2018, Vol. 39
2. 航空经济发展河南省协同创新中心，河南 郑州 450046;
3. 四川大学 原子与分子物理研究所，四川 成都 610065;
4. 郑州航空工业管理学院 机电工程学院，河南 郑州 450046
2. Collaborative Innovation Center for Aviation Economy Development, Zhengzhou 450046, China;
3. Institute of Atomic and Molecular Physics, Sichuan University, Chengdu 610065, China;
4. School of Mechatronics Engineering, Zhengzhou University of Aeronautics, Zhengzhou 450046, China
小分子燃料如氢气（H2），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6），丙烯（C3H6）等是航空燃料燃烧过程中重要的中间物种，航空煤油及其他大分子碳氢燃料燃烧过程中的关键反应也大都有这些小分子燃料的参与[1, 2]。另外，随着主动再生冷却技术的成熟，吸热型航空燃料在进入燃烧室前实现热裂解或催化裂解并产生较大的化学热沉；由于其吸收了大量的热量，使其温度超过航空燃料的临界温度，航空燃料通过自身的物理相变和化学裂解吸收发动机高温部分的热量，导致航空燃料在超临界压力下发生热裂解，进而得到燃烧性能良好的小分子燃料（气态裂解产物，主要是氢气、小分子烷烃和烯烃等）[2~5]。如Jiao等[2]研究了我国RP-3航空煤油的热裂解和催化裂解，两种情况下RP-3航油的气态裂解产物主要是CH4，C2H4，C3H6，C2H6，C3H8，H2等；Li等[3]研究了美国JP-10航空燃料热裂解情况，结果表明JP-10的主要热解气态产物仍是C2H4，C3H6，CH4，C2H6和C3H8等小分子燃料。这些小分子燃料将会与未裂解的燃油一起进入发动机燃烧室并参与燃烧，小分子燃料在燃烧室中能否帮助航空燃料快速点火和高效稳定地燃烧将至关重要[6, 7]。因此，探究小分子燃料对RP-3航空煤油燃烧特性的影响对于航空燃料的设计和依靠主动冷却技术的航空发动机燃烧室燃烧性能具有重要的参考价值。
国内外对航空燃料和小分子燃料的燃烧特性研究较为成熟，也发展了较多的燃烧模型来对航空燃料的燃烧性能进行全方位的预测[1, 2]。但是，研究小分子碳氢燃料对RP-3航空煤油燃烧特性的影响研究相对较少。陈潇潇等[6]将H2掺混到RP-3航空煤油中，研究了其对RP-3航空煤油自点火的影响，发现H2会显著加快航空煤油的点火，随着H2的含量增大，其促进RP-3航空煤油点火的性能越发明显；刘宇等[8]采用激波管实验装置探究了H2添加对RP-3航空煤油着火特性的影响，进一步证实了H2能够促进RP-3航油的自点火特性。Tang等[9]将氢气添加到正丁烷火焰传播速度的实验中，并开展了相关化学反应机理研究，通过敏感性分析解释了氢气对火焰传播速度的影响规律。Liu等[10]研究了氢气添加对二甲基乙醚低压预混层流火焰的影响，分析了氢气对H，OH和O自由基生成的化学作用。朱素伟等[11]研究了乙醇（C2H5OH）对柴油的点火，也发现小分子燃料可以加快化石燃料的点火。李源等[12]发现氢气的掺混可以提高生物燃气的火焰燃烧速度，且混合燃料的火焰燃烧速度随着掺氢比的增大而增大。陈贵升等[13]研究了不同进气组分H2，O2，CO2和H2O对柴油机燃烧过程影响的研究，发现进气组分的不同使得柴油机的燃烧性能差异显著。梁金虎等[14]采用激波管装置研究了H2O和CO2对RP-3航空煤油着火特性的影响，并结合机理对实验结果进行初步分析。Dagaut等[15]通过数值模拟的手段，将长链脂类燃料对Jet-A1航空煤油的燃烧特性进行了预测和对比分析，发现脂类燃料对航空煤油的燃烧性能影响不大，从侧面说明了生物航空煤油用于航空发动机的可行性。Titova等[16]研究了氢气对异辛烷和正癸烷燃烧性能的影响，发现了氢气促进大分子燃料的燃烧。
综上可以看出，小分子燃料的参与对化石燃料的影响较为显著，研究大多集中在H2对于大分子燃料的影响；且未能明确是否这些小分子燃料对化石燃料的燃烧作用均是促进，有没有抑制化石燃料燃烧的影响。另外，对于航空煤油来说，小分子燃料如甲烷和乙烯、乙烷、丙烯等是航空燃料燃烧过程中重要的中间物种，也是航空煤油裂解气的主要成分；目前小分子燃料对RP-3航空煤油的燃烧性能等影响缺少系统的研究，这也是本文开展相关研究的目的和原因。
本文以小分子燃料氢气（H2），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6），丙烯（C3H6）和丙烷（C3H8）和RP-3航空煤油为研究对象，在较宽参数范围内系统探究小分子燃料对RP-3航空煤油的自点火、熄火、绝热火焰温度、物种浓度等特性的影响，在不同条件下得到小分子燃料对RP-3燃烧性能影响的规律；并采用灵敏度分子和ROP分析方法，解释小分子燃料影响RP-3航空煤油自点火的关键反应和RP-3燃烧过程中OH自由基的生成方式的机制。
