Por que a gasolina alcoólica é um empecilho para a aviação?

As modificações necessárias não são economicamente viáveis.

A questão principal é a trava de vapor, porque o etanol tem uma pressão de vapor menor (ou seja, é mais provável que se vaporize) que a gasolina. Pior ainda, os níveis de etanol de mogas são variados para atingir a pressão de vapor ideal para diferentes temperaturas. Isso é bom para carros que passam por um tanque de gasolina a cada semana ou duas, em uma faixa de temperatura relativamente pequena, mas um problema sério para aviões onde o gás pode permanecer por meses e depois experimentam uma ampla faixa de temperatura em diferentes altitudes em uma única voar.

A pressão de vapor é importante porque as bombas de combustível acionadas por motor, que são a norma nos aviões, puxar combustível através das linhas de combustível. Especialmente quando combinado com tanques de asa baixa, o etanol pode vaporizar nas linhas e bloquear qualquer outro fluxo de combustível, o que é um problema muito mais sério para um avião do que para um carro. A gasolina pura tem uma pressão de vapor alta o suficiente que não acontece. Quando o etanol foi adicionado pela primeira vez às mogas, as montadoras resolveram isso movendo as bombas de combustível para o tanque, para que o combustível empurrado através das linhas de combustível e, portanto, não se vaporiza, independentemente de sua pressão de vapor e, dada a rotatividade normal da frota, essa era a norma dentro de alguns anos. Alguns aviões têm bombas de aumento de tanque, como carros, mas geralmente não se destinam a funcionar em período integral; o etanol exigiria bombas de reforço de tanque que funcionem em tempo integral, o que significa substituir as existentes ou adicionar novas.

O etanol também é mais corrosivo que a gasolina. Usar etanol regularmente pode significar a substituição de bombas de combustível (motor e, se aplicável, tanque), tubulações de combustível, vedações, injetores ou carboidratos, etc. Para fazer essas modificações, você precisará de um STC para cada um. O desenvolvimento de um STC é caro e o mercado é bastante limitado; portanto, as empresas que os vendem precisam cobrar muito para recuperar seus custos - além do alto custo das próprias peças, que apresentam os mesmos problemas. Além disso, enquanto muitos motores foram classificados retroativamente para mogas (mesmo com etanol em alguns casos), você ainda precisa de um STC caro para mudar os antigos cartazes que exigem avgas.

Além disso, embora não esteja diretamente relacionada ao etanol, as mogas não contêm chumbo. Motores de avião mais antigos ainda exigem um tanque de avgas com chumbo ocasionalmente para lubrificar as sedes e as guias das válvulas. Geralmente, isso pode ser corrigido substituindo certas peças por peças feitas com materiais mais novos, mas isso também não é barato e, geralmente, é melhor adiar até a próxima revisão. Até lá, você não pode usar mogas em período integral, independentemente do teor de etanol.

Depois de somar todos esses custos, a adaptação da maioria das aeronaves da GA para etanol pode facilmente acabar sendo mais do que vale a pena.

A questão principal, a que proíbe o etanol misturar combustível para uso no autocombustível STC, são os efeitos do etanol nos componentes de borracha no sistema de combustível. O etanol também é levemente corrosivo para o alumínio, mas nem de longe é tão ruim quanto o metanol, que dissolve um tanque de combustível em dias (os carros de corrida movidos a metanol correm e depois limpam seus sistemas de combustível imediatamente).

10% de etanol em um tanque de combustível geralmente não o prejudica. Se você instalar mangueiras e vedações compatíveis com etanol (especialmente a vedação flutuante do carburador), poderá executar mogas de combustível com mistura de etanol e o avião não se importará, apesar de outros problemas, como a tendência de absorção de água. Essa é uma opção para os homebuilts que não são restritos em materiais usados ​​no sistema de combustível e pode ser uma boa medida de segurança contra a adição acidental de mogas com etanol.

Há um teste rápido para encontrar etanol no gás. Adicione combustível a um tubo de ensaio como um recipiente, adicione um pouco de água, que vai para o fundo, marque a linha de água e agite o tubo. Depois que a mistura se dissolver, se a quantidade de água tiver aumentado magicamente, isso é água mais etanol misturado. Eu faço esse teste se estiver usando mogas de uma fonte não confirmada.

