冲压发动机原理及技术(7-9)
冲压发动机的工作原理及应用
冲压发动机的工作原理及应用1.压缩阶段：在压缩冲程过程中，活塞向上移动，将气缸中的混合气体通过压缩使其进一步升温。
冲压发动机采用了特殊的冲压设计，通过改变气缸孔的形状和尺寸等参数，实现更高的压缩比。
这种设计可以提高燃烧效率，减少能量的损失。
2.点火阶段：在活塞到达最高点的时候，点火系统将点火器激活，产生一个电火花，引燃压缩的混合气体。
这将导致混合气体的燃烧，产生高温和高压力的燃烧产物。
3.推动阶段：在燃烧产物的推动下，活塞向下移动，将压缩产生的能量转化为机械功。
同时，排气门打开，将燃烧产物排出气缸。
4.冲程重复：活塞再次向上移动，排气门关闭，重新开始压缩阶段。
1.汽车发动机：冲压发动机在汽车领域有着广泛的应用。
其高效率和低排放的特性使得冲压发动机成为汽车制造企业的首选。
并且，冲压发动机还可以实现多燃料的使用，包括传统的汽油和柴油，以及生物燃料等，具有更多的选择余地。
2.船舶引擎：船舶的长时间运行对发动机的耐久性和经济性有着很高的要求。
冲压发动机由于其高效率和低排放的特点，逐渐在船舶引擎中被应用。
由于其较小的尺寸和重量，冲压发动机还可以用于小型的快艇和游艇等。
3.飞机发动机：航空业对发动机的要求非常苛刻，需要具备高比功率、低油耗、低噪音和低排放等特点。
冲压发动机因其高效率和低排放被认为是一种具有潜力的飞机发动机。
它可以提供更高的推力和速度，同时可以减少油耗和碳排放。
4.工业应用：冲压发动机除了在交通工具中的应用，还可以在工业领域中使用。
例如，冲压发动机可以用于柴油发电机组，提供高效率和低排放的电力输出。
此外，冲压发动机还可以应用于农业机械、建筑设备和发电设备等领域。
综上所述，冲压发动机通过特殊的冲压技术，提供了更高的效率和更低的排放，广泛应用于汽车、船舶、飞机和工业等领域。
随着科技的不断进步，冲压发动机的性能将继续提高，为人类交通运输和能源利用带来更多的便利和效益。
冲压发动机工作原理
冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种常见的内燃机，其工作原理是通过燃料的燃烧来产生高压气体，从而驱动活塞运动，从而驱动机械设备运转。
冲压发动机的工作原理主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
首先，进气过程。
在冲压发动机中，进气是指空气进入气缸的过程。
当活塞下行时，气缸内的压力降低，进气阀打开，外部空气通过进气管道进入气缸，填满气缸内的空间。
其次，压缩过程。
当活塞上行时，气缸内的空气被压缩，压缩比增大，温度和压力也随之升高。
这一过程使得空气更容易燃烧，从而提高了燃烧效率。
接下来是燃烧过程。
在压缩结束后，喷油器喷入燃油，与气缸内的压缩空气混合后被点火，燃烧产生高温高压气体，推动活塞下行。
这一过程释放出的能量将被传递到发动机的输出轴上，驱动机械设备工作。
最后是排气过程。
在活塞下行的同时，废气被排出气缸，通过排气管道排出发动机。
这一过程将废气从发动机中排出，为下一个工作循环做好准备。
冲压发动机的工作原理简单明了，但其中涉及的燃烧、压缩等物理过程却十分复杂。
通过不断的改进和优化，冲压发动机在各个领域都有着广泛的应用，成为了现代工业中不可或缺的动力来源。
《冲压发动机技术》课件
技术展望与发展趋势
高效燃烧技术
未来冲压发动机将采用 更高效的燃烧技术，提 高燃烧效率，降低排放
。
新材料应用
新材料的应用将进一步 提高发动机的性能和可
靠性。
智能化控制
智能化控制技术将进一 步应用于冲压发动机，
实现更精确的控制。
多学科优化设计
多学科优化设计方法将 进一步应用于冲压发动 机设计，提高设计效率
。
THANKS.
