Είναι γεγονός ότι η καύσιμη ύλη που χρησιμοποιείται στην αεροπορία θεωρείται από τον περισσότερο κόσμο κάτι το ξεχωριστό ενώ καμιά φορά συγχέεται με αυτή που χρησιμοποιείται στις επίγειες εφαρμογές και ειδικότερα στην αυτοκίνηση. Παρά το ότι η σχέση των δύο αντικειμένων δεν είναι καθόλου μακρινή εντούτοις υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά που στοιχειοθετούν την ειδοποιό διαφορά. Στο κείμενο που ακολουθεί θα σας παρουσιάσω τα βασικά στοιχεία που αναφέρονται στα αεροπορικά καύσιμα και τα βασικά στοιχεία της διαχείρισής τους κατα τρόπον ώστε να έχετε μια εικόνα του αντικειμένου.

Το καύσιμο είναι η ύλη εκείνη που καίγεται για την παραγωγή θερμότητας με χημική ή πυρηνική αντίδραση, που στη συνέχεια η θερμότητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας. Στις μέρες που διανύουμε μπορούμε να πούμε ότι υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες καυσίμων. Τα συμβατικά και τα πυρηνικά. Η δεύτερη κατηγορία καυσίμων δεν θα μας απασχολήσει δεδομένου ότι παρά το ότι βρίσκει πολλές εφαρμογές σε άλλους χώρους στην αεροπορία τα πυρηνικά καύσιμα έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν μόνο σε πειραματικό επίπεδο και συγκεκριμένα από την General Electric. Το 1955 σε συνεργασία με την Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας άρχισαν δοκιμές πάνω σε δύο δίδυμους τροποποιημένους κινητήρες J47 με κωδικό Χ-211 όπου στη θέση των θαλάμων καύσεως είχε τοποθετηθεί ένας πυρηνικός αντιδραστήρας. Πολύ σύντομα όμως παρά τα σοβαρά πλεονεκτήματα που εμφάνιζε ένας τέτοιος κινητήρας, φαίνεται ότι τα “μειονεκτήματα” ήταν πολύ περισσότερα και έτσι το πρόγραμμα με εντολή του τότε Προέδρου των ΗΠΑ J.F.Kennedy ματαιώθηκε οριστικά στο τέλος Μαρτίου 1961.

Από τότε καμία άλλη παρόμοια προσπάθεια δεν έγινε.

Περιοριζόμαστε λοιπόν στη δεύτερη κατηγορία δηλαδή τα συμβατικά καύσιμα. Στην περίπτωση αυτή η καύσιμη ύλη αναμιγνύεται με οξυγόνο, και καιγόμενη παράγει θερμική ενέργεια που στη συνέχεια ο κινητήρας τη μετατρέπει σε μηχανική ενέργεια για την παραγωγή της ώσης, ή της έλξης αν μιλήσουμε για ελικοφόρους κινητήρες.

Για την ιστορία και μόνον να αναφέρω ότι στον τομέα αυτό περί τα τέλη της δεκαετίας του '50 η NASA άρχισε να πειραματίζεται με το αντικείμενο τροποποιώντας ένα Β-57 που ό ένας του κινητήρας Curtiss-Wright J-65 λειτουργούσε με υγρό υδρογόνο. Κατά την διάρκεια της πτήσης άλλαζε και ο δεύτερος κινητήρας τροφοδοσία και λειτουργούσαν και οι δύο με υδρογόνο. Το πρόγραμμα τότε δεν προχώρησε διότι υπήρχαν θέματα κόστους παραγωγής αυτού του είδους των καυσίμων που κόστιζαν τρεις φορές περισσότερο απ ότι τα συμβατικά καύσιμα. Το 1998 η τότε Σοβιετική αεροπορική βιομηχανία ανέπτυξε ένα μεγαλεπήβολο πρόγραμμα για τη χρήση υγρού υδρογόνου/μεθανίου σαν καύσιμο για την λειτουργία ενός κινητήρα Kuznetsov NK-88 τοποθετημένο στη θέση, του ενός από τους τρεις συμβατικούς κινητήρες στην ουρά ενός Tu-155,που ήταν αποτέλεσμα της τροποποίησης του Tu-154. Στις δοκιμές διάρκειας σαράντα περίπου ωρών τα αποτελέσματα έδειξαν ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε επιβατικά αεροσκάφη

Όμως οι κίνδυνοι της φύσης των καυσίμων αυτών και οι δυσκολίες που ακολουθούσαν τη χρήση τους, φαίνεται οτι ήταν μεγαλύτερα  από τα πλεονεκτήματα. Αυτό υπογραμμίζεται και από το γεγονός ότι στο πειραματικό Tu-155 οι Σοβιετικοί δημιούργησαν δύο νέες θέσεις πληρώματος. Ένα από τα μέλη αυτά παρακολουθεί και ρυθμίζει τη ροή του καυσίμου και το άλλο μέλος παρακολουθεί για πιθανές διαρροές ή άλλες ανωμαλίες του συστήματος. Αυτό το τελευταίο εξηγεί τουλάχιστον γιατί μέχρι τις μέρες μας δεν έχει επιτραπεί η εμπορική τους εκμετάλλευση.

Η πρώτη κατηγορία είναι εκείνη που χρησιμοποιείται κατα κόρον και γενικά στην αεροπορία για την λειτουργία των αεροκινητήρων που είναι εφοδιασμένα τα αεροπλάνα.

Και η δεύτερη κατηγορία σχετίζεται με την αεροπορία αλλά σε έμμεση σχέση δεδομένου ότι αυτά χρησιμοποιούνται κατα κανόνα στους πυραυλοκινητήρες. Ενώ τα υγραέρια καύσιμα μόνο σε πειραματικό επίπεδο έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολύ περιορισμένη κλίμακα, εκτός της χρήσης σε αερόστατα.

