煤油的密度(煤油的密度是多少千克立方米)
汽车烧汽油,重型车辆烧柴油,那么飞机烧什么燃料呢?
现在主流飞机经常使用涡轮燃气发动机 。这些飞机由航空空煤油驱动,而不是汽油或柴油 。但是一听说是煤油,你是不是马上就想到煤油灯了?那么高大上的aero 空发动机为什么会想到烧煤油?
为什么是煤油?我们平时看到的汽油、柴油、煤油都是化石燃料,都是石油提炼出来的 。虽然都诞生于石油,但不同化石燃料的性质差别很大 。
石油的提炼过程
首先,最直接的标准是“热值”,即1kg燃料完全燃烧所能产生的热量 。显然,燃料的热值越高越好 。汽油的热值为每公斤43.71MJ , 航空空煤油的热值为每公斤43.28MJ , 略低于汽油,所以航空空煤油并不低,但这并不是人们选择航空空煤油的原因 。
↑透明航空空煤油↑
航空空煤油真正的优势在于密度高,闪点高,低温流动性好 。
高密度意味着飞机可以在有限的体积内装载能量更高的燃料 。同样大小的油箱,可以装0.72kg汽油,但是因为密度不同,可以装0.81kg煤油 。全部燃烧后,汽油释放的热量为31MJ,航空空煤油为35MJ,释放的热量多13% 。
显然,飞机虽然对重量比较敏感,但对紧凑性的要求更高 。不如设计一个油箱,油箱没加满,或者加了油却装不进去 。
其次,液体燃料会挥发 。挥发性燃油蒸气与空气体混合,一旦超过一定温度,遇到明火就会爆炸 。这个温度就是“闪点” 。闪点越高,燃料越稳定 。
汽油的闪点是-45摄氏度,而喷气A1 空煤油的闪点是38摄氏度 。这意味着,在常温下,航空空煤油蒸汽与空气体混合后非常稳定,即使遇到明火也不会爆炸,便于运输和储存 。比如下图 , 即使点燃的火柴扔进航空空煤油里,依然不会引起明火 。
↑不同的燃料闪点不同,安全性也不同↑
实际上,柴油的密度和闪点高于航空煤油 。不选择柴油的原因是其低温流动性不如航空空煤油 。由于飞机经常要在万米空的高空工作,温度低至零下30度,低温下柴油会变得非常粘稠,管路中的流动会变慢,降低发动机的燃烧效率甚至导致故障,无法正常使用 。
【煤油的密度是多少kg m3 煤油的密度】↑不同粘度的液体↑
下面是三种燃料的数据 。可以看到,航空空煤油刚好适中,可以用在航空空发动机上 。
航空空燃料的历史最早大规模投入使用的aero 空发动机都是活塞式发动机 。这种发动机的工作原理和我们现在经常看到的汽车没有太大区别,所以当时的飞机和现在的汽车一样都是烧汽油的 。
↑活塞式发动机空 ↑
↑活塞式航空空发动机工作原理↑
但是随着航空空行业的发展,人们发现普通汽油直接使用存在很多问题 , 尤其是发动机的爆震一直困扰着航空空行业 。所以在20世纪30年代 , 杜利特尔少校(没错,就是后来轰炸东京的杜利特尔)领导的壳牌石油航空空的燃料部门研发了一种高辛烷值汽油,叫做AvGas 。
↑能文能武的杜立特↑
同时,汽油有一个特点 , 就是容易蒸发,容易点燃 。因此,在活塞发动机中,汽油发动机的效率明显更高 。
然而,随着二战末期航空空燃气轮机的出现,科学家们开始使用煤油和汽油的混合燃料 。不过一开始主要是因为二战战争激烈 , 所以没有那么多汽油资源 。直到二战结束 , 煤油作为航空空燃气涡轮发动机的燃料才成为主流 。
未来航空燃料有人会问:
有没有更厉害的航空空燃料?
还没完呢!
休息5秒钟 。
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燃料最本质的功能就是放热 。不管是哪种燃料,燃烧与否 。重要的是产生热量,疯狂地产生热量 。而什么方式可以产生大量的热量呢?答案是核反应堆 。
冷战时期,美国把核反应堆塞进B-36轰炸机,发动机吸入的空气体不再与混合燃料燃烧,而是直接送入核反应堆吸收热量 。依靠源源不断核能 , 这些飞机几乎可以无限期地持续飞行 。
↑核动力飞机中的动力装置↑
↑核动力飞机NB-36H↑
但是后来 , 战略导弹的出现让这种无限续航轰炸机变得毫无意义 。而且 , 人们也意识到让核反应堆在天空中飞来飞去似乎不安全 。所以,这个计划就不了了之了 。
除了汽油、煤油、地沟油和核能,飞机还可以有许多其他动力,如氢动力、太阳能或简单的电池 。但由于种种原因,这些动力只出现在小型飞机或一些实验性飞机上 。
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