通过优化进气道设计、提高涡轮 增压器性能等方法，可以改善冲 压发动机的加速特性。
经济特性
经济特性的定义
经济特性是指冲压发动机在运行过程中的燃油消耗率 ，是衡量发动机经济性能的重要指标。
经济特性的影响因素
经济特性受到多种因素的影响，包括发动机效率、进 气流量、飞行速度等。
经济特性的优化
通过提高发动机效率、优化进气道设计等方法，可以 降低冲压发动机的燃油消耗率，提高经济性能。
冲压发动机应用案
05
例
军用飞机应用
军用飞机是冲压发动机的主要应用领 域之一。
军用飞机对冲压发动机的性能要求较 高，需要具备高推重比、高燃烧效率 和大范围工作速度等特点。
冲压发动机在军用飞机上主要用于高 空高速侦察、远程高速打击和反舰作 战等任务。
典型案例包括美国的SR-71战略侦察 机和F-15战斗机等。
采用先进的控制系统
通过采用先进的控制系统，实现对发 动机的精确控制，从而提高发动机的 性能。
冲压发动机试验与
04
验证
试验设备与测试方法
试验设备
介绍用于冲压发动机试验的设备和测 试系统，包括燃烧室试验台、进气道 试验台、喷管试验台等。
测试方法
详细说明各种试验的测试方法、步骤 和注意事项，包括稳态和瞬态测试。
冲压发动机
冲压发动机简介冲压发动机是一种高效且可靠的发动机系统，广泛应用于汽车、航空和航天等领域。
它通过冲击和挤压的方式将燃烧室中的燃料与氧气混合，从而产生高压气体，驱动发动机的转子运转，实现能量的转换。
优势1.高效能: 冲压发动机利用冲击和挤压的方式将燃料和氧气混合，可实现更高的燃烧效率，相较于传统发动机可提高燃料利用率，降低能量损耗。
2.低排放: 冲压发动机在燃料和空气的混合过程中，能够更好地控制燃烧速度和温度，减少燃料中的有害物质产生，降低尾气排放。
3.减少噪音: 冲压发动机相较于传统发动机具有更平滑和连续的燃烧过程，减少了机械运动中的震动和噪音，提升了乘坐舒适性。
工作原理冲压发动机通过一系列冲击波和挤压波的相互作用，将燃料和氧气混合并升温至可燃点。
其工作原理如下：1.进气阶段: 发动机通过进气道引入大量新鲜空气，同时将燃料喷入燃烧室。
2.冲击波阶段: 燃料和空气在燃烧室内迅速混合，并被点火引燃。
由于燃烧过程中燃气的膨胀，产生的高温和高压燃气会形成冲击波。
3.挤压波阶段: 冲击波传播至发动机进气道末端时，会产生挤压波。
挤压波起到将剩余燃气重新压缩至燃烧区域的作用，从而增强燃烧效率。
4.排气阶段: 发动机将燃烧产生的高温低压气体通过排气阀门排出，同时开始新的循环。
应用领域冲压发动机的高效能和环保特性使其在多个领域得到广泛应用，其中主要包括：1.汽车行业: 冲压发动机可以降低燃料消耗和废气排放，提高汽车的性能和经济性，逐渐成为主流的动力系统。
2.航空航天: 冲压发动机在航空航天领域中具有较高的推力和效率，被广泛应用于喷气式飞机、火箭等。
3.可再生能源: 冲压发动机可以利用氢气等可再生能源进行高效燃烧转化，对于推动环保能源的发展具有重要意义。
发展趋势冲压发动机作为一种重要的动力系统，随着科技的不断进步，其发展趋势主要集中在以下几个方面：1.高压比: 随着材料科学和工艺技术的发展，冲压发动机的工作压力将进一步提高，以获得更高的效率和推力。
冲压火箭发动机技术简介
亚音速燃烧室中得气流示意图
3.2按燃烧方式分类
• 进气道：捕获空气, 激波系压缩, 提供一定流量、温度、
压力的气流。
• 燃烧室：燃料喷注和燃烧 • 尾喷管：气流膨胀产生推力
超然冲压发动机结构示意图
隔离段：
进气道与燃烧室间的等直通道, 消除燃烧室的压力 波动对进气道的影响, 实现进气道与燃烧室在不同 工况下的良好匹配。
