Каковы преимущества/недостатки дизельного/реактивного поршневого двигателя А-1?

Некоторые самолеты АОН, в частности DA40/DA42, оснащены поршневыми двигателями, в которых вместо авиационного газа (avgas) используется дизельное топливо Jet A-1 и/или дизельное топливо автомобильного качества. Примером такого двигателя является Austro Engine AE300 :

введите описание изображения здесь

Каковы преимущества/недостатки этих двигателей и почему они менее распространены?

Ответы (4)

Преимущества

  1. Двигатели с воспламенением от сжатия имеют более высокую степень сжатия, что делает их более эффективными. Таким образом, дальность полета самолета увеличивается, а на более длинных рейсах также может увеличиваться грузоподъемность. Расход топлива обычно примерно на 30% ниже.
  2. Более высокая эффективность в сочетании с более дешевым топливом Jet A-1 означает, что они имеют более низкие эксплуатационные расходы. Тем более, что в Европе этилированный бензин облагается высокими налогами, чтобы не поощрять его использование в экологических целях.
  3. Они должны быть немного более надежными. Дизелю нужен топливный насос высокого давления, но с ним, видимо, меньше проблем, чем со свечами.
  4. Ими несколько проще управлять, так как у них нет отдельных регуляторов дроссельной заслонки и смеси.
  5. Они не страдают проблемами, связанными с неправильными настройками этих органов управления, а именно детонацией/детонацией и преждевременным зажиганием.
  6. Их турбонаддув не несет риска преждевременного зажигания, и большинство из них имеют турбонаддув, поэтому производительность не снижается так быстро с высотой плотности.
  7. Риск возгорания ниже, поскольку реактивное/дизельное топливо менее огнеопасно (имеет более высокую температуру воспламенения).
  8. Jet A-1 доступен гораздо шире, особенно в странах третьего мира, поэтому проще планировать остановки для дозаправки на рейсах, скажем, через Латинскую Америку или Африку.

Недостатки

  1. Они тяжелее при той же мощности, потому что они должны быть сделаны из более прочного материала из-за более высокой степени сжатия, а также потому, что они должны иметь больший объем цилиндра из-за более низких максимальных оборотов. На более длинных рейсах уменьшение веса топлива часто компенсирует более тяжелый двигатель.
  2. Турбонаддув сопровождается особыми рабочими процедурами, незнакомыми тем, которые используются для двигателей без наддува, и небольшим отставанием в реакции рычага управления двигателем (это не дроссель).
  3. Как уже упоминалось, в небольших аэропортах еще может не быть реактивного топлива. Это, вероятно, лучше в Европе, где давление с целью поэтапного отказа от 100LL avgas сильнее. Некоторые двигатели также используют автомобильное дизельное топливо или даже реактивное или дизельное топливо, поскольку дизельные двигатели менее требовательны к тому, что они сжигают.
Технически, Jet A- 1 доступен гораздо шире; Сам Jet A за пределами США доступен только в нескольких крупных аэропортах Канады и Европы.
@ Шон, правда, и в вопросе написано A-1, поэтому ответ тоже должен быть (обновлен).
Большая часть этой «более высокой эффективности» заключается в том, что топливо измеряется по объему . X объем дизельного топлива имеет примерно на 15% больше энергии, чем X объем топлива бензинового семейства, отчасти потому, что он имеет большую массу . Так что это артефакт ошибочных измерений.
@Harper, действительно есть некоторая разница в плотности энергии, но не такая большая, как разница в потреблении.

Современные авиадизельные двигатели намного более технически продвинуты, чем большинство двигателей, работающих на авиационном газе, поскольку они представляют собой очень новую конструкцию. Большинство двигателей avgas обычно безнаддувные, большую часть времени карбюраторные и имеют ручное управление топливно-воздушными смесями, что является древней технологией двигателей. Аэродизели имеют турбокомпрессоры, электронный впрыск топлива и управляемую компьютером смесь, что обеспечивает им лучшую производительность и эффективность. Шаг винта также обычно управляется компьютером, что дает пилоту возможность управления одним рычагом.

Таким образом, у самих двигателей нет реальных недостатков, недостатки больше связаны с логистикой и затратами на запуск. Есть несколько механиков, которые могут с ними работать, и мало самолетов с STC, которые позволяют их модернизировать, поэтому, если вы хотите один, скорее всего, у вас его нет. Модернизация (если разрешено) требует значительных модификаций топливных баков, систем подачи топлива, электрических систем и многого другого, так что это недешевый вариант.