2 燃烧模型的选择和研究方法 2.1 RP-3替代燃料燃烧模型的构建RP-3航空煤油主要是由C9-C15的链烷烃、环烷烃及芳烃组成[17~20]，其主要成分均为碳原子数较多的碳氢化合物，其中正癸烷、正十一烷和正十二烷是含量相对较多的直链烷烃[17, 18]。四川大学燃烧动力学中心依据化学替代的方法，提出了三组分替代模型，并构建了RP-3替代燃料的详细替代燃烧机理[18]。该机理是基于层级构建的思想和反应类规则[18]，以Wang等构建的USC-Ⅱ核心机理（C0-C4）[21]为基础，并借助机理自动生成软件ReaxGen[22]构建，如图 1所示。因此，RP-3航空煤油替代燃料燃烧详细机理由C0-C4的核心机理和ReaxGen产生的C5以上烃的扩展机理组成，该详细机理包含2237物种、7959基元反应，构建的燃烧模型能够很好的模拟RP-3的自点火等性能[18]。
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Fig. 1 Schematic diagram of construction of chemical kinetics mechanisms for the combustion of aviation fule |
实践证明，如果构建的燃烧反应机理既能准确呈现RP-3航空煤油的燃烧特性，又能较好地预测C0-C4小分子的燃烧特性，那么该机理可以预测RP-3航空煤油/小分子燃料混合燃料的燃烧。因此，为了验证RP-3替代燃料燃烧模型的准确性和全面性，采用该详细燃烧反应机理分别对RP-3航空煤油以及小分子燃料在多工况下的点火延迟时间进行了数值模拟，并与相应工况下的实验数据进行了对比，如图 2与图 3所示。从图 2可以看出，该燃烧反应机理能准确地预测高温条件下H2，CH4，C2H4，C2H6，C3H6和C3H8等小分子燃料的自点火特性，基于机理的模拟值与对应的实验结果吻合较好。RP-3替代燃料燃烧模型的准确性在文献[18]中已经有了充分的验证，为了进一步说明燃烧模型的合理性，图 3中分别预测了RP-3航空煤油的自点火和层流火焰速度并与曾文等[23]和郑东等[17]的实验结果进行比较，结果仍呈现出较好的一致性。通过模拟结果表明四川大学构建的RP-3替代燃料燃烧模型能够较好地描述小分子燃料和RP-3航空煤油的燃烧特性。因此，本文基于该详细机理展开展小分子燃料对RP-3燃烧特性的影响是可靠的。
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Fig. 2 Ignition delay time for H2[6], CH4[25], C2H4[26], C2H6[27], C3H6[28]and C3H8[29]of different proportions using RP-3 surrogate fuel combustion model(Symbols are experimental data and lines are simulation data) |
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Fig. 3 Ignition delay time[23]and Laminar flame speed[17]for RP-3 fuel using RP-3 surrogate model (The points and curves are the experimental data and the predictions of the kinetic model, respectively) |
本文研究思路是以RP-3航空煤油为主体，将少量小分子燃料添加到航空煤油中，研究其对RP-3航空煤油燃烧特性的影响；因此，本文以六种重要的小分子燃料H2，CH4，C2H4，C2H6，C3H6和C3H8分别与RP-3航空煤油按1：5的比例（摩尔分数）掺混形成六种混合燃料（Blended Fuel，BF），具体如表 1所示。本文采用Chemkin-Pro程序包[24]开展数值仿真工作，基于RP-3替代燃料燃烧模型分别对RP-3航空煤油和六种混合燃料在同样的初始工况下进行燃烧模拟，比较六种混合燃料与RP-3航空煤油燃烧结果，采用灵敏度分析和ROP机理分析手段对模拟结果进行分析。
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Table 1 Proportion of various Blended fuels (molar ratio) |
