تفاوت بنزین هواپیما با خودرو؛ چرا موتورهای هوایی همچنان به اکتان بالا و سرب نیاز دارند؟

بنزین هواپیما، برخلاف سوخت خودروها، همچنان حاوی سرب است که نقشی حیاتی در عملکرد ایمن موتورهای پیستونی ایفا می‌کند. این تفاوت اساسی برای بسیاری از هواپیماهای عمومی جهت جلوگیری از احتراق زودهنگام و حوادث هوایی ضروری است.

صنعت هوانوردی عمومی هنوز به استفاده از بنزین سرب‌دار متکی است، در حالی که سایر بخش‌ها از مدت‌ها پیش به سوخت‌های بدون سرب روی آورده‌اند. دلیل این امر به ویژگی‌های خاص موتورهای هوایی و نیاز آن‌ها به سوختی با اکتان بسیار بالا بازمی‌گردد که مانع از پدیده‌ای مخرب به نام «کوبش موتور» شود. بنزین‌های هوایی رایج مانند 100LL (۱۰۰ اکتان، سرب کم) حاوی تترااتیل سرب (TEL) هستند که به عنوان یک عامل ضدکوبش عمل می‌کند و از احتراق پیش از موعد سوخت جلوگیری می‌نماید.

چرا موتورهای هوایی به اکتان بالا و سرب نیاز دارند؟

تترااتیل سرب با جلوگیری از احتراق پیش از موعد (Pre-detonation) یا کوبش موتور (Knocking) از اجزای داخلی موتور محافظت می‌کند. در موتورهای هوایی، احتراق باید دقیقاً در لحظه مناسب اتفاق بیفتد تا نیروی یکنواخت و ایمنی پرواز تضمین شود. اگر سوخت پیش از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا و قبل از جرقه‌زنی شمع محترق شود، احتراق علیه حرکت پیستون عمل کرده و می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد، ذوب شدن قطعات موتور یا حتی خرابی فاجعه‌بار موتور شود.

• روش خنده‌دار بعضی خلبان‌ها برای سلام کردن به هواپیماهای دیگر در آسمان
• آیا خلبانان جنگنده همیشه با یک هواپیما پرواز می‌کنند؟
• اگر یک هواپیما به سیاه‌چاله نزدیک شود چه اتفاقی می‌افتد؟

بنزین سرب‌دار در دهه ۱۹۲۰ میلادی معرفی شد، زمانی که موتورهای هواپیما شبیه به نسخه‌های بزرگ‌تر موتور خودروها بودند. با این حال، در دهه ۷۰ و ۸۰ میلادی، با آشکار شدن مضرات سرب برای سلامتی و محیط زیست، استفاده از آن در سوخت خودروها در آمریکا ممنوع و تا سال ۱۹۹۶ کاملاً حذف شد، اما این ممنوعیت شامل سوخت بنزین هواپیما نشد. موتورهای پیستونی هواپیما با دور موتور پایین‌تر و نسبت‌های فشرده‌سازی بالاتر طراحی شده‌اند که احتمال کوبش را با سوخت‌های اکتان پایین‌تر افزایش می‌دهد. سازمان هوانوردی فدرال (FAA) همچنان استفاده از سوخت‌های سرب‌دار را به عنوان یک تدبیر ایمنی عملیاتی ضروری می‌داند، زیرا اطمینان در پرواز بیش از هر چیز دیگری اهمیت دارد.

آیا جایگزین‌های بدون سرب برای بنزین هواپیما وجود دارد؟

بله، چندین جایگزین بدون سرب در حال توسعه و آزمایش هستند. درجه اکتان بالاتر سوخت، احتمال احتراق پیش از موعد را کاهش می‌دهد. بنابراین، هر سوختی که به اکتان ۱۰۰ برسد و مشابه 100LL بسوزد، می‌تواند جایگزین شود. در اکتبر ۲۰۲۴، سوخت بدون سرب G100UL شرکت GAMI که شرایط لازم را برآورده می‌کرد، برای فروش عمومی عرضه شد. این گام بزرگی در راستای حرکت به سمت سوخت‌های بدون سرب در هوانوردی عمومی است.

سازمان FAA با همکاری گروه EAGLE، پیشتاز این توسعه است و سه سوخت مختلف را آزمایش می‌کند: ۹۱/۹۴UL از VP Racing، G100UL از GAMI و 100R از Swift Fuels. تاکنون فقط G100UL شرکت GAMI تمام مراحل صدور گواهینامه را با موفقیت پشت سر گذاشته است. FAA ضرب‌الاجلی را برای توقف استفاده از بنزین هواپیما سرب‌دار تا سال ۲۰۳۰ تعیین کرده است. این امر مستلزم تولید انبوه جایگزین‌های ایمن و کارآمد، آزمایش گسترده آن‌ها در موتورهای با عملکرد بالا و مدل‌های قدیمی، ایجاد زیرساخت‌های توزیع و وضع سیاست‌های محلی و ملی برای اجرای آن است. با وجود چالش‌ها، FAA در حال پیشرفت به سوی دستیابی به سوختی بدون سرب و در دسترس برای تمامی هواپیماهای عمومی است. پایگاه داده‌ای به‌روز نیز وجود دارد که تمامی هواپیماهای رسماً تأییدشده برای استفاده از G100UL را نشان می‌دهد.