航空燃料

航空燃料

科技名词定义

中文名称：航空燃料

英文名称：aviation fuel

定义：航空发动机用燃料的总称。

应用学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

航空燃料是本世纪初，随着飞机的诞生而出现的。航空燃料包括供点燃式活塞发动机用的航空汽油和供燃气涡轮发动机用的喷气燃料(俗称航

空煤油)。目前主要由石油加工制得。对所有航空燃料组成的共同要求，就是他们应当是只含有专用添加剂的、纯粹的烃类混合物。但由于不同类烃的性能不同，对某些烃类如芳香烃和烯烃的含量有一定的限制。残留在燃料中的非烃如：含氧、含硫、含氮等杂有机化合物及其燃烧产物，不仅引起系统金属零部件腐蚀，而且还会污染大气，且在燃料中容易被氧化缩合成胶质和沉淀物，引起燃料系统堵塞等，通常认为是不理想组分，在燃料的标准中以不同的方式加以严格限制。

为了保证飞行安全和使用寿命，飞机发动机对燃料质量的要求很严格。1996年俄罗斯叶利钦总统、2003年普京总统、1997年美国克林顿总统、2001年布什总统访华的专机均由于我国的航空燃料未达到其总统专机的燃料标准而拒绝添加中国生产的航空燃料；美国的“挑战者号”和“哥伦比亚号”航天飞机的失事也与燃料密切相关；新式战机的研制很大程度上也在于材料及内部燃料，由此可见研究航空航天燃料，获得更高标准的燃料乃是大势所趋。在美苏两国，航空航天燃料的研究已经有相当长的时间，并以取得了相当好的成果。我国在该领域的研究虽然起步较晚，但是通过广大科研人员的努力攻关，也取得了不错的成就。

飞机发动机对燃料的依赖性极大，要求自然也很严格。在表示燃料质量的各种性能综合中，最重要的是在飞机发动机使用过程中系统和零部件同燃料及其燃烧产物接触过程中所出现的那些性能，即所谓的使用性能。这些性能同飞机发动机的可靠性和寿命直接相关，且它们只是在使用过程中才出现。对所有航空燃料基本使用性能的共同要求，就是它们应具有适当的挥发性和良好的流动性、燃烧性、安定性、洁净性、不腐蚀所接触的金属并与所接触的非金属材料相容等。挥发性用馏程和蒸汽压控制。挥发

性过大，燃料蒸发损失严重，且高空产生气塞的危险性也大；挥发性过小，发动机的启动性变差，燃烧不完全。流动性用冰点和低温黏度控制，要求冰点低，低温黏度小，以保证燃料具有良好的低温泵送性和过滤性。燃烧性用热值、密度和烟点等控制，要求热值高、密度大、烟点高、以保证发动机和飞机有足够的推力和航程。安定性用抗氧化剂和贮存后各性能的变化来控制，要求抗氧化性好，贮存后性能变化小。洁净性对喷气燃料尤为重要，这是由于燃气涡轮发动机燃油控制系统复杂精密度高所要求的。除要求不含胶质、水、机械杂质（固体颗粒）、水溶性酸和碱外，对影响燃料水分离特征的表面活性物质的含量也要通过水分离指数和水反应加以控制。水、机械杂质、细菌等，虽不是燃料的固有成分，但它们的危害性却很大，且随气温和储运条件的变化，在很大的范围内波动。

抗爆性是航空汽油最重要的使用性能，通常由辛烷值/品度值表征并以其值命名它们的牌号。我国航空汽油分为RH-75、RH-95/130和RH-100/130三个品级。其中RH-75航空汽油主要用于轻负荷低速飞机，RH-95/130航空汽油主要用于中负荷高速飞机，RH-100/130航空汽油适用于重负荷高速飞机。汽油的辛烷值/品度值越高，汽油的抗爆性能越好。辛烷值表示汽油在贫油时的抗爆性，品度值表示汽油在富油时的抗爆性。不同压缩比的发动机应选用辛烷值/品度值合适的汽油，高压缩比发动机使用低辛烷值/品度值汽油时,发动机会产生爆震,导致发动机损坏。汽油的抗爆性与其组成中的烃类的化学结构有关，芳香烃最好，烷烃和环烷烃次之，由于碳链易断裂，所以正构烷烃的抗爆性最差。四乙基铅抗爆剂可有效地提高汽油的抗爆性。目前高标号的航空汽油均添加四乙基铅抗爆剂。低铅和无铅化是航空汽油的发展方向，重点是开发新型的无公害抗爆添加剂。

