text: 民用航空替代燃料的应用验证进展
  我国航空燃料主要是参照国外标准，以RP-3煤油型喷气燃料为主，广泛应用于军用和民用飞行器。
  近年来，世界航空事业不断发展，对航空燃料的需求不断增长，目前全世界每年消耗约两亿吨航空煤油，而且正以每年5%左右的速率增长。
  中国已经成为全球第二大民用航空运输大国，航空燃料的消费以每年13%左右的速率快速增长，远高于国际水平。
  随着全球石油储量减少，石油价格整体趋势还是在不断上涨，航空能源的安全和经济性等问题愈加突出。
  国际航空运输协会(IATA)向国际民航组织(ICAO)承诺:从2009年到2020年平均每年燃油效率提高1.5%，2050年碳排放量比2005年减少50%。
  面对世界能源短缺和环境污染的双重挑战，国内外积极开发多种清洁、安全、可靠、可持续的航空替代燃料，以实现航空燃料的来源多元化，降低对他国石油资源的依赖度。航空替代燃料的分类 为了解决未来民用航空能源问题，同时应对经济和环保要求，对航空替代燃料提出了越来越强烈的需求。
  航空替代燃料按照来源可分为以下几大类:
  (2)天然气合成燃料(GTL)，主要是以天然气为原料，通过费托合成，其成分与煤基费托合成相同，生产过程污染排放较煤基合成少。
  (3)生物燃料(BTL)，包括生物油脂和纤维等不同的生物质来源，经过化学或者生物途径获得与传统航空燃料组成类似的替代燃料。
  (4)液氢燃料(LH2)，具有优异的燃烧性能和零碳排放，其储存过程需要低温环境，属于所谓的低温燃料(Cryogenicfuels)。
  在以上四类航空替代燃料中，由于液氢存在体积热值小、发动机和飞机结构改动大等诸多缺陷，无法满足“Drop-in”的兼容特性，中短期内无法作为航空替代燃料广泛使用。航空替代燃料的认证流程 为了解决未来航空能源问题，同时应对经济和环保要求，对航空替代燃料提出了越来越强烈的需求。
  认证流程如下图所示:
  图1 认证流程 燃烧室部件测试 在国外，针对航空发动机的燃烧室部件验证和整机验证都面临同样的一个问题，就是燃烧室部件实验平台和发动机整机平台的选择。
  国外在通用、普惠、罗-罗等发动机制造商的多台发动机燃烧室部件上对南非Sasol公司的煤基全合成燃料FSJF进行了较全面的验证，包括单头部模型、扇形模型和全环燃烧室，测试内容涵盖雾化、点火和熄火特性、燃烧效率、污染排放、出口温度分布和火焰筒温度等。
  从化学成分上来分析，航空替代燃料主要是由链烷烃组成的，芳香烃含量极少，不容易发生结焦和积碳的现象，但是较低的芳香烃含量会对燃油系统的橡胶密封性能产生影响，所以在发动机上需要与传统航空燃料混合使用，保证燃料中芳香烃体积含量介于8%-25%之间。
  总的来说，忽略燃烧室结构和工况的影响，与传统航空燃料相比，燃用航空替代燃料的燃烧室点火特性、熄火特性和污染排放等的影响都较小，并不影响燃烧室的工作。发动机和飞机验证 从2008年至今，国外已经对众多型号的发动机和飞机进行了验证工作。
  UOP公司提供了一种生物合成燃料(Bio-SPK)，将其与Jet A混合在CFM56-7B发动机上进行了地面整机实验。
  针对煤基和天然气基FT合成燃料以及氢化酯和脂肪酸燃料(HEFA)7种航空替代燃料，将其与传统航空燃料JP-8按50:50混合，在T63涡轴发动机和CFM56等多台涡扇发动机上进行了整机验证。
  与传统航空燃料相比，多种合成燃料和生物燃料作为航空替代燃料使用，对发动机的操作性和性能不会产生负面影响，对其起动和稳定性有一定改善，气态污染物排放无明显影响，但能显著减少颗粒物排放。
  从2008年到2015年，航空生物燃料已经在民用飞行器上进行过多次试飞甚至载客飞行，而且飞行验证频次远超过合成燃料，均表明可持续生物燃料对飞机性能、操作性及安全性没有任何负面影响。
  2010年开始，中国在航空生物燃料制备技术和飞行验证方面，加大了与技术发达国家的合作，于2011年实施了中国首次航空可持续生物燃料验证飞行，2013年由中国石化自主研发的1号生物喷气燃料通过首次试飞，表明中国拥有了生物喷气燃料自主研发生产技术。
  在飞行验证中，对飞机和发动机的爬升、高空巡航、空中熄火及再点火、加减速等性能进行了测试，还进行了耐寒试验和毒性测试，替代燃料与传统航空燃料相比没有差异，均实现了安全运行。结论 对国内外对航空替代燃料基础性质、部件、整机和飞机的应用验证工作进展进行分析，得出了以下对我国航空替代燃料发展具有启示作用的结论:(1)在航空燃料的理化性质和燃烧性质方面开展基础研究，探索燃料组分和基础性质对航空发动机燃烧影响。
  (2)虽然我国进行了一些航空替代燃料的飞行验证，但是对于航空发动机燃烧室和整机的验证工作缺乏相关的基础研究，需要通过实验来分析替代燃料对于航空发动机燃烧室的影响规律。
  (3)提出相应的标准来检验替代燃料对燃烧系统和发动机的影响，这对航空替代燃料的发展更为有益，可大大减少验证周期和费用。
  注:原文发表于《国际航空》2015年第10期
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