вес может быть заметным недостатком некоторых «аэродизельных» конструкций (хотя я понимаю, что он немного улучшился, по крайней мере, один двигатель заявляет о снижении веса по сравнению с его аналогом avgas )
Это правда, дизельные двигатели имеют более высокое давление, чем бензиновые, поэтому изготавливаются из стали, а не из алюминия. Многие аэродизельные двигатели начали свою жизнь как блоки автомобильных двигателей, но более новые конструкции с самого начала разрабатывались для использования в самолетах и ​​позволили снизить вес.
@ voretaq7: Сам связанный двигатель немного тяжелее своего бензинового аналога. Экономия веса достигается за счет того, что вам нужно возить с собой меньше топлива.
Как ни глупо, у аэродизелей есть преимущества, но многие из них связаны с тем, что Jet-A1 во многих местах дешевле. Если бы мы построили двигатель на авиационном бензине с той же технологией, мы, вероятно, могли бы избавиться от свинца и иметь такие же хорошие или лучшие характеристики, как у авиадизелей, но они все равно будут дороже в эксплуатации из-за налогов.

Преимущество: AvGas облагается высокими налогами в Европе. Это в первую очередь налог на зависть, потому что он приносит меньше, чем затраты на его администрирование, но нелетающее большинство чувствует себя хорошо, «наказывая миллионеров, которые тратят свои деньги на полеты». Например, AvGas в настоящее время стоит около 2,6–3 евро за литр в Германии.

Реактивное топливо не может облагаться налогом таким же образом, потому что арбитраж слишком прост. Авиакомпании просто перестанут заправляться в Европе. При ценах около 1 € в крупных аэропортах разница существенная. С DA-40 вы можете не получить ту же цену, что и авиакомпании, но значительная разница остается.

Недостаток: в аэропортах с чистой АОН вам вообще будет сложно получить реактивное топливо. Существует очень мало поршневых двигателей, которые могут использовать Jet A-1 и предназначены для авиации. Автомобильные двигатели нельзя использовать без серьезных модификаций, так как они не рассчитаны на длительную работу на 60% или 70% от их максимальной производительности. Из-за более высокого внутреннего давления двигатели, как правило, тяжелее и производят больше вибраций. Однако, поскольку удельный расход топлива дизельного двигателя ниже, общая масса системы для дальности свыше 1000 км должна быть меньше.

Рынок GA просто слишком мал, чтобы поддерживать разработку новых двигателей. Мы должны использовать то, что было создано полвека назад. Обидно, но за последние два десятка лет показывали несколько раз - был ряд попыток создания дизелей ГА, показать очень мало.

В 1930-х годах Юнкерс выпустил ряд очень интересных дизельных поршневых двигателей (см. здесь ), которые приводили в действие целый ряд самолетов, предназначенных для очень дальних полетов. Они использовались для трансатлантической почтовой службы (см . примеры здесь и здесь ).

Энергетическая ценность топлива для реактивных двигателей только выше на единицу объема . По массе он ниже . Однако дизельные двигатели имеют значительно лучший термодинамический КПД из-за гораздо более высокой степени сжатия.
@Jan Hudec: Спасибо, что указали на это, плотность Jet-A1 составляет от 0,78 до 0,84 кг/л, а плотность AvGas 0,69–0,76 кг/л. Если вы ограничены в пространстве, вам очень поможет переход на дизель; если вы ограничены в массе, меньше. Тем не менее, SFC составляет 250 г/кВтч для AvGas и 200 г/кВтч для дизельных двигателей. Используя средние значения плотности, это соответствует 0,246 л/кВтч для дизельных двигателей и 0,345 л/кВтч для двигателей AvGas.
Я почти уверен, что налог AvGas задуман как экологический налог из-за содержания свинца, а не как регрессивный налог или «налог на зависть», как вы выразились.
@raptortech97: На момент введения опасности свинца не были хорошо известны. Имейте в виду, что весь автомобильный бензин по-прежнему был этилированным. Нет, политики ясно дали понять, в чем состоит цель: не свинца, а «богатых» людей. С тех пор мир немного изменился.
@PeterKämpf - да, этот налог больше не имеет смысла - я подозреваю, что основные горелки AvGas - это легкие тренажеры и вертолеты, а не миллионеры в командировках!
Так что этот «налог богача» в основном платят студенты. Разве бюрократия не прекрасна.
На самом деле, многие автомобильные двигатели могут работать на реактивном топливе без каких-либо модификаций. В значительном количестве автомобилей используются дизельные двигатели, которые, как правило, могут без труда сжигать реактивное топливо.

Дизельные двигатели в GA используют радиаторное охлаждение и, таким образом, обогревают кабину с помощью водяного теплообменника, что по своей сути безопаснее, чем отбирать тепло непосредственно от выпускного коллектора / трубы.