Update wirft Fragen zum Fortschritt bei bleifreiem Avgas auf

Flugzeug

Der Zweck von EAGLE besteht darin, den sicheren und intelligenten Übergang in eine bleifreie Zukunft für die gesamte Flotte der allgemeinen Luftfahrt zu planen. [Dateifoto: Shutterstock]

Es scheint, dass die Uhr von Woche zu Woche lauter tickt, da der Druck wächst, einen brauchbaren Ersatz für das primäre bleifreie Avgas zu finden, das in der Flotte der allgemeinen Luftfahrt eingesetzt wird. Und wir brauchen laut Branchenführern mehr Transparenz über den Prozess – und die Rezepturen für die betreffenden Kraftstoffe.

Um den Blick auf das Problem zu richten – und kritisches Hinterfragen des Prozesses zu erzwingen – veranstaltete die General Aviation Manufacturers Association am Montag eine Diskussionsrunde mit Interessenvertretern der EAGLE-Initiative (Eliminate Aviation Gasoline Lead Emissions), um über den aktuellen Stand der Dinge zu berichten. Die Initiative strebt einen vollständigen Ersatz von bleihaltigem Kraftstoff bis spätestens 2030 an, mit einem Auslaufen des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hohen Sicherheitsniveaus im GA-Betrieb, der hauptsächlich davon betroffen ist.

Das Gremium wurde von den Co-Vorsitzenden der Initiative, Mark Baker, Präsident und CEO der Aircraft Owners and Pilots Association, und Lirio Liu, Geschäftsführer des Flugzeugzertifizierungsdienstes der FAA, geleitet und von Führungskräften der National Business Aviation unterstützt Association, National Air Transportation Association, Experimental Aircraft Association, Helicopter Association International und National Association of State Aviation Officials.

Führungskräfte von vier wichtigen Herstellern, die beim Ausstieg aus bleihaltigem Kraftstoff in der ersten Reihe saßen, schlossen sich ihnen an und äußerten sich zum Stand der Dinge:

Die Dringlichkeit ist real: Die Environmental Protection Agency veröffentlichte im Oktober 2022 ihre vorgeschlagene Feststellung zu bleihaltigem Flugkraftstoff und bereitete damit die Bühne für eine endgültige Entscheidung, die Branchenführer voraussichtlich bis Ende 2023 treffen werden.

Derzeit befinden sich vier mögliche Kraftstoffe in der Entwicklung und Erprobung. Um dieses Ziel zu erreichen, gehen sie jedoch zwei unterschiedliche Wege.

Die erste basiert auf dem langjährigen Programm der Piston Aviation Fuel Initiative (PAFI) der FAA und nutzt Konsensstandards, die in Zusammenarbeit mit der American Society of Testing and Materials (ASTM) entwickelt wurden. Dies war der Prozess, den Swift Fuels mit seinem bleifreien UL94-Avgas abgeschlossen hat, das ab 2015 ernsthaft auf den Markt kam und ab 2021 weitverbreitet eingesetzt wird. Zwei Unternehmen haben 100-Oktan-Kraftstoff im Bewertungsprozess nach PAFI: Afton Chemical/Phillips 66 und Lyondell/VP Racing.

„Derzeit durchlaufen die PAFI-Kraftstoffe umfassende Motorhaltbarkeits- und Ausdauertests, die voraussichtlich bis Ende Juli abgeschlossen sein werden“, so Peter Bunce, Präsident und CEO von GAMA. Wenn ein Kraftstoff das nächste Testtor passiert, gelangt er auf die nächste Ebene bei den OEMs der Flugzeugzelle. Der Abschluss des ASTM-Prozesses ermöglicht den Markteintritt mit einem hohen Maß an Vertrauen in seine Eignung.

Der alternative Weg führt über das Supplemental Type Certificate (STC)-Verfahren, das Eigentum des Kraftstoffherstellers ist, der direkt mit der FAA zusammenarbeitet. Zwei STC-Kraftstoffe verwenden derzeit dieses Verfahren zur Zulassung: 100R von Swift Fuels und G100UL von GAMI. Swift Fuels plant außerdem, die ASTM-Zulassung für seinen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl zu durchlaufen, und laut GAMA hat ASTM bereits ein Arbeitskomitee zur Bewertung des Kraftstoffs eingerichtet.