Με τη σειρά τους και τα συμβατικά αεροπορικά καύσιμα κατατάσσονται σε κατηγορίες σε σχέση με τη φυσική τους κατάσταση. Τα υγρά, τα στερεά και τα αέρια.

Τα υγρά αεροπορικά καύσιμα

Όπως κάθε υλικό στη φύση έτσι και τα καύσιμα έχουν κάποιες ιδιότητες. Μερικές από αυτές είναι κοινές για τη βενζίνη και την κηροζίνη. Σχεδόν όλες αφορούν στην καλή λειτουργία του κινητήρα και στη μακροβιότητά του αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο όρος αυτός. Ο βαθμός της συμβολής του καυσίμου στην ανάπτυξη διαβρώσεων και ο σχηματισμός καταλοίπων εντός του κινητήρα κατα την καύση είναι στοιχεία σημαντικά. Όμως το σημαντικότερο όλων που έχει σχέση με την απόδοση αναφέρεται στην πτητικότητα. Η πτητικότητα ενός καυσίμου ορίζεται από το βαθμό εξάτμισης του κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες και καθορίζει τον τρόπο καύσης του καυσίμου και η θερμική απόδοση του. Έτσι πρέπει να αναφέρω ότι και τα υγρά καύσιμα με τη σειρά τους χωρίζονται σε δύο υποκατηγορίες. Τα καύσιμα χαμηλής πτητικότητας και τα υψηλής πτητικότητας. Στα χαμηλής πτητικότητας καύσιμα συμπεριλαμβάνεται το καύσιμο που χρησιμοποιείται στους πετρελαιοκινητήρες, το πετρέλαιο diesel δηλαδή. Τα υψηλής πτητικότητας υγρά καύσιμα όπως πχ η βενζίνη είναι εκείνα που αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας για χρήση στους αεροκινητήρες. Μεταξύ αυτών συμπεριλαμβάνονται η βενζίνη, η κηροζίνη, το diesel και τα βιοκαύσιμα. Στη συνέχεια θα τα δούμε το καθένα χωριστά.

Η ΒΕΝΖΙΝΗ

Η αεροπορική βενζίνη χρησιμοποιείται κατα κανόνα ( θα δείτε πιο κάτω γιατί λέω κατα κανόνα) μόνο στους εμβολοφόρους / ελικοφόρους αεροκινητήρες. Για να περιγράψω τις ιδιότητες και τη χρήση της θα χρειαστεί αναπόφευκτα να επιστρατεύσω κάποιες βασικές γνώσεις χημείας σε πολύ γενικούς όμως όρους. Αποτελείται κατα κύριο λόγο από υδρογονάνθρακες και πολύ μικρές ποσότητες θείου. Οι διαφορές με την βενζίνη αυτοκίνησης συνίστανται σε ελάχιστα πράγματα, κυρίως όμως στην ποιότητα του μίγματος της αεροπορικής βενζίνης και ιδιαίτερα στο βαθμό αντιεκρηκτικότητος, αντικείμενο για το οποίο θα μιλήσω πιο κάτω, και καθαρότητας όσον αφορά στα κατάλοιπα που αφήνει κατα την καύση. Για να είμαι σαφέστερος θα πρέπει να περιγράψω τι ακριβώς εννοώ με τον όρο αντιεκρηκτικότητα. Θα έλεγε κανείς χρησιμοποιώντας την απλή λογική, ότι όσο πιο πτητικό είναι ένα καύσιμο άρα και πιο εύφλεκτο τόσο η απόδοσή του μεγαλύτερη. Να όμως που αυτό είναι λάθος. Το επιθυμητό είναι η καύση να γίνεται προοδευτικά και όχι ακαριαία. Η ακαριαία καύση (μετάδοση του μετώπου της φλόγας με ταχύτητες που μπορεί να είναι και υπερηχητικές !!! ) του πολύ εύφλεκτου μίγματος μέσα στο θάλαμο καύσεως, τον κύλινδρο δηλαδή με απλά λόγια, δημιουργεί προβλήματα που μπορεί να οδηγήσουν ακόμα και στην καταστροφή του κινητήρα. Για τη μείωση λοιπόν της πτητικότητας του μίγματος και βελτίωση των χαρακτηριστικών αντιεκρηκτικότητας προστίθενται χημικά πρόσθετα ισοοκτανίου και τετρααιθυλιούχου μολύβδου. Το οκτάνιο είναι μία μορφή κεκορεσμένου υδρογονάνθρακα της κατηγορίας των παραφινών. Λόγω του υψηλού βαθμού αντιεκρηκτικότητας που εμφανίζει χρησιμοποιείται για συγκριτικές μετρήσεις του βαθμού αντιεκρηκτικότητος του καυσίμου.

Μία δεύτερη ανεπιθύμητη κατάσταση που μπορεί να δημιουργήσει η βενζίνη με υψηλή πτητικότητα είναι η δημιουργία φυσαλίδων ατμών μέσα στις γραμμές του καυσίμου που τροφοδοτούν τον κινητήρα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της ροής που σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να οδηγήσει στη διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται Vapor Lock και αποφεύγεται αντιμετωπιζόμενο με τον ίδιο τρόπο όπως παραπάνω. Μείωση της πτητικότητας.

