CN103484173B - 自点火燃料 - Google Patents
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Abstract
一种高超音速飞行器技术领域的自点火燃料，组分及重量百分比含量为：基础航空煤油30-60%、三乙基铝20-50%以及环丙基乙炔10-30%。本发明能够在没有辅助或其他强化点火时即可可靠点火和稳定燃烧，可实现超燃冲压发动机Ma=4.5时的稳定自点火。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种高超音速飞行器技术领域的燃料，具体是一种自点火燃料。
背景技术
超燃冲压发动机具有构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低等优点。但冲压发动机没有压气机，无法自启动，需要借助助推飞行器。在接力马赫数4附近启动时，燃烧室内来流速度高、总温低。发动机燃烧室入口空气来流速度达到1000m/s左右，燃料在燃烧室内的滞留时间只有约1.5ms。此外，超声速混合层的稳定性较强，要在如此短的时间内完成燃料的喷射、雾化、蒸发、掺混、点火和稳定燃烧是极其困难的。同时，燃烧室内充满的稠密喷雾使最小点火能量急剧增加，这些都使得超燃冲压发动机的点火及稳定燃烧变的极其困难。研究强化点火技术，实现超燃冲压发动机的可靠点火和启动是实现高超音速飞行器成功飞行需要突破的关键技术。
目前主要采用强化点火方式，包括：热射流辅助点火、气动雍塞辅助点火、氢气引导点火、等离子体点火等。这些方法可向燃烧室注入大量能量，提高燃烧室背压，降低来流速度，以利于点火。但在实际条件下，这些方法一方面降低了发动机的可靠性，另一方面有可能使得背压过大而导致进气道不启动。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101087866，公开日2007-12-12，公开了一种通过烯烃原料的阳离子低聚制备聚烯烃基合成油的方法，包括：调理烯烃原料，在反应器中制备和计量催化体系Al(O)－HCl－TBCh组分的溶液和悬浮液，在催化体系Al(O)－HCl－TBCh的作用下使α－烯烃异构化并低聚高级烯烃或其混合物，分离废催化剂，将低聚物分成各馏分，以及在催化剂Pd(0.2％w)/Al2O3+NaOH的作用下氢化分离的馏分。该方法还包括用金属铝、三乙基铝、KOH的醇溶液对存在于低聚物中的含氯低聚烯烃进行脱氯或在KOH的存在或不存在下对含氯聚烯烃进行热脱氯化氢的步骤。为了通过提高100℃动粘度为2－8cSt的聚烯烃目标组分的产率来改进方法的工艺－经济因子，该方法还包括将100℃动粘度为10－20cSt的难以消耗的高分子聚烯烃热解聚成在100℃动粘度为2－8cSt的目标聚烯烃的步骤。该技术中涉及的三乙基铝所起的作用主要是用于脱除低聚物中存在的一氯化低聚物，但其不能用于作为燃料。
中国专利文献号CN2494934Y，公开日2002-06-12，公开了一种多功能超音速火焰喷涂点火装置，包括变压器接点火器、点火器接点火线圈、点火线圈接火花塞；点火装置的参数为：变压器功率50-70W，输出电压35-50V，火花塞采用斜孔安装，倾斜角度为20°-40°，火花塞伸出燃烧室壁面的长度可以通过调整密封垫圈的厚度和旋转火花塞来调节。该技术的缺陷和不足在于点火体积小，且需要在火花塞前安装火焰稳定装置，从而在火花塞附件产生一定的低速区和回流区，结构复杂，可靠性差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种自点火燃料，能够在没有辅助或其他强化点火时即可可靠点火和稳定燃烧，可实现超燃冲压发动机Ma=4.5时的稳定自点火。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种自点火燃料，由基础航空煤油、作为点火剂的三乙基铝和作为点火促进剂的环丙基乙炔组成。
所述的自点火燃料的组分及重量百分比含量为：基础航空煤油30-60%、三乙基铝20-50%以及环丙基乙炔10-30%。
所述的基础航空煤油为：RP-3型号燃油。
本发明涉及上述自点火燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在氮气密封的燃料罐中加入三乙基铝，质量百分比为总质量的20-50%。
步骤二、向上述添加了三乙基铝的燃料罐中加入环丙基乙炔，质量百分比为总质量的10-30%。
步骤三、向上述添加了三乙基铝、环丙基乙炔的燃料罐中加入基础航空煤油，质量百分比为总质量的30-60%，经混合均匀即得低温自点火燃料。
技术效果
与现有技术相比，本发明无需辅助其他强化点火方法即可可靠点火和稳定燃烧，可实现超燃冲压发动机Ma=4.5时的稳定自点火。该自点火燃料对于简化高超音速飞行器发动机结构设计、提高其可靠性具有重要意义。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例按如下比例配置自点火燃料:
步骤一、在氮气密封的燃料罐中加入三乙基铝，质量百分比为20%。
步骤二、向上述添加了三乙基铝的燃料罐中加入环丙基乙炔，质量百分比为30%。
步骤三、向上述添加了三乙基铝、环丙基乙炔的燃料罐中加入航空煤油RP-3，质量百分比为50%。混合均匀即得低温自点火燃料。
该自点火燃料相对密度0.75（水=1kg/L），闪点-20℃，燃烧热42MJ/Kg。在Ma=4.5条件下可实现自点火。
实施例2
本实施例操作步骤与实施例1方式相同，按如下比例配置自点火燃料:航空煤油60%，环丙基乙炔10%，三乙基铝30%，该自点火燃料相对密度0.77（水=1kg/L），闪点-22℃，燃烧热42.3MJ/Kg。在Ma=4.5条件下可实现自点火。
实施例3
本实施例操作步骤与实施例1方式相同，按如下比例配置自点火燃料:航空煤油40%，环丙基乙炔20%，三乙基铝40%，该自点火燃料相对密度0.8（水=1kg/L），闪点-25℃，燃烧热42.6MJ/Kg。在Ma=4.5条件下可实现自点火。
Claims (1)
1.一种自点火燃料的制备方法，其特征在于，该自点火燃料的组分及重量百分比含量为：为以下任意一种组合：
a)基础航空煤油50％、三乙基铝20％以及环丙基乙炔30％；
b)基础航空煤油60％、三乙基铝10％以及环丙基乙炔30％；
c)基础航空煤油40％、三乙基铝40％以及环丙基乙炔20％；
所述自点火燃料的相对密度为0.75-0.8kg/L，闪点-25～-20℃，燃烧热大于等于42MJ/Kg，自点火条件为Ma＝4.5，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、在氮气密封的燃料罐中加入三乙基铝；
步骤二、向上述添加了三乙基铝的燃料罐中加入环丙基乙炔；
步骤三、向上述添加了三乙基铝、环丙基乙炔的燃料罐中加入基础航空煤油，经混合均匀即得低温自点火燃料；
所述的基础航空煤油为：RP-3型号燃油。
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