一种水平起飞、水平 降落单级入轨 RBCC飞行器
该种发动机可以工作在空气加力火箭(air-augmented rocket) 或火箭空气引射、冲压（ramjet）、超燃冲压（scramjet） 和火箭（rocket）推进等多种模态下，是地球至轨道或太 空飞行的一种较为理想的方案。
工作模式
•Ma = 0～3 时, RBCC 发动机采用引射模态工作。 •Ma＝3～6 时, 采用亚声速燃烧冲压模态。 •Ma大于6～7 时, 发动机采用超声速燃烧冲压模态（上 升大气层中）。 •Ma约 12～15时, 发动机转入纯火箭模态（大气层外）。
FH ——作用在壳体（包括喷管）外表面上的压力和摩 擦力的合力。FH Leabharlann A4 pdA A1
Ae A4
pdA
XT
其中 A4 pdA——作用在壳体外表面上压力的合力； A1
Ae pdA ——尾部压力的合力； A4
X T ——外部气流对壳体外表面的摩擦力；
dA ds cos—— 壳体迎风表面积 ds在垂直于飞行方
考虑推进装置的外阻力。
有效推力：用来对飞行器做有效功的那部分推力。 即用来克服迎面阻力和克服飞行器本身惯性的那部 分推力。
（1）有效推力
冲压发动机工作原理
冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种利用重力和气压的原理进行工作的发动机，其工作原理如下：
首先，在冲压发动机中，燃油和空气混合物通过一个燃烧室进入发动机内部。
燃烧室通常由柱状的气缸和一个活塞组成。
当活塞向下移动时，燃油和空气混合物进入气缸内。
然后，活塞上方的气门关闭，从而使燃油和空气混合物被压缩。
当活塞向上移动时，混合物被进一步压缩，同时燃烧室内的压力也随之增加。
接下来，发动机点火系统引发一个火花，点燃燃油和空气混合物。
这引起了一个爆炸，产生了高压气体。
高压气体推动活塞向下移动，同时驱动曲轴转动。
最后，曲轴转动将活塞的线性运动转化为旋转运动，并通过连杆将动力传递给发动机的其他部件。
这样，冲压发动机就能够产生动力，并驱动机械装置的运行。
需要注意的是，冲压发动机工作的关键在于内部气体的压力差异。
通过周期性的压缩和释放气体，冲压发动机能够产生连续的动力输出。
同时，冲压发动机还具有高效率、高功率和低噪音的特点，因此在许多应用领域得到广泛使用。
超燃冲压发动机原理
超燃冲压发动机原理
哇塞！你知道超燃冲压发动机吗？这东西可太厉害了！
我之前呀，听老师讲过，一下子就被它给迷住了。
超燃冲压发动机，就像是一个超级强大的动力怪兽！
想象一下，普通的发动机就像慢慢悠悠的老牛拉车，而超燃冲压发动机呢，那简直就是飞奔的猎豹！它的工作原理可神奇啦！
当飞行器飞得特别快的时候，空气就像被一股巨大的力量推着，呼呼地冲进超燃冲压发动机里。
这时候，燃料也跟着进来了，然后“砰”的一下，发生剧烈的燃烧。
你说这像不像在一个超级大的风洞里点火？风呼呼地吹，火猛地燃烧起来，产生巨大的推力，推着飞行器向前冲。
我还跟我的小伙伴们讨论过这个呢！我问他们：“你们能想象那种速度吗？一下子就飞出去老远！”他们有的睁大眼睛，摇摇头说：“想象不出来呀！”有的则兴奋地说：“那肯定超级快，像闪电一样！”
老师给我们讲的时候，说超燃冲压发动机里的气流速度快得吓人，比声音传播的速度还快好多好多倍呢！这难道不令人惊叹吗？这就好比我们跑步，普通发动机是慢慢跑，超燃冲压发动机那是“嗖”的一下就没影啦！
而且哦，这种发动机还特别轻，不像有些发动机又大又重。
它就像一个轻巧的小精灵，却有着无比强大的力量。
