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为什么飞机一定要烧煤油?用汽油、柴油不好吗?

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我们平常开的汽车用的是汽油,而飞机用的却是煤油。

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?

不管是汽油、煤油还是柴油,它们都是通过对原油进行提炼加工得到的燃料。



从油田里直接抽出来的黑色粘稠液体,我们通常说的石油就是提炼用的原油。

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。



通过蒸馏提炼以后会有石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油等多种燃料。

提炼过程中产生的杂质,也就是剩下的渣油,就成了我们铺路用的沥青。

原油本身具有可燃性,不过不能直接使用,是因为这样的原油非常不稳定,遇到高温很容易发生爆炸。

经过炼油厂提炼加工以后,不同等级的燃料防爆性能和稳定性也不同。



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℃。

因为柴油的能量密度较高,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内的可燃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,使用寿命上会更长一些,故障率较低,能够承受更大的功率输出。

在同等功率的情况下,柴油发动机的扭矩相对较大。

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,所以在燃烧时容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。

柴油发动机体积笨重,如果让飞机使用柴油,飞机需要的燃料动力就更高。

最关键的一点,如果飞机使用柴油,也就意味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。



在安全性方面上,汽油的安全性比煤油和柴油要低。

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。

在三者之间进行比较,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气候条件下可以正常运行。



不同于汽车和重型车辆,飞机的飞行环境往往在氧气较为稀薄的高空环境当中。

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。

煤油的燃烧性能较好,含有的杂质较少,燃烧过程中产生的污染低。



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,即使在高温高压的条件下,煤油也不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,因此在运输过程中,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。

飞机使用的煤油,也就是航空煤油,别名叫做无臭煤油,是石油产品之一。



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可以使用航空汽油,一些轻型运动型飞机,甚至可以直接使用不加乙醇和铅的95号汽油。



涡轴和喷气发动机我只能使用航空煤油,一般是3号航空煤油和5号航空煤油。

这个议题的是在航空煤油方面,我国曾经高度依赖于进口,后来随着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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