Σε κάποιες κατηγορίες καυσίμων προστίθενται και αρωματικοί υδρογονάνθρακες με σκοπό να βελτιώσουν την απόδοση του καυσίμου και ιδίως σε πλούσια μίγματα. Το μεγάλο μειονέκτημα αυτής της βενζίνης είναι ότι απαιτείται οι εύκαμπτες σωληνώσεις και τα τμήματα του συστήματος καυσίμου να είναι ειδικής σύνθεσης και να παρουσιάζουν ανθεκτικότητα στην οξειδωτική δράση των αρωματικών υδρογονανθράκων.

ΚΗΡΟΖΙΝΗ

Αποτελεί από πολλές δεκαετίες το κλασσικό και... «μοντέρνο» καύσιμο στο χώρο της Αεροπορίας αν και η χρήση του είναι αρκετά παλιά. To αεροπορικό μίγμα κηροζίνης ομοιάζει στην όψη με το “καθαρό” ή φωτιστικό πετρέλαιο αλλά με πολύ ελαφρά υποκίτρινη χροιά. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μιγμάτων καυσίμων κηροζίνης που έχουν επικρατήσει και χρησιμοποιούνται σήμερα, και παρατίθενται στον πίνακα που ακολουθεί. Είναι θα έλεγα ένα “απόσταγμα” καυσίμων με περιεκτικότητα υδρογονανθράκων με κάπως μεγαλύτερη ποσότητα άνθρακα και θείου από τη βενζίνη. Η κηροζίνη είναι ένα καύσιμο «παρεξηγημένο» από τον πολύ κόσμο που την θεωρεί σαν άκρως εύφλεκτη και επικίνδυνη. Και όμως δεν είναι έτσι. Το σημείο ανάφλεξης (flash point) της κηροζίνης είναι αρκετά υψηλότερο από αυτό της βενζίνης. Κατα συνέπεια εγκυμονεί πολύ λιγότερους κινδύνους ανάφλεξης σε περίπτωση διαρροής. Επιπλέον σαν καύσιμο σχετικά χαμηλής πτητικότητας σε καμία περίπτωση δεν παρουσιάζει το φαινόμενο που περιγράψαμε πιο πάνω σαν Vapor Lock. Πάντως δεν έχει μόνο πλεονεκτήματα. Οι κινητήρες Jet που την χρησιμοποιούν σαν καύσιμο παρουσιάζουν δυσκολίες κατα την εκκίνηση σε ψυχρά κλίματα και για την αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού ορισμένοι κινητήρες εκκινούν με επιλογή υψηλότερης ροής καυσίμου (rich flow). Ακόμη σε μεγάλα ύψη όπου πετούν τα αεροσκάφη που την χρησιμοποιούν και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι αρκετά χαμηλή υπάρχει ο κίνδυνος παγοποίησης. Για το λόγο αυτό προστίθενται στο καύσιμο αυτό ειδικά αντιπαγωτικά πρόσθετά, ενώ παρακολουθείται συνεχώς η θερμοκρασία του. Στους δε κινητήρες υπάρχει και ειδικός θερμαντήρας καυσίμου (fuel heater) πέραν του συστήματος προθέρμανσής του με την χρήση του ζεστού λαδιού λίπανσης (fuel heater/oil cooler ή fuel/oil heat exchanger). Αλλά μιας και μιλάμε για τα πρόσθετα θα αναφέρω και το ειδικό αντιστατικό που προστίθεται για τη μείωση των πιθανοτήτων ανάπτυξης ηλεκτροστατικών φορτίων στις σωληνώσεις που ρέει. Είναι μια άκρως επικίνδυνη κατάσταση που αντιμετωπίζεται προσθετικά και παθητικά με διάφορες μεθόδους, πέραν της προσθήκης του αντιστατικού που αναφέραμε πιο πριν. 

ΤΟ ΑΕΡΟΠΟΡΙΚΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

Το πετρέλαιο στην ίδια μορφή που χρησιμοποιείται και στα αυτοκίνητα δεν είναι κάτι νέο στην αεροπορία. Από την εποχή του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου κυρίως γερμανοί κατασκευαστές αεροκινητήρων είχαν προχωρήσει στην παραγωγή και χρήση κινητήρων πετρελαίου. Στο σημείο αυτό να διευκρινίσω ότι μιλάμε πάντα για εμβολοφόρους παλινδρομικούς πετρελαιοκινητήρες, μιας και οι κινητήρες jet είναι εξ' ορισμού κινητήρες που χρησιμοποιούν την κηροζίνη όπως είδαμε πιο πριν. Αν και οι κινητήρες αυτοί παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα εντούτοις τα μειονεκτήματα που τους βαρύνουν, μεταφορικά και κυριολεκτικά, δεν έχουν επιτρέψει τη μαζική παραγωγή και χρήση τους. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα τους αφορά στην ειδική κατανάλωση καυσίμου που ανέρχεται στο 30% περίπου μικρότερη κατανάλωση σε σχέση με τους βενζινοκινητήρες. Όμως το μεγάλο τους βάρος κατα 30% περίπου μεγαλύτερο των βενζινοκινητήρων έρχεται και αποσβέσει το ώφελος της χαμηλής κατανάλωσης. Το μεγαλύτερο βάρος τους οφείλεται κατα κύριο λόγο στην ανάγκη της κατασκευής τους από ισχυρότερα και βαρύτερα κράματα μετάλλων εξαιτίας των πολύ μεγαλύτερων πιέσεων που πρέπει να αντέξουν στις δυνάμεις που αναπτύσσονται εντός των θαλάμων καύσεως. Επίσης το χαμηλό κόστος του πετρελαίου σε σχέση με την βενζίνη, πράγμα που δίνει ένα πλεονέκτημα στους πετρελαιοκινητήρες αναιρείται από το γεγονός ότι οι προσφερόμενες επιταχύνσεις των πετρελαιοκινητήρων και οι χρόνοι απόκρισης στη ζήτηση για επιτάχυνση είναι σε αρκετά κατώτερο αυτών των βενζινοκινητήρων. Και είναι γνωστό ότι στην αεροπορία οι επιταχύνσεις και οι χρόνοι απόκρισης πολλές φορές είναι σημαντικότερα στοιχεία της τελικής ταχύτητας. Αν και οι πετρελαιοκινητήρες είναι περισσότεροι αξιόπιστοι από τους βενζινοκινητήρες και παρουσιάζουν λιγότερες βλάβες ή δυσλειτουργίες, όπως η αυτανάφλεξη, το χτύπημα, εντούτοις τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα τους καθιστούν λιγότερο ελκυστικούς σε ανεπτυγμένες χώρες. Σε χώρες όμως του τρίτου κόσμου, όπου το φθηνό καύσιμο είναι ένας σημαντικός παράγων, τα πράγματα λειτουργούν σε μία τροπον τινά ισορροπία μεταξύ των δύο ειδών κινητήρων. Να μην παραλείψω επίσης να σημειώσω τελειώνοντας τη σύντομη αυτή παρένθεση ότι οι πετρελαιοκινητήρες κοινού diesel μπορούν με μικρές ή καθόλου ρυθμίσεις να λειτουργήσουν και με τη χρήση κηροζίνης.

