摘要:

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摘要:自燃型离子液体具有极低蒸气压、低毒、高热稳定性等优点，是最有潜力取代肼及其衍生物的新一代绿色推进剂燃料。深入理解自燃性和点火燃烧过程对离子液体推进剂系统的实际应用至关重要，为此，综述了近年关于自燃型离子液体点火燃烧机制方面的研究进展，主要包括自燃反应路线与机理、点火和燃烧过程以及自燃性理论预测三个方面，详细介绍了以二氰胺阴离子和硝酸为主的自燃反应机理，分析了自燃型离子液体点火燃烧的几个阶段及现象，总结了对自燃性进行预测的几种方法，提出未来的重点发展方向在于扩展和完善除二氰胺外其它阴离子的反应机理、开发新型的绿色氧化剂代替有毒的发烟硝酸、统一规范点火装置和方法以及优化理论预测模型提高预测方法的精确性等。

摘要:烷基金刚烃具有高密度和高热安定性等特点，可为航空航天飞行器提供充足的推进能量和冷却能力。综述了烷基金刚烃燃料的合成进展，包括多环烷烃重排反应和金刚烷基化合物烷基化反应。分析了重排反应受热力学控制的特性，结合量子化学计算与实验产物分布推测重排反应路径；讨论了以金刚烷基化合物为原料烷基化反应具有区域选择性，能够实现定向合成指定烷基结构（甲基、乙基、丙基、丁基等）的金刚烃。同时，总结了烷基金刚烃燃料性质，归纳了针对烷基金刚烃燃料热安定性的评价方法和结果，分析了构效关系。其中，烷基金刚烃的密度和分子结构的紧凑程度有关，取代烷基链越长，密度越低，黏度越大；烷基金刚烃碳环数越多，密度越大。燃料的冰点和分子结构对称性有关，对称度越低，冰点越低。碳氢燃料热安定性主要由分子结构中包含的碳原子的种类及数量决定，其中各种碳原子稳定性顺序为季碳原子 > 伯碳原子 > 仲碳原子 > 叔碳原子。因此，未来有望采用具有区域选择性的高效合成方法，将烷基定向取代于金刚烃母体的叔碳原子上，实现从叔碳原子到季碳原子的转变，提升热安定性的同时保持烷基金刚烃较高的密度，这为未来定向高通量合成高密度、高热安定烷基金刚烃燃料提供了新的思路。

摘要:先进飞行器对燃料的冷却能力提出了苛刻的要求，迫切需要开发高性能吸热燃料和反应技术。基于醇类可以促进重油裂解提高低碳烯烃选择性的特性，提出乙醇辅助碳氢燃料催化吸热反应的研究设想。采用浆液涂敷法在高温合金管上制备了多种涂层催化剂，在电加热单管反应装置上评价了乙醇辅助碳氢燃料催化吸热反应性能。研究发现，在400~600 ℃的中低温条件下，乙醇可以在镍修饰的ZSM-5分子筛涂层催化剂作用下脱水生成乙烯，510 ℃时热沉提高约20%；在更高温度时，乙醇脱除的水可以参与蒸汽重整反应促进燃料吸热；而均相添加剂可以进一步与涂层催化剂协同作用，抑制结焦生成，将体系工作温度提升至791 ℃，获得3.71 MJ·kg^-1的热沉。

摘要:研究了两种已经认证的汽油和柴油掺混燃料的点火延迟时间。所有的实验测量都在激波管和快速压缩机中完成，实验条件覆盖了宽泛的发动机工况：φ = 0.5~ 2.0, T=700~1400 K and p=10~20 bar)。此外，测得的点火延迟时间也同另外两个相关的汽油燃料：Coryton汽油和Haltermann汽油的实验结果做了系统性的对比。两种简单的汽油替组分：正标准参考燃料（PRF）和甲苯标准参考燃料（TPRF），以及两个反应动力学模型被用来模拟预测实验结果。实验结果展示出：1）对于各个不同的燃料，压力和当量比对点火延迟时间的典型性影响；2）对于四种不同的燃料，在负温度系数区（700~900 K）的反应活性的较大差异。具体定量的来讲，在温度为750 K时, 两种不同的汽油和柴油掺混燃料的点火延迟时间相差为1.5~2.0倍。对于高辛烷值和高敏感性的燃料（Coryton汽油）来说，用甲苯标准参考燃料（TPRF）来模拟的结果显示出非常规的低反应活性，这主要是由于燃料组分中大量的甲苯的存在（77.6%的体积比例）。为了探究此现象背后的反应动力学规律，本文对于甲苯以及甲苯跟烷烃（正庚烷和异辛烷）的相互作用，进行了深入的反应物的浓度消耗曲线，反应通量的分析，以及敏感性分析。

