Автомобильные и авиационные бензины

Детонационная стойкость (ДС) является основным показателем качества авиа- и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе. При этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате - скорость распространения пламени возрастает до 1500 — 2000 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях.

На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя (степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал поршней, цилиндров и головки блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива.

Исходя из радикально-цепного механизма горения топлива, разработанного русским ученым А.Н. Бахом, можно сформулировать следующий принцип оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров карбюраторного двигателя: наиболее благоприятны для бездетонационного горения такие значения параметров, которые обеспечивают минимальное время сгорания, низкие температуры и наилучшие условия гомогенизации рабочей смеси в камере сгорания. Из этого принципа следует, что при конструировании карбюраторных двигателей следует стремиться к уменьшению диаметра цилиндров, увеличению их числа и числа оборотов коленчатого вала, к обеспечению интенсивного теплообмена в системе охлаждения, использовать для изготовления блока цилиндров металлы с высокой теплопроводностью, например, алюминий; следует отдать предпочтение таким формам камеры сгорания, которые обеспечивают наилучшие условия для перемешивания и одновременно отвода тепла рабочей смеси и т.д. С повышением степени сжатия уменьшается время сгорания рабочей смеси и существенно улучшаются технико-экономические показатели двигателя, однако при этом в результате повышения температуры в камере сгорания возрастает вероятность возникновения детонации, а также неконтролируемого самовоспламенения топлива.

Вероятность возникновения детонации при работе на карбюраторном двигателе существенно зависит и от химического состава применяемого автобензина: наиболее стойки к детонации ароматические и изопарафиновые углеводороды и склонны к детонации нормальные парафиновые углеводороды бензина, которые легко окисляются кислородом воздуха.

В качестве эталонных углеводородов приняты изооктан (2,2,4-триметилпентан) и н-гептан, а за меру ДС принято октановое число (ОЧ). ОЧ изооктана принято равным 100, а гептана – нулю.

Октановое число бензинов – показатель ДС, численно равно процентному содержанию изооктана в смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя.

Установлены следующие основные закономерности влияния химического строения на детонационные свойства углеводородов и компонентов бензинов:

1. Наименьшей детонационной стойкостью обладают алканы нормального строения, наивысшей – ароматические углеводороды. ДС цикланов выше, чем у алканов, но ниже, чем у аренов с тем же числом атомов углерода в молекуле.

2. ДС у алканов нормального строения резко снижается с увеличением их молекулярной массы.

3. ДС изопарафинов значительно выше, чем у алканов нормального строения. Увеличение степени разветвленности молекулы, компактное и симметричное расположение метильных групп и приближение их к центру молекулы способствует повышению ДС изопарафинов.

4. Олефиновые углеводороды обладают более высокой ДС по сравнению с алканами с тем же числом атомов углерода. Влияние строения алкенов на их ДС подчиняется тем же закономерностям, что и у алканов.

5. Наличие и удлинение боковых цепей нормального строения у цикланов приводит к снижению их ДС. Разветвление боковых цепей и увеличение их числа повышают ДС нафтенов.

6. ДС аренов, в отличие от других классов углеводородов, не понижается, а наоборот, несколько повышается с увеличением числа углеродных атомов. Их ДС улучшается при уменьшении степени разветвленности и симметричности ее расположения, а также при наличии двойных связей в алкильных группах.

Лучшими компонентами высокооктановых авиа- и автобензинов являются изопарафины и до определенного предела – ароматические углеводороды (чрезмерно высокое содержание аренов приводит к ухудшению других показателей качества бензинов, таких, как токсичность, нагарообразование и др.).

Испаряемость автобензинов. Она обусловливает многие важнейшие их эксплуатационные свойства при применении в ДВС с принудительным воспламенением. В наибольшей степени испаряемость зависит от фракционного состава и давления насыщенных паров бензинов.

