Seriál o palivech 3. díl - nitrometan, záhadná příměs (3/7/00)

Přeloženo a zkráceno z materiálů Dona Nixe, s jeho svolením. Originální stránky v angličtině jsou zde,

Nitrometan ... každý ví, že něco takového existuje, ale zdá se, že málokdo o něm ví o mnoho víc. Většinou se tuší - aspoň matně - že jeho hlavním účelem je zvyšovat výkon. Přesto občas dostáváme dopis, kde se někdo ptá, proč se  nitrometan používá v modelářském palivu. Každopádně existuje mnoho zavádějících informací o této poněkud exotické příměsi. Pokusíme se to poněkud vyjasnit.

Nitrometan je jednou z chemikálií ze skupiny "nitroparafínů". Další jsou nitroetan a 1-nitropropan a 2-nitropropan. Nitroetan se dá úspěšně používat v malém množství (závodníci v dragsterech, kteří jezdí na čistý nitrometan, ho občas trochu přidávají v horkém a vlhkém počasí, aby zamezili samozápalům). Kdysi byla cena nitroetanu asi poloviční oproti nitrometanu, ale dnes se ceny téměř srovnaly. Používat ho proto kvůli snížení nákladů už prakticky nemá cenu. Žádný z nitropropanů se nedá použít v modelářském palivu. Shodou okolností, nitrometan se vyrábí z propanu (pokud jste to nevěděli, jako že asi ne).

Ano, NITRO = VÝKON! Ale... nepřidává výkon proto, že by to byla tak výbušná chemikálie. Vůbec ne. Ve skutečnosti metylalkohol v palivu je zdaleka nejhořlavější složka - asi dvakrát hořlavější než nitrometan. Ve skutečnosti, kdyby nitrometan byl o pouhé čtyři stupně méně hořlavý, nemusel by na obalu mít nálepku "hořlavina".

Ve skutečnosti, nitrometan musí být zahřát na asi 40 °C, než začne tvořit výpary, které by se daly zapálit jiskrou nebo plamenem (demonstroval jsem to příteli tak, že jsem hořící zápalku hasil v misce s nitrometanem - on se na to díval raději z osmimetrové vzdálenosti).

Takže, jakým způsobem to přidává výkon? Všichni víme (alespoň si myslím), že ačkoliv považujeme za palivo tu tekutou substanci, kterou napouštíme do nádrže, existuje jiné "palivo", bez kterého by ta tekutá část byla bez užitku. Víte co to je? Správně, starý dobrý vzduch (tedy ten kyslík v něm).

Každý spalovací motor směšuje vzduch a nějaké další palivo, v našem případě žhavicí. Karburátor má za úkol smísit tyto složky ve správném poměru a každý individuální motor vyžaduje svůj specifický poměr. Pokuste se nacpat do motoru příliš mnoho tekutého paliva bez dostatečného množství vzduchu a motor vůbec nepoběží. To je účelem turba u velkých motorů - naplnit do motoru mnohem více vzduchu, než by zvládl obyčejný karburátor nebo vstřikovací systém.

Tak... představte si, že bychom měli najít způsob, jak prohnat motorem více tekutého paliva bez zvýšení potřebného množství vzduchu. To by zvedlo výkon, že? A víte co? My to můžeme udělat! Spalovací motor může spálit více než dvaapůlkrát více nitrometanu než metanolu, při stejném spotřebovaném množství vzduchu. Vida, větší výkon! Tak to funguje a není to vůbec složité. Tím si ale nemusíte příliš lámat hlavu během normálního sportovního létání.

Nicméně, jsou některé faktory, které stojí za uvážení. Prakticky jakékoliv sportovní létání se dá provozovat s palivem, které má od 5 do 15 % nitrometanu. Máte-li cvičný model, třeba něco jako Piper Cub, není důvod, proč by nemělo 5% palivo vyhovět. Potřebujete o trochu víc výkonu? Jděte na 10 - 15%. Pro většinu dnešních spotřebních motorů bych ani nedoporučoval tento podíl zvyšovat. Asi by to ničemu neublížilo, ale ani nepomohlo.

Prodává se nejvíce (v USA, pozn. David) paliva s 15% nitrometanu, a z dobrého důvodu. Většina populárních motorů na trhu je optimalizována na tento poměr. Typicky evropské motory poběží úspěšně při nižším obsahu nitrometanu. Jsou tak navrženy. Proč? V Evropě nitro může stát od 150 do 200 dolarů za galon. Dobrý důvod.

Nitro dělá více než že jen zvyšuje výkon. Také pomáhá dosáhnout nižšího a spolehlivějšího volnoběhu. Jednoduchý test, jak zjistit, jestli nepotřebujete zvýšit obsah nitrometanu v palivu: nastartujete motor, pár vteřin ho nechte zahřát na plné otáčky, stáhněte na volnoběh a odpojte žhavení. Pokud otáčky klesnou, přejděte na palivo s o 5% větším obsahem nitra. Pokud otáčky znatelně neklesnou, vaše palivo je asi vhodné pro váš motor.

