, mit denen der Kraftstoff aus vergärbarer Biomasse hergestellt werden kann.

Die FAA hat im Rahmen ihrer PAFI-Initiative ab Sommer 2016 für UL102 eine zweijährige Phase-2-Prüfung geplant.

G100UL

Im Februar 2010 gab General Aviation Modifications Inc. (GAMI) bekannt, dass ein 100LL-Ersatz mit dem Namen G100UL ("bleifrei") entwickelt wird. Dieser Kraftstoff wird durch Mischen bestehender Raffinerieprodukte hergestellt und liefert Detonationsspannen, die mit 100 LL vergleichbar sind. Der neue Kraftstoff ist etwas dichter als 100 LL, hat aber eine 3,5% höhere thermodynamische Leistung. G100UL ist mit 100LL kompatibel und kann damit in Flugzeugtanks zur Verwendung gemischt werden. Die Produktionswirtschaftlichkeit dieses neuen Kraftstoffs wurde nicht bestätigt, aber es wird erwartet, dass er mindestens 100 LL kosten wird.

Bei Demonstrationen im Juli 2010 schnitt G100UL besser ab als 100LL, das gerade die Mindestspezifikation erfüllt und genauso gut wie die durchschnittliche Produktion von 100LL war.

GAMI des unverbleite G100UL wurde von der genehmigten Federal Aviation Administration durch die Ausgabe eines Supplemental Type Certificate bei AirVenture im Juli 2021. Der STC ist zunächst nur für Lycoming betriebener Modelle der Cessna 172 , aber es ist beabsichtigt , dass Flugzeugtypen schnell sein erweitert. Das Unternehmen gab an, dass die Einzelhandelskosten voraussichtlich 0,60 bis 0,85 US-Dollar pro US-Gallone über 100 LL betragen werden.

Shell bleifreier 100-Oktan-Kraftstoff

Im Dezember 2013 gab Shell Oil bekannt, dass sie einen bleifreien Kraftstoff mit 100 Oktan entwickelt haben und ihn für FAA-Tests einreichen werden, wobei die Zertifizierung in zwei bis drei Jahren erwartet wird. Der Kraftstoff basiert auf Alkylat mit einem Additivpaket aus Aromaten. Es wurden noch keine Informationen zu Leistung, Herstellbarkeit oder Preis veröffentlicht. Branchenanalysten haben angegeben, dass es wahrscheinlich so viel oder mehr kosten wird als die bestehenden 100LL.

Umweltregulation

TEL in verbleitem Avgas und seinen Verbrennungsprodukten sind starke Neurotoxine , von denen in wissenschaftlichen Untersuchungen gezeigt wurde, dass sie die Gehirnentwicklung bei Kindern beeinträchtigen. Die United States Environmental Protection Agency (EPA) hat festgestellt, dass selbst eine sehr geringe Bleikontamination schlüssig mit dem Verlust des IQ in Gehirnfunktionstests von Kindern in Verbindung gebracht wurde, was ein hohes Maß an Motivation zur Eliminierung von Blei und seinen Verbindungen aus dem Umgebung.

Während die Bleikonzentration in der Luft zurückgegangen ist, haben wissenschaftliche Studien gezeigt, dass die neurologische Entwicklung von Kindern durch eine viel geringere Bleibelastung geschädigt wird als bisher bekannt. Eine geringe Bleiexposition wurde eindeutig mit einem Verlust des IQ bei Leistungstests in Verbindung gebracht. Selbst ein durchschnittlicher IQ-Verlust von 1–2 Punkten bei Kindern hat erhebliche Auswirkungen für das gesamte Land, da er zu einer Zunahme der als geistig behindert eingestuften Kinder sowie zu einem proportionalen Rückgang der Anzahl der berücksichtigten Kinder führen würde. begabtes".

Am 16. November 2007 reichte die Umweltgruppe Friends of the Earth eine formelle Petition bei der EPA ein und forderte sie auf, bleihaltiges Avgas zu regulieren. Die EPA antwortete mit einer Petition zur Erarbeitung von Vorschriften.

In der Petitionsanzeige hieß es:

Friends of the Earth hat bei der EPA eine Petition eingereicht, in der die EPA aufgefordert wird, gemäß Abschnitt 231 des Clean Air Act festzustellen, dass Bleiemissionen von Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt eine Luftverschmutzung verursachen oder dazu beitragen, von der vernünftigerweise erwartet werden kann, dass sie die öffentliche Gesundheit oder das Wohlergehen gefährdet, und dass EPA schlägt Emissionsnormen für Blei aus Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt vor. Alternativ fordert Friends of the Earth die EPA auf, eine Studie und Untersuchung der Gesundheits- und Umweltauswirkungen von Bleiemissionen aus Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt einzuleiten, wenn die EPA der Ansicht ist, dass für eine solche Feststellung nicht genügend Informationen vorliegen. Die von Friends of the Earth eingereichte Petition erläutert ihre Ansicht, dass Bleiemissionen von Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt die öffentliche Gesundheit und das Wohlergehen gefährden, wodurch die EPA verpflichtet wird, Emissionsnormen vorzuschlagen.