GAMI hat die FAA-STC-Genehmigung für die Verwendung seines Treibstoffs in einer Vielzahl von Triebwerken erhalten, und Besitzer können das STC jetzt für ihre Flugzeuge erwerben. Der Kraftstoff ist jedoch noch nicht auf dem Markt verfügbar. Laut GAMI wird der Kraftstoff verfügbar sein, „so schnell wie die Produktion hochgefahren und der Kraftstoff an Flughäfen geliefert werden kann“. Schätzungen zufolge wird 2023 ein Jahr der Logistik sein, wobei G100UL Avgas im Jahr 2024 in größerem Umfang auf den Markt kommen wird. Die ersten Kunden Für den Treibstoff dürften Flugschulen zuständig sein.

Cirrus testet derzeit den GAMI G100UL in seiner Flotte, und andere OEMs sind bereit, dies zu tun, aber der Prozess ist eher inkrementell – und aufgrund seines proprietären Charakters weniger transparent.

Shannon Massey von Lycoming lieferte ihre Kommentare und vertrat dabei die mehr als 100.000 Triebwerke, die der Luftfahrtmotorenhersteller in seiner 95-jährigen Geschichte ausgeliefert hat – mit mehr als 650 Musterzertifikaten für die verschiedenen Modelle in diesem Bereich. Diese kommen zusätzlich zu den Triebwerken für Versuchsflugzeuge zum Einsatz.

Laut Massey benötigt mehr als die Hälfte Kraftstoff mit hoher Oktanzahl. „(Sie sind) die Arbeitspferde der Flotte. Sie befördern Vorräte an entlegene Orte. Sie patrouillieren an Grenzen. Sie unterstützen Militäroperationen … Der Verlust der Fähigkeit dieser Flugzeugzellen, der Gesellschaft zu dienen, hätte definitiv Auswirkungen, was.“ Aus diesem Grund möchten wir als OEM [und] Motorenlieferant sicherstellen, dass wir – im Hinblick auf bleifreie Kraftstoffe und die Entwicklung, die bei diesen stattfindet – wissen, was diese Schlüsselmerkmale sind?“

Massey forderte eine stärkere Einbindung in den Prozess, unabhängig davon, welcher Kraftstoff seinen Weg durch die Tore fand – und welcher Weg zur Genehmigung verfolgt wurde. „Wir müssen sicherstellen, dass wir über ein gutes Verständnis und Wissen über die spezifischen Tests verfügen und wissen, welche Motormodelle bewertet werden, sei es durch die Industrie/Regierung – das PAFI-Genehmigungsverfahren – oder sei es das Supplemental Type Certificate (STC)-Verfahren.“ . Auf diese Weise können wir hinter diesem Teil davon stehen.“

Die erforderliche Oktanzahl eines Kraftstoffs zu erreichen, ist jedoch nur eine der Messgrößen, die erforderlich sind, um ihn erfolgreich und sicher auf den Markt zu bringen. Massey skizzierte sieben Elemente, zu denen Lycoming nach Antworten sucht, und wurde von anderen Interessenvertretern im Panel bestätigt.

Auf der Suche nach einem leistungsstärkeren Kraftstoff ersetzen Aromaten – chemische Verbindungen (Kohlenwasserstoffe), die die Oktanzahl erhöhen – das in 100LL enthaltene Tetraethylblei (TEL). Allerdings sind viele davon bekanntermaßen auch krebserregend, beispielsweise Benzol und Toluol, und ihre Verwendung in Benzin ist in vielen Ländern begrenzt. „Wir wollen also nicht einen Kraftstoff durch einen anderen ersetzen, der schädlich ist, sei es für die Umwelt oder die Öffentlichkeit“, sagte Massey.

