转子发动机因其动力性能好、燃料适应性强以及功重比高的优点,被广泛应用于各类无人机、运输车、发电机组和舰艇。随着“万能燃料”概念的提出与发展,航空煤油的价值被进一步发掘,出色的燃烧性能以及良好的理化特性使其同样适用于各类传统内燃机,并且具有较好的发展前景。目前,针对航空煤油在传统发动机内适应性的研究已全面展开,而航空煤油在转子发动机内的适应性究竟如何还鲜有描述。因此,结合万能燃料概念,在分析了往复活塞式航空煤油发动机最新研究动态的基础上,对航空煤油在转子发动机内的适应性进行研究并明确其雾化和燃烧特性具有重要意义与创新价值。本研究从实验与数值模拟两个方向展开,首先,基于定容燃烧弹分别搭建了航空煤油喷雾以及喷雾燃烧可视化实验台,采用Mie散射法研究了转子发动机工况下航空煤油的基础喷雾特性,采用自然火焰发光成像原理以及OH化学荧光法研究了环境因素对航煤喷雾燃烧特性的影响规律;其次,基于Ansys Fluent建立了耦合化学反应动力学的转子发动机三维动态模型,并利用实验数据从流场、喷雾特性以及燃烧过程三个方面验证了该模型的可靠性。基于此模型,通过数值模拟计算与分析探索了适合转子发动机的航空煤油喷射策略。本研究获得的主要结果如下:(1)利用搭建的燃油喷雾燃烧可视化实验平台进行实验,获得了环境压力和温度对航空煤油喷雾和着火特性的影响规律。研究结果表明,在惰性条件下,随着环境压力的增加,喷雾液相贯穿距呈现出变短的趋势,而喷雾锥角则不断变大;随着环境温度的升高,液相贯穿距先增大后减小。在反应条件下,当环境条件达到温度800 K、压力2.0 MPa,航空煤油达到了着火条件并且能够稳定燃烧;环境温度与压力的升高都对航空煤油的着火与扩散燃烧有促进的作用,相比于升高背压,提高环境温度能够更有效地促进其压燃;随着环境温度与压力的不断升高,航空煤油的着火延迟期不断缩短,火焰浮起长度也明显缩短。(2)建立了转子发动机三维动态仿真模型,通过模拟得到了燃油喷射位置与方向对燃油分布及燃烧的影响规律,并对比得到优化的喷射策略。模拟结果表明,缸内流场对航空煤油的雾化以及分布有着重要影响,当燃油喷射方向与流场运动方向产生交叉时,流场会对燃油的雾化起到促进的作用。相比于其他喷油策略,当喷油位置选择在燃烧室前部,喷射角度为90°时,得益于点火时刻火花塞附近合理的燃油分布以及浓度,点火质量得到了提高,火焰拥有更快的传播速度,因此燃料的燃烧效率更高,燃烧过程中缸内峰值压力达到38.89 bar,发动机能够获得更高的动力性能。同时,更高效的燃烧使得发动机在该喷射策略下能够获得较低的CO以及soot污染物排放量,但是由于较高的缸内燃烧温度,污染物NO的生成量会稍高于其他工况。(3)通过对比航空煤油与柴油在转子发动机工况下的喷雾燃烧特性以及在转子发动机内的燃烧过程,进一步验证了将航空煤油应用在转子发动机内的可行性。研究结果表明,与柴油相比,航空煤油的着火极限更高,这是由于十六烷值在着火阶段起到了决定性的作用,较低的十六烷值这也使航空煤油具有更长的着火延迟期以及火焰浮起长度。油气混合阶段,两种燃油在燃烧室内的运动以及扩散分布过程较为相似,但航空煤油具有更少的燃油附壁量,且其燃油蒸发速率也要高于柴油;燃烧过程中,航空煤油的燃烧特性稍优于柴油,且相比于柴油,燃用航空煤油能够减少发动机污染物soot的生成量。因此,在保证点火质量的前提下,本研究认为可以将航空煤油作为柴油的替代燃料应用在转子发动机中。