技术领域
本发明涉及的是一种超燃冲压发动机燃料领域的技术，具体是一种用于低马赫数起动的超燃冲压发动机的煤油基燃料的实现方法。
背景技术
超燃冲压发动机的最低起动马赫数通常在Ma＝5～6之间，为了实现超燃冲压发动机宽域飞行因而不断扩展超燃冲压发动机起动马赫数的下限。然而，在低飞行马赫数(＜Ma4.0)的超燃冲压发动机燃烧室中，碳氢燃料的可靠点火和高效燃烧仍然是一个挑战。现有的技术通过强制点火和火焰稳定机构作为辅助，但这些辅助装置均未能实现冲压发动机低马赫数起动或起动效果上不是很理想，不仅增加了发动机系统的复杂性而且还带来了相应的质量惩罚。此外，超燃冲压发动机液态碳氢燃料在低温、低压、高来流的恶劣工况条件下，导致燃料燃烧特性急剧的恶化使得点火性能变差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于低马赫数起动的超燃冲压发动机的煤油基燃料的实现方法，能够通过电火花点火实现超燃冲压发动机在来流马赫数为1.5起动，且在常温环境下与空气接触具有良好的安定性。通过合成煤油基燃料实现超燃冲压发动机在低马赫数下起动且稳定燃烧，操作简单，实用性强。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种用于低马赫数起动的超燃冲压发动机的煤油基燃料的实现方法，通过向1-辛烯和RP-3煤油的混合燃料中加入硼烷三乙胺络合物，经硼氢化反应得到初始改性煤油，再与作为自由基点火增强剂的过氧化二叔丁基和作为自由基稳定剂的苯醌混合得到煤油基燃料。
所述的硼氢化反应，在常温常压氮气气氛条件下反应，具体为：
BH
所述的RP-3煤油占煤油基燃料的体积比为39％-69％、1-辛烯占煤油基燃料的体积比为10％-24％，活化剂硼烷三乙胺占煤油基燃料的体积比为10％-20％。
所述的过氧化二叔丁基占煤油基燃料的体积比为10％-20％。
所述的苯醌占煤油基燃料的体积比为0.5％-1％。
本发明涉及上述方法制备得到的煤油基燃料，其物理形态稳定，无分层，能够使超燃冲压发动机在低马赫数起动并稳定燃烧(来流马赫数为1.5)，常温环境下与空气接触具有良好的安定性等优点。通过复合配方及配方比例的选择实现对改性液态碳氢燃料在超燃冲压发动机低马赫数起动的高效调控，操作简单，实用性强。
附图说明
图1为RP-3及煤油基燃料在来流马赫数为1.5条件下的直连台点火图；
图2为煤油基在来流马赫数为1.5条件下的直连台燃烧压力变化图。
具体实施方式
实施例1
本实施例按如下比例配置液体碳氢燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数(即占最终成品煤油基燃料的体积比，下同)为69％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为10％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为10％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为10％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过点火发现改性配方未能使RP-3在来流马赫数1.5的条件下点火成功。
实施例2
本实施例按如下比例配置改性液体碳氢燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数为63％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为12％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为12％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为12％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过点火发现改性配方未能使RP-3在来流马赫数1.5的条件下点火成功。
实施例3
本实施例按如下比例配置改性液体碳氢燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数为54％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为15％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为15％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为15％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过点火发现改性配方未能使RP-3在来流马赫数1.5的条件下点火成功。
实施例4
本实施例按如下比例配置煤油基燃料燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数为45％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为18％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为18％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为18％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过点火发现煤油基燃料在来流马赫数1.5的条件下点火成功(来流总温530k，来流总压250kPa，当量比0.55)。
实施例5
本实施例按如下比例配置改性液体碳氢燃料：
步骤一、向通入氮气保护的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数百分含量为51％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数百分含量为24％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为12％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为12％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过点火发现改性配方未能使RP-3在来流马赫数1.5的条件下点火成功。
实施例6
本实施例按如下比例配置煤油基燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数为39.5％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为20％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为20％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为20％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为0.5％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过直连台点火实验发现煤油基燃料在来流马赫数1.5的条件下点火成功(来流总温530k，来流总压250kPa，当量比0.55)。
实施例7
本实施例按如下比例配置煤油基燃料：
步骤一、利用向通入氮气的燃料罐中加入RP-3煤油，体积分数为39％；
步骤二、向上述添加了RP-3煤油的燃料罐中加入1-辛烯，体积分数为20％。
步骤三、向上述燃料罐中加入活化剂硼烷三乙胺与1-辛烯进行反应，体积分数为20％。
步骤四、向上述燃料罐中加入自由基增强点火剂过氧化二叔丁基，体积分数为20％。
步骤五、向上述燃料罐中加入自由基稳定剂苯醌，体积分数为1％。
步骤六、通过磁力搅拌方式使燃料罐中的液体均匀混合。
本实施例采用改性碳氢燃料制备装置制备改性RP-3煤油。采用上海交通大学直连台实验装置测量在此配方下的改性RP-3煤油在直连台上的点火特性来说明此配方的改性燃料的点火特性效果，通过直连台点火实验发现煤油基燃料在来流马赫数1.5的条件下点火成功(来流总温530k，来流总压250kPa，当量比0.55)。
如图1所示，为采用单反相机记录上述煤油和改性煤油在直连台上的着火过程：纯煤油点火不成功，改性煤油点火成功。
如图2所示，为直连台上煤油基在来流马赫数为1.5条件下的燃烧压力变化。
本发明利用硼烷三乙胺活化多组分碳氢燃料且与1-辛烯反应生成活性物质，在自由基增强点火剂过氧化二叔丁基的作用下使得改性煤油在低马赫数下点火取得成功，苯醌为保证合成的煤油基燃料在常温下安全稳定。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
机译： 燃烧燃料的方法超燃冲压发动机（超燃冲压发动机）
机译： 燃尽超燃冲压发动机和超燃冲压发动机的方法
机译： 综合加速度。一起用于超燃发动机的超燃冲压发动机