С фракционным составом и давлением насыщенных паров бензинов связаны такие эксплуатационные характеристики двигателя, как возможность его пуска при низких температурах и склонность к образованию паровых пробок в системе питания, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, расход горючего и другие показатели. Пусковые свойства бензинов улучшаются по мере облегчения их фракционного состава

Применение очень легких бензинов вызывает другие эксплуатационные затруднения, как, например, образование паровых пробок в системе питания. Применение бензинов с высоким содержанием низкокипящих фракций, кроме образования паровых пробок, может сопровождаться обледенением карбюратора, а также увеличением потерь бензина при хранении и транспортировании. Таким образом, требования к содержанию низкокипящих фракций в бензине противоречивы. С позиции пусковых свойств бензинов желательно иметь большее содержание, а с точки зрения образования паровых пробок – предпочтительно меньшее содержание легкокипящих фракций. Оптимальное содержание их зависит от климатических условий эксплуатации автомобиля. Для территории России стандартом предусмотрена выработка автобензинов зимнего и летнего сортов (t_нк для летнего вида составляет 35 °С, a t_10% для летнего – 70 °С и для зимнего бензина – 55 °С). Температуру перегонки 50 % бензина лимитируют, исходя из требований к приемистости двигателя (т.е. способности обеспечить быстрый разгон до требуемой скорости автомобиля) и времени его прогрева. Оптимальной температурой перегонки 50 % считается для летнего вида бензина 115 °С, а для зимнего – 100 °С.

Экономичность работы двигателя и износ его деталей связывают с температурой перегонки 90 % бензина и температурой конца его кипения. При высоких значениях этих показателей тяжелые фракции бензина не испаряются и поступают в картер двигателя и разжижают смазку. Снижение температур 90 % отгона и конца кипения улучшает эксплуатационные свойства бензинов, но при этом сокращаются их ресурсы. Нормируется для летнего и зимнего видов автобензинов t_90%, равной 180 и 160 °С, a t_кк – 195 и 185 °С соответственно.

Химическая стабильность бензинов определяет способность противостоять химическим изменениям в процессах хранения, транспортирования и длительной их эксплуатации. Для оценки химической стабильности нормируют следующие показатели: содержание смол и индукционный период. О химической стабильности бензинов можно судить по содержанию в них реакционноспособных непредельных углеводородов или по йодному и бромному числам. Непредельные углеводороды, особенно диолефиновые, при хранении в присутствии кислорода воздуха окисляются с образованием высокомолекулярных смолоподобных веществ. Повышение химической стабильности бензиновых фракций достигается следующими способами:

· облагораживанием бензинов;

· введением специальных антиокислительных присадок (ФЧ-16, ионол и др.).

Коррозионная активность бензинов обусловливается наличием в них примесей, в первую очередь, сернистых, в частности, меркаптановых, и кислородных соединений и водорастворимых кислот и щелочей. Содержание так называемой "меркаптановой" серы в товарных бензинах не должно превышать 0,01 %.

В технических условиях на автомобильные бензины регламентируется только общее содержание серы.

В настоящее время в России производится 4 марки автобензина: А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98 и одна марка "Экстра". В большинстве стран мира, как правило, выпускается два сорта автобензина: регулярный с ОЧИМ 85–86 и премиальный с ОЧИМ не ниже 97, а также в небольшом объеме наиболее высокооктановый SUPER с ОЧИМ > 100.

Авиационные бензины выпускаются трех марок: Б-91/115, Б-95/130 и Б-100/130. Они отличаются от автобензинов, главным образом, по содержанию тетраэтилсвинца, давлению насыщенных паров и дополнительными требованиями на некоторые другие показатели их качества.

Дизельные топлива

По частоте вращения коленчатого вала различают быстроходные (с числом оборотов коленчатого вала более 1000 мин^-1) и тихоходные дизели. Степень быстроходности в значительной мере определяет требования к качеству топлива. Значительная часть грузовых автомобилей и сельскохозяйственной техники оснащены быстроходными дизелями, а суда речного и морского флота, а также стационарные силовые установки – преимущественно тихоходными.

По сравнению с карбюраторными – дизельные двигатели имеют следующие преимущества:

· дизели имеют на 30– 35 % меньший расход более дешевого топлива;

· средняя температура рабочего цикла в дизеле ниже, что облегчает его охлаждение;

· применение в дизелях более тяжелого по сравнению с бензином топлива обеспечивает пожарную безопасность, облегчает транспортирование и хранение его;

· дизели допускают большие перегрузки и отличаются большей устойчивостью в работе, чем карбюраторные двигатели;

· выхлопные газы дизелей менее токсичны;

· в дизеле за счет значительно меньшего времени контакта топлива с воздухом по сравнению с карбюраторными ДВС (топливо в дизеле впрыскивается только к концу такта сжатия) полностью устраняется опасность возникновения детонационного сгорания;

· практически неограниченная возможность обеднения горючей смеси, что позволяет изменять мощность дизеля только путем регулирования подачи топлива при постоянном расходе воздуха;

· возможность использования в дизелях топлив с различной испаряемостью: среднедистиллятных, утяжеленных, а при определенных условиях и легких, типа бензина и керосина.