你想想，如果未来的飞机、火箭都用上超燃冲压发动机，那我们去太空旅行不就变得更容易了吗？说不定一天就能到月球上玩耍啦！
总之，超燃冲压发动机真的是太神奇、太厉害了，它一定会让未来的世界变得更加不可思议！。
冲压发动机
美国超燃冲压发动机
高超声速飞行器（飞行 M 数超过声速 5 倍的有翼和无翼飞行器）是未来军民用航空器的战 略发展方向，被称为继螺旋桨、涡轮喷气推进飞行器之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发 动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。
目前，国外发展较多的超燃冲压发动机包括亚燃/超燃双模态冲压发动机和亚燃/超燃双燃 烧室冲压发动机。亚燃/超燃双模态冲压发动机是指发动机可以亚燃和超燃冲压两种模式工作 的发动机。当发动机飞行 M 数大于 6 时，实现超音速燃烧，当马赫数低于 6 时。实现亚音速燃 烧。目前，美国、俄罗斯都研究了这种类型的发动机，NASA 正在进行飞行试验的就是这种类 型的发动机。亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机的进气道分为两部分：一部分引导部分来流进入 亚音速燃烧室，另一部分引导其余来流发动机制动原理进入超音速燃烧室。这种发动机适用于 巡航导弹这样的一次性使用的飞行器。
2 相对气流进入发动机进气道中减速， 将动能转变成压力能（例如进气速度为 3 倍音速时，理论上可使空气压力提高 37 倍）。冲压 发动机的工作时，高速气流迎面向发动机吹来，在进气道内扩张减速，气压和温度升高后进入
燃烧室与燃油（一般为煤油）混合燃烧，将温度提高到 2000 一 2200℃甚至更高，高温燃气随 后经推进喷管膨胀加速，由喷口高速排出而产生推力。冲压发动机的推力与进气速度有关，如 进气速度为 3 倍音速时，在地面产生的静推力可以超过 200 千牛。 3 工作程序
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
具有高密度、高体积热值的液体高密度烃类燃料，与普通的喷气燃料相比，能有效提高 燃料单位体积的热值，在燃料箱容积一定时，能有效地增加导弹所携燃料的能量，降低发动 机的油耗比，从而满足导弹高速和远射程的要求；或在导弹航速和射程不变的情况下，减小 发动机燃料箱容积，使导弹小型化，从而提高导弹的机动性和突防能力。 从 20 世纪 50 年年代起，高密度燃料就一直是喷气燃料发展的重点，它的发展经历了从 宽泛的石油蒸馏筛选品到特定的高密度化合物， 从单纯烃类到混合了金属的凝胶燃料， 从天 然物质到人工合成物的复杂过程。1金刚烷 的发现和人工合成高密度燃料的发展。 金刚烷是迄今发现最好的天然存在的高密度喷气燃料 原料，但储量十分有限。人为设计、合成的高密度燃料有诸多优点，是今后发展的方向。
7.1.6. 高密度吸热型碳氢燃料
随着冲压发动机动力导弹的飞行速度越来越快， 特别是高超声速飞行器成为当今及未来 航空航天领域发展的热点， 传统的隔热防热方式已经不能满足要求， 而利用燃料进入燃烧室 燃烧之前先流经发热部件表面带走热量的工艺是最佳方案， 即燃料本身就是最经济、 最高效 的可燃冷却剂。 从单位质量的冷却能力和燃烧热值角度考虑，液氢无疑是最理想的冷却剂和推进剂。由 于液氢的定压比热和汽化潜热比碳氢燃料大， 因此液氢的总吸热能力较碳氢燃料大得多。 当 6 -1 液氢从液态温度（20K）吸热升温至 1000K 时，其热沉可达 14.082×10 J·kg 。液氢除了 具有高冷却能力外，还具有高的热值。