מדינת ישראלדיווח טלפוני מיידי על תאונה או תקרית חמורה 24 שעות ביממה:
050-6212757
050-6212435
משרד החוקר הראשי
עמוד הביתבטיחות טיסהשימוש בדלק מכוניות במטוסים

שימוש בדלק מכוניות במטוסים

בנזין מטוסים (Aviation Gasoline - Avgas) עם אוקטן גבוה,  נמצא בשימוש בהרבה מטוסים ובמכוניות מרוץ והוא נבדל מבנזין מכוניות (Mogas - Motor Gasoline). ישנם מטוסים קלים המשתמשים בבנזין מכוניות, במקום בבנזין מטוסים.
בבנזין מטוסים משתמשים במטוסים עם מנועי בוכנה, או מנועי ואנקל (Wankel). מנועי טורבינה יכולים לפעול עם בנזין תעופתי, אבל בדרך כלל לא משתמשים בו. מנועי טורבינה ודיזל מתוכננים לפעול בדלק סילוני, שהוא מבוסס על נפט.

הגדרות בסיסיות

הבנזין מזוקק בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר דס"ל ולכן הוא נדיף יותר.

תכונות בנזין למנוע בוכנה תעופתי:
  • בנזין - תערובות של תמיסות אורגניות נדיפות
  • נדיף - לחץ אדים גבוה יחסית כדי לאפשר הצתה מהירה על ידי ניצוץ
  • נדיפות יתר - אם  הבנזין יותר מדי נדיף, נוצר לחץ אדים גבוה, היכול לגרום לבועת גז וממנה לנעילת אדים במערכת הדלק
  • אוקטן מתאים - דרוש למניעת דטונציות (פיצוץ/הצתה מוקדמים), כדי למנוע נזק למנוע
לחץ אדים
  • לחץ אדים - הלחץ בפאזה הגזית על פני הבנזין (kPa קילופסקל = בערך מיליבר)
  • גז משתחרר מהבנזין כאשר - טמפרטורה גבוהה, לחץ נמוך
  • נעילת אדים - ואקום על ידי המשאבה, או חימום יתר יגרמו לרתיחת וליציאת המרכיבים הקלים, ותיוצר בועה והדלק יחדל לזרום
  • לחץ אדים בבנזין תקני: בנזין חורף: 50-80 kPa; בנזין קיץ: 45-60 kPa, 100LL: 38-48 kPa
מהו אוקטן
  • אוקטן - המדד להתנגדות הדלק להצתה עצמית מוקדמת
  • רמת אוקטן - מושגת על ידי שילוב המרכיבים האלפינים, ארומטים, אוקסיגנטים ועופרת (Tetra Ethyl Lead).
  • יחס דחיסה גבוה - נותן הספק גבוה למנוע, אך דורש אוקטן גבוה יותר
  • דרישה - מנועים עם יחס דחיסה 1:7 - 1:8 דורשים אוקטן ממוצע של 91 אוקטן
  • 100 אוקטן - התקבל כמתאים לכל המנועים התעופתיים
  • הוספת עופרת - כדי לקבל אוקטן 100 דרוש להוסיף עופרת (0.5g/liter) ואז מתקבל הסימון 100LL  - LL-Low Lead
  • דלק מוגז (Mogas) - במוגז אין עופרת

עופרת בבנזין

כדי להבין את תפקיד העופרת  בבנזין יש להכיר את המבנה של מנוע השריפה הפנימית ואת הדרך שבה הוא שורף את התערובת דלק/אוויר. העיקרון הבסיסי של פעולת מנוע זה הוא - שתערובת של דלק ואוויר נדחסת בתוך גליל (צילינדר) וברגע מסוים היא מוצתת על ידי ניצוץ מהמצת. הדלק הבוער יוצר במהירות תערובת של גזים לוהטים (בעיקר אדי מים ופחמן דו-חמצני), שהם בעלי נפח גדול בהרבה מנפח התערובת המקורית של דלק ואוויר. הגז המתפשט במהירות דוחף את הבוכנה שבגליל. תנועת הבוכנה, הלוך ושוב, מעוברת, באמצעות גל הארכובה, לתנועה סיבובית של הסרן, וממנו לפרופלור.