К недостаткам дизелей следует отнести их большую удельную массу, меньшую их быстроходность и большую затрудненность в зимних условиях запуска по сравнению с карбюраторными двигателями.

К наиболее важным показателям качества топлив для быстроходных дизелей относятся: воспламеняемость, испаряемость, вязкость, коррозионная активность, низкотемпературные и экологические свойства.

Воспламеняемость характеризует способность дизельного топлива к самовоспламенению в среде разогретого от адиабатического сжатия в цилиндре двигателя воздуха.

Мерой воспламеняемости дизельных топлив принято цетановое число (ЦЧ). В качестве эталонных топлив применяют: цетан (н-гексадекан C₁₆H₃₄), имеющий малый период задержки самовоспламенения (ПЗВ), и его воспламеняемость принята за 100 единиц ЦЧ, и α-метилнафталин, имеющий большой ПЗВ, и его воспламеняемость принята за 0.

Цетановое число – показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный процентному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которая по самовоспламеняемости в стандартном двигателе эквивалентна испытуемому топливу.

По сравнению с карбюраторными двигателями дизели не предъявляют столь высоких требований к воспламеняемости топлива, какие предъявляются, например, к детонационной стойкости автобензинов. Товарные дизельные топлива должны иметь ЦЧ в определенных оптимальных пределах. Применение топлив с ЦЧ менее 40 приводит к жесткой работе дизеля и ухудшению пусковых свойств топлива. Повышение ЦЧ выше 50 также нецелесообразно, так как возрастает удельный расход топлива в результате уменьшения полноты сгорания.

Цетановое число дизельного топлива существенно зависит от его фракционного и химического состава. Алканы нормального строения и олефины имеют самые высокие ЦЧ, а ароматические углеводороды – наоборот, самые низкие ЦЧ. Цетановые числа высококипящих фракций нефти, как правило, выше ЦЧ низкокипящих.

Как следует из рассмотрения влияния конструктивных и эксплуатационных факторов и фракционного и химического составов топлив, требования дизелей и карбюраторных двигателей в большинстве случаев противоположны. Противоположны и причины, обусловливающие ненормальную работу этих типов ДВС: топлива с высокой детонационной стойкостью обладают худшей воспламеняемостью.

В ГОСТах многих стран мира, в т.ч. в России, цетановые числа дизельных топлив нормируется в пределах 40–50. При необходимости повышения ЦЧ товарных дизельных топлив, на практике применяют специальные присадки, улучшающие воспламеняемость топлив. Их добавляют к топливу не более 1 % масс., преимущественно к зимним и арктическим сортам. Кроме повышения ЦЧ (на 10–12 единиц), присадка позволяет улучшить пусковые характеристики при низкой температуре и уменьшить нагарообразование.

Испаряемость дизельных топлив. Характер процесса сгорания дизельных топлив определяется, кроме их воспламеняемости, полнотой их испарения. Она зависит от температуры и турбулентности движения воздуха в цилиндре, качества распыливания и испаряемости топлива.

С улучшением качества распыливания и повышением температуры нагрева воздуха скорость испарения впрыскиваемого топлива возрастает (однако степень распыливания не должна быть чрезмерно высокой, чтобы обеспечить необходимую дальнобойность струи). Время, которое отводится на испарение, в дизелях примерно в 10–15 раз меньше, чем в карбюраторных двигателях, и составляет 0,6–2,0 мс. Тем не менее, в дизелях используют более тяжелые топлива с худшей испаряемостью, поскольку испарение осуществляется при высокой температуре в конце такта сжатия воздуха.

