現(xiàn)在,人們出遠(yuǎn)門,飛機(jī)已成為常用的交通工具。有的大型客機(jī)能滿載幾百位旅客升上藍(lán)天,在離地幾千米甚至上萬米的高空中翱翔,中途可以不用再加油直接飛渡太平洋、大西洋,使地球似乎也縮小成了一個“地球村”,令人有“天涯若比鄰”的感覺。早先,飛機(jī)的發(fā)動機(jī)和汽車相同,都是活塞式的,其中燒的是航空汽油;而現(xiàn)代大型客機(jī)的動力則都是噴氣發(fā)動機(jī),它的原理和火箭相似,是靠著燃料燃燒后排出氣體的反作用力來推動的。要把重達(dá)幾百噸的噴氣式飛機(jī)升上天,還要送到上萬千米以外的異國他鄉(xiāng),可以想像得消耗多少能量!這種能量就來自于噴氣式飛機(jī)燃料(簡稱噴氣燃料),所以噴氣式飛機(jī)上都要帶上體積很大的油箱。噴氣燃料的沸點范圍介于汽油和柴油之間,基本相當(dāng)于煤油,所以稱航空煤油。一般民用噴氣式飛機(jī)并不進(jìn)行空中加油,它能飛多遠(yuǎn),取決于飛機(jī)本身所帶燃料在燃燒后能釋放出多少能量。那么,有人會想,何不多帶一些燃料,豈不可以飛得更遠(yuǎn)些?現(xiàn)在,噴氣式飛機(jī)里油箱的體積已經(jīng)相當(dāng)大,它起飛時所帶燃料的重量已經(jīng)達(dá)到飛機(jī)總重量的30%~60%,假如再要加大,那就會使飛機(jī)不堪重負(fù)了。
既然增大油箱體積已經(jīng)沒有多少余地,那就要使有限的燃料釋放出盡可能多的能量。噴氣燃料的一個重要質(zhì)量指標(biāo)是它的熱值,它表明每克燃料在完全燃燒后能放出的能量,一般噴氣燃料的熱值在每克42800焦耳左右(就是說燃燒1千克噴氣燃料發(fā)出的熱量可以把100多千克的水從室溫加熱到100℃)。噴氣式飛機(jī)的性能主要取決于發(fā)動機(jī)提供的推力,熱值增大1%,發(fā)動機(jī)的推力也可增大約1%。一架大型的噴氣式飛機(jī)最多可以帶一百幾十噸噴氣燃料,它的總能量可以達(dá)到幾萬億焦耳,相當(dāng)于一枚威力不小的炸彈所釋放的能量,足以把1萬多噸的水從室溫加熱到100 ℃。據(jù)報道,在9•11事件中,美國世界貿(mào)易大廈之所以轟然倒塌,很重要的原因是由于撞擊的飛機(jī)是滿載燃料剛剛起飛的,上百噸噴氣燃料燃燒引起的高溫?zé)辶舜髽堑匿撡|(zhì)骨架所致,可見一架大型客機(jī)所載的能量有多么大。
既然飛機(jī)油箱的體積已定,它能裝燃料的體積也就限定了,那么還有沒有潛力可挖呢?打個比方說,一個體積為l0升的桶,對于密度較小的食用油可以裝9千克左右;假如用來裝水,那就是10千克;要是裝密度較大的蜂蜜的話,那就可以裝14千克左右了。這說明要想使飛機(jī)的油箱多裝一些能量,就得想法增大噴氣燃料的密度,這樣才能在單位體積內(nèi)蘊(yùn)含更多的能量。因而在噴氣燃料的質(zhì)量指標(biāo)中規(guī)定了它的密度不能小于某個數(shù)值,以保證飛機(jī)盡可能多帶一些能量上天,以加大航行的距離;當(dāng)然密度也不能太大,太大了會由于過于黏滯而引起其他一些弊病。