自點火燃料的製作方法
2023-06-04 12:17:21
自點火燃料的製作方法
【專利摘要】一種高超音速飛行器【技術領域】的自點火燃料，組分及重量百分比含量為：基礎航空煤油30-60%、三乙基鋁20-50%以及環丙基乙炔10-30%。本發明能夠在沒有輔助或其他強化點火時即可可靠點火和穩定燃燒，可實現超燃衝壓發動機Ma=4.5時的穩定自點火。
【專利說明】自點火燃料
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種高超音速飛行器【技術領域】的燃料，具體是一種自點火燃料。【背景技術】
[0002]超燃衝壓發動機具有構造簡單、重量輕、體積小、推重比大、成本低等優點。但衝壓發動機沒有壓氣機，無法自啟動，需要藉助助推飛行器。在接力馬赫數4附近啟動時，燃燒室內來流速度高、總溫低。發動機燃燒室入口空氣來流速度達到1000m/S左右，燃料在燃燒室內的滯留時間只有約1.5ms。此外，超聲速混合層的穩定性較強，要在如此短的時間內完成燃料的噴射、霧化、蒸發、摻混、點火和穩定燃燒是極其困難的。同時，燃燒室內充滿的稠密噴霧使最小點火能量急劇增加，這些都使得超燃衝壓發動機的點火及穩定燃燒變的極其困難。研究強化點火技術，實現超燃衝壓發動機的可靠點火和啟動是實現高超音速飛行器成功飛行需要突破的關鍵技術。
[0003]目前主要採用強化點火方式，包括:熱射流輔助點火、氣動雍塞輔助點火、氫氣引導點火、等離子體點火等。這些方法可向燃燒室注入大量能量，提高燃燒室背壓，降低來流速度，以利於點火。但在實際條件下，這些方法一方面降低了發動機的可靠性，另一方面有可能使得背壓過大而導致進氣道不啟動。
[0004]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101087866，
【公開日】2007_12_12，公開了一種通過烯烴原料的陽離子低聚製備聚烯烴基合成油的方法，包括:調理烯烴原料，在反應器中製備和計量催化體系Al (O) - HCl - TBCh組分的溶液和懸浮液，在催化體系Al(O) 一 HCl — TBCh的作用下使α —烯烴異構化並低聚高級烯烴或其混合物，分離廢催化劑，將低聚物分成各餾 分，以及在催化劑Pd (0.2% w)/Al203+Na0H的作用下氫化分離的餾分。該方法還包括用金屬鋁、三乙基鋁、KOH的醇溶液對存在於低聚物中的含氯低聚烯烴進行脫氯或在KOH的存在或不存在下對含氯聚烯烴進行熱脫氯化氫的步驟。為了通過提高100°C動粘度為2 - ScSt的聚烯烴目標組分的產率來改進方法的工藝一經濟因子，該方法還包括將100°C動粘度為10 - 20cSt的難以消耗的高分子聚烯烴熱解聚成在100°C動粘度為2 - ScSt的目標聚烯烴的步驟。該技術中涉及的三乙基鋁所起的作用主要是用於脫除低聚物中存在的一氯化低聚物，但其不能用於作為燃料。
[0005]中國專利文獻號CN2494934Y，
【公開日】2002_06_12，公開了一種多功能超音速火焰噴塗點火裝置，包括變壓器接點火器、點火器接點火線圈、點火線圈接火花塞；點火裝置的參數為:變壓器功率50-70W，輸出電壓35-50V，火花塞採用斜孔安裝，傾斜角度為20° -40°，火花塞伸出燃燒室壁面的長度可以通過調整密封墊圈的厚度和旋轉火花塞來調節。該技術的缺陷和不足在於點火體積小，且需要在火花塞前安裝火焰穩定裝置，從而在火花塞附件產生一定的低速區和回流區，結構複雜，可靠性差。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種自點火燃料，能夠在沒有輔助或其他強化點火時即可可靠點火和穩定燃燒，可實現超燃衝壓發動機Ma=4.5時的穩定自點火。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0008]本發明涉及一種自點火燃料，由基礎航空煤油、作為點火劑的三乙基鋁和作為點火促進劑的環丙基乙炔組成。
