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对航空涡轮发动机来说,汽油不安全,容易挥发,太容易燃烧;柴油黏度太大,在燃气轮机里不适合,因为是靠很细的喷嘴把燃料喷成云雾状跟高压高温空气充分混合,产生猛烈燃烧。喷气燃料分很多种,一般分1、2、3、4号,其中3号是比较常用。3号喷气燃料由直馏馏分、加氢裂化和加氢精制等组分及必要的添加剂调和而成的一种透明液体,主要由不同馏分的烃类化合物组成的。3号喷气燃料密度适宜,热值高,燃烧性能好,能迅速、稳定、连续、完全燃烧,且燃烧区域小,积炭量少,不易结焦;低温流动性好,能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求;热安定性和抗氧化安定性好,可以满足超音速高空飞行的需要;洁净度高,无机械杂质及水分等有害物质,硫含量尤其是硫醇性硫含量低,对机件腐蚀小。
航空煤油需要有良好的燃烧性能,即它的热值要高,燃烧要稳定,不因工作条件变化而熄火,一旦高空熄火后容易再起动,燃烧要完全,产生积炭要少。航空煤油燃烧时,首要的是易于起动和燃烧稳定,其次是要求燃烧完全。航空煤油的起动性取决于燃料的自燃点、着火延滞期、燃烧极限、燃料的蒸发性能以及粘度等。燃烧的完全程度一方面受进气压力、进气温度和飞行高度等条件的影响,另一方面也受燃料的粘度、蒸发性和化学组成的影响。
航空煤油的安定性包括储存安定性和热安定性。航空煤油在储存过程中容易变化的指标有胶质、酸度和颜色等。航空煤油中含有少量的不安定组分,如烯烃、带不饱和侧链的芳香烃以及非烃等,导致胶质和酸度随储存时间的延长而增加。储存条件对航空煤油的质量变化有很大的影响,其中重要的是温度。当飞机飞行时,由于与空气摩擦生热,飞机的表面温度上升,邮箱内燃料的温度也上升,可达1000℃以上,因此就要求航空煤油具有良好的热安定性。
航空煤油的低温性能是指在低温下燃料在飞机的燃料系统中能够顺利地泵送和过虑,即不能因产生烃类结晶体或所含水分结冰而堵塞过滤器,影响供油。航空煤油的低温性能是用结晶点或冰点来表示的,结晶点是燃料在低温下出现肉眼可辩的结晶时的高温度(按ZBE31008测定);冰点是燃料出现结晶后,再升高温度至原来的结晶消失时的低温度(按GB2430测定)。
在喷气发动机中,燃料泵的润滑依靠的是其泵送的燃料。当航空煤油的润滑性能不足时,燃料泵的磨损就会增大,这不仅会降低油泵的使用寿命,而且会影响油泵的正常工作,引起发动机运转失常等故障,威胁飞行安全。燃料的润滑性是由其化学组成决定的。航空煤油中组分的润滑性能如下:非烃化合物>多环芳香烃>单环芳香烃>环烷烃>烷烃。
判断航空煤油和一般煤油不从成分上看,而是从一些指标如它的发热值、密度和低温性能,此外,还对它的馏程范围和粘度也有一定的要求。我国生产的航空煤油净热值每公斤不小于10250大卡,密度不低于0.775克/立方厘米。喷气式飞机的飞行高度在一万米以上,这时高空气温低达-55C~-60C,这就要求航空煤油在这样的低温下不能凝固。具体要求航空煤油的冰点指标不得-55C~-60C,以便确保飞机在高空能正常飞行。
航空煤油的润滑性是航空煤油重要的使用性能之一。航空煤油有一定程度的润滑性,因为现代喷气发动机都使用航空煤油给燃料泵和某些流量控制元件润滑,如果润滑性不好,会造成燃料泵磨损,甚至是燃料控制系统卡死。航空煤油的润滑性用磨斑直径 ( WSD ) 来表示,WSD 越小其润滑性越好。GB6537-2018规定民用指标要求WSD不大于0.85mm。
航空煤油的洁净性是其安全使用的重要指标,洁净性不好的产品可能会导致油料传输与燃烧系统结焦、沉积、堵塞等问题。一般评价项目包括胶质含量:可以评价油品的生胶倾向,由于少量高沸点物质或易产生聚合反应的物质存在,会导致胶质含量过高,长期使用可能会造成积炭等问题;水反应(界面与分离指数):是评价油品与水能否达到快速有效分离的指标,油品中存在的少量杂质与添加剂会增加油与水的相溶性,如果水不易与航空煤油进行有效分离(水分离指数低),会造成油品中水含量高,产生燃烧不好或储存过程细菌生长等问题。
航空煤油是从石油中提炼的,石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说,前者较广为接受,认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成,属于生物沉积变油。石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。