本發(fā)明涉及的是一種航空燃料領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(TBCC)的具有低溫燃燒特性的液態(tài)碳氫燃料。

背景技術(shù)：

以渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(TBCC)為動力的飛行器具有飛行包線范圍寬、比沖高、可重復(fù)利用等特點，是實現(xiàn)0～40Km高度飛行的最佳動力方案。由于渦輪噴氣發(fā)動機和沖壓發(fā)動機存在各自的最佳飛行馬赫數(shù)，一般認為在Ma＝2～3之間是TBCC的工作模式轉(zhuǎn)換點，即運行方式從渦輪噴氣發(fā)動機切換至沖壓發(fā)動機，這就意味著沖壓發(fā)動機必須在Ma＜3的情況下可靠起動才能保證兩種發(fā)動機工作模式的平穩(wěn)切換。液態(tài)碳氫燃料以其經(jīng)濟性高、可操作性強、體積密度大等優(yōu)勢，是吸氣式發(fā)動機燃料的首選。但相比于氫燃料，碳氫燃料在低溫環(huán)境下的反應(yīng)活性低，具體表現(xiàn)為反應(yīng)速率小、最小點火能量大、點火延遲時間長等，這對于沖壓發(fā)動機的低馬赫數(shù)可靠起動是非常不利的。為了構(gòu)建低溫環(huán)境中能夠使得碳氫燃料快速點火和燃燒的條件，高能點火器、火焰穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等一系列輔助裝置得到了廣泛應(yīng)用，然而燃燒輔助裝置必將令發(fā)動機系統(tǒng)更加復(fù)雜，可靠性進一步降低，并且產(chǎn)生巨大的質(zhì)量懲罰，這對發(fā)動機整體性能的提升極為不利。因此通過化學(xué)調(diào)控的方式改變傳統(tǒng)碳氫燃料的低溫燃燒特性是解決上述問題的有效途徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有低溫燃燒特性的液態(tài)碳氫燃料，該燃料物理形態(tài)穩(wěn)定，無沉淀、不分層，具有較低的自燃溫度、較小的著火延遲時間和較高的比沖，常溫環(huán)境中與空氣接觸安全不自燃等優(yōu)點，并能夠通過控制點火促進劑的濃度來實現(xiàn)對復(fù)合燃料低溫燃燒特性的調(diào)控，操作簡單，實用性強。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種液態(tài)碳氫燃料，由作為基底燃料的液態(tài)碳氫燃料和作為點火促進劑的二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃混合液組成，其中：點火促進劑的體積分?jǐn)?shù)為10％～50％。

所述的液態(tài)碳氫燃料采用中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷。

所述的二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃混合液中二乙基甲氧基硼烷和四氫呋喃的體積比為1:1。

本發(fā)明涉及上述液態(tài)碳氫燃料的低溫燃燒特性調(diào)控實現(xiàn)方法，通過按比例分別取基底燃料和點火促進劑，在惰性氣體環(huán)境中均勻混合，即得所需性能的復(fù)合燃料。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠控制最小著火壁面溫度，具體表現(xiàn)為降低最小著火壁面溫度，并且通過點火促進劑濃度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對最小著火壁面溫度的控制；并且本發(fā)明能夠有效減小傳統(tǒng)碳氫燃料的著火延遲時間，并且通過點火促進劑濃度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對著火延遲時間的控制；本發(fā)明所使用的添加劑能與基底燃料以任意比互溶，無沉淀、不分層，因此本方法得到的復(fù)合燃料可在惰性氣體保護下長時間存儲。即使有一定量的泄漏，常溫環(huán)境中不會自燃，安全性好；本發(fā)明僅對基底燃料和添加劑在惰性氣體保護環(huán)境下做物理混合，制備工藝簡單，少量制備可通過手動完成。

附圖說明

圖1是實施例2中的復(fù)合燃料液滴在加熱平板上的動態(tài)變化、著火和燃燒過程示意圖；

圖中：壁面溫度為450℃，a～e依次為t＝t₀(接觸)、t＝t₀+4ms(伸展)、t＝t₀+24ms(反彈)、t＝t₀+78ms(著火)、t＝t₀+150ms(燃燒)；

