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ジェット燃料、または航空タービン燃料（ATF、略称avtur ）は、ガスタービンエンジンを搭載した航空機で使用するために設計された航空燃料の一種です。外観は無色から淡黄色です。民間航空で最も一般的に使用されている燃料は、国際規格に準拠して製造されているジェットAとジェットA-1です。民間のタービンエンジン搭載航空機で一般的に使用されている他のジェット燃料はジェットBのみで、これは寒冷地での性能向上を目的としています。
ジェット燃料は、さまざまな炭化水素の混合物です。ジェット燃料の正確な組成は石油の供給源によって大きく異なるため、ジェット燃料を特定の炭化水素の比率として定義することは不可能です。したがって、ジェット燃料は化学化合物ではなく、性能仕様として定義されます。[ 1 ]さらに、炭化水素間の分子量（または異なる炭素数）の範囲は、凝固点や発煙点などの製品の要件によって定義されます。ケロシンタイプのジェット燃料（Jet A、Jet A-1、JP-5、JP-8を含む）の炭素数分布は約8～16（分子あたりの炭素原子）です。ワイドカットまたはナフサタイプのジェット燃料（Jet B、JP-4を含む）は約5～15です。[ 2 ] [ 3 ]
ピストンエンジン搭載航空機の燃料（通常は航空ガソリンと呼ばれる高オクタン価ガソリン）は、キャブレター特性を向上させるために揮発性が高く、高圧縮航空機エンジンでの早期着火を防ぐために自己着火温度が高い。タービンエンジン（ディーゼルエンジンと同様）は、高温の燃焼室に燃料を噴射するため、幅広い種類の燃料で運転できる。ジェットエンジンやガスタービンエンジン（ターボプロップ、ヘリコプター）は、一般的に引火点が高く、燃えにくいため輸送や取り扱いがより安全な、より安価な燃料を使用する。
広く生産され、戦闘で使用された最初の軸流圧縮機ジェットエンジンであるユンカース Jumo 004 は、メッサーシュミット Me 262A戦闘機とアラド Ar 234Bジェット偵察爆撃機に使用され、特殊な合成燃料「J2」またはディーゼル燃料のいずれかを燃焼させた。ガソリンは 3 番目の選択肢であったが、燃料消費量が多いため魅力的ではなかった。[ 4 ]その他に使用された燃料は灯油または灯油とガソリンの混合物であった。
ジェット燃料から持続可能な航空燃料、すなわち航空バイオ燃料または電気燃料への移行を求める圧力は、2016年のパリ協定以前から存在していた。[ 5 ] [ 6 ]
第二次世界大戦終結以来使用されているジェット燃料のほとんどは灯油ベースです。ジェット燃料の英国と米国の規格は、いずれも第二次世界大戦終結時に初めて制定されました。英国の規格はランプ用灯油（英国ではパラフィンとして知られています）の規格から派生したもので、米国の規格は航空ガソリンの慣行から派生したものです。その後数年間で、最低凝固点などの仕様の詳細が、性能要件と燃料の入手可能性のバランスを取るために調整されました。非常に低い凝固点は燃料の入手可能性を低下させます。航空母艦で使用するために必要な引火点の高い製品は、製造コストが高くなります。[ 3 ]米国では、ASTM International が民間燃料タイプの規格を作成し、米国国防総省が軍事用規格を作成しています。英国国防省は、民間および軍事ジェット燃料の両方の規格を定めています。[ 3 ]相互運用性の観点から、英国と米国の軍事規格はある程度調和されています。ロシアおよびCIS加盟国では、ジェット燃料の等級は国家規格（GOST）番号または技術条件番号によって規定されており、主な等級はTS-1である。
ジェット A 規格の燃料は 1950 年代から米国で使用されており、通常は米国以外では入手できません[ 7 ]。トロント、モントリオール、バンクーバーなどのカナダの空港では入手可能ですが[ 8 ]、ジェット A-1 は世界のほとんどの地域で使用されている標準規格の燃料です[ a ] 。主な例外はロシアとCIS加盟国で、これらの国では TS-1 燃料タイプが最も一般的な標準です。ジェット A とジェット A-1 はどちらも引火点が38 °C (100 °F)より高く、自己発火温度は210 °C (410 °F)です[ 11 ]。ジェット A-1 は AVTUR (航空タービン) 燃料としても知られています[ 12 ] 。
ジェットAまたはジェットA-1を含む車両、パイプライン、および貯蔵タンクには黒帯を付ける必要があり、車両およびタンクには黒地に白文字で「ジェットA」または「ジェットA-1」と表示する必要がある。[ 13 ]
Jet AとJet A-1の違いは2つあります。主な違いは、Jet A-1燃料の凝固点が低いことです。[ 7 ]
もう一つの違いは、ジェットA-1燃料には帯電防止剤の添加が義務付けられている点です。
ジェットA-1燃料は以下の条件を満たさなければならない：