液氢单位质量的燃烧热值为 123.187×106J·kg-1，在 飞行马赫数 Ma>8 的飞行器上， 液氢被公认是目前首选的同时满足冷却和燃烧要求的低温燃 料。但液氢燃料的使用也存在一些无法回避的问题。 （1）液氢是一种深冷的低温液体，它的液化温度很低（20K） ，要使氢液化并保持于液 化状态需要消耗能量。从理论上讲，使 H2 液化需要消耗的能量为 11.8×106J·kg-1 左右， 而实际上所需消耗的能量远高于上述理论值，因此液氢燃料的制备成本很高。 ，单位 （2）液氢燃料单位质量的燃烧热值很大，但由于其密度很小（ ρ = 0.071g.cm −3 ）
221
体积的燃烧热值很低，约为 8746KJ/m3。因此飞行器使用液氢燃料时需要体积庞大的储存设 备，增加了飞行器的重量、降低了飞行器的重量、降低了有效载荷，在大气层内飞行时，还 将增加飞行阻力。此为，不论是地面设备或飞机上的供储系统均需有深冷装置，携带、加注 和操作都不方便。 （3）液氢极具挥发性，且易燃易爆，当空气中氢占 18.3%~59%（体积）时稍有摩擦、 撞击、静电或火花即发生爆炸，在 4%~75%时引起燃烧。因此无论是在路基上、还是在飞行 器上都存在着后勤和安全问题，也给军事战术带来巨大困难。 （4）液氢是低温燃料，低温液体的储存和运输对容器及管道材料有苛刻的要求，防止 氢脆和渗漏是液氢储存和使用过程中必须解决的又一关键问题。 与液氢相比碳氢类燃料具有明显的成本低廉、储运方便、安全系数高等优点，但传统的 喷气燃料的冷却能力只能局限于物理热沉， 其热稳定性和抗氧化性是有限的， 而且很容易发 生静电反应，因此只能在中等温度下使用，热沉无法满足未来高超声速飞行器的冷却要求； 另外，若将传统喷气燃料在高温下使用会发生强烈的结焦，进而堵塞发动机的燃料系统，并 使喷注器系统发生结垢或使系统的材质发生腐蚀， 影响发动机的正常工作。 因此传统的喷气 燃料不适于冷却高马赫数飞行器的高温发动机。 基于以上因素，提出了高密度吸热型碳氢燃料这一概念。它除了利于其本身的物理热沉 外，还可以利用其在气相条件下发生化学反应吸收热量（化学热沉） ，即在进入燃烧室之前 裂解为小分子产物，裂解过程吸收热量，因而冷却能力大大增强，从而能满足高超声速飞行 器的冷却要求。 更优越的是它在发动机燃料箱容积受限制时， 能有效地增加导弹所携带燃料 的能量，降低发动机油耗，从而满足导弹高速和远射程的要求；或在导弹航速和射程不变的 情况下，减小发动机燃料箱容积，使导弹小型化，从而提高导弹的机动性和突防能力。 吸热型碳氢燃料的研究主要围绕催化脱氢和高温热裂解 / 催化裂解这几种吸热机理展 开；研究重点包括燃料的选择与制备、催化剂的筛选和评价、热沉测定、结焦抑制等方面。 20 世纪 70~80 年代，吸热型碳氢燃料的研究在世界范围内兴起,主要以环烷烃的催化脱 氢为重点。 催化脱氢的优点在于较低温度下有较高的转化率、 反应吸热量大、 产物单一稳定， 并且能产生大量的氢气，对燃烧和催化剂有利；缺点是选用的催化剂 Pt-Al2O3 体系中的 Pt 价格昂贵，并且生成甲苯燃烧性能不好，在燃烧室内易结焦。甲基环己烷(MCH)和十氢化萘 的脱氢是当时研究的热点， 常被作为脱氢反应的模型化合物。 甲基环己烷可以算作美国的第 一代吸热碳氢燃料，它能提供 2.72 MJ/kg 的热沉，可满足马赫数 4～6 的飞行。但在 20 世 纪 80 年代以后，由于研究重点的转移，催化脱氢的研究几乎不再有突破性的进展。如果要 在该领域取得成绩，就必须找到廉价而性能优良的催化剂和结焦抑制剂。 20 世纪 90 年代,吸热型碳氢燃料的研究转向热裂解和催化裂解。