飞得更高、更快和更远是飞行器永恒的追求。每个飞行器都有自己特定的飞行包线,在特定的马赫数下,飞行器的最高飞行高度都会受到一定的限制。对于军机而言,更高的飞行高度意味着更强的抗击打能力。同样对于民机而言,更高的巡航高度意味着更低的飞行阻力和更低的燃油成本。但在高空低压的环境下,碳氢燃料很难稳定高效燃烧甚至无法点火。针对碳氢燃料的低压燃烧,前人已经做了一系列研究,认识到碳氢燃料低压燃烧的困难,并尝试着对燃料低压燃烧困难做出解释。但到目前为止,针对碳氢燃料的低压燃烧困难,还没有形成统一的解释,更没有达到调控低压燃烧的层面。为此,本文尝试从理论上分析燃料的低压燃烧,进而提出方法调控低压燃烧,最后通过实验研究该方法调控低压燃烧的效果。具体的研究内容和结果如下:首先,为了从本质上认识低压燃烧,构建低压可燃极限理论模型,分析影响低压可燃极限的因素,并提出拓宽低压可燃极限的方法。通过针对低压可燃极限理论模型的参数化分析,发现燃料的低压可燃极限只受反应级数和活化能这两个参数的影响。不同的反应级数和活化能对应不同的反应路径,因此提出通过调控反应路径来拓宽碳氢燃料的低压可燃极限,进而实现对碳氢燃料低压燃烧的调控。其次,设计添加剂调控碳氢燃料的氧化反应路径,实现对碳氢燃料低压燃烧的调控。在添加剂选择方面,采用二乙基甲氧基硼烷(MDEB)这种添加剂。利用热裂解气相色谱质谱联用仪和电子顺磁共振波谱仪,研究MDEB改性碳氢燃料的氧化反应路径,对比碳氢燃料的传统氧化路径,发现MDEB添加剂能够通过自身氧化产生烷氧自由基,进攻单组份碳氢燃料或多组分碳氢燃料中的敏感分子,加速反应中羟基自由基的形成,从而促进碳氢燃料的低压燃烧反应。最后,设计液滴低压燃烧特性测试系统,研究MDEB拓宽碳氢燃料低压可燃极限的效果。利用低压密封箱实验测量碳氢燃料的低压可燃极限和含有MDEB改性碳氢燃料的低压可燃极限,结果表明MDEB能够很好地拓宽碳氢燃料(正癸烷、正十六烷和航空煤油RP-3)的低压可燃极限。20%的MDEB能够有效地降低正癸烷、正十六烷和RP-3的最低自燃温度,1个大气压下对应的最低热板自燃温度分别下降了470℃、415℃、460℃。基于上述研究,本文建立了低压可燃极限理论模型,获得反应路径与低压可燃极限的关系,并成功通过添加剂来调控碳氢燃料的氧化反应路径,实现对碳氢燃料低压燃烧的有效调控。创新性在于:(1)构建了低压可燃极限理论模型,获得了反应路径与低压可燃极限的关系;(2)通过设计添加剂来改变燃料反应路径,实现对碳氢燃料低压燃烧的调控。上述工作为碳氢燃料低压燃烧的调控提供了新路径,对实现碳氢燃料低压燃烧、飞机突破现有飞行包线以及为航空公司节省巨额的燃油成本具有重要的意义。