ジェットA燃料はASTM規格D1655（ジェットA）を満たさなければならない。[ 14 ]
ジェット B は、寒冷地での性能向上を目的として使用されるナフサ・灯油燃料です。ただし、ジェット B は組成が軽いため、取り扱いがより危険です。[ 14 ]このため、極寒の気候を除いて、ほとんど使用されません。約 30% の灯油と 70% のガソリンの混合物で、ワイドカット燃料として知られています。非常に低い凝固点-60 °C (-76 °F)と、引火点も低くなっています。主にカナダ北部とアラスカで使用されており、極寒のため低い凝固点が必要となり、低い引火点の危険性を軽減するのに役立ちます。ジェット B は AVTAG (航空タービンガソリン[ 20 ] )としても知られています。
GOST規格10227では、TS-1、T-1、T-1S、T2、RTなどの民間燃料が規定されています。[ 21 ] T-1pp、 [ 22 ] T-8V（別名T-8B）、T-6などの軍用燃料はGOST 12308で規定されています。 [ 21 ]着氷防止剤はGOST 8313で規定されています。 [ 21 ]一部の研究者はT-6を「ラムロケット燃料」と呼んでいます。[ 23 ]他の研究者はT-6とRTの混合物からT-1ppを製造する方法の特許を取得しています。[ 22 ]後者は「亜音速および超音速航空機用の統一ロシア燃料」として特徴付けられています。[ 24 ]
TS-1は、寒冷地での性能向上を目的としてロシア規格GOST 10227に基づいて製造されたジェット燃料です。ジェットA-1よりも揮発性がやや高く（引火点は最低28 ℃（82 °F））、凝固点は非常に低く、-50 ℃（-58 °F）以下です。[ 25 ]
DEF STAN 91-091 (英国) および ASTM D1655 (国際) の仕様では、ジェット燃料に特定の添加剤を添加することが認められており、これには以下が含まれます。[ 26 ] [ 27 ]
航空業界におけるジェット灯油の需要が原油由来の精製製品全体の5%以上に増加したため、精製業者はプロセス技術を工夫することで、高付加価値製品であるジェット灯油の収率を最適化する必要に迫られている。
新しいプロセスにより、原油の選択、分子源としてのコールタールサンドの利用、合成ブレンド燃料の製造において柔軟性が高まりました。使用されるプロセスは多岐にわたり、またその厳しさから、添加剤の使用が必要となる場合が多く、場合によっては義務付けられることもあります。これらの添加剤は、例えば、有害な化学物質の生成を防いだり、燃料の特性を改善してエンジンの摩耗を抑制したりするのに役立ちます。
ジェット燃料に水が混入していないことは非常に重要です。飛行中、上空の気温が低いため、燃料タンク内の燃料の温度が低下します。これにより、燃料に溶け込んでいた水が析出します。分離した水は燃料よりも密度が高いため、タンクの底に沈みます。水はもはや溶解していないため、0 ℃（32 °F）以下に過冷却される可能性のある液滴を形成することがあります。これらの過冷却された液滴が表面に衝突すると凍結し、燃料入口パイプの詰まりを引き起こす可能性があります。[ 30 ]これは、ブリティッシュ・エアウェイズ38便の事故の原因でした。燃料からすべての水を除去することは現実的ではないため、通常、商用航空機では燃料中の水の凍結を防ぐために燃料ヒーターが使用されます。
ジェット燃料中の水分を検出する方法はいくつかあります。目視検査では、浮遊水の濃度が高いと燃料が濁るため、高濃度の浮遊水を検出できます。ジェット燃料中の遊離水を検出するための業界標準の化学試験では、水分に敏感なフィルターパッドを使用し、燃料中の遊離 水が仕様限度である30 ppm（百万分率）を超えると緑色に変化します。[ 31 ]
世界中の軍事組織は、JP（ジェット推進剤）番号の異なる分類システムを使用しています。一部の軍用燃料は民間用燃料とほぼ同じで、添加物の量だけが異なります。Jet A-1はJP-8に似ており、Jet BはJP-4に似ています。[ 32 ]その他の軍用燃料は高度に専門化された製品であり、非常に特定の用途向けに開発されています。
ジェット燃料はディーゼル燃料と非常によく似ており、場合によってはディーゼルエンジンで使用できる。鉛入り航空ガソリン（火花点火式内燃機関の燃料で、通常はエンジンのノッキングを防ぐために添加される有毒物質であるテトラエチル鉛（TEL）を含む）の使用を禁止する環境法制の可能性と、同様の性能を持つ代替燃料がないことから、航空機設計者やパイロット組織は小型航空機で使用できる代替エンジンを探している。[ 46 ]その結果、ThielertやAustro Engineなどごく少数の航空機エンジンメーカーだけが、ジェット燃料で動作する航空機用ディーゼルエンジンの提供を開始しており、必要な燃料の種類を減らすことで空港の物流を簡素化できる可能性がある。ジェット燃料は世界のほとんどの場所で入手可能だが、航空ガソリンは多数の一般航空機を保有する少数の国でのみ広く入手可能である。ディーゼルエンジンは航空ガソリンエンジンよりも燃費効率が良い可能性がある。しかし、航空当局によって認証されたディーゼル航空機エンジンはごくわずかである。第二次世界大戦中にはユンカース Jumo 205シリーズのような対向ピストン式ディーゼルエンジンが使用されていたにもかかわらず、今日ではディーゼル航空機エンジンは一般的ではない。