Испаряемость дизельных топлив оценивается их фракционным составом. Если пусковые свойства автобензинов определялись t_нк и t_10%, то для дизельных топлив они оцениваются t_50%. Чем ниже эта температура, тем легче запуск дизеля. Этот показатель нормируется 280 °С для летнего и зимнего сортов и 255 °С для арктических дизельных топлив. Считается, что t_нк дизельных топлив должна составить 180–200 °С, поскольку наличие бензиновых фракций ухудшает их воспламеняемость и, тем самым, пусковые свойства, а также повышает пожароопасность. Нормируемая температура t_96% в пределах 330–360 °С свидетельствует о присутствии в топливе высококипящих фракций, которые могут ухудшить смесеобразование и увеличить дымность отработавших газов.

Вязкость дизельных топлив. Топливо в системе питания дизельного двигателя выполняет одновременно и роль смазочного материала. При недостаточной вязкости топлива повышается износ плунжерных пар насоса высокого давления и игл форсунок, а также растет утечка топлива между плунжером и гильзой насоса. Топливо слишком вязкое будет плохо прокачиваться по системе питания, недостаточно тонко распыливаться и не полностью сгорать. Поэтому ограничивают как нижний, так и верхний допустимые пределы кинематической вязкости при 20 °С (в пределах от 1,5 до 6,0 сСт.).

Низкотемпературные свойства. В отличие от бензинов в состав дизельных топлив входят высокомолекулярные парафиновые углеводороды нормального строения, имеющие довольно высокие температуры плавления. При понижении температуры эти углеводороды выпадают из топлива в виде кристаллов различной формы, и топливо мутнеет. Возникает опасность забивки топливных фильтров кристаллами парафинов. Принято считать, что температура помутнения характеризует нижний температурный предел возможного применения дизельных топлив. При дальнейшем охлаждении помутневшего топлива кристаллы парафинов сращиваются между собой, образуют пространственную решетку, и топливо теряет текучесть. Температура застывания – величина условная и используется для ориентировочного определения возможных условий применения топлива. Этот показатель принят для маркировки дизельных топлив на следующие три марки: летнее (t_заст менее –10 °С), зимнее (t_заст менее –35 – –45 °С) и арктическое (t_заст менее –55 °С). Применимы для улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив следующие три способа:

1) адсорбционная (цеолитная) или карбамидная депарафинизация;

2) облегчение фракционного состава путем снижения температуры конца кипения топлива;

3) добавление к топливам депрессорных присадок, которые эффективно снижают их температуры застывания.

В качестве депрессоров промышленное применение получили сополимеры этилена с винилацетатом. Поскольку они практически не влияют на температуру помутнения топлив, большинство исследователей считает, что депрессор, адсорбируясь на поверхности образующихся кристаллов парафинов, препятствует их агрегации с формированием объемного каркаса.

Коррозионная активность характеризует способность топлива вызывать коррозию деталей двигателя, топливной аппаратуры, топливопроводов, резервуаров и т.д. Она зависит, как и у бензинов, от содержания в топливе коррозионно-агрессивных кислородных и сероорганических соединений: нафтеновых кислот, серы, сероводорода и меркаптанов. Коррозионная активность дизельных топлив оценивается содержанием: общей серы (менее 0,2 и 0,4–0,5 % масс, для I и II вида соответственно), меркаптановой серы (менее 0,01 % масс.), сероводорода (отсутствие), водорастворимых кислот и щелочей (отсутствие), а также кислотностью (менее 5 мг/КОН/460 мл) и испытанием на медной пластинке (выдерживает). Для борьбы с коррозионными износами деталей дизеля выпускают малосернистые топлива и добавляют к ним различные присадки (антикоррозионные, защитные, противоизносные и др.).

Экологические свойства. По сравнению с автобензинами, дизельные топлива характеризуются значительно меньшей пожароопасностью. Это достоинство является решающим при выборе типа двигателя для установки на том или ином виде техники. Например, из-за меньшей пожароопасности топлива дизели используют на судах речного и морского флота, комбайнах, подводных лодках, на танках, бронетранспортерах и т.д.

Пожароопасность дизельных топлив оценивают по температуре вспышки в закрытом тигле. Для всех марок топлив для быстроходных дизелей она нормируется не ниже 30–35 °С. Для топлив, предназначенных к применению на кораблях, температура вспышки должна быть не ниже 61 °С, а в особо опасных условиях, например, в подводных лодках – не ниже 90 °С.