ΤΑ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ

Πρόκειται για μία σχετικά νέα μορφή καυσίμου που υπόσχεται να φέρει την επανάσταση στην αεροπορία. Γιαυτό αξίζει νομίζω να αφιερώσω λίγα λόγια στην γνωριμία του. Το βιοκαύσιμο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργεια με προέλευση τη βιομάζα. Και τι είναι βιομάζα; Είναι υλικό που κατα βάση προέρχεται από φυτικούς οργανισμούς και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμη ύλη. Το βιοκαύσιμο που προορίζεται να έχει εφαρμογή στη λειτουργία των αεροπορικών κινητήρων είναι σε υγρή μορφή και είναι, κυρίως η βιοαιθανόλη και το βιοντήζελ. Η βιοαιθανόλη είναι η αιθυλική αλκοόλη (χημικός τύπος C2H5OH) δηλαδή το οινόπνευμα και παράγεται με αλκοολική ζύμωση από διάφορα φυτά, όπως τα ζαχαρότευτλα και τα ζαχαροκάλαμα ή τα αμυλούχα φυτά όπως το καλαμπόκι, τα σιτηρά, το ξύλο ιτιάς, αγκινάρα ακόμη και το πριονίδι αλλά και από τα περισσότερα υπολείμματα γεωργικών καλλιεργειών, χαρτιού και τροφίμων. Περιέχει οκτάνια όπως την κοινή βενζίνη τόσο συμβατή που μπορεί κάλλιστα να αναμιχθεί με αυτήν και μάλιστα επιτυγχάνεται και εμπλουτισμός της. Από την καύση της βιοαιθανόλης παράγεται διοξείδιο του άνθρακος και νερό. Βλέπομε λοιπόν ότι τα κατάλοιπα από την καύση της είναι πολύ πιο "αθώα" από της βενζίνης. Στις ΗΠΑ κυκλοφορεί ευρύτατα το μίγμα Ε10 (10% αιθανόλη και 90% βενζίνη) που χρησιμοποιείται σε όλα τα συμβατικής τεχνολογίας, και το μίγμα Ε85 (85% αιθανόλη και 15% βενζίνη) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλα τα σύγχρονα οχήματα.

Το βιοντήζελ παράγεται με τη μέθοδο της αλκοολυσης των τριγλυκεριδίων που αποτελούν το κύριο συστατικό των φυτικών ελαίων και των ζωικών λιπών και της χημικής διεργασίας λιπαρών οξέων με μεθανόλη μικρού μοριακού βάρους και ένα καταλύτη συνήθως υδροξείδιο του καλίου. Η πρώτη ύλη προέρχεται από τον ηλίανθο, τη σόγια, το βαμβάκι, το φοίνικα, τις ελιές, τα ζωϊκά λίπη ακόμη και από τα απόβλητα σφαγείων... και άχρηστα τηγανόλαδα... Μάλιστα στο Πανεπιστήμιο Ηρακλείου Κρήτης είχε γίνει πριν μερικά χρόνια μια πολύ αξιόλογη μελέτη επί του θέματος αυτού που σήμερα αξιοποιείται παραγωγικά. Το βιοντήζελ είναι εναλλακτικό του πετρελαίου κίνησης και μπορεί να παραχθεί ακόμα και στο σπίτι μας αξιοποιώντας τα τηγανόλαδα με τη χρήση μιας συσκευής που το κόστος αγοράς δεν ξεπερνά τα 4000 Ευρώ. Κατα την καύση του εκπέμπονται πολύ λιγότερα παράγωγα επιβλαβή για το περιβάλλον και μηδενικό διοξείδιο του θείου που προκαλεί την όξινη βροχή.

Παρόλα αυτά "ουδέν καλόν αμιγές κακού". Οι αγροτικές καλλιέργειες για παραγωγή βιοκαυσίμων μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα στο παγκόσμιο οικοσύστημα και στους φτωχότερους λαούς αν γίνονται χωρίς πρόγραμμα και σε βάρος καλλιεργειών σημαντικών από διατροφικής άποψης και οικολογικής ισορροπίας. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα επισημαίνει ότι το 98% των δασών της Ινδονησίας θα έχει εξαφανιστεί πλήρως μέσα σε πέντε χρόνια εξαιτίας της παραγωγής φοινικέλαιου για βιοκαύσιμα. Στη Βραζιλία επίσης τα δάση του Αμαζόνιου υπόκεινται σε παρόμοιες καταστροφές. Ανάλογες είναι και οι επιπτώσεις από πιθανή αύξηση της τιμής του καλαμποκιού και του σταριού αφού οι παραγωγοί παρακινούμενοι από τα κίνητρα φοροαπαλλαγών καλλιεργούν καλαμπόκι και σιτάρι με αποκλειστική χρήση την παραγωγή βιοαιθανόλης... Επιπλέον δεν θα πρέπει να παραβλέπονται και οι γεωπολιτικές / γεωστρατηγικές / οικονομικές παγκόσμιες επιπτώσεις της χρήσης ή αντικατάστασης των πετροκαυσίμων από τα γεωκαύσιμα.

ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ

Η αποθήκευση των αεροπορικών καυσίμων αποτελεί ένα πολύ σημαντικό κεφάλαιο στο όλο φάσμα της διακίνησης τους. Το καύσιμο φεύγει από τα διυλιστήρια καθαρό. Όμως από τον τρόπο και τη φροντίδα των εγκαταστάσεων αποθήκευσης εξαρτάται κατα ένα μέρος η ποιότητα του καυσίμου που εφοδιάζονται τα αεροσκάφη. Κατα ένα άλλο μέρος εξαρτάται από τον τρόπο μεταφοράς του μέχρι τα αεροσκάφη. Επειδή οι δεξαμενές καυσίμου ευρίσκονται συνήθως τοποθετημένες υπογείως, η θερμοκρασιακή διαφορά που υπάρχει στο καύσιμο που μεταφέρεται σε αυτές και στο ήδη υπάρχον, δημιουργείται μικροποσότητα υγρασίας για να το πούμε απλούστερα νερό. Το νερό όμως που έχει μεγαλύτερο ειδικό βάρος της κηροζίνης, κατακάθεται. Έτσι συλλέγεται εύκολα σε καθημερινή βάση με αποστράγγιση των δεξαμενών. Πέραν όμως αυτού, ειδικών προδιαγραφών φίλτρα, φυσικά χωρίς δυνατότητα παράκαμψης, καθαρίζουν κάθε πιθανό μη επιθυμητό πρόσθετο πριν βγει από τις δεξαμενές και πριν φθάσει στο αεροπλάνο. Ειδικότερα όσον αφορά στην άντληση της κηροζίνης από τους χώρους που αποθηκεύεται οι σωλήνες δεν επιτρέπεται να είναι τοποθετημένες στο κατώτατο σημείο της δεξαμενής αλλά από αρκετά υψηλότερο σημείο. Μάλιστα στα σύγχρονα αεροδρόμια οι σωλήνες είναι πλευστού τύπου και η αναρρόφηση γίνεται από την υψηλότερη στάθμη του καυσίμου. Όσο δε η στάθμη κατέρχεται, κατέρχεται και η επιπλέουσα σωλήνωση αναρρόφησης.

ΔΙΑΝΟΜΗ ΚΑΙ ΑΝΕΦΟΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ

Η μεταφορά των καυσίμων και ο ανεφοδιασμός των αεροσκαφών αποτελεί εργασία ρουτίνας σε όλα τα αεροδρόμια του κόσμου πολιτικά και στρατιωτικά. Δύο είναι οι κλασσικοί τρόποι μεταφοράς των καυσίμων από το σημείο αποθήκευσης μέχρι το σημείο ανεφοδιασμού των αεροσκαφών. Και οι δύο αναφέρονται σαν ανεφοδιασμός δια πιέσεως (pressure refueling) επειδή το καύσιμο εισρέει στο σύστημα ανεφοδιασμού του αεροσκάφους με πίεση και όχι δια βαρύτητας. Η πίεση αυτή κατα κανόνα δεν μπορεί να υπερβαίνει το 50 psi δηλαδή κάτι περισσότερο από 3 ατμόσφαιρες.

Τα καύσιμα από τις επίγειες δεξαμενές αποθήκευσής τους μεταφέρονται είτε με την χρήση βυτιοφόρων οχημάτων τα γνωστά σαν bowsers (μπάουζερς) είτε με υπόγειους αγωγούς το λεγόμενο σύστημα Hydrant.

ΑΠΟΡΡΙΨΗ ΚΑΥΣΙΜΩΝ (FUEL DUMP)

