Flugzeuge, die mit verbleitem Flugbenzin (avgas) betrieben werden, werden für viele kritische Zwecke eingesetzt, darunter Geschäfts- und Privatreisen, Lehrflüge, Luftaufnahmen, Landwirtschaft, Brandbekämpfung, Strafverfolgung, medizinische Notfälle und Expressfracht.

Was ist avgas?
Avgas ist ein spezialisierter Kraftstoff, der zum Antrieb von Kolbenmotorflugzeugen verwendet wird. Flugbenzin ist eine komplexe Mischung von Kohlenwasserstoffen, die in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften stark variieren. Die Eigenschaften von Avgas müssen richtig ausbalanciert sein, um eine zuverlässige und sichere Triebwerksleistung über einen weiten Bereich von Flugzeugbetriebsbedingungen zu gewährleisten. Die Hersteller zertifizieren ihre Triebwerke und Flugzeuge in der Regel für den Betrieb mit Kraftstoffen, die den Standards der American Society of Testing Materials (ASTM) oder anderen Konsensstandards wie den Verteidigungsstandards des Vereinigten Königreichs oder den US-Militärstandards entsprechen, die die chemischen, physikalischen und Leistungseigenschaften von Avgas regeln.

Die verschiedenen Qualitäten von Avgas werden anhand der Motoroktanzahl (MON) in Kombination mit den folgenden Alpha-Bezeichnungen identifiziert, um den Bleigehalt anzuzeigen: bleiarm (LL); sehr bleiarm (VLL); oder bleifrei (UL).Obwohl es verschiedene ASTM-Standards für Avgas gibt, sind fast alle Avgas auf dem US-Markt heute bleiarm, 100 % avgas (100LL). Diese Avgas-Sorte erfüllt die Anforderungen aller Kolbenmotoren, die Avgas verwenden, unabhängig von ihrem Leistungsniveau. Düsenflugzeuge und turbinengetriebene Propellerflugzeuge verwenden kein Avgas, sondern Kerosin sehr ähnliche Kraftstoffe, die keinen Bleizusatz enthalten.

Warum ist Oktan so wichtig?
Oktan ist ein Maß für die Leistung eines Kraftstoffs, wie es in einem Motorbrennraum verbrennt. Es ist ein Maß für die Fähigkeit eines Benzins, einer Detonation oder einem „Klopfen“ zu widerstehen. Oktan ist wichtig für den sicheren Betrieb eines Flugzeug- oder Automobilmotors. Motoren mit hohem Hubraum und hoher Kompression, wie sie in vielen Hochleistungsflugzeugen mit Kolbenmotor zu finden sind, erfordern Kraftstoffe mit hoher Oktanzahl, so dass die Detonation, die die unkontrollierte Zündung des Kraftstoffs in der Brennkammer darstellt, die Kolben und andere Motorkomponenten nicht beschädigt und zum Ausfall des Motors führt. Hochleistungsmotoren ermöglichen es einem Flugzeug, mit erhöhten Geschwindigkeiten und mit mehr Nutzlast zu arbeiten, aber diese Motoren erfordern Avgas mit höherer Oktanzahl. Der Betrieb von Flugzeug- oder Automobilkolbenmotoren mit Kraftstoffen mit niedrigerer Oktanzahl als erforderlich kann zu Klopfschäden führen, Es ist jedoch im Allgemeinen sicher, Kolbenmotoren mit Kraftstoffen mit einer höheren Oktanzahl als ihrer Mindestanforderung zu betreiben. Mit anderen Worten, es ist sicher, in Oktan nach oben zu gehen, aber nicht nach unten.

Was ist Tetraethylblei (TEL)?
BLEI ist eine organische Verbindung, die Blei enthält und in kleinen Mengen die Oktanzahl sehr effektiv erhöht. Das Verbot von BLEI in Autogas wurde über mehrere Jahre schrittweise eingeführt und 1986 weitgehend abgeschlossen, was zu einer erheblichen Verringerung der Bleiemissionen in die Umwelt führte. TELAS ist für den Einsatz in avgas noch nicht verboten, da derzeit keine betriebssichere Alternative zur Verfügung steht.

Ist TEL giftig?
Alle Formen von Blei sind giftig, wenn sie eingeatmet oder verschluckt werden. Blei kann die menschliche Gesundheit auf verschiedene Weise beeinflussen, einschließlich der Auswirkungen auf das Nervensystem, die roten Blutkörperchen sowie das Herz-Kreislauf- und Immunsystem. Säuglinge und Kleinkinder reagieren besonders empfindlich auf geringe Bleiwerte, was zu Verhaltens- und Lernproblemen beitragen kann, und ein niedrigerer IQ bei Kindern hat aufgrund ihres sich entwickelnden Nervensystems eine erhöhte Empfindlichkeit.