„Wir müssen die Transparenz der chemischen Zusammensetzung jedes Kraftstoffs von einer Regierungsbehörde bewerten lassen, um der Industrie die Gewissheit zu geben, dass das, was bei der Verbrennung des Kraftstoffs in die Atmosphäre gelangt, wahrscheinlich kein nennenswertes Problem darstellt.“ „Jetzt oder in Zukunft schädlich sein“, sagte Bunce in einem Follow-up mit FLYING. „Aus diesem Grund haben wir die FAA dazu ermutigt, entweder die EPA oder eine andere staatliche Stelle die Komponenten aller neuen Kraftstoffe bewerten zu lassen, um der Industrie ihr Expertenurteil und grünes Licht für die Weiterentwicklung zu geben. Wenn die EPA es nicht tun wird, dann denke ich.“ Die Entscheidung der FAA, dass die Nationale Akademie der Wissenschaften ein Expertengremium zusammenstellt, ist eine gute Alternative.“ Es besteht die Sorge, dass eine oder mehrere dieser Verbindungen in einem möglichen Kraftstoff enthalten sein könnten – dies kann jedoch ohne Transparenz über die Zusammensetzung dieses Kraftstoffs nicht bestätigt werden.

Ein Motor steht nicht für sich allein – und auch er besteht aus einer Vielzahl von Teilen und Komponenten. Besonders besorgniserregend für Lycoming und die OEMs der Flugzeugzelle sind die Auswirkungen, die ein neuer Kraftstoff auf andere im Triebwerk verwendete Materialien – wie O-Ringe und Dichtungen – sowie auf das Kraftstoffsystem und andere Zubehörteile innerhalb der Flugzeugzellenanbindung haben wird die Tanks zum Motor und leitet die Nebenprodukte durch den Auspuff ab.

Originaltests früher bleifreier Kraftstoffe bestätigen diese Bedenken. Ron Draper von Textron Aviation sagte im Briefing: „Wir haben in der Vergangenheit Treibstoffe getestet, die eine ähnliche, aber unterschiedliche Rezeptur hatten, und wir hatten einige Ergebnisse, die … ich schätze, hinter den Erwartungen zurückblieben. In der Vergangenheit war das bei einigen dieser Treibstoffe der Fall.“ Die weichen Materialien im Flugzeug – O-Ringe, Dichtungen, Schläuche, Blasen, Dichtungsmittel – sind abgenutzt und wir sind unsicher, was diese neuen Kraftstoffe angeht, was sie mit dem Motor machen werden, was er bewirken wird mit dem Flugzeug machen.

Um Produktion, Lagerung, Transport, Tanktransport und längere Zeit in FBO- und Flugzeugtanks zu überstehen, muss ein Kraftstoff stabil sein. Es kann bis zu einem gewissen Grad nicht schnell abgebaut werden oder die Behälter, in denen es aufbewahrt wird, beschädigen. Korrosive Eigenschaften können sich auf das Metall oder andere Materialien im Triebwerk oder der Flugzeugzelle auswirken, da im Laufe der Zeit Kraftstoff darin verbleibt. Auch die Oktanzahl kann über einen längeren Zeitraum abnehmen.

Die Destillationskurve ist ein weiteres Problem. „Die Fähigkeit des Kraftstoffs, bei jeder gegebenen Temperatur zu verdampfen – das ist der Schlüssel, wenn wir nach ‚Startfähigkeit‘, ‚Lauffähigkeit‘ und [Adressierung] von Dampfblasenproblemen suchen“, sagte Massey. Dabei handelt es sich nicht um Motoren oder Flugzeuge, die 99 Prozent der Zeit funktionieren können, wie John Calcagno von Piper Aircraft betonte.

Ein weiterer Aspekt eines neuen Kraftstoffs, den die meisten vielleicht nicht berücksichtigt haben, ist, dass ein Unterschied in der Dichte eine Reihe von Dingen beeinflusst, einschließlich des Gesamtgewichts des Kraftstoffs. In bleifreiem Kraftstoff verwendete Aromaten sind tendenziell dichter, was möglicherweise das Kraftstoffgewicht erhöht. Erinnern Sie sich an die Faustregel, bei Gewichts- und Gleichgewichtsberechnungen 6 Pfund pro Gallone 100LL zu verwenden? Das könnte sich mit den neuen Kraftstoffen ändern. Es kann sich auch auf den Schwerpunkt auswirken, da die meisten Treibstofftanks in der Nähe des Schwerpunkts des Flugzeugs positioniert sind – aber nicht alle.