Κάποιες φορές κρίνεται αναγκαίο από το πλήρωμα το αεροσκάφος να απορρίψει ένα μέρος από τα καύσιμα που έχει στις δεξαμενές του. Δεδομένου ότι η διαδικασία αυτή συνεπάγεται σημαντική οικονομική ζημιά για την κάθε αεροπορική εταιρεία, η απόρριψη εκτελείται μόνο έπειτα από προσεκτική μελέτη εκ μέρους του πληρώματος και εφόσον αυτό είναι αναγκαίο και αναπόφευκτο. Ο λόγος είναι ένας και μοναδικός. Η μείωση του φορτίου του αεροσκάφους στα πλαίσια των ορίων του βάρους προσγειώσεως. Η απόρριψη των καυσίμων για την μείωση των πιθανοτήτων πρόκλησης πυρκαγιάς όπως πολύς κόσμος νομίζει έρχεται σε δεύτερη μοίρα όσο περίεργο και αν ακούγεται. Άλλωστε πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι άδειες δεξαμενές καυσίμων είναι πολύ περισσότερο επικίνδυνες λόγω των άκρως εκρηκτικών αερίων που υπάρχουν μέσα σε αυτές. Έτσι λοιπόν η μείωση του βάρους προσγειώσεως είναι σημαντική διαδικασία αφού με ελάχιστες εξαιρέσεις (πχ δεν θα δείτε ποτέ Β737 να εκτελεί απόρριψη καυσίμου αφού δεν τίθεται τέτοιος περιορισμός και συνεπώς δεν είναι εφοδιασμένο με τέτοιο σύστημα) το επιτρεπτό από τον κατασκευαστή βάρος προσγειώσεως είναι μικρότερο του βάρους απογειώσεως. Κάθε απόκλιση εγκυμονεί κινδύνους για την κατασκευή του αεροσκάφους. Η ανάγκη λοιπόν για άμεση επιστροφή του αεροπλάνου στο έδαφος, συνήθως από βλάβη που συνέβη λίγο μετά την απογείωση συνεπάγεται και απόρριψη καυσίμων εφόσον βέβαια κατα την κρίση του πληρώματος υπάρχει διαθέσιμος χρόνος, καθόσον η ασφάλεια των επιβατών και του πληρώματος προέχουν της ασφάλειας του αεροπλάνου. Και τίθεται συχνά το ερώτημα: Στην περίπτωση αυτή το καύσιμο που πηγαίνει; Μήπως πέφτει σαν βροχή πάνω στους αμέριμνους ανθρώπους και τα κτήρια. Φυσικά όχι. Αν η απόρριψη γίνει από τα 5000 πόδια και πάνω τότε δεν φθάνει τίποτε στο έδαφος. Δεν φθάνει καν η οσμή του. Αν γίνει πιο χαμηλά τότε ίσως φθάσει μια ελαφρά οσμή. Αλλά οι ταχύτητες ανόδου των αεροσκαφών σήμερα είναι τέτοιες που σπάνια έχει εκτελεστεί απόρριψη σε μικρά ύψη.

Επίλογος

Πιστεύω ότι σας κατατόπισα επαρκώς γύρω από το αντικείμενο που αναφέρεται στην καύσιμη ύλη που χρησιμοποιείται σήμερα στην αεροπορία και να έχω απαντήσει αρκετές από τις απορίες σας.

Δεν θέλησα να επεκταθώ περισσότερο και σε βάθος όπως για παράδειγμα την μόλυνση της ατμόσφαιρας που προκαλούν τα αεροπορικά καύσιμα. Άλλωστε αυτό είναι δεδομένο και το μόνο που διαφέρει είναι οι διιστάμενες απόψεις που αφορούν στην έκταση του προβλήματος. Στις μέρες μας οι κατασκευαστές αεροκινητήρων καταβάλλουν σοβαρές προσπάθειες για την επίτευξη καλύτερης καύσης και τη χρησιμοποίηση καυσίμων όσο γίνεται λιγότερο ρυπογόνων.

Το φαινόμενο όμως όπως είναι αυτονόητο δεν είναι δυνατόν να εξαλειφθεί πλήρως. Βλέπετε συμπεριλαμβάνεται και αυτό στο όλο φάσμα των μειονεκτημάτων της τεχνολογικής εξέλιξης πάνω στον πλανήτη μας......

Επίσης κλείνοντας το θέμα και αφήνοντάς το σκόπιμα τελευταίο, θα ήθελα να αναφερθώ στο θέμα των λεγόμενων "ψεκασμών" από αέρος... Ακούγονται τόσα και τόσα, άλλα φαιδρά, άλλα ανυπόστατα, άλλα στα όρια της φαντασίας. θα ήθελα να σας διαβεβαιώσω ότι τέτοιο θέμα δεν υφίσταται σε καμμία περίπτωση. Δεν βασίζεται πουθενά τεχνικά και επιπλέον είναι ανέφικτο. 

Είναι απλά αστείο....​ ​

Τα καύσιμα επίσης έχουν και μιά άλλη ιδιότητα άγνωστη στον κόσμο εκτός αεροπορίας. Λόγω της ύπαρξης και μικροστοιχείων νερού στο καύσιμο, το περιβάλλον γίνεται κατάλληλο για την ανάπτυξη μικροβίων που αναπτύσσονται, ζουν και πολλαπλασιάζονται μέσα στις δεξαμενές του αεροπλάνου. Η παρουσία τους γίνεται αντιληπτή από ένα είδος λάσπης κόκκινοκαφέ ή και γκρι, που κατακάθεται. Οι βλάβες που μπορούν να προκαλέσουν οι μικροοργανισμοί αυτοί μπορεί να είναι από μια απλή λανθασμένη μέτρηση στην ένδειξη της ποσότητας καυσίμου εντός της δεξαμενής μέχρι και ηλεκτρολυτικές διαβρώσεις των περιοχών που θα προσβάλλουν. Για το λόγο αυτό γίνονται κατα τακτά χρονικά διαστήματα μικροβιολογικοί έλεγχοι και αναλύσεις των καυσίμων και αντιμετώπισή τους με τη χρήση μικροβιοκτόνων πρόσθετων στο καύσιμο όπως το Bio-Bor κ.α. Παλαιότερα κάποιοι κατασκευαστές είχαν τοποθετήσει σε συγκεκριμένα σημεία των δεξαμενών καυσίμου των αεροπλάνων μικρές αμπούλες με ταμπλέτες στροντίου με σκοπό την καταπολέμηση της ανάπτυξης αυτών των μικροοργανισμών. Εδώ όμως και αρκετά χρόνια η μέθοδος αυτή έχει καταργηθεί για περιβαλλοντικούς λόγους, δεδομένου ότι το στρόντιο είναι ένα ισχυρό ραδιενεργό στοιχείο, και η καταπολέμησή τους γίνεται με την κλασσική μέθοδο των μικροβιοκτόνων.

