Das Flugticket kostet 300 Yuan und die Treibstoffkosten betragen 110 Yuan! Welcher Treibstoff wird in meinem Flugzeug verwendet?

Dank der rasanten Entwicklung von Transportmitteln wie Flugzeugen und Hochgeschwindigkeitszügen können wir jederzeit eine Tour im Stil einer Spezialeinheit starten. Frei nach dem Grundsatz „Sparen, wo es geht, ausgeben, wo es geht“ wird aber wohl jeder vor der Reise vergleichen und schauen, was günstiger ist.

Fühlen Sie sich oft von Sonderpreisen für Flüge angezogen, werden aber sofort entmutigt, wenn Sie die Gebühren für Flughafenbauarbeiten und Treibstoff sehen?

Warum sind Treibstoffzuschläge für Flugzeuge so teuer? Welche Art von Treibstoff wird in dem Flugzeug verwendet, in dem ich mich befinde? Die Antwort lautet weder Benzin noch Diesel.

01Welches Öl wird mit dem Treibstoffzuschlag gekauft?

Es gibt zwei Arten von Flugkraftstoff: Flugbenzin und Flugkerosin (abgekürzt „Jet Kerosin“). Ersteres wird im Allgemeinen in Flugzeugen mit Hubkolbenmotoren verwendet, wie etwa Hubschraubern oder Kommunikationsmaschinen; Letztere können in Flugzeugen mit Strahltriebwerken eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in den Verkehrsflugzeugen üblich sind. Daher ist unser Treibstoffzuschlag direkt an den Preis des Flugbenzines gekoppelt.

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Was also ist Flugkerosin? Flugkerosin ist ein speziell für die Luftfahrtindustrie entwickelter und hergestellter Kraftstoff. Es wird auch Düsentreibstoff oder Kerosin genannt. Es wird üblicherweise aus Rohöl raffiniert und besteht hauptsächlich aus verschiedenen Fraktionen von Alkanen, aromatischen Kohlenwasserstoffen und Olefinen. Die Bestandteile von Flugkerosin und gewöhnlichem Kerosin sind in etwa gleich. Der Unterschied besteht darin, dass bei Flugbenzin die geruchsintensiven Sulfide aus dem herkömmlichen Kerosin entfernt wurden, sodass Flugbenzin auch als geruchloses Kerosin bezeichnet wird. Um die gesetzlichen Anforderungen an Flugkraftstoff zu erfüllen, wurde dieser außerdem Prozessen wie Hydrierung, Destillation, katalytischem Cracken und Sauerstoffentfernung unterzogen. Während des Produktionsprozesses werden auch Spurenkomponenten wie Antistatika, Antioxidantien, Verschleißschutzmittel, Vereisungsschutzmittel und Metallpassivatoren in einem bestimmten Verhältnis beigemischt.

Die Zusammensetzung und das Aussehen von Flugkraftstoff gemäß der nationalen Norm GB 6537-2018

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02 Was ist der Unterschied zwischen Flugbenzin, Kerosin und Diesel?

Um zwischen Flugkerosin, Benzin und Diesel zu unterscheiden, müssen wir zunächst über deren Herstellung sprechen. Die Ölraffination ist ein komplexer Prozess. Vereinfacht ausgedrückt: Zunächst wird das Rohöl auf eine hohe Temperatur erhitzt. Das erhitzte Rohöl gelangt in einen Destillationsturm – ein vertikales, turmartiges Gerät mit mehreren horizontalen Schalen im Inneren. Das Rohöl erhitzt sich im Destillationsturm und Verbindungen mit unterschiedlichen Kohlenstoffkettenlängen beginnen sich zu trennen .

Im Allgemeinen gilt: Je kürzer die Kohlenstoffkette eines Kohlenwasserstoffs derselben Art, desto niedriger ist sein Siedepunkt und desto leichter verflüchtigt er sich. Schwerere Verbindungen wie Kerosin und Diesel neigen dazu, im unteren Teil zu kondensieren, während leichtere Verbindungen wie Benzin dazu neigen, im oberen Teil zu kondensieren. Auffangvorrichtungen werden auf unterschiedlichen Höhen des Destillationsturms angebracht, um unterschiedliche Fraktionen aufzufangen. Diese Sammeleinheiten können eine Reihe von Produkten trennen, darunter Benzin, Diesel, Heizöl, Düsentreibstoff, Propan, Schmiermittel, Asphalt, Petrochemikalien und mehr.