Ein sechster zu berücksichtigender Aspekt ist jede Änderung des Kraftstoffvolumens und wie sich diese auf die Dosierung auswirken könnte. „Kraftstoffe mit erhöhter Dichte weisen höhere Massenströme auf“, sagte Massey, „und damit höhere Kraftstoff-Luft-Verhältnisse.“ Daher müssten die Kraftstoffkontrollen angepasst werden, um einem dichteren Kraftstoff gerecht zu werden – und den Betrieb vorhersehbar und sicher zu halten.

Der letzte vom Gremium festgestellte Schlüssel ist die Möglichkeit, das Kraftstoffrezept anhand einer ausgereiften Produktionsspezifikation zu wiederholen. Massey kam zu dem Schluss: „Das sind alles Überlegungen, die ohne unsere Wissensbasis und die Möglichkeit, die Testmethoden zu charakterisieren und/oder zu standardisieren, was bedeutet das und wie wirkt sich das auf unsere aktuellen (Motoren) aus?“

FBOs sind bereit, den Treibstoff – je nachdem, was zuerst auf den Markt kommt – anzunehmen, sobald er angenommen und genehmigt wurde. Aber der Markt scheint der Meinung zu sein, dass Kraftstoff mit hoher Oktanzahl bereits auf dem Markt sein sollte. Curt Castagna von der NATA berichtete: „In der Vergangenheit wurden Flugtreibstoffe, die als Massenware verkauft wurden, hergestellt und über das Treibstoffvertriebsnetz an Flughäfen und FBOs geliefert, wo diese Unternehmen heute auf die vier großen Treibstofflieferanten angewiesen sind, die diesen Treibstoff liefern. ihnen einen Treibstoff zu liefern, der seit vielen Jahrzehnten einem ASTM-Standard entspricht.“

Daher ist eine ausgereifte Produktionsspezifikation erforderlich, um bleifreies Avgas in realen Mengen auf den Markt zu bringen – aber die Wahrnehmung ist der Realität weit voraus. Castagna sagte: „Es gibt Erwartungen seitens der Nutzer, die heute Treibstoff kaufen – FBOs und Flughäfen hören sowohl von ihren Nutzerkreisen als auch von ihren „außerhalb des Zauns“ stehenden Gemeinschaftsinteressen“, die darauf bedacht sind, dass Leads entfernt werden.

„Wir alle hier in der Branche sind uns einig, diesen Vorsprung zu beseitigen – wie kommen wir dorthin?“ Castagna schloss.

Während sich die nächste Stufe der Gefährdungsermittlung der EPA abzeichnet, wird das Erreichen dieses Meilensteins den Verkauf von 100LL nicht sofort stoppen. Aber der Druck von denjenigen, die das als Anreiz nutzen würden, diesen Weg voranzutreiben, wird groß sein.

Bunce kommt zu dem Schluss: „Die EPA kann die Luftfahrt nicht regulieren; das ist die Prognose der FAA. Die für Ende dieses Jahres erwartete formelle Entscheidung zur Feststellung einer Gefährdung wird es Unternehmen nicht erlauben, Flughäfen sofort zu schließen, und wird bleihaltiges Avgas nicht sofort verbieten. Was sie tun wird, ist Folgendes: Starten Sie den Regelsetzungsprozess der FAA, der eine mehrjährige Reise ist – die hoffentlich mit unserem EAGLE-Zeitplan bis spätestens Ende 2030 übereinstimmt, aber früher, wenn ein kommerziell nutzbarer bleifreier Kraftstoff entsteht.

„Die Gefahr für die Branche bestünde darin, dass Gemeinden 100LL vorzeitig verbieten und dabei die EPA-Entscheidung nutzen, was erst der Anfang des Regulierungsprozesses ist, bevor wir den kommerziell realisierbaren Ersatz haben. Dies unterstreicht die Bedeutung von EAGLE und einen methodischen und transparenten Übergang.“ planen."