燃料作为飞行器系统的推进剂和冷却剂,要求其必须有良好的性能。燃料的安定性和冷却能力是衡量其能否满足需要的重要指标。安定性是指燃料在贮存或使用条件下保持原有质量不变的性能。热氧化和热裂解反应过程中沉积物的生成是影响燃料安定性的主要因素。随着飞行马赫数的增加,燃料本身的物理吸热能力已不能满足高超音速飞行的要求,需要开发其化学吸热来提高燃料的冷却能力。本文利用高压差示扫描量热仪对各族烃(正构烷烃、环烷烃、烷基芳烃和双环烃)的安定性和吸热能力进行了研究,同时考察了添加剂对烃类燃料性能的影响。通过对各烃类燃料氧化反应的研究,确定了它们的氧化反应温度和反应热。根据氧化起始温度的高低判断抗氧化性能由好到坏的顺序为环己烷﹥正构烷烃﹥JP-10﹥十氢萘﹥甲基环己烷﹥正丁苯﹥四氢萘。对于正构烷烃,随着碳原子数目的增加,热氧化安定性降低。另外,烃类燃料中含有的杂质也是影响其热氧化安定性的重要因素。考察了各烃类燃料热裂解反应的温度和吸热量。裂解起始温度由高到底的顺序为四氢萘﹥环烷烃﹥JP-10≈正构烷烃≈十氢萘﹥正丁苯;裂解吸热量由多到少的顺序为甲基环己烷﹥正构烷烃(C≥10)﹥JP-10﹥正构烷烃(10﹥C≥6)﹥十氢萘﹥正丁苯。烃类燃料中抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)和除氧剂三苯基磷(TPP)的加入,能够提高烃类燃料的氧化温度、减少氧化沉积量,从而提高了燃料的热氧化安定性。选择了三类六种引发剂加入到正辛烷中,考察了裂解温度和裂解吸热量的变化。引发剂的加入降低了正辛烷的裂解温度、提高了裂解吸热量,从而抑制了沉积物的生成,提高了其热安定性和冷却能力。六种引发剂中异丙苯基过氧化物(CP)的引发效果最为明显。CP浓度为2%时,正辛烷的裂解温度降低了68℃,裂解热焓值增加了385J/g。另外,还利用自行设计的裂解反应装置对正癸烷的反应产物分布进行分析。实验表明,裂解温度不同,产物中各组分的含量也不同。