国内外防冰剂应用介绍

王 烨，王 立

(空军勤务学院， 江苏 徐州 221000)

国内外防冰剂应用介绍

王 烨，王 立

(空军勤务学院， 江苏 徐州 221000)

文章介绍了防冰添加剂的研究历程、作用机理，总结了国内外防冰剂的使用现状。最后，指出当前国内外防冰剂使用中存在的问题，提出下一步国内应开展对防冰剂的系统研究工作。

防冰添加剂 ；研究历程；使用现状

喷气燃料在存储、运输、加注等过程中会从空气中不断吸入水分，这些吸入的水分按物理状态可分为溶解水和游离水，二者随外部条件可以互相转化。游离水可经各种过滤分离器过滤处理，将其含量降至最低，而溶解水则难以处理，其实际含量取决于物理组成、外界温度、湿度和压力的变化量及其变化速率[1]。飞机在高空长期飞行时，由于外界环境温度较低，喷气燃料温度会逐渐降低，促使喷气燃料中的溶解水不断析出，转化为游离水，这些游离水在一定条件下会变成絮状不溶物或冰结晶，聚集在飞机燃油系统的油滤和针阀等部件附近，严重时会堵塞这些关键部件。当前，世界各国防止喷气燃料中出现冰结晶的一般途径是加入防冰剂。

1 研究历程

对喷气燃料来说，水的污染是个不容忽视的问题。液态水能使发动机短时间熄火，固态水能堵塞燃油系统的过滤器和管道，最终使燃料无法流向发动机。在20世纪40年代和50年代，人们曾怀疑燃料中的游离水是造成飞行事故和故障的原因之一。1958年美国空军一架B-52型轰炸机坠毁，才揭示了水污染的严重性：事后检查发现，坠毁飞机的油箱内侧有冰层，就是这些冰晶使8个发动机中的5个得不到燃料供应，最后使飞机坠毁。以这次事故为契机，美国空军开始了大量的研究和研制工作，其中之一就是研制燃料系统防冰添加剂。

1962年美国空军采用了菲利普石油公司研制的专利防冰添加剂PFA55MB，其成分为87.3%乙二醇甲醚(EGME)与12.7%是丙三醇，并以此制定了相应的军用标准MIL-I-27686。乙二醇甲醚的添加比例为0.1%～0.15%(V/V)。随后空军和海军经过了多次外场试验，试验表明，丙三醇在燃料中并不完全溶解。为此，在1962年9月和1963年8月先后在军标中把丙三醇的含量降至2.6%和0.4%，1970年3月在防冰剂的配方中完全取消了丙三醇。

美国海军的JP-5直到1984年才采用符合军标MIL-I-27686的乙二醇甲醚。乙二醇甲醚的闪点比JP-5低得多，降低了JP-5的使用性能。1984年，海军研制了一种新的防冰添加剂二乙二醇甲醚(DiEGME)以提高闪点，并制定了相应的军标MIL-I-85740，添加比例为0.15%～0.2%(体积分数)[2]。

俄罗斯(前苏联)是使用防冰剂最早的国家，在1956年就开始正式使用乙二醇乙醚(乙基溶纤剂)作为防冰剂，目前，俄罗斯喷气燃料中使用的防冰剂共有4种，即乙二醇乙醚、四氢糠醇、乙二醇乙醚-甲醇和四氢糠醇-甲醚。

2 作用机理

防冰添加剂的作用主要有以下两个方面。

2.1 增大燃料对水的溶解度

燃料中加有防冰剂后，增大了燃料对水的溶解度，使燃料对水的溶解性由可逆过程变为不可逆过程，防止水分析出。这就是说，未加防冰剂时，当温度升高或空气中湿度加大，燃料中溶解的水分便增多，反之则减少；但加入防冰剂后，防冰剂可以增加对水的溶解度，当温度降低时水分不致因过饱和而析出；湿度减少时，燃料中的水分也不会向空气中蒸发，这是因为防冰剂的羟基具有良好的亲水性，它能与燃料中的微量水分子形成氢键缔合，由于氢键生成的缘故，添加剂的每一个分子能够将至少四个水分子组成的缔合物保持在溶液中，使燃料中水的溶解度上升[3]。

