道面除冰液对增稠型飞机除冰液防冰性能影响的研究

彭华乔，王强，张亚博，吴海涛，张帆，赵芯，邓兵

(中国民航局第二研究所，四川 成都 610041)

我国地域辽阔，南北跨度大，各个机场所处的地区气候条件差异很大，除广东、广西、福建、海南等少数南方地区的机场很少出现下雪天气外，西北、东北、华北等地区的机场冬天经常是漫漫冰雪，这使得机场道面和航空器表面结冰、起霜和积雪。若不及时除去，极易导致飞行事故，这方面国内外航空都有着血的教训［1］。因此，为了保证飞机在冬季能安全起降，必须采用除冰液对飞机和机场道面进行除冰。

由于I 型飞机除冰液粘度低，防冰时间较短，容易造成二次结冰，因此我国民航已逐渐推广使用粘度高、防冰时间较长的II 型和IV 型飞机除冰液，该类除冰液添加了增加粘度，能提高除冰效率的增稠剂等添加剂，所以又俗称增稠型飞机除冰液。

道面除冰液喷洒在机场道面，飞机除冰液喷洒于飞机表面，但道面除冰液仍然可能通过以下几种方式溅到飞机表面从而使飞机除冰液受到污染:①从前起落架喷洒道面除冰液;②道面除冰液被飞机发动机尾喷吹起;③发动机推力反向器工作时［2］。如果道面除冰液污染了增稠型飞机除冰液会导致沉淀生成，使增稠型飞机除冰液保持时间减少，附着力减小，防冰性能降低。国外的报道主要表述了这一现象，未进行深入研究。因此，本文对道面除冰液对增稠型飞机除冰液防冰性能的影响做了研究。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

II 型飞机除冰液ADF-2、IV 型飞机除冰液ADF-4、道面除冰液RDF-A、道面除冰液RDF-B 均为工业品;试剂水，符合ASTM D 1193 IV 型要求［3］。

AE240 型电子天平;LV-DV-Ⅲ型BROOKFIELD粘度计;自制防冰性能测试仪。

1.2 实验方法

分别将道面除冰液RDF-A 和道面除冰液RDFB 以质量百分比0.1%，0.5%，1%，2%的比例加入II 型飞机除冰液ADF-2 和IV 型飞机除冰液ADF-4中，立即出现浑浊，并产生白色沉淀。沉淀经丙酮洗涤、抽滤，室温干燥，称重。分别按照ASTM D 2196［4］和SAE AS 5901［5］测试混合液的粘度［6］，以及在水喷雾实验条件下的防冰性能。

2 结果与讨论

2.1 沉淀量

表1 和表2 分别列出了RDF-A 和RDF-B 分别与增稠型飞机除冰液产生的沉淀量。

表1 RDF-A 与增稠型飞机除冰液产生的沉淀量Table 1 Precipitate quantity of mixture of RDF-A and thicken aircraft deicing fluid

表2 RDF-B 与增稠型飞机除冰液产生的沉淀量Table 2 Precipitate quantity of mixture of RDF-B and thicken aircraft deicing fluid

由表1、表2 可知，随着道面除冰液RDF-A 和RDF-B 添加量的增加，沉淀量也逐渐增加，而且在IV 型飞机除冰液中产生的沉淀量大于在II 型飞机除冰液产生的沉淀量。这可能是由于IV 型飞机除冰液中添加的增稠剂比II 型飞机除冰液中添加的增稠剂多的原因。

2.2 粘度

II 型和IV 型飞机除冰液粘度较大，能较好地附着在静止飞机表面，防止冰霜积雪的形成，起到防冰作用，并能在起飞时从飞机表面吹脱，不影响飞机的空气动力学性能。因此，粘度是评估II 型和IV 型液的重要理化指标。表3 ～表6 给出了RDF-A、RDF-B 与ADF-2 和ADF-4 混合后的粘度。

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

ADF-2 和ADF-4 都添加了增稠剂，属于粘度较大的液体，其在容器中都有挂壁现象，而且能将空气泡附着在液体内部。但当添加0.1%的道面除冰液后，ADF-2 和ADF-4 的粘度都明显下降。随着RDF-1 和RDF-2 的添加量继续增大，上述现象更加明显。由表3 和表4 可知，随着剪切速率的增加，溶液的粘度都不断减小。添加0.1%的RDF-A 分别使ADF-2和ADF-4 的粘度从1 430，6 020 mPa·s降低到620，3 010 mPa·s，降幅分别是57%，50%;添加RDF-A的量至2%，ADF-2 和ADF-4 的粘度分别降低到30，100 mPa·s。RDF-B 对ADF-2 和ADF-4 的粘度也有相似的影响。原因在于，ADF-2 和ADF-4 中加入增稠剂，其机理在于分子链的离子作用，使得分子链舒展，形成网状结构，达到增稠的目的，而加入少量跑道除防冰液后，打破增稠体系的电荷平衡，导致网状结构减少或者消失，最后直接导致粘度大幅度降低。

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

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

表6 RDF-B 与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

水喷雾实验是在(5.0 ±0.2)g/(dm2·h)的降水条件下和(－5.0 ±0.5)℃的温度条件下，将飞机除冰液倾倒在已预冷的测试板上，记录冰层达到失效区域的时间，即为防冰时间。将RDF-A 添加到增稠型飞机除冰液ADF-2 和ADF-4 中的测试结果见表7。SAE AMS 1428 明确要求II 型和IV 型飞机除冰液的防冰时间分别不应低于30，80 min。

由表7 可知，未添加RDF-A 的ADF-2 和ADF-4的防冰时间分别是35 min 和117 min，满足SAE AMS 1428 对II 型和IV 型飞机除冰液的防冰时间要求。当添加0.1%的RDF-A 到ADF-2 和ADF-4 后，防冰时间分别降低到12 min 和45 min，降幅分别是66%，62%;继续增加RDF-A 的添加量，ADF-2 和ADF-4 的防冰时间随之降低，当添加2%的RDF-A时，ADF-2 和ADF-4 的防冰时间分别是7.5 min 和10 min，降幅分别是79%，91%。

表7 RDF-A 与增稠型飞机除冰液的防冰时间Table 7 Anti-icing time of mixture of RDF-A and thicken aircraft deicing fluid

3 结论

道面除冰液对Ⅱ型和Ⅳ型增稠型飞机除冰液的防冰时间影响很大，仅仅0.1%的道面除冰液，即可使增稠型的Ⅱ型和Ⅳ型飞机除冰液的防冰时间大大降低，不能满足SAEAMS1428 的要求。因此，在飞机地面运行和除冰防冰作业过程中，应避免两种类型的除冰液接触，以确保航空安全。

［1］ 金宜斌. 飞机积冰与冬季飞行［J］. 中国民用航空，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.