הבה נתבונן ביתר פירוט כיצד נשרף הדלק.
 הדלק אינו נשרף באופן מיידי, אלא בשלבים. כאשר חזית הלהבה מתפשטת מהמצת דרך התערובת דלק/אוויר (והבוכנה עדין מורמת) חלקה הקטן של התערובת, המרוחקת מהמצת, נדחס עוד ועוד עד להצתתו העצמית (הספונטאנית). הצתה זו - למעשה פיצוץ - גורמת לנקישה הנשמעת מהמנוע. כאשר הנקישה קלה, אין הדבר גורם לנזק, אולם כשהנקישה חזקה ומתמשכת, יגרום הדבר פעולה לא-יעילה של המנוע וייגרם נזק לבוכנה ולראש הגליל. פעולה דומה, משובשת אף היא, של המנוע נקראת "נקישה במהירות גבוהה" והיא לא תורגש בדרך-כלל עד להתכת הבוכנה וקלקול המנוע.
עמידתו של המנוע בפני תופעת הנקישה תלויה בגורמים רבים שהחשובים הם: תכנון חלל השריפה, אחידות התערובת דלק/אוויר, יחס הדחיסה של המנוע, הטמפרטורה בחלל השריפה, מהירות המנוע, העומס, איכות הדלק והרכבו הכימי.

יחס דחיסה ויעילות
יחס הדחיסה של מנוע הוא היחס שבין נפחו המרבי של גליל המנוע לנפחו המזערי, או - עד כמה נדחסת התערובת דלק/אוויר לפני ההצתה. ניתן לאמור, בדרך כלל, כי ככל שגבוה יחס הדחיסה של המנוע כך גוברת נטייתו לנקוש. מסיבה זאת תכונותיו מונעות הנקישה של הדלק הן כל-כך חשובות. כאשר משתמשים בדלק בעל מספר אוקטן גבוה יכול היצרן לתכנן מנוע בגודל מסויים עם הספק גבוה יותר.

מספר אוקטן
מספר האוקטן הוא מדד לעמידות הדלק בפני נקישה. אך מספר האוקטן של הבנזין המתקבל בזיקוק רגיל אינו גבוה דיו לצורך שימוש במנועים חדישים, בעלי יחס דחיסה גבוה, ולכן יש צורך להעלות את מספר האוקטן של הדלק. הדבר נעשה, בדרך-כלל, בהוספת מרכיבים המכילים עופרת.

חלופות לעופרת
לסילוק העופרת מהדלק שתי תוצאות עיקריות: נזק אפשרי למנוע וירידה בערך האוקטן של הדלק, שפירושו מנוע בעל יחס דחיסה נמוך יותר, או יעילות נמוכה יותר.
הנזק למנוע יכול להימנע בביצוע שינויים הנדסיים צנועים מאוד, אבל אלה צריכים להיעשות בשלבי תיכון המנוע וייצורו ואינם ניתנים ליישום יעיל מאוחר יותר. את ערך האוקטן של הדלק ניתן להעלות בכמה דרכים: שימוש בתוספים לדלק; בשינוי דרכי הזיקוק הנוכחית שלו; או בהוספת דלקים אחרים בעלי מספר אוקטן גבוה. נסביר בקצרה כל אחת מהאפשרויות האלה:
  • תוספת לדלק - התוספים הטובים ביותר למניעת נקישה שנמצאו עד כה הן TML (תתרה מטיל עופרת) ו-TEL (תתרה אטיל עופרת) עם RON גבוה (RON - Research Octane Number, הסבר בהמשך). תוסף אחר, הוא תרכובת אורגנית של מנגן (MTT) הוא יעיל פחות מ-TEL אבל נעשה בו שימוש מסויים בארה"ב ובקנדה.
  • שינוי דרכי הזיקוק - ניתן לשלוט במספר האוקטן של הדלק המיוצר בבתי הזיקוק, תוך כדי תהליך הזיקוק. ככל שמידת ה"הפיצוח" של הדלק בזיקוק גדולה יותר, כך עולה מספר האוקטן שלו, אולם, זיקוק ממושך פירושו גידול בהוצאות הייצור. מקובל שהתוצר המיטבי של בית זיקוק מודרני הוא RON