В зависимости от условий применения установлены следующие марки топлив для быстроходных дизелей: Л (летнее), З (зимнее) и А (арктическое). В стандарт введена следующая форма условного обозначения топлив: к марке Л добавляют цифры, соответствующие содержанию серы и температуре вспышки, например, Л-0,2-40; к марке 3 – содержание серы и температуры застывания, например, 3-0,2-минус 35. В условное обозначение марки топлива А входит только содержание серы, например, А-0,4.

Топлива для тихоходных дизелей. Дизели с небольшой частотой вращения коленчатого вала (менее 1000 об/мин) наиболее широко используют в стационарных установках, что позволяет предварительно провести подогрев, отстой и фильтрацию топлива, и это снижает требования к его эксплуатационным свойствам. Вязкость топлива для тихоходных дизелей значительно выше. Тихоходные дизели обычно работают в закрытых помещениях, поэтому топливо должно иметь более высокую температуру вспышки (65–85 °С). Для тихоходных дизелей выпускается две марки топлива: ДТ и ДМ. Марка ДТ представляет смесь дистиллятных и остаточных продуктов. Его используют в среднеоборотных и малооборотных дизелях, не оборудованных средствами предварительной подготовки топлива. Марка ДМ (мазут) рекомендуется для тихоходных судовых дизелей, установленных в помещениях, оборудованных системой подготовки топлива.

Реактивные топлива

В современной гражданской и военной авиации широкое применение получили воздушно-реактивные двигатели (ВРД), работающие на жидком углеводородном топливе. Это обусловлено достаточно широкими ресурсами нефтяных углеводородных топлив, их сравнительно невысокой стоимостью, высокими энергетическими показателями и рядом других достоинств.

Применение ВРД, являющегося одновременно движителем самолета без сложных механических передаточных и ходовых устройств, позволяет при относительно небольшой массе создать большую тягу, причем в отличие от поршневых двигателей с пропеллером, сила тяги ВРД не только не снижается с увеличением высоты и скорости полета, наоборот, даже возрастает.

Совершенствование ВРД и реактивных самолетов всегда было направлено на дальнейшее увеличение высоты и скоростей полета, повышение моторесурса, надежности и экономичности двигателей, обеспечение безопасности полетов. В зависимости от развиваемых скорости и высоты полета принято классифицировать ВРД и, соответственно, топлива на два типа: для дозвуковых и сверхзвуковых реактивных самолетов.

Среди моторных топлив к реактивным топливам предъявляются повышенные требования к их качеству, их подвергают более тщательному технологическому контролю как при производстве, так и транспортировке, хранении и применении.

К топливу для ВРД предъявляются следующие основные требования:

· оно должно полностью испаряться, легко воспламеняться и быстро сгорать в двигателе без срыва и проскока пламени, не образуя паровых пробок в системе питания, нагара и других отложений в двигателе;

· объемная теплота сгорания его должна быть возможно высокой;

· оно должно легко прокачиваться по системе питания при любой и экстремальной температуре его эксплуатации;

· топливо и продукты его сгорания не должны вызывать коррозии деталей двигателя;

· оно должно быть стабильным и менее пожароопасным при хранении и применении.

Испаряемость – одно из важнейших эксплуатационных свойств реактивных топлив. Она характеризует скорость образования горючей смеси топлива и воздуха и тем самым влияет на полноту и стабильность сгорания и связанные с этим особенности работы ВРД: легкость запуска, нагарообразование, дымление, теплонапряженность камеры сгорания, а также надежность работы топливной системы.

Испаряемость реактивных топлив оценивают, как и автобензинов, фракционным составом и давлением насыщенных паров. Для реактивных топлив нормируются температура начала кипения, 10, 50, 90 и 98 %-ного выкипания фракции. Температура конца кипения (точнее 98 % перегонки) регламентируется требованиями, прежде всего, к низкотемпературным свойствам, а начала кипения – пожарной опасностью и требованием к упругости паров. Естественно, у реактивных топлив для сверхзвуковых самолетов температура начала кипения существенно выше, чем для дозвуковых. В ВРД нашли применение три типа топлив, различающихся по фракционному составу. Первый тип реактивных топлив, который наиболее распространен, – это керосины с пределами выкипания 135–150 и 250–280 °С (отечественные топлива Т-1, ТС-1 и РТ, зарубежное – JR-5). Второй тип – топливо широкого фракционного состава (60–280 °С), являющееся смесью бензиновой и керосиновой фракций (отечественное топливо Т-2, зарубежное – JR-4). Третий тип – реактивное топливо для сверхзвуковых самолетов: утяжеленная керосино-газойлевая фракция с пределами выкипания 195–315 °С (отечественное топливо Т-6, зарубежное JR-6).