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Generell werden Kerosin, Benzin und Diesel für die Luftfahrt durch Erdöldestillation gewonnen, es gibt jedoch deutliche Unterschiede zwischen den dreien. Benzin ist ein Kraftstoff, der aus der leichten Fraktion von Erdöl gewonnen wird und im Allgemeinen aus 4 bis 12 Kohlenstoffatomen besteht. Flugkerosin ist der schwerere Teil, der im Erdöldestillationsturm extrahiert wird und im Allgemeinen aus 5 bis 16 Kohlenstoffatomen besteht; Diesel ist ein Kraftstoff, der aus der schwereren Fraktion gewonnen wird, die im Allgemeinen aus 8 bis 21 Kohlenstoffatomen besteht. Die oben angegebene Anzahl an Kohlenstoffatomen ist eine Schätzung für allgemeine Situationen und kann von der tatsächlichen Anzahl abweichen. Die Dichte von Benzin, Flugkerosin und Diesel nimmt wiederum zu. Flammpunkt (die niedrigste Temperatur, bei der ein Material oder Produkt mit der Außenluft ein Gemisch bildet und bei Kontakt mit Flammen sofort blitzt und brennt. Materialien oder Produkte mit einem hohen Flammpunkt sind nicht leicht zu entzünden): Benzin < Flugbenzin < Diesel; Siedepunkt : Benzin < Flugbenzin < Diesel; Flüchtigkeit : Benzin > Flugbenzin > Diesel; Heizwert pro Volumeneinheit (die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von Kraftstoff freigesetzt wird): Benzin < Flugkerosin < Diesel; Kompressibilität : Benzin > Flugbenzin > Diesel; Viskosität : Benzin < Flugbenzin < Diesel.

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Neben der Ölraffination haben Wissenschaftler und die Luftfahrtindustrie auch ein Verfahren zur Herstellung von Flugkerosin aus Biomasse entwickelt. Durch spezielle chemische Behandlungen in Kombination mit Raffination und standardisierter Verarbeitung können einige erneuerbare Materialien wie Pflanzenöl, Tierfett, Altspeiseöl, Algenöl oder Holzfasern in Bio-Flugzeugtreibstoff, also erneuerbares Flugkerosin, umgewandelt werden.

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03Warum verwenden Flugzeuge kein Benzin oder Diesel?

Erstens hat Flugbenzin im Vergleich zu Benzin einen höheren Flammpunkt und eine geringere Flüchtigkeit, wodurch es in großen Höhen, bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck stabiler brennt. Sicherheit ist bei der Lagerung und Handhabung von Flugbenzin von entscheidender Bedeutung! Zweitens ist Flugkerosin kostengünstiger . Im Vergleich zu Benzin hat es einen höheren Heizwert und eine geringere Menge kann die gleiche Arbeit leisten, was für Langstreckenflüge und Flugzeuge, die große Mengen Treibstoff transportieren müssen, sehr wichtig ist. Was ist mit Diesel? Derzeit handelt es sich bei der überwiegenden Mehrheit der Flugzeugtriebwerke um Turbinentriebwerke, und Voraussetzung für ihren Betrieb ist die vollständige Zerstäubung des Kraftstoffs. Diesel hat eine hohe Viskosität und seine Zerstäubungswirkung kann den Anforderungen von Turbinentriebwerken nicht gerecht werden, daher kann Diesel nicht als Flugkraftstoff verwendet werden.

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Wie viel Treibstoff verbrauchen wir also auf einem Flug? Der Treibstoffverbrauch eines Flugzeugs hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem vom Flugzeugmodell, dem Ladegewicht, der Fluggeschwindigkeit, der Flughöhe, der Reichweite sowie der Windgeschwindigkeit und -richtung. Nehmen wir als Beispiel die C919, das erste Großraum-Düsenverkehrsflugzeug meines Landes, das unabhängig und gemäß internationalen Lufttüchtigkeitsstandards sowie mit unabhängigen Rechten am geistigen Eigentum entwickelt wurde und im Mai dieses Jahres seinen ersten kommerziellen Flug absolvierte. Seine maximale Treibstoffkapazität beträgt 19,56 Tonnen (während des Fluges wird er im Allgemeinen nicht vollständig betankt. Überlegen Sie, warum?) und seine Reisegeschwindigkeit beträgt Mach 0,785 (ungefähr 962 Kilometer pro Stunde). Es wird geschätzt, dass es während der Reise etwa 2,8 Tonnen Treibstoff pro Stunde verbraucht. Berechnet auf der Grundlage einer tatsächlichen Passagierauslastung von 168 Personen beträgt der durchschnittliche Treibstoffverbrauch pro Person und 100 Kilometer 2,3–2,4 l. (Die durchschnittliche Dichte von Flugkerosin beträgt etwa 750 kg/m3).

C919 Reichweiten-/Lastdiagramm: Die Reisegeschwindigkeit der C919 beträgt Mach 0,785 und die maximale Treibstofflast beträgt 19.560 kg. Quelle: Referenz [5]

Interessierte Leser können zudem den Pro-Kopf-Treibstoffverbrauch ihrer eigenen Reise anhand des Flugzeugmodells und der Sitzplätze berechnen.

Verweise

[1] Collins C D. Umsetzung der Phytoremediation von Erdölkohlenwasserstoffen[J]. Phytoremediation: Methoden und Übersichten, 2007: 99-108.

[2] GB 6537-2018 Nr. 3 Düsentreibstoff

[3] „Die Chemie der Erdölprodukte“ https://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/coal.html

[4] Zhai Yanliang, Lu Hongkong, Zhang Jian et al. Forschungsstand zur Technologie zur Herstellung von Flugkraftstoff auf Biomassebasis[J]. Chemische Technologie, 2022.

[5] „C919 Flugzeugeigenschaften für die Flughafenplanung ACAP C919-SVV19-50009-00“

Autor: Ji Minghua, PhD, Shanghai Advanced Research Institute, Chinesische Akademie der Wissenschaften, F&E-Direktor, Shanghai Qingrui Food Technology Co., Ltd.

Herausgeber: Tinker Bell