בנזין מטוסים (Avgas) - תכונות וסוגים

רכיב הנפט העיקרי בתערובת בנזין מטוסים (Avgas) הוא אלקלייט (Alkylate), החיוני בערוב של דלקי איזואוקטן (דלקים עם אוקטן גבוה מ-100- Isooctanes), ובשינויים שמבצעים בבתי זיקוק. לבנזין מטוסים יש צפיפות של 6.02 ליברות בגלון אמריקני, ב- 15°C, או 0.721 ק"ג/ליטר. בדרך כלל משתמשים בצפיפות זו בחישובי משקל ואיזון. הצפיפות גדלה ל-6.40 ליברות בגלון אמריקני ב- 40°C והיא יורדת בכ- 5% בכל גידול בטמפרטורה של 9°F/5°C
לבנזין מטוסים יש מקדם פליטה של 18.355 פאונד CO2 לכל גלון אמריקני (2.1994 ק"ג/ליטר), או כ- 3.05 יחידות משקל של CO2 הנוצרות בכל יחידת דלק שבשימוש.
לדלק מטוסים יש לחץ אדים יותר נמוך, אך יותר אחיד, מאשר של דלק מכוניות. תכונה זו מאפשרת לשמור את הדלק במצב צבירה נוזלי בגובה רב, תכונה המונעת נעילת אדים.

תערובות הדלק המיוחדות שבהן משתמשים היום זהות לאלה שפותחו ב-1940, והשתמשו בהן במנועים שהיו בשימוש צבאי וחברות תעופה עם רמה לחץ סעפת גבוהה, כגון מנוע רולס רויס מרלין, שהיה בשימוש מטוסי הקרב ספיטפייר והאריקן, במטוס הקרב הפצצה מוסקיטו ובמפציץ לאנקסטר.

דירוג

דלק לשימוש בתעופה, מזוהה על ידי שני מספרים הקשורים למספר אוקטן מוטורי (MON - Motor Octane Number, הסבר בהמשך). המספר הראשון מראה את אומדן האוקטן בדלק שנבחן בסטנדרט "תעופתי עני", בדומה למפתח נגד פיצוץ מוקדם שניתן לדלק מכוניות. המספר השני מראה את אומדן האוקטן בדלק שנבחן בסטנדרט "תעופתי עשיר", המנסה להתאים למצב של גידוש יתר בתערובת עשירה, טמפרטורה גוברת ולחץ סעפת גבוה. צבע הדלק עוזר לצוותי הקרקע ולטייסים לזהות את הדירוג הנכון של הדלק.

100LL
הדלק התעופתי המוכר ביותר, שצבעו כחול, הוא 100LL. פירוש שמו באנגלית הוא: 100Low Lead - מעט עופרת 100. דלק זה מכיל, כשמו, כמות קטנה של תתרה-אטיל עופרת (TEL - Tetra-Ethl Lead), שהיא תרכובת עופרת המורידה בבנזין את נטיית הדלק להצתה מוקדמת (פיצוץ מוקדם), תחת עומס גבוה, טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה. הצתות מוקדמות כאלה גורמות לכשל מנוע מוחלט.