Давление насыщенных паров реактивного топлива обусловливает потери топлива и избыточное давление в баках, необходимое для обеспечения бескавитационной работы топливных насосов. Оно определяется в приборе типа бомбы Рейда при температуре 38 °С для топлива Т-2 и при 150 °С для топлив, не содержащих бензиновой фракции.

Горючестьявляется весьма важным эксплуатационным свойством реактивных топлив. Она оценивается следующими показателями: удельной теплотой сгорания, плотностью, высотой некоптящего пламени, люминометрическим числом и содержанием ароматических углеводородов (общим и отдельно - бициклических).

Удельная массовая теплота сгорания реактивного топлива колеблется в небольших пределах (10250–10300 ккал/кг), а удельная объемная – более существенно в зависимости от плотности топлива (которая изменяется в пределах от 755 для Т-2 до 840 кг/м³ для Т-6). Плотность топлива — весьма важный показатель, определяющий дальность полета, поэтому предпринимаются попытки получения топлив с максимально высокой плотностью.

Высота некоптящего пламени – косвенный показатель склонности топлива к нагарообразованию. Она зависит от содержания ароматических углеводородов и фракционного состава (должна быть не менее 16 мм для Т-1; 25 мм для ТС-1, Т-2 и РТ и 20 мм для Т-6).

Люминометрическое число характеризует интенсивность теплового излучения пламени при сгорании топлива, т.е. радиацию пламени. Также является косвенным показателем склонности топлива к нагарообразованию. Оно определяется путем сравнения с яркостью пламени эталонных топлив – тетралина и изооктана (ЛЧ для Т-6 ≥ 45, Т-1 ≥ 50, ТС-1, Т-2 и РТ ≥ 55).

Склонность топлива к нагарообразованию в сильной степени зависит от содержания ароматических углеводородов. Нормируется для реактивных топлив следующее содержание ароматических углеводородов: Т-6 ≤ 10, Т-1 ≤ 20, ТС-1, Т-2 ≤ 22 и РТ ≤ 18,5 % масс.

Воспламеняемость реактивных топлив обычно характеризуется концентрационными и температурными пределами воспламенения, самовоспламенения и температурой вспышки в закрытом тигле и др. По ГОСТу нормируется только температура вспышки (для ТС-1 и РТ ≥ 228, для Т-1 ≥ 30 и Т-6 ≥ 60 °С), а определение остальных перечисленных выше показателей предусматривается в комплексе квалификационных методов испытаний реактивных топлив.

Прокачиваемость реактивных топлив оценивают следующими показателями: кинематической вязкостью, температурой начала кристаллизации, содержанием мыл нафтеновых кислот и содержанием воды и механических примесей.

Кинематическая вязкость топлив нормируется при двух температурах: при 20 °С (Т-2 ≥ 1,05; ТС-1 и РТ ≥ 1,25; Т-1 > 1,5 и Т-6 ≤ 4,5 сСт) и при 40 °С (Т-2 ≤ 6; ТС-1 ≤ 8; Т-1 и РТ ≤ 16 и T-6 ≤ 60 сСт).

Температура начала кристаллизации для всех отечественных реактивных топлив до недавнего времени нормировалась не выше минус 60 °С. В настоящее время на наиболее широко используемый сорт Т-2 допускается этот показатель не выше минус 55 °С.

Химическая стабильность реактивных топлив. Поскольку топлива для ВРД готовят преимущественно из дистиллятных прямогонных фракций, они практически не содержат алкенов, имеют низкие йодные числа (не выше 3,5 г J₂/100 мл) и характеризуются достаточно высокой химической стабильностью. В условиях хранения окислительные процессы в таких топливах идут очень медленно. Гидроочищенные реактивные топлива, хотя в них удалены гетеросоединения, тем не менее легче окисляются кислородом воздуха ввиду удаления природных антиокислителей и образуют смолоподобные продукты нейтрального и кислотного характера. Для повышения химической стабильности гидроочищенных топлив добавляют антиокислительные присадки (типа ионола). Химическая стабильность реактивных топлив оценивается по йодным числам и содержанию фактических смол.