Não são apenas os gêmeos grandes que têm "alta compressão" ou usam turbos. Muitos motores de quatro e seis assentos têm motores de compressão mais altos também sem turbos. Meu Lycoming O-360-A1F6D não tem turbo. possui os cilindros de taxa de compressão 8.5: 1 e precisa do 100LL para impedir a detonação precoce.

https://www.lycoming.com/sites/default/files/O-HO-IO-HIO-AIO%20%26%20TIO-360%20Oper%20Manual%2060297-12.pdf

Série O-360-A

FAA Type Certificate ...................................... 286

Rated horsepower ......................................... 180

Rated speed, RPM.......................................... 2700

Bore, inches.................................................... 5.125

Stroke, inches.................................................. 4.375

Displacement, cubic inches............................. 361.0

Compression ratio .......................................... 8.5:1

(-A1F6D indica coisas como eixo oco para pressão do óleo para acionar a hélice de velocidade constante via governador, contrapesos no cárter para equilibrar os cilindros, magneto duplo versus magnetos separados 2).

E se você olhar a página pdf, a página 42 (marcada como 3-10), quase todos os motores O-360 precisam de combustível de octanagem mais alto:

FUEL AND OIL *Aviation Grade Fuel

Model Series Minimum Grade

O-360-B, -D 80/87

O-360-A1P, -C1F, -C4F; HO-360-C1A 91/96

O-360-C, -F; HO-360-A, -B; IO-360-B, -E; HIO-360-B 91/96 or 100/130

O-360-J2A 91/96 or 100/100LL

IO-360-L2A, -M1A, -M1B 91/96 or 100LL

HIO-360-G1A 91/96 or 100LL

O-360-A, -C1G, -C4P, -A1H6; TIO-360-C1A6D 100/100LL

IO-360-B1G6, -C1G6, -J, -K2A, -A1D6D, -A3B6, -A3D6D;

HIO-360-A1B 100/100LL

AIO-360-A, -B; IO-360-A, -C, -D, -F 100/130

HIO-360-A, -C, -D, -E, -F 100/130

TIO-360-A 100/130

A versão injetada de combustível usada na versão de engrenagem retrátil do meu avião. IO-360Axxx, possui cilindros de maior proporção, 8.7: 1 e desenvolve mais potência em 15-20.

Aqui estão mais algumas informações sobre o combustível da Leaded Aviation, de https://www.faa.gov/about/initiatives/avgas/

FAA Home ▸ About FAA ▸ Programs & Initiatives ▸ Aviation Gasoline Aviation Gasoline About Aviation Gasoline Subscribe Share Print The Federal Aviation Administration (FAA) shares the Environmental Protection Agency's (EPA) concerns about lead emissions from small aircraft. Owners and operators of more than 167,000 piston-engine aircraft operating in the United States rely on aviation gasoline (avgas) to power their aircraft. Avgas is the only remaining lead-containing transportation fuel. Lead in avgas prevents damaging engine knock, or detonation, that can result in a sudden engine failure. Lead is a toxic substance that can be inhaled or absorbed in the bloodstream, and the FAA and EPA and industry are partnering to remove it from avgas. Avgas emissions have become the largest contributor to the relatively low levels of lead emissions produced in this country.

To help "get the lead out," FAA is supporting the research of alternate fuels at our William J. Hughes Technical Center in Atlantic City. We are working with the aircraft and engine manufacturers, fuel producers, the EPA and industry associations to overcome technical and logistical challenges to developing and deploying a new, unleaded fuel.

The FAA continues to work with EPA to make this a smooth transition and to ensure the supply of aviation gasoline is not interrupted, and that all aircraft can continue to fly.

Este artigo de acompanhamento tem mais informações:

The unleaded fuel disaster - what it means for pilots | Air Facts Journal https://airfactsjournal.com/2018/11/the-unleaded-fuel-disaster-what-it-means-for-pilots/

The new timeline focuses on testing of an unleaded fuel being developed by Shell—now the lone participant in PAFI following the elimination of Swift Fuels’ candidate fuel.

Outro artigo, da AOPA https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2018/october/03/faa-sees-mid-2020-completion-of-unleaded-avgas-project

The FAA had halted testing last spring, calling for Shell and Swift to address concerns that emerged in data gathered in early phase tests. In August, following a meeting of the PAFI Steering Group at AOPA Headquarters, AOPA reported on PAFI’s continued progress and plans going forward.