2.1 降低燃料中微量水的冰点

喷气燃料中加入防冰添加剂后，在温度骤变时，水分即使析出，也是呈比例不定的防冰剂与水的混合液，即"液珠"析出，并沉降与容器的底部，而不至于结冰[4]。

3 使用现状

3.1 国外使用现状

目前，世界各国普遍使用的防冰剂都是醚类化合物。其中，以美国为代表的北约国家使用二乙二醇甲醚(DiEGME)作为防冰剂，产品标准为MIL-DTL-85470，北约代号为S-1745。美国喷气燃料分为军用与民用，对其要求分别以不同的标准规定之。军用标准MIL-DTL-83133、MIL-DTL-5624和MIL-DTL-38219分别规定JP-8、JP-8+100、JP-4、JP-5、JP-7的防冰剂加入量均为0.10%～0.15%(体积)，且为强制性要求，加入地点由用户和供应商协商确定。而民用标准ASTM D 1655-11、ASTM D 6615-10规定Jet A/A-1/Jet B燃料是否需要加入防冰剂由用户和供应商协议确定。美国空军技术手册(USAF T.O.42B-1-1)规定喷气燃料防冰剂添加量不能低于0.07%，海军技术文件(NAVAIR00-80T-109)规定防冰剂添加量不能低于0.03%，但这种规定只针对特定机型。对于不跨区域远程长时飞行的海军陆战队的飞机，不强制要求使用加有防冰剂的喷气燃料。海军技术文件同时建议应尽量使用防冰剂，因为其还有杀菌作用。总之，美国军用飞机在正常飞行时，必须使用加有防冰剂的喷气燃料，而民用飞机一般使用不加防冰剂的喷气燃料。有时军用飞机在特殊情况下也可临时使用不加防冰剂的民用喷气燃料，但这不应被误解成美国空军对使用防冰剂可不作要求。美国空军在加注防冰剂时，一般采用在线(In-Line)加注系统进行加注。

另外，以俄罗斯为代表的前东欧部分国家使用乙二醇乙醚作为防冰剂。俄罗斯喷气燃料不分军用和民用，在ΓΟСТ 10226-86标准的注释中表面可按规定程序加入改善燃料性能的添加剂，可理解为对防冰剂的要求是协议性的。为了与国际接轨，参照Jet A-1标准制定了ΓΟСТ 52050-2006标准，该标准对防冰剂未做要求。但根据研究表面，俄军对防冰剂的使用要求，取决于飞机型号、机场环境温度、飞行性质和飞行时间。一般在起飞机场的环境温度不高于5℃时，要求飞机使用加有防冰剂的喷气燃料。此外，俄罗斯的АЛ-31Φ航空发动机技术手册也规定，当周围大气温度在零度以下时，必须往喷气燃料中加入防冰剂乙二醇乙醚，当温度为-20℃以上时加入量为0.1%(重量)，当温度等于或低于-20℃时加入量为0.2%(重量)。俄军防冰剂的加注方式为在储油罐或加油车中直接加入计量比例的防冰剂(简称一步法)，或者预先配制成母液浓度不超过5%的浓缩液后将其稀释(简称两步法)。

3.2 国内使用现状

当前，我国现有的防冰剂保障按有关文件执行。文件规定，我军使用乙二醇甲醚作为防冰剂，产品代号为T1301，产品标准为SH0396-92，根据我国现行的喷气燃料使用标准GB6537-2006，防冰剂加入量应按体积比例控制在0.10至0.15%之间[5]。同时，该使用规定只要求华北、东北和西北的空军部队在11月至次年2月根据本区情况，选择使用防冰剂，也就是"定时定点"加入防冰剂。

关于防冰剂的加注，国内有以下3种典型的添加方法[6]：

①选用防冰剂加注装置或比例泵。当向使用罐倒油时，将加注装置连接到进油管线，借助计量装置或比例泵将防冰剂加入到燃料流中，使防冰剂与喷气燃料充分混合，有效控制添加的防冰剂总量。

②根据油罐中的油量，提前算好需要添加的防冰剂的量。将使用罐中的喷气燃料不断打循环，防冰剂从油泵吸入口缓缓注入，使用罐中的喷气燃料和防冰剂充分混合。

③将预先算好量的防冰剂注入到加油车中，进行预混，添加后应打循环30分钟，再将油车中的预混燃料加入使用罐，不断打循环直至充分混合。油罐车中的预混浓度不超过10%。

4 存在问题

4.1 国内使用乙二醇甲醚存在的问题

国内喷气燃料中使用的防冰剂为乙二醇甲醚，也是美国最早使用防冰剂的主要成分。乙二醇甲醚闪点较低，大约只有38℃，即使少量加入到高闪点喷气燃料中，也会降低燃料的闪点。国内相关研究人员的实验结果表面，在5号高闪点喷气燃料中加入浓度为0.15%的乙二醇甲醚后，其闪点将会下降2～3℃[7]，降低了高闪点喷气燃料的使用性能，在一定程度上给舰载机的飞行安全带来了隐患。另外，与国外使用的二乙二醇甲醚、乙二醇乙醚防冰剂相比，乙二醇甲醚防冰剂毒性相对较大[8]，在生产、运输、储存包括使用的过程中，均有可能会对保障人员的健康造成损害。

