Противообледенительная жидкость для самолетов

При наземном противообледенении самолетов обычно противообледенительная жидкость для самолетов ( ADF ), антиобледенительная и противообледенительная жидкость для самолетов ( ADAF ) или противообледенительная жидкость для самолетов ( AAF ) как для коммерческой авиации, так и для авиации общего назначения. используются ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Экологические проблемы включают повышенную соленость грунтовых вод , из-за которых антиобледенительные жидкости сбрасываются в почву, а также токсичность для людей и других млекопитающих. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Используемые жидкости

Противообледенительные жидкости бывают разных типов и обычно состоят из этиленгликоля (EG) или пропиленгликоля (PG), а также других ингредиентов, таких как загустители, поверхностно-активные вещества (смачивающие агенты), ингибиторы коррозии , красители и чувствительные к УФ-излучению вещества. краситель. Жидкость на основе пропиленгликоля более распространена, поскольку она менее токсична, чем этиленгликоль.

SAE International (ранее известное как Общество инженеров автомобильной промышленности) публикует стандарты (SAE AMS 1428 и AMS 1424) для четырех различных типов авиационных противообледенительных жидкостей:

Жидкости типа I имеют низкую вязкость и считаются «незагустевшими». Они обеспечивают лишь кратковременную защиту, поскольку после использования быстро стекают с поверхностей. Обычно их распыляют горячими (130–180 °F, 55–80 °C) под высоким давлением для удаления снега, льда и инея. Обычно они окрашены в оранжевый цвет, чтобы облегчить идентификацию и применение.
Жидкости типа II являются псевдопластичными , что означает, что они содержат полимерный загуститель, предотвращающий их немедленное стекание с поверхностей самолета. Тип II предотвращает налипание снега, льда или инея на самолет от перрона до взлета. Обычно пленка жидкости остается на месте до тех пор, пока самолет не достигнет скорости 100 узлов (190 км/ч) или около того, после чего вязкость снижается из-за напряжения сдвига . Высокие скорости, необходимые для снижения вязкости, означают, что этот тип жидкости полезен только для более крупных самолетов. Использование жидкостей типа II уменьшается в пользу типа IV. Жидкости типа II обычно имеют прозрачный цвет.
Жидкости типа III можно рассматривать как компромисс между жидкостями типа I и типа II. Они предназначены для использования на более медленных самолетах, со скоростью вращения менее 100 узлов. Жидкости типа III обычно имеют ярко-желтый цвет.
Тип IV имеет то же назначение и соответствует тем же стандартам AMS, что и жидкости типа II, но они обеспечивают более длительное время выдержки. Обычно их окрашивают в зеленый цвет, чтобы облегчить нанесение равномерного слоя жидкости.

Международная организация по стандартизации публикует эквивалентные стандарты (ISO 11075 и ISO 11078), определяющие те же четыре типа.

Противообледенительные жидкости, содержащие загустители (типы II, III и IV), также известны как противообледенительные жидкости, поскольку они используются в первую очередь для предотвращения повторного возникновения обледенения после первоначального удаления льда жидкостью типа I.

Жидкость ТКС аналогична жидкости Типа I и используется в бортовых системах защиты от обледенения ТКС . ^{[ 5 ]} Это также может быть используется для наземной борьбы с обледенением. Она соответствует стандартам, отличным от жидкости типа I, а именно DTD 406B, AL-5 и NATO S-745.

Химический состав

Основным компонентом противообледенительной жидкости является присадка , снижающая температуру замерзания (FPD), обычно пропиленгликоль или этиленгликоль. Другие ингредиенты различаются в зависимости от производителя, но точный состав жидкости конкретной марки обычно считается конфиденциальной информацией.

Жидкости на основе этиленгликоля (EG) до сих пор используются для противообледенительной обработки самолетов в некоторых частях мира, поскольку они имеют более низкую рабочую температуру использования (LOUT), чем пропиленгликоль (PG). Однако ПГ встречается чаще, поскольку он менее токсичен, чем этиленгликоль. ^{[ 6 ]}^: 2–29 ^{[ 2 ]}

В неавиационном контексте противообледенительные химикаты обычно содержат хлоридные соли, такие как хлорид кальция (CaCl ₂ ). Они запрещены в противообледенительных жидкостях для самолетов из-за их коррозионных свойств.

