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    油料引發無人機發動機"大戰" 美歐競逐航空重油

    油料引發無人機發動機"大戰" 美歐競逐航空重油

    分類:
    行業新聞
    作者:
    發布時間:
    2018/05/25

      第一個問題,是航空汽油普遍含鉛,準確的說是四乙基鉛(Tetra-ethyl lead,縮寫TEL)。四乙基鉛可以提高燃料的辛烷值,提高燃油的閃點,防止發動機內發生爆震,讓發動機使用更高的壓縮比,進而改善汽車發動機效率和功率。但是,過度接觸四乙基鉛,可以造成人的神經中毒導致的的全身性疾病,重者可昏迷致死,且有致癌嫌疑,對人體有害。

      舉例來說,在航空汽油品牌中,Avgas 100LL 是比較常用的,每加侖最大含鉛量為2克。含鉛較低的有Avgas 80/87 航空汽油,1加侖最大含鉛量降低為0.5克,但也降低了辛烷值,因此只用于壓縮比低的引擎。而Avgas 100/130 航空汽油辛烷值較高,同時每加侖最大含鉛量達到4克,正逐漸被Avgas 100LL替代。

      即便含鉛添加劑正在不斷降低,含鉛汽油這環保日益重要的當今社會自然不受待見。歐美國家已經明確提出禁止使用含鉛燃料的期限,也禁止在軍艦等軍事設施上配備含鉛汽油,很多大航線也不配備航空汽油。這是航空汽油的最大問題之一。

      解決的方式之一,是改用車用無鉛汽油代替航空含鉛汽油。不過車用汽油有較高的飽和蒸汽壓和添加劑腐蝕性,如果飛機發動機的燃料系統沒經過充分的設計,油料若在燃料管道氣化為氣泡,就會阻礙甚至阻斷發動機燃料供應,給飛機帶來安全隱患。這種“氣鎖”(Vapor Lock)效應,是汽油帶來的第二個問題。

      第三個問題是,航空汽油易揮發且閃點(是在規定的試驗條件下,使用某種點火源造成液體汽化而著火的最低溫度)較低,常溫下汽油混合氣體遇到明火很容易燃燒和爆炸。用于危險的軍用場景不夠安全。

      由于上述這些原因,無人機燃料的焦點逐步移到了航空重油上。

      在很多人的心目中,重油是檔次比較低的油料。那么,究竟什么是航空重油呢?

      咬文嚼字的說,航空重油是指餾分在航空煤油與柴油之間的航空油料。在實際應用領域,航空重油一般指的是航空煤油或輕質航空柴油。

      航空重油發動機的技術難點

      發動機做功,需要將燃料通過噴嘴噴成顆粒度非常細的霧狀,才能與空氣充分混合,達到良好的燃燒效果。霧化燃料與空氣混合氣的形成質量,對于動力性、經濟性和排放性都有至關重要的作用。而重油,特別是柴油,比汽油的黏度高,低溫流動性差。這造成重油的霧化效果要比汽油差,影響了燃燒效果,甚至導致發動機啟動困難。實現重油的可靠霧化及高效的燃燒組織,成為航空重油活塞發動機的核心技術之一。

      由于高空環境下空氣稀薄,密度和溫度下降,導致進入缸內的空氣量減小,發動機充量系數下降,熱負荷增加,排溫升高,使得燃燒過程惡化,需要對其進行增壓。而二沖程發動機無法有效增壓,發動機的功率也不能有效提高,就難以提高發動機的巡航高度和實用升限,無人機的高原高空性能就會受到制約。這是另一方面的缺點。

      活塞發動機的點火方式有點燃式(火花塞跳火)和壓燃式(靠壓縮行程將混合氣壓縮到燃點,使其自動著火)。汽油機采用火花塞方式的比較多。至于重油機,第一篇說過,重油燃點比汽油高,因此火花塞點火需要很高的能量,某型號研究燃油消耗率要高于壓燃式20%左右。因此重油機的點火方式更適合采用壓燃式,這就需要較高的壓縮比才能壓燃重油。

     

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