Όλα τα αεριωθούμενα (Jet) αεροσκάφη αλλά και τα αεροσκάφη με κινητήρες ελικοστρόβιλους

(turboprop) χρησιμοποιούν για καύσιμο την κηροζίνη. Σχετική όμως διάκριση γίνεται μεταξύ των πολιτικών και πολεμικών αεροσκαφών. Έτσι βλέπουμε στην πολιτική αεροπορία να χρησιμοποιείται άλλη κωδικοποίηση Jet A, Jet B, Jet A-1 κλπ ενώ για την πολεμική JP-1,

JP-4, JP-5, JP-8 κλπ. Το σύστημα ρύθμισης καυσίμου (fuel control unit) ρυθμίζεται συνήθως για λειτουργία με συγκεκριμένου τύπου καύσιμα. Ιδιαίτερα δε το ειδικό βάρος του καυσίμου (specific gravity) είναι μια σημαντική παράμετρος που απαιτείται να λαμβάνεται υπόψιν για κάθε μεταβολή της προδιαγραφής του.

Τι γίνεται όμως στην περίπτωση που θα χρειαστεί να ανεφοδιαστεί ένα αεροσκάφος με καύσιμα διαφορετικών προδιαγραφών από τα εγκεκριμένα για κατανάλωση από τους κινητήρες του. Οι διαθέσιμες μορφές κηροζίνης δεν επηρεάζουν σημαντικά την λειτουργία των σύγχρονων κινητήρων. Χαρακτηριστικό είναι ότι ο κινητήρας CF6-80 της General Electric που χρησιμοποιείται σε πολλά αεροσκάφη ευρείας ατράκτου (Α300-600, Α310, ΜD-11, B747) μπορεί να λειτουργήσει χωρίς κανένα περιορισμό με τα πολιτικών προδιαγραφών καύσιμα ASTM-D-1655 δηλαδή Jet A, Jet A1 ή Jet B, αλλά και με τα στρατιωτικών προδιαγραφών MIL-T-5642 δηλαδή JP-4 και JP-5 και τα MIL-T-83133 δηλαδή JP-8 χωρίς καμία ρύθμιση. Ο ίδιος κινητήρας αν απαιτηθεί μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και με αεροπορική βενζίνη με κάποιους περιορισμούς. Στην περίπτωση όμως αυτή θα πρέπει να γίνει επανακαθορισμός της προεπιλογής του ειδικού βάρους του καυσίμου, μέσω ειδικού ρυθμιστικού πάνω στην μονάδα ελέγχου του κινητήρα. Επιπλέον η χρήση του καυσίμου αυτού και φυσικά η λειτουργία του κινητήρα, δεν μπορεί να υπερβαίνει τις τρείς ώρες συνεχούς λειτουργίας. Μπορεί όμως να φθάσει τις δέκα ώρες συνολικά πριν ελεγχθεί το θερμό τμήμα του κινητήρα (hot section) για κατάσταση καθώς και η αντλία καυσίμου. Η περίπτωση όμως αυτή δεν είναι κανονική και αντιμετωπίζεται πάντα σαν ακραία και εκτάκτου ανάγκης.

Εν πάσει περιπτώσει οι έρευνες για την εξέλιξη των αεροπορικών καυσίμων συνεχίζονται καθημερινά. Από τις αρχές του έτους έχει ανακοινωθεί ότι μια νέα φθηνότερη βενζίνη και περισσότερο φιλική προς το περιβάλλον, πρόκειται σύντομα να χρησιμοποιείται αρχικά σε αεροσκάφη της γενικής αεροπλοΐας. Πρόκειται για ένα μίγμα αμόλυβδης ισοδύναμο με το μίγμα της κοινής βενζίνης αυτοκίνησης 87 οκτανίων. Οι προσπάθειες για τη χρήση ενός είδους αμόλυβδης βενζίνης ξεκίνησαν εδώ και οκτώ χρόνια από την Ένωση Πειραματικών Αεροπλάνων και την κατασκευάστρια εταιρεία Cessna. Hδη η Cessna ανακοίνωσε ότι στο μέλλον οι κινητήρες που θα είναι εφοδιασμένα τα μικρά αεροσκάφη που θα κατασκευάζει η εταιρεία θα χρησιμοποιούν την βενζίνη αυτών των προδιαγραφών.

Σε ότι αφορά στην κηροζίνη η USAF από χρόνια μελετά βελτιωμένη JP-8 με λιγότερα κατάλοιπα που αφενός θα περιορίσουν το κόστος συντήρησης αφετέρου θα είναι λιγότερο επιβλαβή για το περιβάλλον. Ταυτόχρονα θα αυξήσουν την θερμική απόδοση του καυσίμου με αποτέλεσμα βελτιωμένες αποδόσεις των κινητήρων. Για τη βελτιωμένη σύνθεση της κηροζίνης αυτής έχουν μελετηθεί αντιοξειδωτικά πρόσθετα που μειώνουν τις αιτίες σχηματισμού αδιάλυτων παραγώγων, διαλύτες που απαλείφουν τα εναπομένοντα κατάλοιπα, απορρυπαντικά πρόσθετα με σκοπό τον καθαρισμό των τμημάτων του συστήματος καυσίμου που έρχονται σε επαφή και αδρανοποιητές μεταλλικών ιχνοστοιχείων που περιέχονται στο καύσιμο και επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις με συνέπεια τον σχηματισμό καταλοίπων.

Στην Ευρώπη σήμερα υπάρχει επίσης διαθέσιμο βιοκαύσιμο στα μεγαλύτερα αεροδρόμια αλλά η Ολλανδία είναι η μόνη χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης που αναγνωρίζει μέχρι στιγμής τη χρήση βιοκαυσίμων σύμφωνα με την ΙΑΤΑ (Ιούνιος 2016).