Wie werden Flugzeugemissionen reguliert?Nach dem Clean Air Act (CAA) hat die Environmental Protection Agency (EPA) die Befugnis (in Absprache mit der FAA), die Emissionen von Flugzeugen zu regulieren. Die CAA legt fest, dass die Agenturen bei der Festlegung von Standards die Zeit berücksichtigen müssen, die für die Entwicklung der erforderlichen Technologie erforderlich ist, die Kosten berücksichtigen und die Flugzeugsicherheit oder den Lärm nicht beeinträchtigen dürfen. Derzeit gibt es keine Vorschriften für Emissionen von Flugzeugen, die bleihaltigen Kraftstoff verwenden. Die FAA setzt jedoch bestehende Emissionsnormen für Verkehrsflugzeuge und Triebwerke durch den Zertifizierungsprozess von Triebwerken durch. Die Hersteller kommerzieller Strahltriebwerke haben auf die Anforderungen an Emissionsreduktionen durch technologische Veränderungen reagiert, indem sie das Design und die Effizienz von Strahltriebwerken verbessert haben. Wenn die EPA feststellt, dass Flugzeugemissionen eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit oder das Wohlergehen darstellen, können sie Grenzwerte für Flugzeugemissionen festlegen, und dann hat die FAA die Befugnis, Flugzeugemissionen durch die Entwicklung von Standards für die Zusammensetzung oder die chemischen oder physikalischen Eigenschaften eines Flugzeugs zu regulieren Kraftstoff oder Kraftstoffzusatz.

Warum weiterhin bleihaltigen Kraftstoff verwenden?
In erster Linie ist die Verwendung von verbleitem Kraftstoff ein Problem der Betriebssicherheit, da ohne die Additivkomponente die Oktanzahl für einige Motoren zu niedrig wäre und die Verwendung eines Kraftstoffs mit niedrigerer Oktanzahl als erforderlich zu einem Motorausfall führen könnte. Infolgedessen wurde das Additiv TEL nicht aus avgas verbannt. Flugzeughersteller, die Erdölindustrie und die FAA arbeiten seit über einem Jahrzehnt daran, alternative Kraftstoffe zu finden, die die Oktananforderungen der Kolbenmotorflugzeugflotte ohne den Zusatzstoff TEL erfüllen. Es wurde jedoch noch kein betriebssicherer, geeigneter Ersatz für bleihaltigen Kraftstoff gefunden, um die Anforderungen der gesamten Kolbenmotorenflugzeugflotte zu erfüllen.

Was unternimmt die FAA, um bleihaltige Flugkraftstoffe zu eliminieren?
Vier Initiativen wurden gegründet, um ein sicheres bleifreies Ersatz-Flugbenzin zu entwickeln:

Zunächst und vor allem sponserte die FAA ein Aviation Rulemaking Committee (ARC) unter Beteiligung der EPA und der Interessengruppen der Industrie, das den Prozess, die Kostenschätzung und den Zeitplan für den Ersatz bestehender bleihaltiger Flugkraftstoffe durch bleifreie Lösungen entwickelte. Der Abschlussbericht und die Empfehlungen, bekannt als Unleaded Avgas Transition (UAT) Committee Final Report, wurden am 17.Februar 2012 veröffentlicht. Der Bericht steht der Öffentlichkeit auf unserer Website zur Verfügung. Dieser Bericht enthält fünf wichtige Empfehlungen (und vierzehn zusätzliche Empfehlungen), um die Entwicklung und den Einsatz eines bleifreien Ersatzbenzins für die Luftfahrt zu erleichtern. Der Plan sieht staatliche Forschungs- und Entwicklungsmittel (R&D) und Sachmittel der Industrie vor, um bis 2018 einen bleifreien Kraftstoff zu identifizieren, der von Flugzeugen verwendet werden könnte, die derzeit mit bleihaltigem Avgas betrieben werden. Zweitens hat die FAA eine Leistungsmetrik der Agentur festgelegt, die besagt: „Bis 2018 ist ein Ersatzkraftstoff für verbleites Flugbenzin verfügbar, der von den meisten Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt verwendet werden kann.“ Leider hatten Unterschiede in den Kraftstoffen der Piston Aviation Fuels Initiative (PAFI) im Vergleich zu 100LL Probleme und wurden auf Auswirkungen und Milderungen hin bewertet. Während diese Probleme bewertet wurden, wurden PAFI-Flugtests und einige Triebwerkstests gestoppt. Diese Auswertungen nehmen weiterhin Zeit in Anspruch und beeinflussen letztendlich den Zeitplan des Testprogramms. Basierend auf den aktuellen projizierten Aktivitäten und Zeitplänen wird der Testabschluss für das PAFI-Programm im Jahr 2021 (zuvor Dezember 2018) erfolgen. Um dieses Ziel zu erreichen, bat die FAA am 10.Juni 2014 die Treibstoffhersteller der Welt, Vorschläge für Treibstoffoptionen einzureichen, die der allgemeinen Luftfahrtindustrie helfen würden, einen Übergang zu einem bleifreien Treibstoff zu erreichen. Die FAA bewertete die Lebensfähigkeit von Kandidatenkraftstoffen im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf die bestehende Flotte, ihre Produktions- und Vertriebsinfrastruktur, ihre Auswirkungen auf die Umwelt und Toxikologie sowie wirtschaftliche Erwägungen. Die FAA erhielt 17 Einreichungen von 6 Kraftstoffanbietern. Sie wurden vom Technical Evaluation Committee, TEC, überprüft und 4 Kraftstoffe wurden in Phase 1 des PAFI-Programms ausgewählt. Das Testprogramm der Phase 1 bestand aus einem Laborgerät und einem Motortest, der im März 2015 begann. Die FAA berief erneut die TEC ein und 2 der Kraftstoffanbieter wurden ausgewählt, um in Phase 2, Swift und Shell, zu gehen. Triebwerks- und Flugzeugtests in Phase 2 ergaben Probleme, und die Tests wurden 2018 eingestellt. Swift kündigte eine Aussetzung ihrer PAFI-Arbeitsaktivitäten an, um eine andere Richtung außerhalb des Programms zu verfolgen. Shell arbeitet weiterhin aktiv an seiner Kraftstoffformulierung innerhalb seiner Spezifikation, um identifizierte Probleme zu beheben.Während dieser Zeit suchte die FAA eine neue Autorität für den FAA-Administrator, um die Verwendung von bleifreiem Kraftstoff in Triebwerken und Flugzeugen zu genehmigen. Diese Genehmigung wurde im Oktober 2018 gemäß HR 302 Section 565 erteilt.Es gibt ungefähr 167.000 Flugzeuge in den Vereinigten Staaten und insgesamt 230.000 weltweit, die auf 100 Low Lead Avgas für einen sicheren Betrieb angewiesen sind. Es ist der einzige verbliebene Transportkraftstoff in den Vereinigten Staaten, der den Zusatz von TEL enthält.Drittens wurde in Abschnitt 910 des FAA Modernization and Reform Act von 2012 ein bleifreies Flugbenzin-R&D-Programm mit lieferbaren Anforderungen für einen R&D-Plan und -Bericht festgelegt. Die FAA hat den Unleaded Avgas Transition (UAT) Aktionsplan herausgegeben, der diese drei Aktivitäten integrieren wird.

An der vierten Initiative sind Unternehmen des privaten Sektors beteiligt, die ergänzende Musterzulassungen für bestimmte Kolbenmotor- und Flugzeugmodelle beantragt haben, um mit neuen, bleifreien Flugbenzinformulierungen zu arbeiten. Die FAA arbeitet aktiv daran, all diese Initiativen zu unterstützen.

Was unternimmt die FAA kurzfristig, um die Bleiemissionen zu reduzieren?Trotz der Verzögerung des Testabschlusses bleibt die PAFI-Mission bestehen, und sowohl die FAA als auch die Industriepartner setzen ihr Engagement für die erfolgreiche Bewertung und Identifizierung von bleifreien Kraftstoffkandidaten fort, die für die Verwendung durch die überwiegende Mehrheit der GA-Kolbenmotorenflotte zugelassen werden können. Das Ziel der FAA für ein bleifreies Avgas ist die langfristige Lösung, die letztendlich die Beseitigung von Bleiemissionen von Flugzeugen ermöglicht, die bleihaltigen Kraftstoff verwenden. Die FAA und die Industrie verfolgen weiterhin alle alternativen bleifreien Avgas-Lösungen, sowohl innerhalb des PAFI R&D-Programms als auch außerhalb des Programms.. Die FAA arbeitet mit anderen Entwicklern von bleifreiem Kraftstoff mit hoher Oktanzahl zusammen, um das laufende PAFI-Programm nicht zu beeinträchtigen. Die FAA lud Kraftstoffhersteller, die derzeit bleifreie Kraftstoffe mit hoher Oktanzahl entwickeln, ein, ihre Daten zur Bewertung an die FAA zu übermitteln, und ein Screening-Prozess ist im Gange. Diejenigen, die den Screening-Prozess bestehen, nehmen an einem CRADA-Testprogramm (Cooperative Research and Development Agreement) teil, um einen Teilsatz der PAFI-Tests durchzuführen. Die Tests werden voraussichtlich Detonation und einige Leistungstests im William J. Hughes Technical Center der FAA umfassen, um der FAA Einblick in alle Aktivitäten zur Entwicklung von bleifreien Kraftstoffformulierungen in der gesamten Branche zu geben.