煤基费托航空燃料燃烧性能及航程

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1、2016年8月第42卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2016V01．42No．8http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．onDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0527煤基费托航空燃料燃烧性能及航程周冠宇，王洪波，王智超，杨晓奕+(北京航空航天大学能源与动力工程学院能源与环境国际中心，北京100083)摘要：航空替代燃料肩负着能源安全以及环境保护的双重使命。对煤基费托航空燃料的基础燃烧性能及航程进

2、行了实验和理论研究。针对民航客机典型飞行任务，选取装有2台CFM56．7B发动机的B737—800型客机进行全包线飞行的航程评价。研究结果表明，煤基费托航空燃料比石油基航空煤油密度低，但热值高。评价结果表明使用煤基费托燃料的客机航程比使用石油基航空煤油的客机缩短2．1％。同时，虽然煤基费托航空燃料的燃烧边界较石油基航煤略窄，但更易点火且不易积碳。取得的结果对煤基费托航空替代燃料的实际应用具有一定的指导意义。关键词：煤基；费托合成；替代燃料；燃烧性能；航程中图分类号：V231．2文献标识码：A文章编号：1001—5965(2016)08—1632-07费托合成航空替代燃料的出现

3、为中国所面I临的能源安全与环境保护等问题提供了一个切实可行的解决方案⋯。“即用型”替代燃料因具有不改变现有发动机结构、性能和基础设施的特点而被认为是未来20年内主要的航空替代能源。煤基费托航空燃料目前已经可以量产，但是对其理化性能的评价工作相对比较缺乏。燃料的基础燃烧性能和航程性能是2个非常重要的评价燃料的指标。因此，本文对煤基费托航空燃料的基础燃烧性能和航程进行理论预测及实验研究。基础燃烧性能方面，将闪点、热值、烟点和燃烧边界分别作为燃料点火性能、燃烧放热、排放及在发动机中的控油规律的评价指标，分别与石油基航空煤油进行对比分析。航程方面，对煤基费托航空燃料的热值和密度进行了

4、实验研究，并以此为依据对该燃料的航程进行计算研究。1实验方法1．1样品及组成分析方法实验选用的航空煤油为RP-3，选用的煤基费托航空燃料为中国内蒙古伊泰集团有限公司生产的煤基费托航空煤油(FT燃料)。为了研究FT燃料与石油基航空煤油掺混后对石油基航空煤油性能的影响规律，将费托合成航空替代燃料分别以20wt％、40wt％、60wt％和80wt％与航空煤油(RP．3)进行掺混。对混合油进行密度、热值、闪点、烟点和燃烧边界的测试。样品组成分析采用GC—MS(Agilent7890／5975C)；GC—MS分析条件的色谱条件：HP．5MS色谱柱，载气为高纯氦气，流量1mL／min，分

5、流比为80：1，进样口温度280℃，接口温度280℃，柱温50℃，保持5min，以4℃／min升温至260oC，保持5min。质谱条件：离子源为电子轰击离子源(EI)，离子源温度230oC，四级杆温度150℃。收稿13期：2015-08-17；录用日期：2015—10．10；网络出版时间：2015．10-2218：45网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151022．1845．002．html基金项目：国家国际科技合作专项(2013DFA61590)}通讯作者：Tel．：010-82317346E-mail：yangxiao

6、yi@buaa．edu．cn引用格式：周冠字，王洪波，王智超，等．媒基费托航空燃料燃烧性能及航程rJJ．北京航空航天大学学报，2016，42(8)：1632—1638．ZHOUGY，WANGHB，WANGZC，eta1．Combustionperformanceandrangeofcoal-basedFischer·Tropsehaviationfuel￡1]．JournalofBeltingUniversityofAeronauticsandAstronautics．2016．42(8)：1632—1638(inChinese)．第8期周冠宇，等：煤基费托航空燃料燃烧性能及

7、航程16331．2燃料性能测试方法理化性能测试：密度测量仪器型号为SYA．1884A(符合GB／T1884--2000¨1标准)；热值测量仪器为HWR一15E改进型(符合GB／T384—1981【31标准)；闪点测量仪器为宾斯基．马丁闭El闪点实验仪(符合ASTMD323一15a【4o标准)；烟点测量仪器为烟点灯(符合ASTMD1322—15el¨1标准)。电子天平仪器型号为BSl24S，精度为0．0001g。燃烧边界测试：燃烧边界测量仪器型号为HWP21-30S(符合GB／T21844--2008【6