CN103497790A

CN103497790A - 一种吸热型碳氢燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN103497790A
Application number: CN201310485826.7A
Authority: CN
Inventors: 李昕; 孙克宁; 段平平; 颜翔
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明涉及吸热性碳氢燃料领域，主要应用于高超音速飞行器中，可以起到提供能量和冷却飞行器的双重作用。其特征在于：它是一种复配吸热型碳氢燃料，母体燃料为C10直链烷烃，其他为以下添加剂的一种或几种组成：燃烧促进剂：二茂铁，占0.1%-0.25%；供氢剂：苯甲醇、四氢萘、α-四氢萘酮，占0.2%-1.5%；防冰添加剂：乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚，占0.1%-0.15%；抗氧化剂：2,6-二叔丁基对甲酚，占0.002%-0.02%；清净分散剂：聚异丁烯硫代磷酸的季戊四醇酯（DD-1），占0.02%-0.1%；高密度添加剂：五环-[5.4.0.02,6.03,10.05,9]-十一烷（PCUD），占10%-20%。依据所需燃料性能不同，可以添加不同比例。

Description

一种吸热型碳氢燃料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及吸热型碳氢燃料领域，主要应用于高超音速飞行器中，可以起到提供能量和冷却飞行器的双重作用。

背景技术：

冲压发动机是一种新型的、用于高速飞行的尖端航空科学技术。冲压发动机的核心要素之一即是装填能够满足现代需求的高能量密度燃料。

早在上世纪50年代和60年代初，美国和俄罗斯就已开始超音速和超燃冲压发动机的研究。随着发动机研究的进一步发展，飞行器的速度进一步加快，所有部件的热负荷都急剧的增加，对所使用的燃料系统提出了更高的要求。高超音速飞行器是现代航运、现代军事装备的关键组成，其研制已成为当今航空航天领域发展的热点，广泛引起欧、美、俄罗斯等国的高度重视。为满足飞行器高航速、远航程的需求，要求利用具有高密度、高体积热值、高安定性的燃料技术和高效飞行器冷却技术（在高超音速飞行时大量的气动热可能使飞行器表面温度高于材料的承受能力）。从飞行器一体化设计角度出发，吸热型燃料（既是燃料又是冷却剂）是最经济和最有效的吸热源。因此，开发具有高体积热值、高安定性能的吸热型燃料及其相关技术成为世界各国广泛关注的重点，其性能改进和提高都深刻影响飞行器系统的发展。

吸热型碳氢燃料是一种新型燃料，主要优点一个是在一定条件下裂解成小分子有利于燃料的燃烧，另一个是在裂解过程中会发生吸热反应，从而达到为高超音速飞行器冷却的目的。与低温类液体燃料和非低温类燃料相比，不仅具有物理热沉，而且可通过化学反应来提供附加化学热沉，既达到对飞行器整体冷却，也大幅度提高了能量的利用率，可有效减小飞行器尺寸。另外吸热型碳氢燃料具有成本低，体积热值高，安全性能优，便于储存和操作，无需自带氧化剂等优点。目前所研究的吸热型碳氢燃料中主要由C5-C12直链烷烃组成，与煤油或大比重煤油相比，密度低，燃烧热值较高，但仍未达到飞行器的要求。因此发明新型吸热型燃料具有非常重要的意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种吸热型碳氢燃料的制备方法。本发明选用直链烷烃为母体，加入高密度燃料组分PCUD、引发剂、分散剂、抑制剂的等添加剂中的

一种或几种的混合与碳氢燃料复配形成复合碳氢燃料。

本发明所述的吸热性碳氢燃料中含有：

燃料添加剂：

燃烧促进剂：二茂铁；添加比例0.1%-0.25%

供氢剂：选自苯甲醇、四氢萘、α-四氢萘酮，添加比例0.2%-1.5%

防冰添加剂：选自乙二醇甲醚，二乙二醇甲醚；添加比例0.1%-0.15%

抗氧化剂：选自2,6-二叔丁基对甲酚；添加比例0.002%-0.02%

清净分散剂：选自聚异丁烯硫代磷酸的季戊四醇酯（DD-1）；添加比例0.02%-0.1%

高密度添加剂：五环-[5.4.0.02,6.03,10.05,9]-十一烷（PCUD）；添加比例10%-20%

其余为燃料母体C10直链烷烃

具体实施例如下：

选取C10直链烷烃50ml（约36.5g），确定不同添加剂的添加量（以质量百分比表示），与直链烷烃混合。设定催化裂解反应温度460℃，反应压力4MPa，反应时间30min，采用HZSM-5分子筛催化剂，利用气相色谱在线检测反应产物。

表1实例1-4燃料制备条件及性能列表

表2实例5-7燃料制备条件及性能列表

本发明由于可加入高密度添加物PCUD，密度较高，能达到0.9左右，性能稳定，便于储存和操作。

本发明不限于以上实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.本发明属吸热型碳氢燃料，含有直链烷烃和燃料添加剂。其特征在于，它的基本组成是以下添加剂中一种或几种混合：

燃烧促进剂：二茂铁；添加比例0.1%-0.25%

供氢剂：苯甲醇、四氢萘、α-四氢萘酮；添加比例0.2%-1.5%

防冰添加剂：乙二醇甲醚，二乙二醇甲醚；添加比例0.1%-0.15%

抗氧化剂：2,6-二叔丁基对甲酚；添加比例0.002%-0.02%

清净分散剂：聚异丁烯硫代磷酸的季戊四醇酯（DD-1）；添加比例0.02%-0.1%

高密度添加剂：五环-[5.4.0.02,6.03,10.05,9]-十一烷（PCUD）；添加比例10%-20%其余成分为C10直链烷烃。