道面除冰液對增稠型飛機除冰液防冰性能影響的研究

彭華喬，王強，張亞博，吳海濤，張帆，趙芯，鄧兵

(中國民航局第二研究所，四川 成都 610041)

我國地域遼闊，南北跨度大，各個機場所處的地區氣候條件差異很大，除廣東、廣西、福建、海南等少數南方地區的機場很少出現下雪天氣外，西北、東北、華北等地區的機場冬天經常是漫漫冰雪，這使得機場道面和航空器表面結冰、起霜和積雪。若不及時除去，極易導致飛行事故，這方面國內外航空都有著血的教訓［1］。因此，為了保證飛機在冬季能安全起降，必須采用除冰液對飛機和機場道面進行除冰。

由于I 型飛機除冰液粘度低，防冰時間較短，容易造成二次結冰，因此我國民航已逐漸推廣使用粘度高、防冰時間較長的II 型和IV 型飛機除冰液，該類除冰液添加了增加粘度，能提高除冰效率的增稠劑等添加劑，所以又俗稱增稠型飛機除冰液。

道面除冰液噴灑在機場道面，飛機除冰液噴灑于飛機表面，但道面除冰液仍然可能通過以下幾種方式濺到飛機表面從而使飛機除冰液受到污染:①從前起落架噴灑道面除冰液;②道面除冰液被飛機發動機尾噴吹起;③發動機推力反向器工作時［2］。如果道面除冰液污染了增稠型飛機除冰液會導致沉淀生成，使增稠型飛機除冰液保持時間減少，附著力減小，防冰性能降低。國外的報道主要表述了這一現象，未進行深入研究。因此，本文對道面除冰液對增稠型飛機除冰液防冰性能的影響做了研究。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

II 型飛機除冰液ADF-2、IV 型飛機除冰液ADF-4、道面除冰液RDF-A、道面除冰液RDF-B 均為工業品;試劑水，符合ASTM D 1193 IV 型要求［3］。

AE240 型電子天平;LV-DV-Ⅲ型BROOKFIELD粘度計;自制防冰性能測試儀。

1.2 實驗方法

分別將道面除冰液RDF-A 和道面除冰液RDFB 以質量百分比0.1%，0.5%，1%，2%的比例加入II 型飛機除冰液ADF-2 和IV 型飛機除冰液ADF-4中，立即出現渾濁，并產生白色沉淀。沉淀經丙酮洗滌、抽濾，室溫干燥，稱重。分別按照ASTM D 2196［4］和SAE AS 5901［5］測試混合液的粘度［6］，以及在水噴霧實驗條件下的防冰性能。

2 結果與討論

2.1 沉淀量

表1 和表2 分別列出了RDF-A 和RDF-B 分別與增稠型飛機除冰液產生的沉淀量。

表1 RDF-A 與增稠型飛機除冰液產生的沉淀量Table 1 Precipitate quantity of mixture of RDF-A and thicken aircraft deicing fluid

表2 RDF-B 與增稠型飛機除冰液產生的沉淀量Table 2 Precipitate quantity of mixture of RDF-B and thicken aircraft deicing fluid

由表1、表2 可知，隨著道面除冰液RDF-A 和RDF-B 添加量的增加，沉淀量也逐漸增加，而且在IV 型飛機除冰液中產生的沉淀量大于在II 型飛機除冰液產生的沉淀量。這可能是由于IV 型飛機除冰液中添加的增稠劑比II 型飛機除冰液中添加的增稠劑多的原因。

2.2 粘度

II 型和IV 型飛機除冰液粘度較大，能較好地附著在靜止飛機表面，防止冰霜積雪的形成，起到防冰作用，并能在起飛時從飛機表面吹脫，不影響飛機的空氣動力學性能。因此，粘度是評估II 型和IV 型液的重要理化指標。表3 ～表6 給出了RDF-A、RDF-B 與ADF-2 和ADF-4 混合后的粘度。

