随着各国军事力量的不断发展，军用设备燃料后勤保障的便捷性和安全性问题逐渐被各国所重视。目前，航空煤油和轻质柴油因其闪点高、运输和储存安全性能好等特点，在战场上被广泛使用。为了简化燃料后勤保障体系，“战场燃料单一化”即所有的动力装备都必须能使用航空煤油作为燃料受到越来越多的关注。在这方面，国内相关研究起步较晚，与国外相比还存在较大差距。目前，无论国内还是国外，航空煤油在高环境温度、高喷射压力工况下的碳烟分布定量研究还十分缺乏，而碳烟分布又与燃油喷雾特性密切相关，因此本文系统研究航空煤油/柴油及其混合燃料在高环境温度、高喷射压力工况下的喷雾和碳烟分布特性，为航空煤油应用于柴油机提供基础理论指导。
　　本研究首先搭建了电加热式定容燃烧弹系统，依托自主设计制造的高亮度、高频闪脉冲LED光源，完成了喷雾特性(纹影法)和碳烟分布定量测试光路(高频背光消光法)的布置。为了批量处理喷雾、碳烟分布试验图像，针对本研究光学采集系统特性，完成了相应图像后处理程序的编写。然后进行喷雾和碳烟分布试验，验证测试平台试验数据的一致性，试验结果表明：电加热定容弹平台试验结果一致性较好，能满足可视化试验研究要求。
　　随后，基于上述电加热定容燃烧弹试验平台，采用纹影法和高频背光消光法，对比研究了喷射压力、环境温度、环境氧含量对航空煤油/柴油喷雾和碳烟分布特性的影响规律。结果表明：喷射压力提高，有助于增强油气混合，使得碳烟生成初始时刻提前；喷雾贯穿距增长，使得碳烟生成初始位置延后；混合气质量的提高，则导致碳烟生成总量减少。在不同喷射压力下，航空煤油的油气混合质量都强于柴油，碳烟生成质量都少于柴油，并且喷射压力越高，航空煤油增强油气混合、减少碳烟生成的优势更显著。环境温度升高，对蒸发喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾面积和体积无明显影响，喷雾卷吸背景气体质量无明显变化，但是提高了卷吸气体热量，促进了喷雾液核的汽化，缩短了液相长度，导致碳烟生成初始时刻和初始位置都提前，碳烟生成总量增加。不同环境温度下，航空煤油碳烟生成质量都比柴油低，尤其在环境温度较低时，航空煤油降低碳烟生成效果更显著。环境氧含量降低，使得喷雾当量比增大，航空煤油碳烟生成质量减少，但是对柴油碳烟生成质量影响规律较为复杂：随着环境氧含量增加，柴油碳烟生成质量先增大，在氧含量为17%时，碳烟生成质量达到最大，氧含量进一步增大到19%时，碳烟生成质量下降，显著低于环境氧含量17%和21%工况。需要特别注意的是，环境氧含量降低会导致碳烟氧化速度下降，即使碳烟生成质量减少，也可能会导致最终碳烟排放增加。综合不同工况下的液相长度测试结果，发现在本研究试验条件下，不同喷射压力和环境氧含量下的燃烧状态改变对喷雾液相贯穿距无影响。
　　航空煤油/柴油混合燃料R25(航空煤油体积占比25%，柴油体积占比75%)在对柴油物理化学性质改变较小的前提下，能显著缩短柴油喷雾贯穿距，增强喷雾扩散，缩短液相贯穿距，减少燃油湿壁趋势，有利于提高油气混合质量；对柴油碳烟生成初始时刻和位置影响较小，但是能降低碳烟生成浓度和质量。