摘要:在先进飞行器发动机中，吸热碳氢燃料在进入燃烧室之前会发生热裂解反应，生成未反应燃料和小分子裂解产物的混合物（称为裂解态燃料）。本工作研究了在1300~1800 K、0.1~3.0 MPa和当量比为1.0的条件下，不同的裂解转化率、裂解压力、点火压力和自由基对正癸烷裂解着火特性的影响。通过采用一种精确的组合机理，从理论上计算了流动反应器中3.0和5.0 MPa下正癸烷裂解组分，与文献中的实验结果吻合较好。结果表明，正癸烷在 3 MPa和5 MPa下裂解的出口转化率分别为46.2%和 58.8%，裂解产物分布一致，但乙烯的含量随着压力的升高明显的降低，而烷烃含量随着压力的增大而增加。尽管自由基总体含量很低，但在3 MPa条件下裂解产物中的自由基浓度依然高于5 MPa条件下。对于点火延迟时间的计算结果则表明，裂解态正癸烷的点火延迟时间随着转化率的增大而延长，且在5 MPa下随着转化率的变化更明显。相同转化率下，5 MPa下的裂解态正癸烷的点火延迟时间比3 MPa下更短。此外，与无自由基的裂解正癸烷相比，裂解正癸烷中自由基的存在可以加速着火过程，转化率小于40%时，着火延迟时间缩短15%以上。

摘要:航空煤油是一种典型的吸热性碳氢燃料，燃料在进入燃烧室之前通过热裂解产生裂解产物而吸热，可在高速飞行器的热防护中起着重要作用。航空煤油及其裂解气的自点火延迟特性是冲压发动机设计的主要参数之一，也是验证燃烧反应机理的重要数据。本研究在化学激波管中，利用反射激波对航空煤油及其裂解气进行自点火，获得了点火温度在900~1820 K，压力为1.01×10⁵ Pa，当量比为1.0条件下RP-3航空煤油、裂解气及主要裂解成分氢气、甲烷、乙烯和乙烷的自点火延迟时间。点火延迟时间定义为反射激波到达测量点时引起的压力信号起跳到CH*自由基信号大量出现时的时间间隔。实验结果表明，点火延迟时间随温度的升高明显缩短；在相同工况下，甲烷点火延迟时间最长，氢气最短，裂解气的点火延迟时间比航空煤油略长；裂解气活化能接近于航空煤油的活化能，都在180 kJ·mol^-1左右，单组分中的氢气点火活化能最低，为127.8 kJ·mol^-1。实验结果与相应的燃烧动力学机理模拟结果进行了对比，机理能很好预测温度对点火延迟时间的影响规律。对机理进行了敏感度分析，得到了影响燃料点火的主要基元反应。

摘要:为了提高液体燃料能量并解决纳米金属颗粒在燃料中沉降的问题，研究以有机小分子凝胶剂（LMWG）为凝胶因子，制备了含有纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料，测定了最低凝胶剂含量和凝胶相转变温度，探讨了凝胶剂含量和纳米铝颗粒含量对燃料密度、黏度、离心稳定性等物理化学性能的影响，通过剪切变稀测试、触变性测试、应变扫描、频率扫描等测试了凝胶燃料的流变性能。结果表明，纳米铝颗粒在LMWG/JP-10凝胶燃料中稳定分散，同时凝胶燃料可以在施加剪切力或加热的条件下实现凝胶态与液态的相互转变；铝颗粒的加入显著提高了燃料的密度、体积热值和黏度，当纳米铝颗粒含量为25%时，2% LMWG/JP-10的密度为1.156 g·mL^-1，剪切黏度为840 mPa·s，体积热值为45.8 MJ·L^-1。铝颗粒含量少于25%时会影响凝胶体系的稳定性，但当铝颗粒含量达到25%时，体系的稳定性超过同等LMWG凝胶剂含量的纯燃料。铝颗粒的加入显著增强凝胶体系的机械强度和结构稳定性，但燃料依旧保持良好的剪切变稀特性，并且无法恢复至受剪切作用前的状态。

摘要:为了探究煤直接液化油提质转化制备航空航天燃料的适宜生产工艺，以神华煤直接液化油为原料，针对其硫含量较高、氧含量高、不饱和度大等特点，提出了“碱洗提酚-加氢脱硫-加氢饱和”的工艺流程。采用自主研发的NiMoW/Al₂O₃和Pd/Al₂O₃催化剂，通过固定床加氢的方法，对脱硫和饱和生产工艺条件进行了研究。实验结果表明加氢脱硫最适宜反应条件为5 MPa，300 ℃，加氢饱和的最适宜反应条件为4 MPa，210 ℃。所得产物油具有较高的密度和净热值，耐热温度可达550 ℃且具有很好的热氧化安定性，具有作为优质航空航天燃料的潜质。

摘要:为了改善高密度碳氢燃料——挂式-四氢双环戊二烯（JP-10）的燃烧性能，制备了超支化聚缩水甘油（HPG）、超支化聚乙烯亚胺（HPEI）稳定的JP-10基铂纳米流体燃料。用相转移法合成亲油性铂纳米颗粒Pt@HPG和Pt@HPEI，通过透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TG）进行结构和性能表征，Pt@HPG和Pt@HPEI平均粒径分别为1.3 nm和2.4 nm。纳米流体Pt@HPG/JP-10与JP-10间无明显的密度、黏度差异；Pt@HPEI/JP-10与JP-10间无明显的密度差异，而黏度下降较为明显，可一定程度降低输运流阻。采用氧弹燃烧法评价氧压0.6 MPa与0.8 MPa条件下纳米流体的燃烧性能，与基液JP-10相比，纳米流体的表观燃烧热可明显增加，Pt@HPG/JP-10和Pt@HPEI/JP-10分别增加了约7.8%和7.6%。超支化聚合物稳定的JP-10基铂纳米流体有望成为有应用潜力的新型高能燃料。

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