91/96 & 115/145
בעבר היו דירוגי דלק נוספים, בעיקר לשימושים צבאיים, כמו 115/145 (בצבע סגול) ו-91/96 (בצבע חום) אוסף מוגבל של 115/145 (בדרך כלל נקרא AVGAS 115) יוצר עבור אירועים מיוחדים כמו מרוצי אוויר בלתי מוגבלים.

בנזין מכוניות

בנזין מכוניות (ידוע בשם מוגז [Mogas], או אוטוגז בקרב טייסים), שאינו מכיל אתנול, יכול להיות בשימוש במטוסים מורשים, מטוסי ניסוי, אז"מים (Ultralighrs) וגם מטוסים קלים, שיש להם הגדר STC - Supplemental Type Certificate לשימוש בדלק מכוניות, שיש בו מחמצנים נוספים, אבל לא אתנול. לרוב המטוסים המורשים יש מנועים עם לחץ דחיסה נמוך, שיש להם הרשאה להשתמש באבגז (Avgas) 80/87, והם משתמשים באופן רגיל בבנזין מכוניות 87 נגד דפיקות מנוע, כגון ססנה 172 הפופולארית, פייפר צ'ירוקי עם מנועי 150 כוח סוס (110 kW), סוגים של לייקומינג 0-32. כמה מנועי מטוסים מוגדרים במקור לשימוש בבנזין תעופתי (Avgas)  91/96ויש להם  הגדר STC זמין לפעול בבנזין 91 נגד דפיקות. כמו צ'ירוקי עם מנוע 160 כוח סוס (120 kW), לייקומינג 0-32, או 180 כוח סוס (130kW) לייקומינג 0-360, או ססנה 152 עם מנוע 0-235. בכל  אופן, לרוב המטוסים בנזין מכוניות (Mogas) לא יכול להיחשב תחליף יישומי לבנזין תעופתי (Avgaz), בגלל שלמנועיהם דרוש דלק 100 אוקטן. במנועים אלה, הפועלים באוקטן גבוה דרושים שינויים, על מנת שהם יוכלו להשתמש בדלק עם אוקטן נמוך.

דרישות STC למעבר למוגז - לפי FAR

  • 105 שעות טיסה, 100% הספק
  • 45 שעות ב-60-85% הספק
  • טיסות ב-12,500 רגל בבנזין חורף (Worst case), מחומם ל-110F/43C
  • בדיקות לעמידות הצנרת, דטונציה, זרימת דלק, טמפרטורת מנוע, נעילת אדים, בלאי שסתומים
  • STC לא מתקבל אם נצפה נפילה בהספק, או בלחץ דלק

שיטות מדידת אוקטן

הגדרות:
  • MON - Motor Octane Number
  • RON - Research Octane Number
אוקטן מחושב
Pon - (RON + MON)/2
PON - Pump Octane Number
  • בתחנות הדלק בארה"ב השילוט הוא PON
  • בתחנות הדלק בארץ ובאירופה השילוט הוא RON
  • דרישת המינימום ב-STC ניתנת ב-PON

מאפיינים למוגז בתעופה

  • תקן ישראלי מתאים ל-STC
  • אוקטן נכון למניעת דטונציה
  • לחץ  אדים בתחום המותר
  • בנזין חורף, בנזין קיץ – מיצוי כלכלי של תוצר בתי הזיקוק
  • צפיפות - למעקב איכות בין תעודת משלוח ופריקה
  • אלכוהול - אסור

תקנים למוגז

* תקנים זהים:
  • אמריקני - ASTM 4814 , זהה ל- ASTM 439.
  • אירופי - .EN-228
  • ישראלי - ת"י 92
* הדלק חייב להיות נטול אלכוהול (אתיל אלכוהול)

* יכול להכיל אוקסיגנטים:
Methyl Tertiary Butyl Ether - MTBE, and ETHYL Tertiary Butyl Ether - ETBE