自点火表征了航空燃料的着火能力，点火延迟时间越短，表示航空燃料的自点火能力强，航空燃料能够快速地点火。在当量比ϕ为1.0，压力p为0.1MPa和1MPa下，基于Chemkin-Pro中的封闭均相反应器系统模拟了RP-3航空煤油及六种混合燃料高温下的自点火特性，得到各种燃料在多工况下的点火延迟时间τ，并定义小分子燃料对RP-3点火延迟时间影响的灵敏度表达式：Sensitivity（%）=[（τRP-3-τBF）/τRP-3]×100%，灵敏度系数为正，表示小分子燃料能够缩短RP-3航空煤油的点火延迟时间，提升RP-3航空煤油的自点火能力，灵敏度系数为负值时，则结论相反。结果如图 4所示，通过该灵敏度分析显示，在典型的高温下（> 1400K），H2，C2H6和C2H4能够显著缩短RP-3航空煤油的点火时间；C2H4的促点火能力最为突出，可将RP-3航空煤油的点火延迟时间缩短将近4.6%；其中在本工作H2对RP-3航空煤油的自点火影响的模拟结果与陈潇潇等[6]的实验结果一致。值得注意的是CH4，C3H6和C3H8则不利于RP-3的自点火，C3H6的抑制作用尤为明显，将RP-3航空煤油的点火延迟时间推后了近8.4%。模拟结果表明并不是小分子燃料都能够促进大分子燃料的燃烧。在中高温条件（1000K）下，H2和C3H6对RP-3航空煤油自点火的作用则受压力影响，此时C2H4和C2H6的添加将抑制了RP-3航空煤油燃烧。
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Fig. 4 Results of sensitivity analysis of ignition delay time for RP-3 |
为了初步分析小分子燃料对RP-3航空煤油自点火特性的影响，找出影响RP-3自点火特性的关键反应，本文通过强制敏感度分析方法[30]对RP-3点火延迟时间进行敏感度分析，敏感度系数Si定义如下
| $ {S_i} = \left[ {{\tau _{{\rm{ign}}}}\left( {2{k_i}} \right) - {\tau _{{\rm{ign}}}}\left( {{k_i}} \right)} \right]/{\tau _{{\rm{ign}}}}\left( {{k_i}} \right) $ | (1) |
式中τign表示燃烧模型中第i个反应的速率常数为ki时的点火延迟时间，τign(2ki)表示第i反应的速率常数增大一倍时的点火延迟时间；系数Si为正，说明燃烧模型中第i个反应对点火起抑制作用；反之Si为负，则起促进作用。
在当量比ϕ为1.0，压力p为0.1MPa和1MPa和初始温度T0为1400K和1000K时，对RP-3的自点火进行强制敏感度分析。在初始温度为1400K时，影响RP-3自点火的主要反应就是促进如下反应
| $\begin{array}{c} {\rm{H}} + {{\rm{O}}_2} = {\rm{O}} + {\rm{OH}}\\ {\rm{C}}{{\rm{H}}_3} + {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} = {\rm{C}}{{\rm{H}}_3}{\rm{O}} + {\rm{OH}}\\ {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} + {{\rm{O}}_2} = {\rm{C}}{{\rm{H}}_2}{\rm{CHO}} + {\rm{O}}\\ a{{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_5} + {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} = {\rm{OH}} + {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} + {\rm{HCHO}}\\ {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_4} + {\rm{OH}} = {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\\ {{\rm{C}}_4}{{\rm{H}}_6} + {\rm{H}} = {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_4} + {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} \end{array}$ |
这些反应C2H4直接参与或者相关的。而对于抑制RP-3自点火的反应主要是