Термоокислительная стабильность характеризует склонность реактивных топлив к окислению при повышенных температурах с образованием осадков и смолистых отложений. В условиях авиационных полетов имеет место повышение температуры топлива в топливных системах вплоть до 200 °С и выше, например, в сверхзвуковых самолетах. Было установлено, что зависимость осадкообразования в топливах при изменении температуры от 100 до 300 °С носит экстремальный характер. Характерно, что для каждого вида топлива имеется своя температурная область максимального осадкообразования. Так, эта температура для топлив ТС-1 и Т-1 составляет 150 и 160 °С соответственно. Чем тяжелее фракционный состав топлива, тем при более высокой температуре наступает максимум осадкообразования. Окисление топлив при повышенных температурах значительно ускоряется за счет каталитического действия материала деталей топливных систем. Для снижения интенсивности окислительных процессов наиболее эффективно введение в реактивное топливо присадок, пассивирующих каталитическое действие металлов. Оценку термоокислительной стабильности реактивных топлив проводят в специальных приборах в статических и динамических условиях. Статический метод оценки заключается в окислении образца топлива при 150 °С в изолированном объеме с последующим определением массы образовавшегося осадка (в мг/100 мл) в течение 4 или 5 часов. Стабильность в динамических условиях оценивают по величине перепада давления в фильтре при прокачке нагретого до 150–180 °С топлива в течение 5 часов или по образованию осадков в нагревателе (в баллах).

Повышение термоокислительной стабильности реактивных топлив обеспечивают технологическими методами (гидроочисткой) и введением специальных присадок (антиокислительных, диспергирующих или полифункциональных).

Коррозионная активность реактивных топлив. Она оценивается показателями:

содержанием общей серы, в т.ч. сероводорода и меркаптановой серы, содержанием водорастворимых кислот и щелочей, кислотностью и испытанием на медной пластинке. В реактивном топливе ограничивается: содержание общей серы для Т-6 ≤ 0,05 %, для Т-1 и РТ ≤ 0,1 % и ТС-1 и Т-2 ≤ 0,25 % масс., меркаптановой серы для Т-6 отсутствие, PT ≤ 0,001, для ТС-1 и Т-2 ≤ 0,005 % масс.; кислотность для Т-6 ≤ 0,5 и для остальных марок ≤ 0,7 мг КОН/100 мл. В топливах должны отсутствовать сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи, и они должны выдерживать испытание на медной пластинке (при 100 °С в течение трех часов).

Марки реактивных топлив. Отечественными стандартами предусматривается возможность производства реактивных топлив четырех марок для дозвуковой авиации (Т-1, ТС-1, Т-2 и РТ) и одна марка для сверхзвуковых самолетов – Т-6. Топливо Т-1 – это прямогонная керосиновая фракция (150–280 °С) малосернистых нефтей. Выпускают его в очень малых количествах. Т-2 – топливо широкого фракционного состава (60–280 °С), признано резервным и в настоящее время не вырабатывается. Наиболее массовыми топливами для дозвуковой авиации являются ТС-1 и РТ. Топливо ТС-1 – прямогонная фракция 150–250 °С сернистых нефтей. Отличается от Т-1 более легким фракционным составом. Топливо РТ разработано взамен Т-1 и ТС-1. В процессе его производства прямогонные дистилляты (135–280 °С) подвергают гидроочистке. Для улучшения эксплуатационных свойств в топливо РТ вводятся присадки противоизносные марки П (0,002–0,004 % масс.), антиокислительная (ионол 0,003–0,004 % масс.), антистатические и антиводокристаллизирующие типа тетрагидрофурфуролового спирта (ТГФ).

Реактивное топливо для сверхзвуковой авиации Т-6 представляет собой глубокогидроочищенную утяжеленную керосино-газойлевую фракцию (195–315 °С) прямой перегонки нефти. У топлива низкое содержание серы, смол, ароматических углеводородов (до 10 % масс., а фактическое – 3–7 % масс.), высокая термическая стабильность, хорошо прокачивается, малокоррозийно и используется на самолетах, имеющих скорости полета до 3,5 М.