¿Cuáles son las ventajas/desventajas del motor de pistón diesel/Jet A-1?

Algunos aviones GA, en particular el DA40/DA42, están equipados con motores de pistón que utilizan Jet A-1 y/o diesel de grado automotriz en lugar de gas de aviación (avgas). Un ejemplo de tal motor es el Austro Engine AE300 :

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¿Cuáles son las ventajas/desventajas de estos motores y por qué no son más comunes?

Respuestas (4)

Ventajas

  1. Los motores de encendido por compresión tienen una relación de compresión más alta, lo que los hace más eficientes. Por lo tanto, el alcance de la aeronave mejora y, en vuelos más largos, la capacidad de carga útil también puede mejorar. El consumo de combustible suele ser un 30% menor.
  2. La mayor eficiencia combinada con el hecho de que el combustible Jet A-1 es más barato significa que tienen un costo operativo más bajo. Sobre todo porque en Europa se grava fuertemente el avgas con plomo para desalentar su uso por cuestiones medioambientales.
  3. Deberían ser un poco más fiables. Un motor diesel necesita una bomba de combustible de alta presión, pero aparentemente hay menos problemas con ellos que con las bujías.
  4. Son un poco más fáciles de operar, ya que no tienen controles separados de aceleración y mezcla.
  5. No sufren los problemas asociados con la configuración incorrecta de esos controles, a saber, detonación/detonación y preencendido.
  6. Cargarlos con turbo no conlleva el riesgo de preignición y la mayoría de ellos son turbocargados, por lo que el rendimiento no disminuye tan rápido con la altitud de densidad.
  7. Existe un menor riesgo de incendio ya que el combustible diesel/avión es menos inflamable (tiene una temperatura de ignición más alta).
  8. Jet A-1 tiene una disponibilidad mucho más amplia, especialmente en el tercer mundo, por lo que es más fácil planificar las paradas para repostar en un vuelo a través, por ejemplo, de América Latina o África.

Desventajas

  1. Son más pesados ​​para la misma potencia, porque deben fabricarse con un material más fuerte debido a la relación de compresión más alta y porque deben tener un volumen de cilindro más grande debido a las rpm máximas más bajas. En vuelos más largos, la reducción del peso del combustible a menudo compensa el peso del motor.
  2. La carga turbo viene con procedimientos operativos específicos desconocidos para los que están acostumbrados a motores de aspiración normal y un ligero retraso en la respuesta de la palanca de empuje (no es un acelerador).
  3. Como mencionaron otros, es posible que los aeropuertos pequeños aún no tengan combustible para aviones. Esto probablemente sea mejor en Europa, donde la presión para eliminar gradualmente 100LL avgas es más fuerte. Algunos motores también usan combustible diesel para automóviles o incluso combustible diesel o para aviones, ya que los motores diesel son menos exigentes con lo que queman.
Técnicamente, es el Jet A- 1 el que tiene una disponibilidad mucho más amplia; Jet A en sí mismo, fuera de los Estados Unidos, solo está disponible en algunos aeropuertos importantes en Canadá y Europa.
@Sean, cierto, y la pregunta dice A-1, por lo que la respuesta también debería (actualizada).
Gran parte de esa "mayor eficiencia" es que el combustible se mide por volumen . X volumen de combustibles de la familia diésel tienen aproximadamente un 15 % más de energía que X volumen de combustibles de la familia gasolina, en parte porque tiene más masa . Así que este es un artefacto de mediciones defectuosas.
@Harper, de hecho, hay alguna diferencia en la densidad de energía, pero no tanto como la diferencia en el consumo.

Los motores aeronáuticos modernos son mucho más avanzados técnicamente que la mayoría de los motores avgas, ya que son diseños muy nuevos. La mayoría de los motores avgas normalmente son de aspiración, la mayoría de las veces carburados, y tienen mezclas de combustible y aire controladas manualmente, que es una tecnología de motor antigua. Los aerodiésel cuentan con turbocompresores, inyección electrónica de combustible y mezcla controlada por computadora, lo que les otorga un mejor desempeño y eficiencia. El paso de la hélice también suele estar controlado por computadora, lo que le da al piloto un control de una sola palanca.