ジェット燃料は、空港のディーゼルエンジン搭載地上支援車両によく使用されます。しかし、ジェット燃料はディーゼル燃料に比べて潤滑性が劣るため、燃料噴射装置の摩耗が増加する傾向があります。潤滑性を回復させるには添加剤が必要になる場合があります。ジェット燃料はディーゼル燃料よりも高価ですが、状況によっては、単一燃料を使用することによる物流上の利点が、その追加コストを相殺できる場合があります。
ジェット燃料は硫黄含有量が多く、最大1,000 ppmに達するため、潤滑性が高く、パイプラインディーゼル燃料すべてに必要な潤滑性添加剤を現在必要としていません。 超低硫黄ディーゼル（ULSD）の導入により、潤滑性調整剤が必要となりました。ULSD以前のパイプラインディーゼルは、硫黄含有量が最大500 ppmまでで、低硫黄ディーゼル（LSD）と呼ばれていました。米国では現在、LSDはオフロード建設、機関車、船舶市場でのみ入手可能です。EPA規制がさらに導入されるにつれて、多くの製油所がジェット燃料の製造を水素化処理するようになり、ASTM規格D445で規定されているジェット燃料の潤滑能力が制限されています。
JP-8はジェットA-1に似ており、単一燃料政策の一環としてNATOのディーゼル車両に使用されている。 [ 47 ]
フィッシャー・トロプシュ（FT）合成パラフィン灯油（SPK）合成燃料は、米国および国際航空フリートで、従来のジェット燃料との混合比率が最大50%まで認証されています。[ 48 ] 2017年末現在、SPKへの他の4つの経路が認証されており、括弧内にその名称と最大混合比率が示されています。水素化処理エステルおよび脂肪酸（HEFA SPK、50%）、水素化処理発酵糖からの合成イソパラフィン（SIP、10%）、合成パラフィン灯油と芳香族化合物（SPK/A、50%）、アルコールからジェット燃料へのSPK（ATJ-SPK、30%）。JP-8と混合されたFTおよびHEFAベースのSPKは両方ともMIL-DTL-83133Hで規定されています。
合成ジェット燃料の中には、SOx、NOx、粒子状物質、場合によっては炭素排出量などの汚染物質の削減が見られるものがある。[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] 合成ジェット燃料の使用により空港周辺の大気質が向上すると予想されており、特に都心部の空港では有利となるだろう。[ 54 ]
カタール航空は、合成ガス液化（GTL）ジェット燃料と従来のジェット燃料を50:50で混合した燃料で商業飛行を行った最初の航空会社となった。ロンドンからドーハへの6時間の飛行に使用された天然ガス由来の合成灯油は、マレーシアのビントゥルにあるシェルのGTLプラントから供給された。[ 55 ]合成ジェット燃料のみを使用した世界初の旅客機の飛行は、 2010年9月22日にランセリア国際空港からケープタウン国際空港への飛行であった。この燃料はサソルによって開発された。[ 56 ]
化学者のヘザー・ウィラウアーは、米国海軍研究所の研究チームを率いて、海水からジェット燃料を作るプロセスを開発している。この技術では、鉄系触媒を用いて海水から酸素（O 2）と水素（H 2）ガスを分離するために電気エネルギーを投入し、続いてゼオライトを触媒として一酸化炭素（CO）と水素を長鎖炭化水素に再結合させるオリゴマー化ステップを行う。この技術は、2020年代に米海軍の軍艦、特に原子力空母に配備される予定である。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]
2021年2月8日、世界初の非化石燃料由来の合成灯油を使用した定期旅客便が運航された。500リットルの合成灯油が通常のジェット燃料と混合された。合成灯油はシェル社が製造し、この便はKLMオランダ航空が運航した。[ 63 ]