与热裂解相比，催化裂 解需要的反应温度低，吸热反应速率快，产物的选择性高、燃烧速率快、不易结焦，更受各 国研究机构青睐。目前为止，裂解反应仍是美国在吸热燃料方面研究的焦点；美军研制的吸 热碳氢燃料既有含几百种碳氢分子的石油精馏产品如 JP-7，JP-8(空军和陆军通用的单一燃 料)；又有纯物质或少数纯物质的混合物如 JP-10。美国对 JP-7、JP-8+100、JP-10 等液体碳 氢燃料进行催化裂解地面试验，结果表明，700℃时 JP-7、JP-8+100 的物理热沉没有明显的 差别， 均为 2.06MJ/kg， 化学热沉以 JP-7 最高(1.07 MJ/kg)， JP-8+100 其次(0.82MJ/kg)， JP-10 的热沉值最低(0.54MJ/kg)， 三者提供的总热沉都可以满足马赫数为 4~6 的超声速飞行； 尽管 三者裂解的主要产物相同，但产物分布有明显不同。 吸热燃料作为冷却剂，首先要考虑的是其热稳定性能，即在被加热的条件下燃料系统表 面以及燃料主体中形成固体沉积物的程度， 能否满足正常飞行要求。 减轻沉积的措施包括添 加剂、燃料脱氧和表面处理，其中添加剂和燃料脱氧是最有效的手段。美国提高燃料高温热 稳定性有两大思路：添加热稳定性添加剂（如 JP-8+100）和研制高热稳定性的新型燃料（如
第 7章
冲压发动机的燃料及材料
7.1. 冲压发动机液体燃料特性
冲压发动机所用的液体燃料与喷气式发动机的相同， 典型代表是美国的 JP 和 RJ 系列军 用喷气燃料。其中 JP-1、JP-2 和 JP-3 是早期的喷气燃料，多为汽油或煤油提取物。1944 年 首先发展起来的 JP-1 系煤油型燃料，易含水分；JP-2 因提炼过程耗费太多原油而没有被广 泛使用；JP-3 闪电太低（-40°） ，容易挥发。后来发展了 JP-4 和 JP-5，具有良好的综合性 能。RJ 系列燃料，如 RJ-4、RJ-4I、RJ-5、RJ-7，以及 JP-9、JP-10 等是一系列人工合成、含 一种或几种化合物的燃料。上述燃料的性能见 7.1 所示。 表 7.1 冲压发动机可用的喷气燃料主要特性
JP-4 平均分子式 平均分子量 C:H 比重 冰点，℃ 闪电，℃ 粘度（-40℃，cSt） 热值 MJ/L C95H189 133 0.50 0.77 <-72 -28.9 4.5 32.9 JP-5 C10H19 139 0.53 0.83 <-51 65.6 17 34.8 RJ-4 C12H20 164 0.60 0.94 <-40 65.6 60 39.0 RJ-4I C12H20 164 0.60 0.94 <-65 65.6 28 38.5 JP-5 C14H18 186 0.78 1.08 >0 110 2000 44.9 JP-9 C10.6H16.2 143 0.65 0.94 <-65 21.1 24 39.6 JP-10 C10H16 136 0.62 0.94 <-110 54.4 19 39.6 JP-7 C12H25 169 0.48 0.79 -44 60 JP-8 C11H21 153 0.52 0.81 -51 52.7 -
7.1.5. 人工合成高密度燃料