| $\begin{array}{c} a{{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_5} + {\rm{H}}\left( { + {\rm{M}}} \right) = {{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_6}\left( { + {\rm{M}}} \right)\\ {{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_6} + {\rm{OH}} = a{{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_5} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\\ {{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_6} + {\rm{H}} = a{{\rm{C}}_3}{{\rm{H}}_5} + {{\rm{H}}_2} \end{array}$ |
这些反应主要是C3H6参与的反应。在1000K时，此时RP-3的燃烧会受到低温反应的影响，而影响低温反应的因素之一是压力。因此可以看到显著促进RP-3航空煤油自点火的反应变成OH+OH（+M）=H2O2（+M），高温燃烧典型的链分支反应H+O2=O+OH的作用被削弱，而在1MPa时主要依靠HO2自由基与初始反应物的反应，HO2自由基是碳氢燃料中低温燃烧过程中重要的自由基。抑制点火的反应是
| $\begin{array}{c} {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} + {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} = {{\rm{O}}_2} + {{\rm{H}}_2}{{\rm{O}}_2}\\ {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} + {{\rm{O}}_2} = {\rm{CHO}} + {\rm{HCHO}}\\ {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_5} + {{\rm{O}}_2} = {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_4} + {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} \end{array}$ |
燃尽时间是反应燃料燃烧快慢的一个重要指标，也是燃料的重要燃烧特性，本文在当量比ϕ为1.0，压力p为0.1MPa和1MPa和初始温度T0为1000K，1400K和1800K时燃料燃尽时间进行了模拟，以初始时刻到OH和CH自由基浓度平衡之间的时间作为燃料燃尽时间（Burnout Time，tb）。结果如表 2所示，在初始温度为1000K时，只有H2在0.1MPa时显著缩短了RP-3航油的燃尽时间，其他五种小分子燃料无论在低压还是高压下对RP-3航油的燃尽时间影响不明显，但都在一定程度上延长了RP-3航油的燃尽时间。在初始温度为1400K时，C2H4能够缩短RP-3航油的燃尽时间；在1800K下，压力较低时小分子燃料能缩短RP-3航油的燃尽时间，在1MPa下，它们则延长了RP-3航油的燃尽时间。
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Table 2 Burnout times of different fuels |
绝热火焰温度（Adiabatic Flame Temperature，Tf）是指在一定的初始温度和压力下，给定反应物（燃料和氧化剂）在等压绝热条件下进行化学反应，封闭燃烧系统所达到的终态温度。绝热火焰温度在燃烧效率和热量传递的应用中起到很重要的作用。同时，绝热火焰温度对于燃料的燃烧特性是一个关键的因素，燃料的绝热火焰温度越高，在实际应用中才有可能带来的温度更高的燃气；对于喷气发动机来说，温度越高的燃气会带来更高压力和燃气速度，从而带来更大的推力。探究燃料的绝热火焰温度是航空燃料设计研究和燃料燃烧效率提高的重要途径。因此，本文采用Chemkin-pro中的封闭均相反应器开展了小分子燃料对RP-3绝热火焰温度的影响研究。
本文在当量比ϕ为1.0，压力p为0.1MPa和1MPa下，初始温度分别为1000K，1400K和1800K时，模拟了不同混合燃料的绝热火焰温度，通过与RP-3航空煤油绝热火焰温度的比较，来初步判断小分子燃料对RP-3火焰温度性能的影响。定义绝热火焰温度变化量
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Fig. 5 Effects of small fuels on adiabatic flame temperature of RP-3 |