Όσον αφορά δε στους κατασκευαστές, όλοι προσανατολίζονται στην πιστοποίηση των προϊόντων τους (αεροπλάνα και κινητήρες) για χρήση βιοκαυσίμων με ελάχιστες ή καθόλου τροποποιήσεις στου μελλοντικούς και τους ήδη υπάρχοντες στο τέλος του 2016...

Εντούτοις δεν πρέπει να αφήνουμε να μας παρασύρει το... οικολογικό μας ενδιαφέρον καθώς τα βιοκαύσιμα δεν είναι «πανάκεια». Βασικό ζητούμενο θα πρέπει να είναι η ελεγχόμενη χρήση τους σαν ένα επιπλέον "όπλο" στη μάχη της περιβαλλοντικής προστασίας.

Στην αεροπορία έχουν γίνει πολλές δοκιμές από σχεδόν μία δεκαετία πριν, όταν τον Οκτώβριο του 2007 ένα διθέσιο αεριωθούμενο εκπαιδευτικό αεροπλάνο τύπου Aero L-29 Delfin πέταξε για πρώτη φορά δοκιμαστικά χρησιμοποιώντας 100% βιοκαύσιμο.

​Η πτήση έγινε από το αεροδρόμιο Reno στη Nevada. Πολύ σύντομα ακολούθησαν και άλλες με επιβατικά αεροπλάνα όπως με ένα Β747 της Virgin τον Φεβρουάριο του 2008 στην πτήση Λονδίνο - Άμστερνταμ με τον ένα από τους τέσσερις κινητήρες του να χρησιμοποιεί μίγμα 20/80% βιοκαύσιμο ενώ από τον Μάρτιο του 2016 η United άρχισε να χρησιμοποιεί καθημερινά βιοκαύσιμο στις πτήσεις της από το Los Angeles.

Οι διαδικασίες ανεφοδιασμού είναι ίδιες για τα πολιτικά ή πολεμικά αεροσκάφη και επειδή τα καύσιμα είναι εύφλεκτες ύλες απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή. Σε κάθε περίπτωση απαιτείται η προσεκτική γείωση του οχήματος ανεφοδιασμού με το έδαφος, του οχήματος με το αεροσκάφος, και του αεροσκάφους με το έδαφος. Ακόμη απαιτείται και η σύνδεση (γείωση) του ακροσωλήνιου που προσαρμόζεται στο σημείο υποδοχής ανεφοδιασμού με το αεροσκάφος.

Όλα αυτά για την εξάλειψη οποιασδήποτε πιθανότητας δημιουργίας σπινθήρα λόγω ηλεκτροστατικών φορτίων. Αν και τα περιστατικά δεν είναι συνηθισμένα κατα καιρούς έχουν καταγραφεί σοβαρά συμβάντα εκρήξεων λόγω πλημμελούς γείωσης κατα τον ανεφοδιασμό.

Κατα την διάρκεια του ανεφοδιασμού δεν επιτρέπεται να ευρίσκονται επιβάτες επί του αεροσκάφους, ενώ οποιοσδήποτε άλλος εργάζεται σε αυτό πρέπει να γνωρίζει ότι γίνεται ανεφοδιασμός και να είναι σε θέση να το εγκαταλείψει αν προκύψει οποιοδήποτε πρόβλημα ή ανάφλεξη.

Αν για οποιονδήποτε λόγο οι επιβάτες πρέπει να ευρίσκονται στο αεροσκάφος (περίπτωση ανεφοδιασμού σε διέλευση (transit) τότε το πλήρωμα καταλαμβάνει θέσεις επί των εξόδων, τοποθετούνται σκάλες σε δύο τουλάχιστον εξόδους και ενημερώνονται οι επιβάτες σχετικά. Οι επιβάτες πρέπει να μην έχουν δεμένες τις ζώνες ασφαλείας και να μην κυκλοφορούν στους διαδρόμους του αεροσκάφους. Για κάπνισμα δε ή κάθε χρήση φλόγας ούτε συζήτηση. Από την πλευρά του πληρώματος και των τεχνικών σε όλη τη διάρκεια του ανεφοδιασμού απαγορεύεται η λειτουργία των συσκευών επικοινωνίας πχ VHF και HF,του ραντάρ, κινητών τηλεφώνων όπως και η λειτουργία διακοπτών και διαφόρων μονάδων που δεν είναι απαραίτητες για τον ανεφοδιασμό..

Το δεύτερο σύστημα είναι και το πλέον χρησιμοποιούμενο στα σύγχρονα αεροδρόμια. Ειδικοί αγωγοί διατρέχουν υπογείως τους χώρους στάθμευσης των αεροσκαφών. Μικρά οχήματα που περιλαμβάνουν τους μηχανισμούς τελικής διύλισης (φιλτράρισμα), ρύθμισης της ροής και της πίεσης, και μέτρησης του παραδιδόμενου καυσίμου, συνδέονται σε ειδικά σημεία λήψης. Από την άλλη συνδέονται τα ακροσωλήνια με τις υποδοχές σύνδεσης ανεφοδιασμού συνήθως επί των πτερύγων ή επί της ατράκτου ανάλογα με τον τύπο του αεροσκάφους.

Συμβατικός κινητήρας J-47

​​​Για να ολοκληρωθεί αυτό το κείμενο χρειάστηκαν περισσότερες από πενήντα ώρες έρευνας και διασταύρωσης στοιχείων και διορθώσεων ώστε η ανάλυση αυτή να είναι όσο το δυνατόν επαρκέστερη και χωρίς ανακρίβειες. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όποια στοιχεία ή εικόνες θέλετε, εκτός από εκείνες που δεν είναι δικές μου, για μία δική σας εργασία. Θα το εκτιμούσα δε απεριόριστα αν με ενημερώνατε πριν.