另外，我国现行的喷气燃料使用规定并未对添加防冰剂作出强制性要求，因而不管是民用还是军用喷气燃料，在实际使用过程中很少会加注防冰添加剂。反观国外，英美等国明确规定军用喷气燃料中必须加入一定体积量的防冰剂。俄罗斯的АЛ-31Φ航空发动机技术手册也规定，当周围大气温度在零度以下时，必须往喷气燃料中加入防冰剂乙二醇乙醚。然而，即使当前我军已经引进了俄制航空发动机，在其所用喷气燃料如何使用防冰剂方面，也未按该型发动机技术手册的相关规定执行。

4.2 国外使用二乙二醇甲醚作为防冰剂存在的问题

北约国家使用二乙二醇甲醚作为防冰剂。在使用过程中发现油箱内涂层有剥落现象，剥落的涂层碎屑对燃料会造成污染，可能堵塞滤油器，存在一定的安全隐患。研究认为，油箱内部涂层剥落是因为二乙二醇甲醚防冰剂的蒸汽压较高，在挥发的蒸汽中含量较高，冷凝后吸附在燃油液面以上的油箱壁表面，形成浓度较高的二乙二醇甲醚液滴，使油箱内壁的涂层产生溶胀并引起涂层剥落，从而对燃料造成污染。因此，目前美军正在研究新的防冰剂来代替二乙二醇甲醚[9]。

5 结束语

在喷气燃料中添加防冰剂可以增大燃料中水的溶解度、降低水的冰点，起到非常好的防冰效果。当前，国内关于防冰剂的研究很少，只是简单地借鉴俄罗斯或美国的经验，所以关于防冰剂的研究还需要进行大量而系统的工作，包括防冰剂的产品研发、防冰剂对喷气燃料其它性能的影响以及防冰剂在喷气燃料中加注量的确定。

[1] Baena S,Repetto S L.Behavior of water in jet fuel-A literature review[J].Progress in Aerospace Science,2013(60):35-44.

[2] 黄 毅,顾鹏翔. 国外喷气燃料防冰剂使用情况介绍[J].军用航油,2011(4):57-59.

[3] 唐国金,叶伟峰. 防冰添加剂在喷气燃料中的应用[J].飞航导弹,2008(2):49-51.

[4] 李金龙,王建华.喷气燃料防冰剂研究进展[J].海军后勤科技,2015(6):26-31.

[5] 顾鹏翔,刘邦明.喷气燃料防冰剂的研究进展 [J].油料应用,2005(5):42-44.

[6] 汪 昕,陆建国.T1301防冰剂检验验收和发运过程中应注意的几个问题[J].军用航油,2011(3):45.

[7] 刘多强,曲涛,赵升红.中美俄防冰剂性能对比研究(Ⅰ)-航空燃油闪点影响对比,[J].化工时刊，2014,28(7):21-23.

[8] 刘多强,曲涛,赵升红.中美俄防冰剂性能对比研究(Ⅱ)-毒性对比,[J].化工时刊,2014,28(10):6-8.

[9] Matthew J.DeWitt,Steven Zabarnick.Determination of minimum required FSII use and procurement limits for USAF aircraft[J].Fuels and Energy,2009,(10):18-22.

SummaryoftheDomesticandOverseasApplicationofFuelSystemIcingInhibitor

WangYe，WangLi

(Air Force Logistics College, Xuzhou 221000，China)

In this article, the development and function of FSII is introduced, followed by the summary of the domestic and overseas application. Also, some problems which occur in the domestic application are pointed out and a new employment mode should be established.

FSII; development; application

2017-09-22

王 烨(1994—)，江苏兴化人，硕士研究生，从事航空油料应用研究；通讯作者：王 立(1961—)，教授，硕士生导师，主要从事航空油料技术保障。

TE626.23

A

1008-021X(2017)22-0080-02

(本文文献格式：王烨，王立.国内外防冰剂应用介绍[J].山东化工，2017，46(22)：80-81.)