עלון מידע מיוחד לכשירות אווירית

אלכוהול
בהתאם לעלון מידע מיוחד לכשירות אווירית (Special Airworthiness information Bulletin) של FAA, מספר CE-07-06, מ-27 אוקטובר 2006, דלק המכיל אלכוהול אינו מותר לשימוש במטוסים, מהסיבות הבאות:
  • תוספת של אלכוהול לבנזין מכוניות מגבירה את נדיפות הדלק, היכולה לגרום לנעילת אדים
  • אלכוהול בתוך בנזין מכוניות מאכל אטמי גומי וחומרים נוספים במטוסים, תופעה היכולה לגרום לשיבושים והתדרדרות מערכת הדלק
  • אלכוהול בתוך בנזין מכוניות יגיע לשלב היפרדות ממנו, כאשר הדלק קר, כתוצאה מעליית המטוס לגובה רם יותר. כאשר האלכוהול נפרד מהדלק, הוא עלול לספוח אליו מים, שנשארו בכוסית ההפרדה
  • אלכוהול בתוך בנזין מכוניות מקטין את רמת האנרגיה של הדלק. למתנול יש כ-55% מרמת האנרגיה בדלק ולאתנול יש כ-73% מרמת האנרגיה בדלק. ככל ששיעור האלכוהול בדלק יגדל, כך יקטן טווח הטיסה
המלצות
מומלץ לנהוג על פי המפורט מטה, כאשר משתמשים בבנזין מכוניות:
  • השתמש בבנזין מכוניות המתאים לדרישות המצוינות בספר ההדרכה של המטוס, או בהתאם להוראות ההדרכה של ה-STC:
    • אמת שלדלק יש את שיעור האוקטן הנכון
    • אמת שלדלק יש את המחמצנים המותרים:
      • בנזין מכוניות המכיל MTBE - Methyl Tertiary Butyl Ether, או ETBE - Ethyl Tertiary Butyl Ether, מותר לשימוש, בגלל שחומרים אלה אינם סופחים מים
      • בנזין מכוניות המכיל אלכוהול (מתנול, או אתנול) לא מותר לשימוש במטוסים, אלא אם אושר במיוחד על ידי TC, או STC
  • אם הנך לא בטוח באחוז האלכוהול בבנזין המכוניות שהנך עומד להשתמש, אפשר לבדוק זאת באמצעים הבאים:
    • צנצנת זכוכית, או עשויה מחומר פלסטי עמיד בכימיקלים, עם 10 מרווחים, המסומנים במרחק שווה זה מזה.
    • הוסף לצנצנת חלק אחד של מים (כ-100 ml) עד לסימן הראשון. הוסף 9 חלקים של בנזין מכוניות (כ-900 ml), כך שהצנצנת תתמלא עד הסימן העליון. סגור את הצנצנת ונער היטב. הנח את הצנצנת במנוחה במשך כ-10 דקות, עד שהדלק בתוכה יחזור להיות שקוף ובהיר. רשום את הקו החדש שנוצר בין הבנזין לבין המים
  • אם ימצא אלכוהול בבנזין המים יספחו אותו וכמות המים הראשונית בצנצנת תגדל. במקרה כזה הבנזין הזה אינו ראוי לשימוש במטוסים. אולם, אם כמות המים נשארה זהה, המשמעות היא שאין אלכוהול בבנזין ושהוא ראוי לשימוש במטוסים

דרישות ממטוס בארץ להסבה למוגז

  • כנף עילית או הזנה בגרביטציה
  • אם כנף תחתית (PA 28) - נדרשים שינויים בצנרת הדלק ומשאבה ייחודית
  • מנוע עם יחס דחיסה נמוך (1:7), או בינוני (1:8)
  • יש STC FAA לדגם
  • ה-STC אושר על ידי רת"א