2007年8月8日、マイケル・ウィン空軍長官は B-52HがFTブレンド燃料の使用を完全に承認されたことを認定し、試験プログラムの正式な終了を告げた。このプログラムは、軍事エネルギー需要のための安全な国内供給源を開発する取り組みである国防総省の「確実な燃料イニシアチブ」の一部である。国防総省は、外国の生産者からの原油使用量を削減し、2016年までに航空燃料の約半分を代替供給源から調達することを望んでいる。B-52がFTブレンド燃料の使用を承認されたことで、米空軍はプログラム中に開発された試験プロトコルを使用して、ボーイングC-17グローブマスターIII、そしてロックウェルB-1Bランサーにこの燃料の使用を認定する予定である。これら2機の航空機を試験するために、米空軍は281,000米ガロン（1,060,000リットル）のFT燃料を発注した。米空軍は、2011年までに保有するすべての機体でこの燃料の使用試験と認証を行う予定である。また、NASAには9,000米ガロン（34,000リットル、7,500英ガロン）以上を供給し、様々な航空機やエンジンでの試験に供する予定である。
米空軍は、B-1B、B-52H、C-17、ロッキード・マーティンC-130Jスーパーハーキュリーズ、マクドネル・ダグラスF-4ファントム（QF-4標的ドローンとして）、マクドネル・ダグラスF-15イーグル、ロッキード・マーティンF-22ラプター、ノースロップT-38タロンに合成燃料混合物の使用を認定した。[ 64 ]
米空軍のC-17グローブマスターIII、F-16、F-15は、水素化処理された再生可能ジェット燃料の使用が認証されている。 [ 65 ] [ 66 ]米空軍は、2013年までに廃油や植物由来の燃料で40以上の機種を認証する予定である。 [ 66 ]米陸軍は、バイオ燃料のコスト削減に必要な量までバイオ燃料を生産できる可能性のある数少ないバイオ燃料の顧客の1つと考えられている。 [ 66 ]米海軍も、バイオ燃料混合物を使用して「グリーンホーネット」と呼ばれるボーイングF/A-18E/Fスーパーホーネットを音速の1.7倍で飛行させたことがある。 [ 66 ]国防高等研究計画局（DARPA）は、ハネウェルUOPと共同で、米国とNATO軍が使用するバイオ原料からジェット燃料を製造する技術を開発する670万ドルのプロジェクトに資金を提供した。 [ 67 ]
2011年4月、4機の米空軍F-15Eストライクイーグルが、従来のジェット燃料と合成バイオ燃料の混合燃料を使用してフィラデルフィア・フィリーズの開幕式上空を飛行した。この飛行は、国防総省でバイオ燃料を使用した初の飛行として歴史に名を刻んだ。[ 68 ]
航空輸送業界は、人為的に排出される二酸化炭素の2～3パーセントを占めています。[ 69 ]ボーイングは、バイオ燃料によって飛行関連の温室効果ガス排出量を60～80パーセント削減できると推定しています。他の方法よりもメディアで多く取り上げられている解決策の1つは、藻類由来の合成燃料を既存のジェット燃料と混合することです。 [ 70 ]
Solazyme produced the world's first 100 percent algae-derived jet fuel, Solajet, for both commercial and military applications.[78]
Oil prices increased about fivefold from 2003 to 2008, raising fears that world petroleum production is becoming unable to keep up with demand. The fact that there are few alternatives to petroleum for aviation fuel adds urgency to the search for alternatives. Twenty-five airlines were bankrupted or stopped operations in the first six months of 2008, largely due to fuel costs.[79]
In 2015 ASTM approved a modification to Specification D1655 Standard Specification for Aviation Turbine Fuels to permit up to 50 ppm (50 mg/kg) of FAME (fatty acid methyl ester) in jet fuel to allow higher cross-contamination from biofuel production.[80]
Worldwide demand of jet fuel has been steadily increasing since 1980. Consumption more than tripled in 30 years from 1,837,000 barrels/day in 1980, to 5,220,000 in 2010.[81] Around 30% of the worldwide consumption of jet fuel is in the US (1,398,130 barrels/day in 2012).
