同样都是燃料,为什么汽车能用汽油,而飞机却只能用煤油呢?难道柴油也不行吗?
在经过人类加工提炼之前,原油并不能直接被人类所使用。我们加的汽油、柴油,铺路用的沥青这是在原油的基础上进行提炼加工后得到的东西。
原油送进炼油厂以后会进行蒸馏工序,不同设备工序需要的温度不同,产生的燃料和物质也不同。
原油本身就具有可燃性,不过不能直接用,是因为这样的原油非常不稳定,遇到高温很容易发生爆炸。
柴油属于一种轻质石油,主要成分是复杂烃类的混合物,沸点温度在180~410℃。
因为柴油的单位体积内的包含的能量较高,同时杂质含量较低,因此在生活常见燃料当中,柴油的燃烧效率相对较高。
不过柴油也有一个最大的缺点,那就是燃烧值较高,比汽油需要的燃烧温度更高。
为了解决这一问题,柴油发动机设计成了压燃式,这样做可以让柴油发动机里面的可以燃烧的液体通过压燃的方式形成燃烧,不需要点火系统。
因为柴油独特的压燃方式,柴油发动机的零件和结构强度、刚度都比较高,这就导致柴油发动机比其他的发动机更加笨重,体积上也会更大一些。
不过这里有相应的好处,因为柴油机的缸体和曲轴更加厚重,常规使用的寿命上会更长一些,故障率较低,可承受更大的功率输出。
柴油中的烃类主要是饱和烃,即烷烃和环烷烃,他们的碳链比较长,所以在燃烧时易产生大量的烟雾颗粒,容易有污染问题。
飞机在离地飞行的过程中,重量越低,和地心引力做对抗的力量就越少,就可以用更少的燃料飞行更长的时间,飞到更高的高度。
最关键的一点,如果飞机使用柴油,也就从另一方面代表着我们看到飞机路过的时候,后面都会跟着一溜黑烟,那我们的天空会变成什么样?
所以柴油一般会用于拖拉机、大型汽车、挖掘机、装载机等等,需要较大扭矩的车型,本身体型较为笨重的车型。
汽油的主要组成部分是烷烃和烯烃组成,沸点范围为30-200摄氏度,和柴油相比沸点低了很多,更容易点燃。
所以汽油发动机的整体质量较轻,一般是点燃式内燃机,适合在体积上要求比较高的车型。
不过汽油的热效率比柴油机要低,柴油发动机的热效率普遍在40%~50%之间,而大部分的汽油发动机热效率只能做到25%~40%,因此汽油发动机比柴油发动机的油耗会更高一些。
这是因为汽油具有高挥发性和低闪点的特点,即使在储存过程中也要格外小心,防止火灾或者爆炸事故的发生。
在三者之间作比较,煤油的燃烧效率表现较好,安全性较高,因此只有它成了飞机的燃料。
而且煤油的密度比较高,即使在极端寒冷的气象条件下,煤油也可以表现出良好的流动性,保证机器在多种极端天气特征情况下能够顺利运行。
汽油和柴油在燃烧过程中需要的氧气比较多,煤油在这方面具有一定的优势,因此更符合飞机的飞行要求。
不过最重要的一点在于煤油的热安定性和抗氧化安定性较为稳定,即使在高温度高压力的条件下,煤油也不可能会发生较大的化学变化,极大地降低了事故的出现。
在煤油汽油和柴油当中,起电性最小的是煤油,因此在运送过程中,煤油的安全性最高,不会像汽油那样因为静电发电导致火灾和爆炸的出现。
我并非所有的飞机都只使用煤油,一些经过特殊处理的汽油也会用于航空,被叫做航空汽油。
航空汽油和普通的汽车汽油相比,烷烃、异烷烃和环烷烃的含量较小,不过芳烃的比例比一般汽油要高。
通常情况下使用电火花,点火发动机的飞机都能够正常的使用航空汽油,一些轻型运动型飞机,还可以直接用不加乙醇和铅的95号汽油。
这个议题的是在航空煤油方面,我国曾经高度依赖于进口,后来随技术难关不断被攻克,我国终于在1965年实现航空煤油自给自由,现在还实现了出口。
参考资料:[1] 中国石油报《需求暴涨!这种油彻底火了!》2023-08-16[2] 科普中国《机票300元燃油费110元!我坐的飞机加的是什么油》2023-11-26
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