תפעול במוגז

נעילת אדים (גם ב-Avgas) לחץ אדים נמוך גורם לבועה בבנזין חם, שמתחילה להיווצר על ידי הפרעה בזרימה ורעידות. בזמן הנעילה התערובת הופכת ענייה והמנוע נותר "רעב". (במנועים עם קרבוראטור הבנזין שנכנס אליו חם מאוד מתאדה ונוצרת תערובת עשירה מדי, שחונקת את המנוע) בדיקות למניעת תחילתה של היווצרות בועת אדים:
  • אטימות הצנרת לחדירת אוויר, נזילות, קריסה, מגע עם צילינדר חם, עגינה נאותה למניעת רעידות, עטיפת צנרת בבידוד חום
  • בדיקת תקינות של נשם המיכל (מניעת וואקום)
אמצעי זהירות לפני המראה
  • תדלוק לפני טיסה - עדיף בנזין קריר
  • הסעה ממושכת - אחרי הסעה ממושכת מפעילים לפני ההמראה כוח מלא לסילוק הבנזין החם מהצנרת
  • נפילת הספק - אם קיימת נפילה בהספק - להפסיק המראה
נהלי חירום (נכון גם ל-Avgas)
  • זיהוי נעילת אדים בטיסה - EGT - Exhaust Gas Temperature עולה, מנוע מגמגם.
  • פעולות:
    • הורד אף ומצערת למינימום, כדי להוריד את צריכת הדלק עד חזרה לנורמאלי
    • הפעל משאבת בוסטר, אם קיימת. אם היא כבר ב-ON נתק אותה
    • כוון לתערובת עשירה
    • קרח בקרבוראטור - הפעל חימום מוקדם יותר מאשר ב-Avgas

נהלי בקרת איכות בנזין מוגז

  • מיכל אספקה מגיע מבז"ן חתום בפלומבה, מלווה בתעודות בקרת איכות האצווה (Lot)
  • לפני הפריקה, לבדוק משקל סגולי, אלכוהול, מים, תרחיף וצבע
  • בדיקה יומית למים וניקוז המסננים ותקינות
  • בדיקות תקופתיות לאישור תקינות מתקן התדלוק
  • בעת מילוןי מיכל המטוס עובר הבנזין שלושה שלבי סינון

מתדלק במוגז - עליך לדעת:

  • למטוס יש STC מאושר רת"א
  • סוג המוגז תואם את ה- STC (אוקטן 95 או אוקטן 98)
  • אפשר לערבב מוגז עם 100LL
  • כל 75 שעות צריך למלא מיכל ב-100LL
  • אחרי שיפוץ מנוע צריך לטוס 25 שעות ב-100LL
בסופו של הליך - אחריות השימוש הנכון במוגז מונחת על הטייס
 

הודעות החוקר הראשי

רביעי, 13 נובמבר 2019
הזדקרות בהקפה לפני נחיתה (דוח 76-19)
מס' הודעה: 1322 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 76-19, לתאונה שארעה בתאריך 2.11.2019, לאווירון זעיר מסוג P92 מס' רישום 4X-HMY, בנחל צניפים
קרא עוד...הזדקרות בהקפה לפני נחיתה (דוח 76-19)
שני, 28 אוקטובר 2019
דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19
מס' הודעה: 1320 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19, לתאונה שארעה בתאריך 2.10.2019, לאווירון זעיר מסוג סוואנה, מס' רישום 4X-HIY, במנחת עין ורד
קרא עוד...דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19
שלישי, 01 אוקטובר 2019
אובדן שליטה בהליכה סביב לאחר קנגרו בנחיתה (דוח 74-19)
מס' הודעה: 1321 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 74-19, לתאונה שארעה בתאריך 21.10.2019 לאווירון זעיר מסוג AEROPRAKT 22LS מס' רישום 4X-HYL, במנחת עין ורד
קרא עוד...אובדן שליטה בהליכה סביב לאחר קנגרו בנחיתה (דוח 74-19)
לכל הודעות החוקר הראשי
למעלה