[0009]所述的自點火燃料的組分及重量百分比含量為:基礎航空煤油30-60%、三乙基鋁20-50%以及環丙基乙炔10-30%。
[0010]所述的基礎航空煤油為:RP_3型號燃油。
[0011]本發明涉及上述自點火燃料的製備方法，包括如下步驟:
[0012]步驟一、在氮氣密封的燃料罐中加入三乙基鋁，質量百分比為總質量的20-50%。
[0013] 步驟二、向上述添加了三乙基鋁的燃料罐中加入環丙基乙炔，質量百分比為總質量的 10-30%。
[0014]步驟三、向上述添加了三乙基鋁、環丙基乙炔的燃料罐中加入基礎航空煤油，質量百分比為總質量的30-60%，經混合均勻即得低溫自點火燃料。
技術效果
[0015]與現有技術相比，本發明無需輔助其他強化點火方法即可可靠點火和穩定燃燒，可實現超燃衝壓發動機Ma=4.5時的穩定自點火。該自點火燃料對於簡化高超音速飛行器發動機結構設計、提高其可靠性具有重要意義。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例1
[0017]本實施例按如下比例配置自點火燃料:
[0018]步驟一、在氮氣密封的燃料罐中加入三乙基鋁，質量百分比為20%。
[0019]步驟二、向上述添加了二乙基招的燃料iiS中加入環丙基乙塊，質量百分比為30%。
[0020]步驟三、向上述添加了三乙基鋁、環丙基乙炔的燃料罐中加入航空煤油RP-3，質量百分比為50%。混合均勻即得低溫自點火燃料。
[0021 ] 該自點火燃料相對密度0.75(7jC =lkg/L),閃點_20°C，燃燒熱42MJ/Kg。在Ma=4.5條件下可實現自點火。
實施例2
[0022]本實施例操作步驟與實施例1方式相同，按如下比例配置自點火燃料:航空煤油60%，環丙基乙炔10%，三乙基鋁30%，該自點火燃料相對密度0.77 (水=lkg/L)，閃點-22°C，燃燒熱42.3MJ/Kg。在Ma=4.5條件下可實現自點火。
實施例3
[0023]本實施例操作步驟與實施例1方式相同，按如下比例配置自點火燃料:航空煤油40%，環丙基乙炔20%，三乙基鋁40%，該自點火燃料相對密度0.8 (水=lkg/L)，閃點-25°C，燃燒熱42.6MJ/Kg。在Ma=4.5條件下可實現自點火。
【權利要求】
1.一種自點火燃料，其特徵在於，由基礎航空煤油、作為點火劑的三乙基鋁和作為點火促進劑的環丙基乙炔組成。
2.根據權利要求1所述的自點火燃料，其特徵是，其組分及重量百分比含量為:基礎航空煤油30-60%、三乙基鋁20-50%以及環丙基乙炔10-30%。
3.根據權利要求1或2所述的自點火燃料，其特徵是，其組分及重量百分比含量為以下任意一種組合: a)基礎航空煤油50%、三乙基鋁20%以及環丙基乙炔30%； b)基礎航空煤油60%、三乙基鋁10%以及環丙基乙炔30%； c)基礎航空煤油40%、三乙基鋁40%以及環丙基乙炔20%。
4.根據權利要求1所述的自點火燃料，其特徵是，所述自點火燃料的相對密度為0.75-0.8kg/L，閃點-25~_20°C，燃燒熱大於等於42MJ/Kg，自點火條件為Ma=4.5。
5.一種根據上述任一權利要求所述的自點火燃料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟一、在氮氣密封的燃料罐中加入三乙基鋁，質量百分比為總質量的20-50% ； 步驟二、向上述添加了三乙基鋁的燃料罐中加入環丙基乙炔，質量百分比為總質量的10-30% ；` 步驟三、向上述添加了三乙基鋁、環丙基乙炔的燃料罐中加入基礎航空煤油，質量百分比為總質量的30-60%，經混合均勻即得低溫自點火燃料。
6.根據上述任一權利要求中的自點火燃料，其特徵是，所述的基礎航空煤油為:RP_3型號燃油。
【文檔編號】C10L1/16GK103484173SQ201310423169
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】黃小彬, 劉洪 , 陳方, 陳奎永, 唐小真 申請人:上海交通大學