现代飞机发动机对喷气燃料提出了一系列要求，而这些要求在一定程度上又是相互排斥和矛盾的。每一种燃料都是飞机发动机所提出的各种要求之间以及这些要求同原料资源、生产工艺的价格等之间的折中和妥协。由于在一种燃料中不可能融合现代飞机发动机对燃料提出的全部要求，因此生产了多种燃料，其中的每一种，在考虑到价格和资源的同时，在使用性能上都有其一定的特点，应按其特点优先用于一定用途的飞机发动机上。我国喷气燃料现有四个品种：煤油型的RP-3的喷气燃料、宽馏分型的RP-4的喷气燃料、高闪点型的RP-5喷气燃料和大比重型的RP-6喷气燃料，它们共同构成了我国较为完整的喷气燃料体系。喷气燃料的基本组成为不同的石油烃类和残留的少量非烃及添加剂。其烃族组成和非烃含量主要取决于原油性质(或类属)和喷气燃料的加工工艺。在这些组分中，烃类主要是烷烃、环烷烃、芳香烃和少量的烯烃。其中芳香烃因影响喷气燃料的燃烧性，标准规定其体积分数不超过20%~25%；烯烃将影响喷气燃料的安定性，标准规定其体积分数不超过5%。残留在喷气燃料中的非烃主要为含氧化合物，含硫化合物，含氮化合物和有机金属化合物。他们同属喷气燃料中的

非理想成分（杂质），会产生很坏的作用，特别是含硫的化合物影响燃烧性、安定性、腐蚀性和环境保护，所以喷气燃料的标准对总硫含量和硫醇型硫含量等做出了比较严格的限制。喷气燃料中非烃总质量分数通常小于0.2%。为了改进喷气燃料的某些性能，可按要求由生产厂加入或用户自行选择加入经过试验、鉴定和批准的添加剂，但是其加入量要严格控制。喷气燃料在飞机发动机中除用作能源外，还用作润滑系统、辅助系统的冷却剂和燃料系统摩擦机件的润滑剂。因此，要求喷气燃料具有良好的热氧化性和润滑性。特别是随着飞机发动机热强度的提高，对喷气燃料热氧化安定性的要求越来越高。热氧化安定性是指燃料在高温和氧的作用下氧化分解和缩合生成胶质和沉淀物的倾向，胶质和沉淀物会严重影响发动机的正常工作。所以，提高热氧化安定性仍是喷气燃料的发展目标之一，其主攻方向是研究新的燃料加工工艺和添加剂，国外已研究出能将现行的煤油型喷气燃料的耐热性提高55℃的添加剂。用添加剂来提高现行喷气燃料的热氧化安定性是一种经济有效的途径。

除此以外，我们还学习了有关航天燃料的知识，如火箭的固体、液体燃料及特殊飞行器的燃料等。其相关构成及性能与航空燃料有很大的相似之处。

了解到这些基础知识，并集合自己的专业知识，我自己希望今后出现的航空航天燃料除了在安定性，挥发性，抗氧化性，抗爆性，洁净性等方面不断得到改善，性能得到提高之外。还应该在航空航天燃料的生产流程上有所改进，一来航空航天燃料多为有机物,而有机反应的副产物较多,产率较低,流程也很复杂,反应中所涉及到的化合物毒性大,二来航空航天燃

料复杂的制备及精制过程耗资较多,使成本较高.我认为我们可以结合生物技术,膜技术,尤其是发展生物催化剂,以利用其催化性能的单一性,高效性,低能耗性便捷的获得大量高质的航空航天燃料,为了得到目的催化生物,如目的细菌、真菌等，我们可以采用基因重组、基因诱导变异等方法使一些微生物得到相关的机能。另外，我们还可以尝试将微波、激光、红外、X光等现代技术用于燃料的精制与提纯中，通过这些技术的一些特性去影响燃料，使其理化性质向着我们所希望的方向发展。最后如果我们的技术水平足够的话，我们可以考虑采用非化学能源，如高压风能，核能等来实现发动机的高速运转。