化工漫谈 带你走进航天燃料
发布时间: 2024-04-16 13:51:54    作者:电竞比赛押注平台app


  像鸟儿那样在空中自由飞翔,是人类长期以来一直梦牵魂萦的向往,并为实现这一美好的愿望进行了长期的前仆后继的探索。如今,世界航空事业空前发展,我国的航天事业发展也处于国际领头羊。为纪念中国航天事业成就,发扬中国航天精神,国务院批复同意将每年4月24日设立为“中国航天日”

  中国明初时期,晚年的陶成道把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在上面,双手举着2只大风筝,然后叫人点火发射。设想利用火箭的推力,加上风筝的力量飞起,不幸火箭爆炸,他也为此献出了生命。

  1769年,英国工人瓦特发明了蒸汽机。蒸汽机在工业领域的广泛应用爆发了第一次技术革命。那时,人们尝试把蒸汽机用在“雪茄烟”或“鲸鱼”状的气球上,称之为飞艇。

  1871年,法国的阿方斯·佩诺设计出一种具有稳定尾翼、以蒸汽为动力的单翼飞机模型,飞行了60米。

  1891年,德国航空先驱利林塔尔完成了首次短程滑翔飞行,后来又进行了多次滑翔飞行,最远可飞300多米。

  在这个漫长的时期内,机械水平和开采冶炼能力都处在很原始的状态,不能够实现发动机动力系统的研制和开发,虽然开启了航天之梦,但是所有这一切的动力来源都来自于人力自身或是蒸汽动力,能够说是用人力(智力和体力)将人类自己送上了天空。人类在摸索实现航天之梦的过程中,航空燃料作为重要一环,经历了多个发展时期。

  最先发明的内燃机以煤气为燃料,但是煤气内燃机燃烧热值较低,且产生CO等有毒气体,使用不方便。19世纪70年代以后随着石油开采、提炼技术的成熟,汽油、柴油取代煤气成为内燃机燃料。因此内燃机经历了煤气内燃机到汽油、柴油内燃机的发展过程。借助于内燃机带来的巨大动力持久支持,美国莱特兄弟制造出了第一架依靠动力系统来进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,实现了人类首次持续的、有动力的、可操纵的飞行。而这次飞行的动力供给就是柴油,柴油使持续的动力飞行成为了现实,实现了航空器动力升空自主飞行。

  航空柴油的缺点较明显,然料的燃烧热值较低,含硫量较高,会导致非常严重的尾气污染,而且它的闪点较低,在运输、储存、使用方面存在安全风险隐患。第二次世界大战又一次因战争需要促进了空军的发展,这一时期是活塞式内燃发动机的完善发展期。在提高发动机功率方面,采取了加大气缸容积,增加气缸数量,加大发动机转速和预压缩工作介质等措施。由于航空汽油有充足低的结晶点(-60℃以下)和较高的发热量,良好的蒸发性和足够的抗爆性,在这个特殊阶段,航空汽油逐渐取代柴油,成为了主要的航空燃料。

  在第二次世界大战的推动下,燃气轮机技术开始走向实用化,开始制造大批涡轮喷气发动机。由于这些飞机需要在1万米之上高空飞行,发动机必须适应高空缺氧,气温、气压较低的恶劣环境,所以要求喷气燃料清澈透明、不含悬浮和沉降的机械杂质和水分,还要有较好的低温性、安定性、蒸发性、润滑性以及无腐蚀性,不易起静电和着火危险性小等特点。所以喷气燃料成为主要燃料,性能不断得以改进。

  飞机发动机对燃料的依赖性极大,要求自然也很严格。在表示燃料质量的各种各样的性能综合中,最重要的是在飞机发动机使用的过程中系统和零部件同燃料及其燃烧产物接触过程中所出现的那些性能,即所谓的使用性能。这些性能同飞机发动机的可靠性和寿命直接相关,且它们只是在使用的过程中才出现。对所有航空燃料基本使用性能的共同要求,就是它们应具有适当的挥发性和良好的流动性、燃烧性、安定性、洁净性、不腐蚀所接触的金属并与所接触的非金属材料相容等。

  我国是全球最主要的航空市场之一,航空业务整体处于持续增长阶段,产生的碳排放量也一直上升。《中国可持续航空燃料发展研究报告:现状与展望》(以下简称《报告》)指出,随着全球航空业逐步复苏,航空业碳排放量也将持续上升,碳减排同样是中国航空业绿色发展过程中需要面临的挑战。

  值得注意的是,考虑到航空领域对全球碳排放的影响,航空业已在为实现2050年净零排放的全球长期共同目标而积极行动。《报告》指出,由于航空业面临减排难题,发展可持续航空燃料被视为实现净零排放目标最有潜力的减排措施。国际航空运输协会预测,到2050年,65%的碳减排将利用可持续航空燃料实现。

  当前,可持续航空燃料在国内已有相关研发和应用项目。今年9月,中国石化对外发布消息称,中国石化镇海炼化已经正式获得由中国民航局适航器审定司发布的生物航煤适航证书,表明该公司此次通过油脂加氢路线号喷气燃料全部符合适航标准。此外,近年来,国航、东航、海航、国泰航空、南航等多家航空公司相继完成了可持续航空燃料验证飞行。此外,波音也与中国院校及研究机构合作,在生物燃料、绿色制造和行业标准等领域进行技术研发。

  《报告》强调,多方协作将是现阶段可持续航空燃料市场发展的关键,包括组建跨部委工作组,协调解决可持续航空燃料发展重大问题,研究制定相关配套政策,统筹推进;引导产业链集体行动,支持各类主体开展可持续航空燃料应用的协同创新;鼓励油料炼制企业、航空运输企业、航空制造企业联合投资可持续航空燃料项目,实现可持续航空燃料应用的常态化和规模化。“这些措施一方面能够为去参加了的先行方共同抵御风险,积累宝贵经验;另一方面,也可以为政策的制定和完善提供相关建议和经验支持。”