Por lo tanto, no hay desventajas reales para los motores en sí, las desventajas están más relacionadas con la logística y los costos de puesta en marcha. Hay pocos mecánicos que puedan trabajar en ellos, y pocos aviones con STC que permitan adaptarlos, por lo que si desea uno, es probable que no pueda tener uno. La modernización (si está permitida) requiere modificaciones sustanciales en los tanques de combustible, los sistemas de suministro de combustible, los sistemas eléctricos y más, por lo que no es una opción barata.

el peso puede ser una desventaja notable de algunos diseños "aero-diesel" (aunque entiendo que esto ha mejorado bastante, con al menos un motor que afirma un ahorro de peso sobre su contraparte avgas )
Esto es cierto, los motores diesel tienen presiones más altas que los motores de gasolina, por lo tanto, están hechos de acero en lugar de aluminio. Muchos aerodiésel comenzaron su vida como bloques de motores de automóviles, pero los diseños más nuevos se diseñaron desde el principio para uso en aviones y han sido capaces de reducir el peso.
@voretaq7: El motor vinculado en sí es un poco más pesado que su contraparte de gasolina. El ahorro de peso proviene del hecho de que tiene que llevar menos combustible.
En cierto modo, es una tontería, los aerodiésel tienen ventajas, pero muchas de ellas provienen del hecho de que el Jet-A1 es más barato en muchos lugares. Si construyéramos un motor con gasolina de grado aeronáutico con la misma tecnología, probablemente podríamos eliminar el plomo y tener un rendimiento tan bueno o mejor que los aerodiésel, pero seguirían siendo más caros de operar debido a los impuestos.

Ventaja: AvGas está fuertemente gravado en Europa. Este es principalmente un impuesto de envidia, porque genera menos del costo de su administración, pero la mayoría que no vuela se siente bien al "castigar a los millonarios que gastan su dinero en volar". AvGas cuesta actualmente alrededor de 2,6 - 3 € por litro en Alemania, por ejemplo.

El combustible para aviones no puede gravarse de la misma manera porque el arbitraje es demasiado fácil. Las aerolíneas simplemente dejarían de repostar dentro de Europa. A precios de alrededor de 1 € en los grandes aeropuertos la diferencia es sustancial. Con un DA-40, es posible que no obtenga el mismo precio que obtienen las aerolíneas, pero sigue existiendo una diferencia considerable.

Desventaja: en los aeropuertos puros de GA, tendrá dificultades para obtener combustible para aviones. Hay muy pocos motores de pistón que pueden usar Jet A-1 y están clasificados para aviación. Los motores de los automóviles no se pueden utilizar sin grandes modificaciones, ya que no están diseñados para un funcionamiento continuo al 60 % o al 70 % de su rendimiento máximo. Debido a la mayor presión interna, los motores tienden a ser más pesados ​​y producen más vibraciones. Sin embargo, dado que el consumo específico de combustible de un motor diésel es menor, la masa total del sistema para autonomías superiores a 1000 km debería ser menor.

El mercado de GA es simplemente demasiado pequeño para soportar el diseño de nuevos motores. Tenemos que usar lo que se creó hace medio siglo. Es una pena, pero se ha demostrado varias veces en las últimas dos décadas: hubo varios intentos de crear motores diesel GA, con muy poco que mostrar.

En la década de 1930, Junkers fabricó una gama de motores de pistón diésel muy interesantes (ver aquí ) que impulsaron una gama de aviones diseñados para rangos muy largos. Se utilizaron para el servicio de correo transatlántico (ver aquí y aquí para ver ejemplos).

El contenido de energía del combustible para aviones solo es mayor por volumen . Por masa es menor . Sin embargo, los motores diesel tienen una eficiencia termodinámica significativamente mejor debido a la relación de compresión mucho más alta.
@Jan Hudec: Gracias por señalar esto, la densidad de Jet-A1 está entre 0,78 y 0,84 kg/l y la de AvGas 0,69 - 0,76 kg/l. Si tiene espacio limitado, cambiar a un Diesel ayuda mucho; si tiene una masa limitada, menos. Pero aún así, el SFC es de 250 g/KWh para AvGas y de 200 g/KWh para motores diésel. Utilizando valores medios para la densidad, esto se traduce en 0,246 l/kWh para motores diésel y 0,345 l/kWh para motores AvGas.
Estoy bastante seguro de que el impuesto AvGas pretende ser un impuesto ambiental debido al plomo, no un impuesto regresivo o "impuesto de envidia" como usted lo expresa.
@raptortech97: En el momento de la introducción, los peligros del plomo no eran muy conocidos. Eso sí, toda la gasolina de los automóviles todavía tenía plomo. No, los políticos dejaron bastante claro cuál era el objetivo: no líderes, sino gente "rica". El mundo ha cambiado bastante desde entonces.
@PeterKämpf: sí, ese impuesto ya no tiene sentido: sospecho que los principales quemadores de AvGas son entrenadores ligeros y helicópteros, ¡ no millonarios en viajes de negocios!
Así que este "impuesto del hombre rico" lo pagan principalmente los estudiantes. ¿No es maravillosa la burocracia?
En realidad, muchos motores de automóviles pueden quemar combustible para aviones sin ninguna modificación. Un número considerable de automóviles utilizan motores diésel, que generalmente pueden quemar combustible para aviones sin ninguna dificultad.

Los motores diésel en GA utilizan refrigeración por radiador y, por lo tanto, calientan la cabina con un intercambiador de calor de agua, inherentemente más seguro que tomar calor directamente del colector/tubo de escape.