金刚烷类燃料是天然气开采中的少量副产物， 它们的实用性与天然气的生产操作密切相 关，而后者在供应及间接成本方面是很不确定的。于是人们开始研究具有相似、甚至更好的 分子结构致密性的燃料——合成高密度烃类燃料。 高密度燃料的合成策略基本相同： 选择或 制备结构致密的分子作为基本材料，然后重排获得密度更高、粘度更好的结构。合成方法大 体可分为两种，一种是热聚合-异构化的方法，如前面提到的 RJ-5，用降冰片二烯和双环戊 二烯的热聚合产物作基础,加氢饱和双键,然后异构化得到液态产物，总产率一般小于 30%； 另一种是沸石催化方法， 沸石兼有对聚合和重排的催化作用， 可以得到多种共溶物的液体混 合物，产率可达 20~90%，热值和低温性也更佳。 人工合成高密度燃料能最大限度的设计和控制目标燃料，通过选用不同原料，采用不同 过程改善燃料性能以满足特定要求；同传统大比重煤油相比密度更大、燃烧热值更高、综合 性能更好。如果能降低它的高成本，合成高密度烃类燃料将成为极具发展前景的新型燃料。
7.1.2. 以特定化合物为主的燃料
早期的特定高密度化合物燃料是用于美国海军“战斧”巡航导弹的 RJ-4，它是高密度二 甲基双环戊二烯加氢制得的两种异构体的混合物。同 JP-4 和 JP-5 相比，RJ-4 的燃烧热值提
219
高了 16%，达到 39.0MJ/L，同时拥有更加适宜的闪点和低温性能（冰点、粘度） ，这种燃料 被充分发展并突入了实际应用。 但是 RJ-4 中桥式结构的粘度和冰点比挂式高，依赖于生产过程中控制程度的差异，不 同批次间生产的燃料重现性差、性能不稳定，尤其表现在低温粘度上。于是人们用 AlCl3 进 行催化异构化处理，把其中的桥式结构组分转化为挂式结构，得到燃料 RJ-4I。新燃料的低 温粘度有所改进，-40℃时的粘度从 60cSt 降到了 28cSt，但热值也随之下降了 1.3%。由于成 本的增加超过了特性改进的获益，RJ-4I 未能称为 RJ-4 的理想替代品；此外 RJ-4 和 RJ-4I 都满足不了空军的操作要求，导致这些燃料的变体 JP-10 的发展。 用桥式双环戊二烯取代二甲基双环戊二烯作为起始原料， 加氢得到固态桥式四氢环戊二 烯二聚体， 再用硫酸或氯化铝异构化， 可以把固态的桥式异构化转化为液态的挂式四氢环戊 二烯二聚体，称为 JP-10。它在热值和低温性能上都比 RJ-4 优越，被同时用作美国空军和海 军的标准燃料。 JP-10 进一步改进的产品是 JP-9，它是三组分混合物，含有 10~12%的甲基环已烷（增 加挥发性） ，20~25%的 RJ-5（提高能量值）和 65~70%的 JP-10；但由于成本过高和 RJ-5 的 发展停滞，JP-9 没有实际应用。 RJ-5 也称全氢化降冰片二烯二聚体， 它是以降冰片二烯为反应物 （由环戊二烯和乙炔合 成） ，在 15%（质量百分比）的铑/碳催化剂催化下聚合，再经加氢和异构化处理得到产物： 挂-挂式四氢降冰片二烯二聚体（RJ-5） 。RJ-5 具有很高的燃烧热值（44.9MJ/L） ，但合成过 程中使用了昂贵的铑催化剂，反应步骤多，总产率低；而且冰点高（>0℃） ，粘度高，过冷 时会立即结冻成固体，引起燃料系统关闭。 尽管有很多缺点，RJ-5 的高热值还是受到了很多人的关注，人们把它和 JP-10 等低粘度 物质混合，制备出比例不同的一系列高热值燃料，比重可以达到 1.02~1.04。但后来 RJ-5 的 发展遭遇了停滞： 它的原料降冰片二烯主要来自于荷兰壳牌公司一种杀虫剂的副产品， 壳牌 停止生产这种杀虫剂以后， 可商业化的大量降冰片二烯也很难再得到了。 于是人们又致力于 用成本较低的、国内易得的原材料来仿造类似 RJ-5 的混合物，RJ-7 就是一例，RJ-7 是三重 混合物，包含全氢环戊二烯三聚体，环戊二烯和茚加合产物的二氢衍生物，以及 JP-10，它 的热值(42 MJ/L)比 JP-10(39.6 MJ/L)高，但粘度(>400 cSt)也比 JP-10(19 cSt)大。