本发明涉及一种合成高密度航空燃料的方法。共分为两部分：1)在固定床连续式反应器的第一催化剂床层，环戊醇或环戊醇与环戊酮的混合物在金属掺杂的固体碱的催化下，通过自身缩合合成碳数为15和10的含氧有机化合物；2)在固定床连续式反应器的第二催化剂床层上，第一催化剂床层生成产物在负载金属A/X型双功能催化剂的催化下，在较低温度、无溶剂的条件下进行一步加氢脱氧反应，获得碳数15和10的多环烃类燃料。这种高密度液体燃料(C15三环烷烃：0.917g/cm3；C10双环烷烃：0.866g/cm3)能有效提高飞行器携带能量，降低发动机油耗比，满足高航速、大载荷、远射程的要求。