圖2是純正十烷液滴和實施例2、4中的復(fù)合燃料液滴在加熱平板上的最低著火壁面溫度示意圖；

圖3是純正十烷液滴和實施例2、4中的復(fù)合燃料液滴在加熱平板上的著火延遲時間示意圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例按如下比例配置復(fù)合燃料：

步驟一、向氬氣密封的燃料罐中加入中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷，體積百分含量為90％；

步驟二、向上述添加了中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃的混合液，其配比為二乙基甲氧基硼烷5％，四氫呋喃5％，中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷90％。

步驟三、通過物理方式使燃料罐中的液體均勻混合，此處物理方式采用但不限于：手動混合。

實施例2

本實施例按如下比例配置燃料：

步驟一、向氬氣密封的燃料罐中加入中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷，體積百分含量為80％；

步驟二、向上述添加了中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃的混合液，其配比為二乙基甲氧基硼烷10％，四氫呋喃10％，中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷80％。

步驟三、通過物理方式使燃料罐中的液體均勻混合，此處物理方式采用但不限于手動混合。

本實施例中采用復(fù)合燃料液滴在加熱平板上的燃燒特性來說明本發(fā)明對傳統(tǒng)碳氫燃料低溫燃燒特性的調(diào)控效果。

如圖1所示，為利用高速相機記錄燃料液滴在加熱平板上的動態(tài)變化、著火和燃燒過程。通過是否探測到火焰來判斷是否著火，并以液滴接觸加熱平板到出現(xiàn)火焰的時間間隔作為著火延遲時間。

取以正十烷為基底燃料的復(fù)合燃料，點火促進劑體積分?jǐn)?shù)為20％，以其中的純正十烷作為對比工況。

如圖2～圖3所示，本實施例的技術(shù)效果具體為：與純正十烷相比，最小著火壁面溫度從600℃降低至215℃，著火延遲時間從580ms降低至45ms，低溫燃燒特性得到有效強化。

實施例3

本實施例按如下比例配置復(fù)合燃料：

步驟一、向氬氣密封的燃料罐中加入中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷，體積百分含量為70％；

步驟二、向上述添加了中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃的混合液，其配比為二乙基甲氧基硼烷15％，四氫呋喃15％，中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷70％。

步驟三、通過物理方式使燃料罐中的液體均勻混合，此處物理方式采用但不限于手動混合。

實施例4

本實施例按如下比例配置復(fù)合燃料：

步驟一、向氬氣密封的燃料罐中加入中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷，體積百分含量為60％；

步驟二、向上述添加了中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃的混合液，其配比為二乙基甲氧基硼烷20％，四氫呋喃20％，中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷60％。

步驟三、通過物理方式使燃料罐中的液體均勻混合，此處物理方式采用但不限于手動混合。

本實施例中，調(diào)控效果的體現(xiàn)方法同實施例2，如圖2～圖3所示，本實施例的技術(shù)效果具體為：與純正十烷及實施例2中的復(fù)合燃料相比，最小著火壁面溫度進一步降低至175℃，著火延遲時間進一步降低至30ms，低溫燃燒特性得到進一步強化。同時，不同添加劑體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合燃料所體現(xiàn)出來的低溫燃燒特性強化效果差異明顯，說明通過調(diào)整添加劑濃度能有效地調(diào)控液態(tài)碳氫燃料的低溫燃燒特性。

實施例5

本實施例按如下比例配置復(fù)合燃料：

步驟一、向氬氣密封的燃料罐中加入中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷，體積百分含量為50％；

步驟二、向上述添加了中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷的燃料罐中加入二乙基甲氧基硼烷/四氫呋喃的混合液，其配比為二乙基甲氧基硼烷25％，四氫呋喃25％，中國3號航空煤油、正十烷或正庚烷50％。

步驟三、通過物理方式使燃料罐中的液體均勻混合，此處物理方式采用但不限于手動混合。

上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。