熄火（Extinction）是燃料的又一重要特性，如果燃料的火焰温度低于了熄火温度（Extinction Temperature，Te），那么火焰将无法维持和传播，会导致燃料燃烧火焰传播中断，发生熄火现象。因此熄火温度表征了燃料燃烧的稳定性能，如果熄火的温度越低，表示燃料燃烧火焰的维持较为容易，燃料的燃烧性能比较好。为此本文在压力为0.1MPa和1MPa下，初始温度为298K时，在化学当量比下系统地研究了几种混合燃料的熄火特性。
本文采用Chemkin-pro中的全混流反应器模型（PSR）对熄火进行模拟。得到不同工况下的熄火温度，如表 3所示。在0.1MPa下，CH4，C2H4，C3H6的参与能够很好地降低了燃料的熄火温度，H2和C2H6则提高了燃料的熄火温度，C3H8则影响不大。在1MPa时，H2和C3H6对熄火温度的影响较为显著，尤其是H2显著提高了燃料的熄火温度，C3H6在1MPa下则提高了熄火温度，这与0.1MPa下的表现完全相反，这一现象还发生在CH4，C2H4，C2H6小分子身上，只是这些小分子对RP-3燃油的熄火特性的影响已经变得微弱。从表 3中还可以看出，小分子燃料的摩尔分子量越小，其对RP-3航空煤油的熄火特性越是显著，如H2的作用无论是在0.1MPa还是在1MPa下都是最大的，而C3H8的作用则是最小的，这一规律在0.1MPa下尤为明显，可以通过
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Table 3 Extinction temperatures of different fuels, ΔTe=Te (BF)-Te (RP-3) |
物种浓度变化是燃料燃烧的又一重要特性，它能够帮助人们直观地认识燃烧过程的物种的演变。本文选取了在高温下影响RP-3自点火性能最为显著的两个小分子燃料C2H4和C3H6为对象，探究二者对RP-3燃烧过程中产物H2O，CO，CO2和六种小分子物种H2，CH4，C2H4，C2H6，C3H6和C3H8的浓度变化。在当量比为1.0时，初始压力1MPa，初始温度为1400K时，分别对RP-3，BF-3和BF-5三种燃料的燃烧过程进行模拟，结果分别如图 6和图 7所示。
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Fig. 6 Effects of ethylene on species concentration during RP-3 combustion(Dash lines are simulation data of BF-3, solid lines are simulation data of RP-3) |
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Fig. 7 Effects of propylene on species concentration during RP-3 combustion (Dash lines are simulation data of BF-5, and solid lines are simulation data of RP-3) |
由图 6（a）可以看出，C2H4显著加快了RP-3航空煤油燃烧产物H2O，CO，CO2的生成，但对其浓度值影响不大；图 6（b）和图 6（c）显示C2H4的添加抑制了C3H6的产生，对C3H8影响不明显，同时也加快了其他小分子燃料H2，CH4，C2H4，C2H6的浓度变化。
由图 7（a）可以看出，C3H6显著抑制了RP-3航空煤油燃烧产物H2O，CO，CO2的生成速度，但对这些重要产物的浓度值影响仍不明显；图 7（b）和图 7（c）显示C3H6的添加抑制了RP-3航空煤油燃烧过程中C2H4的产生，其同样对C3H8影响不明显，同时也抑制了其他小分子燃料H2，CH4，C2H4，C2H6的浓度变化。从模拟结果也可以表明在RP-3航空煤油的燃烧过程中C2H4和C3H6二者的竞争关系非常激烈。
3.5 小分子燃料对关键自由基OH的影响OH自由基在碳氢燃料高温燃烧过程中是关键的物种，航空燃料中主要成分如链烷烃、环烷烃和芳香烃的消耗大都靠OH自由基从大分子燃料上提氢，从而发生反应进一步生成大分子自由基，大分子自由基β-断裂生成小分子物种或者自由基，这过程中会伴随着H2O的生成；另外，对于航空燃料燃烧的重要产物CO2的生成，则是主要通过CO + OH = CO2 +H反应。因此，可以说OH自由基的生成和消耗与燃烧的快慢有着直接的关系。因此，本文研究不同混合燃料中的OH生成速率分析（ROP）。由ROP分析可知，影响OH生成速率的主要反应如下。对OH的生成起主要贡献的反应是
| $\begin{array}{c} {\rm{H}} + {{\rm{O}}_2} = {\rm{O}} + {\rm{OH}}\\ {\rm{O}} + {{\rm{H}}_2} = {\rm{H}} + {\rm{OH}}\\ {\rm{OH}} + {\rm{OH}} = {\rm{O}} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\\ {\rm{C}}{{\rm{H}}_2} + {{\rm{O}}_2} = {\rm{CHO}} + {\rm{OH}} \end{array}$ |
