文/ 航小北的日常科普

汽車(chē)燒汽油,，重型車(chē)輛燒柴油,，那么飛機(jī)燒什么燃料呢？

現(xiàn)在主流的飛機(jī)往往使用渦輪燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī),，這些飛機(jī)既不用汽油,，也不是柴油，而是靠航空煤油驅(qū)動(dòng),?？墒谴蠹衣?tīng)到是煤油,，是不是立刻想到了煤油燈？那么為什么高大上的航空發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)想到要靠燒煤油呢,？

為什么偏偏是煤油,？

我們平時(shí)會(huì)見(jiàn)到的汽油、柴油和煤油都是化石燃料,，這些燃料都是通過(guò)石油精煉而成,。雖然都是誕生于石油，但是不同的化石燃料之間性質(zhì)差別比較大,。

↑石油的精煉過(guò)程↑

首先最直接的標(biāo)準(zhǔn)就是“熱值”,，也就是1kg燃料完全燃燒能夠產(chǎn)生的熱量，顯然燃料的熱值越高越好,。汽油的熱值是43.71MJ每千克,，航空煤油是43.28MJ每千克，反而略低于汽油,，所以航空煤油熱值不低,，但這不是人們選擇航空煤油的原因。

↑透明色的航空煤油↑

航空煤油真正的優(yōu)點(diǎn)在于其密度大,、閃點(diǎn)高,、低溫流動(dòng)性好。

密度大,，意味著飛機(jī)可以在有限的體積裝入能量更高的燃料,。同樣 1L 大小的油箱能裝0.72公斤汽油，但因?yàn)槊芏炔煌?，卻可以裝入0.81公斤航空煤油,。全部燃燒之后，汽油放熱31MJ,，航空煤油放熱35MJ,，釋放的熱量整整多出來(lái) 13%。

顯然,，飛機(jī)雖然對(duì)重量敏感,，但是對(duì)體積緊湊的要求更高，寧可設(shè)計(jì)好了油箱不裝滿(mǎn),，也不能想裝油但是裝不進(jìn)去,。

其次,，液體燃料都會(huì)揮發(fā)。揮發(fā)形成的燃料蒸汽與空氣混合在一起,，一旦超過(guò)某一個(gè)溫度,，再遇到明火就會(huì)爆炸,，這個(gè)溫度就是“閃點(diǎn)”,。閃點(diǎn)越高，就意味著燃料越穩(wěn)定,。

汽油的閃點(diǎn)為-45攝氏度,，而 Jet A1航空煤油的閃點(diǎn)則是 38攝氏度。這就表示,，在正常氣溫下,，航空煤油蒸汽與空氣混合后很穩(wěn)定，即使遇到明火也不會(huì)爆炸,，方便運(yùn)輸和存儲(chǔ),。比如說(shuō)下面這張圖中，即便把點(diǎn)燃的火柴扔進(jìn)航空煤油中,，也依然不會(huì)引起明火,。

↑不同燃料閃點(diǎn)不同，安全性也不同↑

但其實(shí),，柴油的密度和閃點(diǎn)都要高于航空煤油,。之所以不選擇柴油是因?yàn)槠涞蜏亓鲃?dòng)性不如航空煤油。因?yàn)轱w機(jī)往往要工作在萬(wàn)米高空,，溫度低至零下三十度,，低溫下柴油會(huì)變得十分粘稠，在管道中流動(dòng)變慢,，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率降低甚至于發(fā)生故障,，無(wú)法正常使用。

↑粘度不同的液體↑

下面就是三種燃料的數(shù)據(jù),，可以看到,，航空煤油都是剛好適中，所以才能夠用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,。

航空燃料的歷史

最早大規(guī)模投入使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)都是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與我們現(xiàn)在經(jīng)常見(jiàn)到的汽車(chē)沒(méi)有什么太大的區(qū)別,，所以那個(gè)時(shí)候的飛機(jī)跟現(xiàn)在的汽車(chē)一樣，燒汽油,。

↑活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)↑

↑活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理↑

不過(guò)隨著航空業(yè)的發(fā)展,，人們發(fā)現(xiàn)直接使用普通汽油存在很多問(wèn)題，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震一直困擾著航空界,，因此在三十年代,，由杜立特少校（對(duì)，就是后來(lái)轟炸東京的那個(gè)杜立特）領(lǐng)導(dǎo)的殼牌石油航空燃料部門(mén)開(kāi)發(fā)了一種名為AvGas的高辛烷值汽油,，這種汽油有良好的抗爆震性能,。

↑能文能武的杜立特↑

同時(shí)，汽油有一個(gè)特性,，那就是容易蒸發(fā),、容易點(diǎn)燃，因此在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中,，燒汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)效率明顯會(huì)更高,。

但是隨著二戰(zhàn)末期航空燃?xì)廨喌某霈F(xiàn)，科學(xué)家開(kāi)始使用煤油和汽油的混合燃料,，但是最開(kāi)始這么做主要是因?yàn)槎?zhàn)戰(zhàn)事緊張,，已經(jīng)沒(méi)有那么多的汽油資源了，直到二戰(zhàn)結(jié)束,，使用煤油作為航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料才成為主流,。

未來(lái)的航空燃料

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還有更厲害的航空燃料不？

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燃料最本質(zhì)的作用就是放熱，是什么燃料不重要,，燃不燃燒也不重要,，重要的是產(chǎn)熱，瘋狂地產(chǎn)熱,，而什么方式可以產(chǎn)生大量的熱呢,？答案是核反應(yīng)堆。

美國(guó)在冷戰(zhàn)中把核反應(yīng)堆塞進(jìn)了B-36轟炸機(jī),，發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣不再是混合燃料燃燒，而是直接送入核反應(yīng)堆吸收其中的熱量,。依靠源源不斷核能,，這些飛機(jī)幾乎可以無(wú)限續(xù)航。

↑核動(dòng)力飛機(jī)中的動(dòng)力裝置↑

↑核動(dòng)力飛機(jī)NB-36H↑

但后來(lái)戰(zhàn)略導(dǎo)彈的出現(xiàn),，讓這種無(wú)限續(xù)航的轟炸機(jī)失去了意義,。并且，人們也意識(shí)到,，讓核反應(yīng)堆在天上飛來(lái)飛去好像也不太安全,。所以這個(gè)計(jì)劃也就不了了之了。

除了汽油,、煤油,、地溝油還有核動(dòng)力之外，飛機(jī)還可以有其他很多種動(dòng)力,，比如說(shuō)氫動(dòng)力,、太陽(yáng)能，或者干脆就用蓄電池,。不過(guò)是因?yàn)榉N種原因,，這些動(dòng)力只是在小飛機(jī)，或者在一些實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的飛機(jī)上出現(xiàn),。

然而,，隨著科技的進(jìn)步和環(huán)保的需要,，人類(lèi)利用能量的手段會(huì)不斷進(jìn)步，汽油,、煤油這樣的傳統(tǒng)化石航空燃料遲早會(huì)被淘汰,，核燃料這樣瘋狂的能量也遲早會(huì)被人類(lèi)馴服。所以再過(guò)二十年,，飛機(jī)體內(nèi)還會(huì)流淌著什么樣的血液呢,？大家不妨再等等看吧。