Before flight testing under PAFI resumes, preliminary work “will include clearing material compatibility, durability, detonation, and performance issues,” the FAA said.

Addressing the extension of testing into 2020, the FAA reiterated that “the PAFI mission endures,” noting, “although it will take additional time to realize this goal, it is essential to ensure a viable, safe, and economical fuel is ultimately authorized.”

“AOPA is encouraged to see Shell’s continued commitment and efforts to work on issues and come up with mitigations,” said David Oord, AOPA senior director of regulatory affairs. “We and the other members of the PAFI steering group were pleased to see that early results from their efforts look promising.”

Oord reiterated continued support of the government-industry efforts to identify, test, and authorize a general aviation fleetwide unleaded replacement for 100LL avgas, noting AOPA’s longstanding position that the resulting fuel must not require extensive changes to engines, aircraft systems, or fuel delivery systems.

“Ultimately, we are looking for the best fuel, whether it results from PAFI or other means.The goal is the same, regardless of the path we take to get there.”

Lembro-me de ver alguns (ou alguns) artigos durante o desligamento do Gov't do XN XNX de fevereiro, dizendo que os testes foram suspensos por um tempo desconhecido, para que o combustível sem chumbo não fique disponível por um tempo.

Os motores de potência mais alta, como o O-540 e o IO-540, são versões do cilindro 6 do meu motor de cilindro 4. Portanto, se o meu tiver cilindros 180HP / 4, ~ 45 HP / cilindro, um O-540 está gerando ~ 6x45 = 270HP e IO-540 ~ 50 HP / cyl = 300 HP. Eles podem ser encontrados nos aviões com assento 6 e nos gêmeos maiores. Todos temos a mesma necessidade de combustível 100LL. Meu aeroporto doméstico parou de transportar mogas de oitava 87, presumo que a demanda tenha caído e só carregue o 100 LL agora. Eu nem me lembro do último aeroporto em que eu estava que tinha mogas 87.

Na verdade, existem várias coisas diferentes que afetam isso.

O uso de gasolina de aviação

Quando se trata de gasolina para aviação, a maior parte do volume é usada por motores de alto desempenho com turbos. Exemplos são aviões bimotores usados ​​em operações de linha. Elas são feitas para o número mais alto de octanas e não podem ser executadas em números mais baixos de octanas. (Até onde eu sei, atualmente não é possível criar gasolina com números de octanas altos o suficiente para esses motores sem usar chumbo, mas posso estar errado lá).

Como esses motores são os principais usuários de volume e requerem combustível com alta octanagem, você encontrará que em aeroportos "maiores" o Avgas 100LL está prontamente disponível. A maioria dos aviões menores é certificada para usar esse combustível e, como está disponível, eles usam. Alguns aeroportos podem oferecer opções adicionais de combustível, mas não necessariamente a preços mais baixos.

Para funcionar com combustíveis diferentes, você precisa de um STC

Um STC (certificado de tipo suplementar) custará dinheiro para criar (às vezes pago pelo fabricante da aeronave) e poderá exigir custos adicionais para o proprietário da aeronave. Pode ser necessário alterar algumas partes do motor, linhas de combustível, tanques de combustível e assim por diante. Avgas mundiais ou combustível sem chumbo não são necessariamente mais baratos que o 100LL, portanto, você pode não recuperar seu investimento.

Temperatura e elevação

A gasolina é uma mistura de vários componentes diferentes. A gasolina para aviação é rigorosamente especificada para funcionar em baixas temperaturas e em altitudes elevadas. O combustível doméstico normal é menos especificado e pode evaporar em alta altitude e / ou congelar em baixas temperaturas. O mix geralmente varia entre o verão e o inverno para manter baixos os custos de produção.

O caminho a seguir Obviamente, no devido tempo, isso pode mudar. Às vezes, você pode obter um fornecedor de combustível para aviação para complementar uma das especificações de combustível sem chumbo. Fizemos isso há vários anos no campo de planadores local e também no aeroporto municipal local (ESSB). O tempo mais longo é a esperança de aviões elétricos, mas quando isso acontecer, veremos.