王清晨，夏洋峰，刘 龙，3，张延强，4，陈 磊，杨文芳

（1. 天津工业大学纺织科学与工程学院，天津300387；2.中国科学院过程工程研究所粉体材料技术重点实验室，北京100190；3. 中科廊坊过程工程研究院，河北 廊坊 065001；4. 郑州中科新兴产业技术研究院，河南 郑州 450000）

1 引言

航天发展，动力先行。要提高火箭的运载能力，使用高比冲推进剂燃料是关键一环。现有高能燃料主要包括肼、偏二甲肼、煤油等，这些燃料已完成长征系列、猎鹰系列等航天发射任务［1-3］。然而，由于这些燃料毒性大、易挥发、能量密度低等方面不足，已逐渐被高能量密度碳氢燃料替代。高能量密度碳氢燃料与常规燃料相比，在密度上有很大程度的提升，具有更高的体积热值［4］，是一类性能优异的航空航天发动机用高能燃料。从分子结构设计来看，要想获得更高的密度需增加环的数量，如具有多环状结构的高能燃料RJ-4、JP-10、四环庚烷等均具有较高的密度［5-6］。同时，环状结构的C─H 键角处于扭曲状态，含有一定的张力能，还可以储存额外的能量［7］。因此，具有张力能的高密度碳氢燃料是空天发动机燃料研究的重要方向。

通常三元环、四元环结构具有更高的角张力和扭转张力。基于三元环的研究已有多年基础，如：俄罗斯早在苏联时期，就研制出一种Syntin 推进剂，其结构中含有多个三元环构型，密度大于0.85 g·cm-3，比冲可达到306 s［8］，大幅提高了火箭发动机的性能［9］，并在质子号等火箭中服役多次。我国天津大学邹吉军团队［10］制备出一种双环丙基化合物，其质量热值高于42.8 MJ·kg-1，冰点低于-80 ℃，真空理论质量比冲高于387 s，其用于火箭发动机能显著提高火箭的有效载荷。……