一种高燃烧效率的液体燃料

本发明属于液体高能燃料配方，具体涉及一种航空发动机用高热值、高燃烧效率的液体高能燃料。

背景技术：

1、新一代水平起降、宽速域、远程、高超飞行器通过组合发动机来解决“推力鸿沟”的技术难题，为了减小燃料箱及飞行器总体积，提高密度比冲，对燃料也提出了新的更高要求。挂式四氢双环戊二烯（jp-10）是一种人工合成的一类具有高密度（0.935 g/cm3）、较高体积热值的（39.3 mj/l）的可储型液体碳氢燃料，目前已大量装备于美军的“战斧”巡航导弹和我军部分型号武器装备。但是这类高密度燃料由于具有十分稳定的多元环结构，在实际航空发动机应用中存在燃烧效率较差的问题，尤其表现在高超声速飞行环境（高空、低温、缺氧），因此，提高高密度燃料的燃烧性能是高密度燃料应用的关键技术之一。此外，随着高新武器装备的快速发展，高密度烃燃料jp-10的体积热值也越来越难以满足新的应用需求。

2、文献《高密度燃料jp-10促燃研究[c].中国化学会第一届全国燃烧化学学术会议，2015，四川成都》报道了液体高密度烃燃料jp-10的燃烧效率。该燃料存在体积热值较低和燃烧效率较差的问题，已成为制约高新武器装备快速发展的技术“瓶颈”。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对背景技术的不足和缺陷，提供一种高燃烧效率的液体高能燃料。

2、为了实现上述目的，本发明采用两种高能燃料单体复配，制备出高热值、高密度基础碳氢燃料，然后加入微量的促燃添加剂环烷酸铈，以提高燃料的燃烧效率，从而制备出一种高燃烧效率的液体高能燃料。具体为：挂式四氢双环戊二烯体积热值39.3 mj/l，密度为0.935 g/cm3，环戊二烯三聚体的体积热值45.2 mj/l，密度为1.03 g/cm3，两者按照一定的重量百分组成复配，提高燃料的体积热值和密度，再加入0.1%促燃添加剂环烷酸铈，改善高能燃料的燃烧效率。

3、一种高燃烧效率的液体燃料，由如下组分构成：挂式四氢双环戊二烯、环戊二烯三聚体和环烷酸铈。

4、优选的，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯10~30%、环戊二烯三聚体69.8~90%、环烷酸铈0.05-0.2%。

5、更优选的，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯10%、环戊二烯三聚体89.9%；环烷酸铈0.1%。

6、更优选的，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯20%、环戊二烯三聚体79.9%、环烷酸铈0.1%。

7、本发明高燃烧效率的液体高能燃料的制备方法：在容器中，加入质量百分数69.8~90%的环戊二烯三聚体，以及质量百分数10~30%的挂式四氢双环戊二烯，质量百分数0.05-0.2%的环烷酸铈。控制体系的温度在20~30℃，搅拌0.5~2h，配制结束后，将得到的燃料用30~50μm的中等孔径大小的滤纸进行过滤，除去燃料中可能混入的金属机械杂质和灰尘，然后再采用质量分数10~20%丙酮水溶液浸泡洗涤后300℃下真空干燥，过3å分子筛进行脱水处理，即可得到相应的高燃烧效率的液体高能燃料。

8、本发明的有益效果：本发明制备的高燃烧效率的液体高能燃料的体积热值为44.7~45.0 mj/l，密度（20℃）为1.016~1.000 g/cm3，与现有技术的挂式四氢双环戊二烯（jp-10）相比，体积热值提高了14%~15%，密度提高了7%~9%。本发明提供的液体高能燃料的燃烧效率高，在余气系数α 为1.2 的条件下，燃烧效率为90.5~91.1%，而对比文件中高密度燃料jp-10 的燃烧效率低，相同条件下的燃烧效率仅为85.9%。

技术特征：

1.一种高燃烧效率的液体燃料，其特征在于，由如下组分构成：挂式四氢双环戊二烯、环戊二烯三聚体和环烷酸铈。

2.根据权利要求1所述的高燃烧效率的液体燃料，其特征在于，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯10~30%、环戊二烯三聚体69.8~90%、环烷酸铈0.05-0.2%。

3.根据权利要求2所述的高燃烧效率的液体燃料，其特征在于，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯10%、环戊二烯三聚体89.9%、环烷酸铈0.1%。

4.根据权利要求2所述的高燃烧效率的液体燃料，其特征在于，由如下重量百分比的组分构成：挂式四氢双环戊二烯20%、环戊二烯三聚体79.9%、环烷酸铈0.1%。

5.权利要求1所述高燃烧效率的液体燃料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：在容器中，加入质量百分数69.8~90%的环戊二烯三聚体，以及质量百分数10~30%的挂式四氢双环戊二烯、质量百分数0.05-0.2%的环烷酸铈；控制体系的温度在20~30℃，搅拌0.5~2h，配制结束后，将得到的燃料用孔径30~50μm的滤纸进行过滤，然后再采用质量分数10~20%的丙酮水溶液浸泡洗涤后300℃下真空干燥，过3å分子筛进行脱水处理，即可得到高燃烧效率的液体燃料。

技术总结本发明公开了一种高燃烧效率的液体燃料。本发明提及的高燃烧效率的液体燃料的重量百分组成为：挂式四氢双环戊二烯10~30%、环戊二烯三聚体69.8~90%、环烷酸铈0.1%。本发明的高燃烧效率的液体燃料体积热值为44.7~45.0 MJ/L，20℃条件下的密度为1.016~1.000 g/cm3，燃烧效率90.5~91.1%。本发明的液体燃料主要用作航空发动机的动力源和冷却源。技术研发人员：刘亚文,安高军,李春迎,张楚宜,陈今茂,孙道安,鲁长波,夏洋峰,徐曦萌,郑哲受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/17