美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室利用生物質(zhì)衍生物制備高性能航空燃料

制備生物質(zhì)基燃料能夠緩解對于化石燃料的依賴并拓展燃料來源。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室以生物質(zhì)衍生物異佛爾酮為原料，采用水相光催化［2+2］環(huán)加成反應制備二酮前驅(qū)體（HtH dione），收率接近100%，利用20 wt% Ni/SiO2-Al2O3和50 wt% NbOPO4催化二酮前驅(qū)體加氫脫氧（收率為83%），制備出具有環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)的高張力三環(huán)碳氫燃料，密度為0.897 g·mL-1，體積熱值為38.0 MJ·L-1，冰點低于-80 ℃。因此未來有望以生物質(zhì)衍生物作為原料，光催化制備可再生的高性能燃料。

源自：Ryan C F，Moore C M，Leal J H，et al.Synthesis of aviation fuel from bio-derived isophorone［J］.Sustainable Energy & Fuels，2020，4：1088-1092.

美國夏威夷大學揭示鋁顆粒粒徑和預處理對高密度燃料JP-10 液滴燃燒的影響

在液體燃料中添加金屬顆粒能大幅提高燃料性能。美國夏威夷大學研究了不同預處理方式、不同粒徑的鋁顆粒對JP-10 液滴燃燒的影響，通過激光引發(fā)液滴燃燒，采用拉曼、傅里葉紅外變換、紫外可見光譜儀結(jié)合高速紅外熱成像攝像機對燃燒過程進行監(jiān)測。其中，較小粒徑的鋁顆粒比表面積更大，更容易點火和引發(fā)更高的燃燒溫度，但是對鋁顆粒的預處理并未影響燃燒過程的最低點火條件、點火、最高溫度和燃燒時間。從機理上看，燃燒過程的促進可能是由于氣相鋁和分子氧反應產(chǎn)生了原子氧（O）和單氧化鋁（AlO）自由基。O 和AlO自由基促進燃料分子中H 原子脫落進而形成有機自由基（C10H15），最終與分子氧反應?？偟膩碚f，鋁顆粒加入JP-10 有利于提高推進性能。

源自：Lucas M，Brotton S J，Min A，et al.Effects of size and prestressing of aluminum particles on theoxidation of levitated exo-tetrahydrodicyclopentadiene droplets［J］.J.Phys.Chem.A，2020，124：1489-1507.

國防科學技術(shù)大學航天科學與工程學院研究了金屬化煤油凝膠的流變及霧化性能

向燃料中添加高能顆粒是提高燃料的能量和密度、改善燃燒特性的有效方式。國防科學技術(shù)大學航天科學與工程學院在以聚酰胺樹脂為膠凝劑的煤油凝膠中添加微米級的硼和鋁顆粒，制備了金屬化凝膠燃料。結(jié)果表明，當膠凝劑濃度為3%時，金屬顆粒的濃度可達到45%并至少保持穩(wěn)定半年。加入金屬顆粒提高了燃料密度、黏度和表面張力，含45 wt%硼顆粒的凝膠煤油密度是煤油的1.44 倍，噴霧燃燒實驗表明粒徑為5 μm 的硼顆粒和25 μm 的鋁顆粒可以點燃。結(jié)果證明金屬化煤油凝膠體系穩(wěn)定并適合于推進應用。

源自：Dali Yang，Zhixun Xia，Liya Huang，et al.Synthesis of metallized kerosene gel and its characterization for propulsion applications［J］.Fuel，2020，262：1-10.

天津大學制備高密度凝膠燃料并分析其物化及流變性能

凝膠燃料兼具液體燃料和固體燃料的優(yōu)勢，在新型推進技術(shù)中具備廣泛前景。天津大學化工學院合成了新型有機小分子膠凝劑LMMG，以高密度燃料JP-10、HDF-T1 和QC，航煤RP-3 為基礎液體燃料制備了多種凝膠燃料。LMMG 的最低凝膠濃度都低于1%，顯示出優(yōu)異的膠凝性能。隨著膠凝劑濃度的增大，凝膠體系的相轉(zhuǎn)變溫度、密度和物理穩(wěn)定性也逐漸增大，四種凝膠燃料均表現(xiàn)出明顯的剪切變稀特性，LMWG/QC 凝膠體系的黏度和機械強度最高。

源自：Jinwen Cao，Yong-Chao Zhang，Lun Pan，et al.Synthesis and characterization of gelled high-density fuels with low-molecular mass gellant［J］.Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2020，45.DOI：10.1002/prep.201900397.

伊朗馬利克阿什塔爾工業(yè)大學揭示燃燒室特征長度對UDMH/IRFNA 凝膠推進劑燃燒性能的影響

凝膠推進劑的黏度高于液體推進劑，進而影響其霧化和燃燒效果。伊朗馬利克阿什塔爾工業(yè)大學研究了燃燒室的特征長度對液態(tài)和凝膠UDMH/IRFNA 雙組元推進劑燃燒性能的影響。通過特征長度為89 cm、127 cm 和162 cm，壓力為1～3 MPa 的燃燒室進行熱試車試驗來分析燃燒特征速度。結(jié)果表明，適合于液態(tài)推進劑的特征長度為127 cm，而適合于凝膠態(tài)推進劑的特征長度為162 cm。說明凝膠推進劑比液態(tài)推進劑需要更長的停留時間才能完成燃燒。

源自：Moghaddam A S，Rezaei M R，Tavangar S.Experimental investigation of characteristic length influence on a combustion chamber performance with liquid and gelled UDMH/IRFNA bi-propellants［J］.Propellants Explosives Pyrotechnics，2019，44：1154-1159.