Jedním z obvyklých omylů je, že přidáním výrazného množství nitrometanu dosáhneme výrazného zvýšení výkonu. Pravdou je, že v rozsahu 5 až 25 % nitra uvidíte asi zvýšení o 100 otáček (staticky, tj. na zemi) za minutu na každých přidaných 5%. Ve vzduchu se motor odlehčí a zvýšení bude asi vyšší a také bude lepší volnoběh.

Mé oblíbené pravidlo je: pokud máte model, který létá dobře, ale výkonově to není úplně ono, zvyšte obsah nitrometanu o 5%. Pokud to nepomůže, potřebujete větší motor, ne více nitrometanu!

Většina spotřebních motorů dnes není určena pro palivo s více než 15 nebo 20% nitro. Nitrování paliva má stejný účinek jako zvyšování kompresního poměru a každý motor má svůj optimální kompresní poměr. Překročíte ho a výkon se pravděpodobně sníží místo zvýší a motor se stane mnohem méně "uživatelsky přívětivým".

Vysokovýkonné soutěžní motory jsou například nastaveny odlišně od spotřebních - kompresní poměr, časování sání a výfuku atd., a jsou určeny k provozu s mnohem vyšším obsahem nitrometanu. Jednou výjimkou jsou motory použité pro některé soutěžní kategorie FAI, kde pravidla zakazují jakékoliv nitrování. Přesto tyto motory točí tolik, co jiné motory s palivem s 60 - 65% nitro! Hned se vkrádá otázka, proč nejsou všechny motory vyrobeny tak, aby fungovaly zcela bez nitrometanu a s takovými parametry? Zeptejte se některého z těch soutěžících. Tyhle motory jsou většinou neuvěřitelně náročné na vyladění a provoz a rozhodně nejsou uživatelsky přívětivé. Asi by byly nad síly většiny modelářů. Každá mince má svůj rub.

Další názor, který se dá často číst nebo slyšet je, že nitrometan je vlastně kyselina a způsobuje korozi v motoru. Není kyselina a výrobci tvrdí, že se to neděje. Nicméně alespoň jeden známý odborník na motory tvrdí, že ano. Tak si hoďte mincí. (jednou jsem se zeptal Dave Shadela, trojnásobného mistra světa v závodech kolem pylonů a člověka, který pracuje s výkonnými motory více a častěji než kdokoliv koho znám, jak často se setkává s korozí v motorech, provozovaných s vysoce nitrovaným palivem. Jeho odpověď: "nikdy".)

Proč nitrometan tolik stojí? Nemám ponětí o nákladech výroby, kromě toho, že postavit rafinerii stojí mnoho milionů dolarů. Ale o jednom dobrém důvodu bych věděl: na západní polokouli je jen jeden výrobce nitrometanu. Tak si to přeberte sami.

Také (což vás může překvapit), celý modelářský průmysl spotřebovává jen 5% veškerého vyrobeného nitrometanu, automobilové závody asi tak dalších 5%. To znamená, že nemáme žádnou velkou váhu a prostě musíme platit požadovanou cenu. Co se děje s ostatním vyrobeným nitrometanem? Průmyslově se využívá. Má rozličné použití - rozpouštědlo určitých plastů, insekticidy, výbušniny a dokonce je obsažen v Tagametu, známému léku proti žaludečním vředům. Přestože je ale součástí některých výbušnin, sám není za normálních podmínek výbušný.

Občas se někdo zeptá "slyšel jsem, že větší nitrování způsobí, že motor bude při běhu chladnější - je to pravda?" Ne. S vyšším nitrováním běží motor s vyšší provozní teplotou. Naštěstí ve většině sportovních motorů je rozdíl v provozních teplotách mezi 5 a 10%, což je zanedbatelné a je mnoho jiných faktorů (správné mazání atd.), které jsou mnohem důležitější.

Nakonec, pamatujete si, že jsme říkali, že nitro zvyšuje výkon, protože se ho spálí víc při daném objemu vzduchu? To také znamená, že čím větší je nitrování paliva, tím větší je jeho spotřeba a nižší doba létání. V typické sportovní šestapůlce při 15% nitrometanu v palivu, na každou unci paliva máme minutu až minutu a půl letového času. Soutěžní motory při vysokém nitrování létají okolo 2 minut na osm uncí paliva!

Jaké z toho vyplývají praktické závěry? Pokud přecházíte na palivo s vyšším nitrováním, otevřete palivovou jehlu o trochu více. Jinak budete létat na příliš chudé palivo a můžete poškodit motor. Naopak, při přechodu na nižší nitrování paliva můžete jehlu trochu přivřít.

Přeložil: David