OH的消耗起主要贡献的反应是
| $ \begin{array}{c} {\rm{CO}} + {\rm{OH}} = {\rm{C}}{{\rm{O}}_2} + {\rm{H}}\\ {\rm{HCHO}} + {\rm{OH}} = {\rm{CHO}} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\\ {\rm{OH}} + {\rm{H}}{{\rm{O}}_2} = {{\rm{H}}_2}{\rm{O}} + {{\rm{O}}_2}\\ {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_4} + {\rm{OH}} = {{\rm{C}}_2}{{\rm{H}}_3} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\\ {\rm{C}}{{\rm{H}}_3} + {\rm{OH}} = {\rm{C}}{{\rm{H}}_2}{\rm{*}} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}} \end{array} $ |
先消耗后生成
| ${\rm{OH}} + {{\rm{H}}_2} = {\rm{H}} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}$ |
结果如图 8显示，添加小分子燃料H2，CH4，C2H4，C2H6，C3H6和C3H8对RP-3燃烧过程中OH的生成和消耗的量影响不大，但是显著影响了其生成和消耗的速率，特别是在初始温度为1000K时，加入小分子碳氢燃料明显加快了OH的生成，其中H2，C3H6和C2H4的作用比较明显；此时初始温度较低，中低温反应的类型将占据主要的反应通道，RP-3燃料的重要组分需要发生提氢反应，然后进入次级反应，特别是H2的加入会促进H2+O2=HO2+H反应的发生，从而生成H自由基，进而H+O2=O+OH，O+H2O=OH+OH，O+H2=H+OH生成更多的OH自由基。由于烯烃自由基的活性大于烷烃自由基，可以看出C3H6和C2H4的加快了OH的生成，远大于CH4，C2H6和C3H8。
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Fig. 8 Effects of small fuels on rate of prodution of OH during RP-3 combustion |
在初始温度为1400K时，只有C2H4是促进作用，其他小分子燃料则延后了OH的生成。随着初始温度进一步增大，小分子燃料的添加对促进OH的生成的作用变得微弱，对其抑制的作用也变得微弱。初始温度较高时，初始组分有足够的能量发生裂解反应，主要发生碳碳裂解和碳氢分解，生成的较小自由基和H会直接影响了OH的生成。随着初始温度增加到1800K，这一现象尤为明显，小分子燃料的加入对RP-3航空煤油燃烧过程中OH自由基的影响大大削弱，不管是在0.1MPa和1MPa下。OH+H2=H+H2O这个反应比较特殊，它在燃烧过程的初期，由于H2的会消耗OH，生成H和H2O，当燃烧过程中H2O积累到一定的浓度时则主要发生逆向反应，生成OH自由基。
4 结论通过本文研究，得到如下结论：
（1）高温条件下H2，C2H6和C2H4能够显著缩短RP-3航空煤油的点火时间；C2H4的促点火能力最为突出，可将RP-3航空煤油的点火延迟时间缩短将近4.6 %；CH4，C3H6和C3H8则不利于RP-3的自点火，C3H6的抑制作用尤为明显，将RP-3航空煤油的点火延迟时间推后了近8.4 %。H2和C2H4均能在一定程度上缩短RP-3航油的燃尽时间，加快了RP-3航油的燃烧速度。
（2）在中高温时，H2，CH4，C2H4，C2H6能够提升燃料的绝热火焰温度，且压力越高提升效果越明显；在典型的高温燃烧过程中，只有C2H4能够对绝热火焰温度的提高有帮助。
（3）CH4，C2H4，C3H6的参与很好地降低了燃料的熄火温度，H2和C2H6则提高了燃料的熄火温度，C3H8则影响不大。
（4）在中高温时，小分子碳氢燃料的加入明显加快了OH的生成，其中H2，C3H6和C2H4的作用比较明显；在高温时，只有C2H4拥有促进作用，其他小分子燃料则延后了OH的生成。
综上可以看出，C2H4和H2对RP-3航空煤油的快速点火和稳定燃烧有着积极的作用，其中C2H4的作用最为突出，在航空燃料设计和发动机实际运用中可以考虑加大C2H4和H2的参与度；CH4，C2H6，C3H6的添加不利于RP-3航空煤油的有效燃烧，C3H8对RP-3航空煤油燃烧的作用不明显。
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