表3 RDF-A 與ADF-2 混合后的粘度Table 3 Viscosity of mixture of RDF-A and ADF-2

ADF-2 和ADF-4 都添加了增稠劑，屬于粘度較大的液體，其在容器中都有掛壁現象，而且能將空氣泡附著在液體內部。但當添加0.1%的道面除冰液后，ADF-2 和ADF-4 的粘度都明顯下降。隨著RDF-1 和RDF-2 的添加量繼續增大，上述現象更加明顯。由表3 和表4 可知，隨著剪切速率的增加，溶液的粘度都不斷減小。添加0.1%的RDF-A 分別使ADF-2和ADF-4 的粘度從1 430，6 020 mPa·s降低到620，3 010 mPa·s，降幅分別是57%，50%;添加RDF-A的量至2%，ADF-2 和ADF-4 的粘度分別降低到30，100 mPa·s。RDF-B 對ADF-2 和ADF-4 的粘度也有相似的影響。原因在于，ADF-2 和ADF-4 中加入增稠劑，其機理在于分子鏈的離子作用，使得分子鏈舒展，形成網狀結構，達到增稠的目的，而加入少量跑道除防冰液后，打破增稠體系的電荷平衡，導致網狀結構減少或者消失，最后直接導致粘度大幅度降低。

表4 RDF-A 與ADF-4 混合后的粘度Table 4 Viscosity of mixture of RDF-A and ADF-4

表5 RDF-B 與ADF-2 混合后的粘度Table 5 Viscosity of mixture of RDF-B and ADF-2

表6 RDF-B 與ADF-4 混合后的粘度Table 6 Viscosity of mixture of RDF-B and ADF-4

2.3 防冰性能

水噴霧實驗是在(5.0 ±0.2)g/(dm2·h)的降水條件下和(－5.0 ±0.5)℃的溫度條件下，將飛機除冰液傾倒在已預冷的測試板上，記錄冰層達到失效區域的時間，即為防冰時間。將RDF-A 添加到增稠型飛機除冰液ADF-2 和ADF-4 中的測試結果見表7。SAE AMS 1428 明確要求II 型和IV 型飛機除冰液的防冰時間分別不應低于30，80 min。

由表7 可知，未添加RDF-A 的ADF-2 和ADF-4的防冰時間分別是35 min 和117 min，滿足SAE AMS 1428 對II 型和IV 型飛機除冰液的防冰時間要求。當添加0.1%的RDF-A 到ADF-2 和ADF-4 后，防冰時間分別降低到12 min 和45 min，降幅分別是66%，62%;繼續增加RDF-A 的添加量，ADF-2 和ADF-4 的防冰時間隨之降低，當添加2%的RDF-A時，ADF-2 和ADF-4 的防冰時間分別是7.5 min 和10 min，降幅分別是79%，91%。

表7 RDF-A 與增稠型飛機除冰液的防冰時間Table 7 Anti-icing time of mixture of RDF-A and thicken aircraft deicing fluid

3 結論

道面除冰液對Ⅱ型和Ⅳ型增稠型飛機除冰液的防冰時間影響很大，僅僅0.1%的道面除冰液，即可使增稠型的Ⅱ型和Ⅳ型飛機除冰液的防冰時間大大降低，不能滿足SAEAMS1428 的要求。因此，在飛機地面運行和除冰防冰作業過程中，應避免兩種類型的除冰液接觸，以確保航空安全。

［1］ 金宜斌. 飛機積冰與冬季飛行［J］. 中國民用航空，2007，83(11):41-43.

［2］ Haruhiko，Philip Adrian，Michael Arriaga，et al.Safe Winter Operations［N］.AERO，QTR_04.10.

［3］ ASTM. ASTM D 1193 Standard specification for reagent water［S］.USA:ASTM，2006.

［4］ ASTM.ASTM D 2196 Standard test methods for rheological properties of non-newtonian materials by rotational(brookfield type)viscometer［S］.USA:ASTM，2005.

［5］ SAE.SAE AS 5901 Water spray and high humidity endurance test methods for SAE AMS1424 and SAE AMS1428 aircraft deicing/anti-icing fluids［S］.USA:SAE，2008.

［6］ SAE.SAE AMS 1428 G Fluid，aircraft deicing/anti-icing，non-newtonian (pseudoplastic)，SAE types II，III，and IV［S］.USA:SAE，2010.