掺混与组分优化提高费托喷气燃料热氧化安定性的机理研究

由于喷气燃料组成受限于原油组成与炼制工艺，高热氧化安定性能喷气燃料逐步走向合成燃料与石油基喷气燃料的掺混与组分优化。通过静态、动态试验对比分析了费托喷气合成燃料(FT)与石油基喷气燃料(RP-3)的热氧化安定性，并采用DTG-DSC同步测试对比了热氧化性和蒸发性。研究发现FT与RP-3掺混比对热氧化沉积量、引发温度的影响是非线性的，对燃料的蒸发性能影响是线性的。研究表明单环烃(甲基环戊烷与甲基环己烷)，与双环烃(四氢萘和十氢萘)都不同程度提高FT喷气燃料的热氧化安定性。其中甲基环戊烷、十氢萘在较宽掺混浓度范围内可显著提高FT燃料热氧化安定性。但甲基环己烷与四氢萘只在较窄低浓度掺混区域显著提高FT燃料热氧化安定性。通过层析浓缩获得的热氧化产物解析机理，发现甲基环戊烷提高热氧化安定性能的是由于其氧化产物不易生成具有苯环结构的积碳母体且具有较好的溶剂作用。十氢萘提高热氧化安定性能机理是氧化产物具有良好供氢能力而且其热裂解产物结构稳定。甲基环己烷与四氢萘由于其自身氧化产物不稳定，导致掺混浓度增加提高热氧化安定性的性能下降。

高性能航空飞行器在高马赫数飞行中由于热量累积，喷气燃料不仅作为动力源而且还要承担吸收热量的任务从而温度显著升高。高温将引发氧化、蒸发与热裂解、聚合与焦化等复杂物理化学反应[1] [2]， 产生胶质甚至是积碳，其在进入燃烧室之前可堵塞供油管路导致事故。

喷气燃料化学物质组成是其热氧化安定性的关键因素[2] [3] [4] [5] [6]。烷烃、环烷烃和芳香烃是喷气燃料的主要烃族组成[7]。为提高喷气燃料热氧化安定性，热氧化沉积机理和燃料组成结构优化成为研究热点。现在普遍认同的沉积机理[2] [3] [5]：在氧化区(150℃~260℃)，喷气燃料在液相与溶解氧发生氧化反应产生胶质类物质；在热裂解区(≥260℃)，喷气燃料由于热裂解导致沉积。在燃料组成优化方面， 对于燃料烃族组成中， 研究证实环烷烃在氧化区的氧化安定性和热裂解区的热安定性都较好[4] [8]。

烷烃中由于直链烷烃C-C 键或C-H 键的键能高于支链烷烃，支链烷烃更易断裂、裂解和脱氢，且直链烃随碳