Die Frist für öffentliche Stellungnahmen zu dieser Petition endete am 17. März 2008.

Aufgrund eines Bundesgerichtsbeschlusses, bis zum 15. Oktober 2008 einen neuen Standard festzulegen, hat die EPA die zulässigen Grenzwerte für atmosphärisches Blei von dem bisherigen Standard von 1,5 µg/m 3 auf 0,15 µg/m 3 gesenkt . Dies war die erste Änderung des Standards seit 1978 und bedeutet eine Reduzierung um eine Größenordnung gegenüber früheren Niveaus. Der neue Standard verlangt, dass die 16.000 verbleibenden Bleiquellen in den USA, zu denen Bleischmelzen, Flugzeugtreibstoffe, Militäranlagen, Bergbau und Metallschmelzen, Eisen- und Stahlherstellung, Industriekessel und Prozesserhitzer, Sondermüllverbrennung und Herstellung von Batterien gehören, zu reduzieren ihre Emissionen bis Oktober 2011.

Eigene Studien der EPA haben gezeigt, dass der Standard deutlich niedriger auf 0,02 µg/m 3 angesetzt werden muss, um eine messbare Abnahme des IQ bei den am stärksten gefährdeten Kindern zu verhindern . Die EPA identifizierte Avgas als eine der „bedeutendsten Bleiquellen“.

Bei einer öffentlichen Konsultation der EPA im Juni 2008 zu den neuen Standards erklärte Andy Cebula, Executive Vice President of Government Affairs der Aircraft Owners and Pilots Association , dass die allgemeine Luftfahrt eine wertvolle Rolle in der US-Wirtschaft und allen Änderungen der Leitstandards spielt das würde die derzeitige zusammensetzung von avgas ändern, hätte "direkte auswirkungen auf die flugsicherheit und die zukunft der leichten flugzeuge in diesem land".

Im Dezember 2008 reichte die AOPA formelle Kommentare zu den neuen EPA-Vorschriften ein. AOPA hat die EPA gebeten, über die Kosten und die Sicherheitsprobleme im Zusammenhang mit der Entfernung von Blei aus Avgas Rechenschaft abzulegen. Sie zitierten, dass der Luftfahrtsektor in den USA mehr als 1,3 Millionen Menschen beschäftigt und einen direkten und indirekten wirtschaftlichen Effekt hat, der „150 Milliarden US-Dollar jährlich übersteigt“. Die AOPA interpretiert die neuen Vorschriften so, dass sie die allgemeine Luftfahrt in ihrer derzeitigen Fassung nicht betreffen.

Die Veröffentlichung einer Vorankündigung der vorgeschlagenen Regelung durch die US-amerikanische EPA im US- Bundesregister fand im April 2010 statt Die Agentur sammelt Informationen zu den Auswirkungen von Bleiemissionen von Flugzeugen mit Kolbenmotor auf die Luftqualität und wird um Kommentare zu diesen Informationen bitten."

Trotz der Behauptungen in den Medien, dass bleihaltige Avgas in den USA bis spätestens 2017 eliminiert werden sollen, bestätigte die EPA im Juli 2010, dass es kein Auslaufdatum gibt und dass die Festlegung eines solchen in der Verantwortung der FAA liegt, da die EPA keine Autorität hat über Avgas. Der FAA-Administrator erklärte, dass die Regulierung von Blei in Avgas in die Zuständigkeit der EPA falle, was zu weit verbreiteter Kritik an beiden Organisationen führte, weil sie Verwirrung stiften und Lösungen verzögern.

Im April 2011 gaben Pete Bunce, Leiter der General Aviation Manufacturers Association (GAMA), und Craig Fuller, Präsident und CEO der Aircraft Owners and Pilots Association , bei Sun 'n Fun an , dass sie beide zuversichtlich sind, dass bleihaltige Avgas nicht mehr erhältlich sein werden beseitigt, bis ein geeigneter Ersatz vorhanden ist. "Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass 100 Low Leads in absehbarer Zeit nicht mehr verfügbar sein werden", sagte Fuller.

Die endgültigen Ergebnisse der leitenden Modellierungsstudie der EPA am Flughafen Santa Monica zeigen Werte außerhalb des Flughafens unter gegenwärtigen 150 ng/m 3 und möglichen zukünftigen Werten von 20 ng/m 3 . Fünfzehn von 17 Flughäfen, die während einer einjährigen Studie in den USA von der EPA überwacht wurden, weisen Bleiemissionen deutlich unter dem aktuellen National Ambient Air Quality Standard (NAAQS) für Blei auf.

Andere Verwendungen

Avgas wird gelegentlich in Amateur-Autorennwagen verwendet, da seine Oktanzahl höher ist als die von Autobenzin, wodurch die Motoren mit höheren Verdichtungsverhältnissen laufen können.

Siehe auch

Verweise

Externe Links