1944年12月7日の国際民間航空に関するシカゴ条約第24条は、締約国間を飛行する場合、航空機に既に搭載されている燃料は、着陸地の国、または航空機が通過した領空の国によって課税されないと規定している。これは二重課税を防止するためである。シカゴ条約は航空燃料への課税を禁止していると示唆されることがあるが、これは正しくない。シカゴ条約は、国内線または国際線出発前の給油に対する燃料税を禁止するものではない。[ 82 ]： 22
シカゴ条約第15条は、燃料税を禁止しているとも言われることがある。第15条は、「締約国は、締約国の航空機、または航空機に搭乗する人や財産の、その領域を通過する権利、その領域への進入、またはその領域からの退出のみに関して、手数料、賦課金その他の料金を課してはならない」と規定している。しかし、ICAOは料金と税金を区別しており、第15条はサービスの提供なしに税金を課すことを禁止しているわけではない。[ 82 ]： 23
欧州連合では、 2003年のエネルギー課税指令により、商業航空燃料は課税対象外となっている。[ 83 ] EU加盟国は二国間協定によりジェット燃料に課税することができるが、そのような協定は存在しない。[ 82 ]
米国では、ほとんどの州がジェット燃料に課税している。[ 84 ]
ジェット燃料への曝露に関連する一般的な健康被害は、その成分、曝露期間（急性 vs. 長期）、投与経路（経皮 vs. 呼吸器 vs. 経口）、および曝露段階（蒸気 vs. エアロゾル vs. 生燃料）によって異なります。[ 85 ] [ 86 ]灯油系炭化水素燃料は複雑な混合物であり、ベンゼン、n-ヘキサン、トルエン、キシレン、トリメチルペンタン、メトキシエタノール、ナフタレンなどの毒性物質を含む最大 260 種類以上の脂肪族および芳香族炭化水素化合物を含む可能性があります。[ 86 ]炭化水素燃料への時間加重平均曝露は推奨曝露限度を下回ることが多いものの、ピーク曝露が発生する可能性があり、職業曝露による健康への影響は完全には理解されていません。ジェット燃料の健康影響の証拠は、灯油系炭化水素燃料、これらの燃料の構成化学物質、または燃料燃焼生成物への人間または動物の急性、亜慢性、または慢性曝露による一時的または持続的な生物学的影響に関する報告から得られています。研究された影響には、癌、皮膚疾患、呼吸器疾患、[ 87 ]免疫および血液疾患、[ 88 ]神経学的影響、[ 89 ]視覚および聴覚障害、[ 90 ] [ 91 ]腎臓および肝臓疾患、心血管疾患、胃腸障害、遺伝毒性および代謝影響が含まれます。[ 86 ] [ 92 ]
{{cite news}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)国内または EU 域内の航空燃料に課税することを妨げるものではありません。同条約は、航空機が他国に着陸したときに既に機内に搭載されている燃料に課税することを締約国に禁じていますが、国内で航空機に販売された燃料に課税することを禁じていません。さらに、シカゴ条約は国内航空には適用されません。シカゴ条約は航空燃料を課税から免除しているとよく言われます。しかし、シカゴ条約は、着陸時に既に機内に搭載されている燃料と、出発時に機内に保持されている燃料のみを課税から免除しています。第24条は、「締約国の航空機に搭載された燃料であって、他の締約国の領域に到着し、かつ当該国の領域を出発する際に機内に保持されているものは、関税、検査手数料、その他これらに類する国または地方の関税及び料金を免除される」と規定している。したがって、第24条は特定の国で機内に持ち込まれた燃料への課税を禁止するものではなく、着陸時に既に機内に搭載されていた燃料への課税を禁止するものである。つまり、加盟国は、他の国で購入され、航空機に搭載されて到着した航空燃料に課税することはできない。この条項の目的は、二重課税を防止することにある。
加盟国は、私的遊覧飛行以外の航空航行の燃料として使用するために供給されるエネルギー製品を課税から免除する。