На основе химического анализа Агентство по охране окружающей среды США выделило пять основных классов добавок. широко используется среди производителей:

Бензотриазол и метилзамещенный бензотриазол используются в качестве ингибиторов коррозии. ^{[ 7 ]}
Алкилфенол и этоксилаты алкилфенолов , неионогенные поверхностно-активные вещества, используемые для снижения поверхностного натяжения .
Триэтаноламин , используемый в качестве буфера pH .
Высокомолекулярные нелинейные полимеры, используемые для повышения вязкоупругости .
Красители, используемые для облегчения идентификации. ^{[ 8 ]}^: 46

Жидкость TKS (используется бортовыми противообледенительными системами TKS) содержит 85 % этиленгликоля , 5 % изопропилового спирта и 10 % воды.

Статистика использования

Количество жидкости, необходимой для удаления льда с самолета, зависит от множества факторов. Для борьбы с обледенением большого коммерческого самолета обычно расходуется от 500 галлонов США (1900 л) до 1000 галлонов США (3800 л) разбавленной жидкости.

Стоимость жидкости широко варьируется в зависимости от рыночных условий. Сумма, которую компании, оказывающие противообледенительные услуги, взимают с конечных пользователей, обычно находится в диапазоне от 8 до 12 долларов США за галлон разбавленного вещества (от 2,10 до 3,20 долларов США за литр).

Общее годовое использование противообледенительных жидкостей в США оценивается примерно в 25 миллионов галлонов США (95 000 000 л) и распределяется следующим образом (данные за 2008 год скорректированы с учетом общего количества неразбавленной жидкости): ^{[ 8 ]}^: 43

Тип жидкости	Годовая сумма	Фракция
Пропиленгликоль типа I	19 305 000 галлонов США (73 080 000 л)	77.1%
Пропиленгликоль типа IV	2 856 000 галлонов США (10 810 000 л)	11.4%
Этиленгликоль типа I	2 575 000 галлонов США (9 750 000 л)	10.3%
Этиленгликоль типа IV	306 000 галлонов США (1 160 000 л)	1.2%

Обратите внимание, что жидкости типа II и типа III редко используются в США.

Измерение производительности

Эффективность противообледенительной жидкости в первую очередь измеряется временем удержания (HOT) и минимальной рабочей температурой использования (LOUT).

Время ожидания (HOT) — это период времени, в течение которого самолет может ждать после прохождения лечения перед взлетом. На время удержания влияют разбавление жидкости, температура окружающей среды, ветер, осадки, влажность, материал обшивки самолета, температура обшивки самолета и другие факторы. Если время удержания превышено, самолету необходимо пройти повторную обработку перед взлетом.

Самая низкая температура эксплуатационного использования (LOUT) — это самая низкая температура, при которой противообледенительная жидкость будет адекватно стекать с критических поверхностей самолета и поддерживать необходимый буфер температуры замерзания для защиты от обледенения для жидкостей типов II, III и IV, который составляет 7 °. C (13 °F) и 10 °C (18 °F) для жидкости типа I ниже температуры наружного воздуха (OAT).

В Соединенных Штатах Федеральное управление гражданской авиации (FAA) публикует официальные таблицы времени выдержки и минимальной температуры эксплуатационного использования для всех одобренных противообледенительных жидкостей и ежегодно пересматривает их. ^{[ 9 ]}

Для жидкостей типа I время задержки, указанное в таблицах FAA, варьируется от 1 до 22 минут, в зависимости от вышеупомянутых ситуативных факторов. Для жидкостей типа IV время удержания варьируется от 9 до 160 минут.

Разбавление

Противообледенительные жидкости действуют лучше всего, если их разбавлять водой. Например, неразбавленная антиобледенительная жидкость Dow UCAR. ^{[ 10 ]} (Этиленгликоль типа I), имеет температуру замерзания -28 ° C. Вода замерзает при температуре 0°С. Однако смесь, состоящая из 70 процентов противообледенительной жидкости и 30 процентов воды, замерзает при температуре ниже -55 °C. Это известно как эвтектическая концентрация, при которой точка замерзания смеси находится в самой низкой точке и ниже, чем у любого из составляющих веществ.

В зависимости от производителя антигололедные жидкости могут продаваться в концентрированном или предварительно разбавленном виде. Разбавление, где это необходимо, должно производиться в соответствии с погодными условиями и инструкциями производителя, чтобы минимизировать затраты при сохранении безопасности.

Разбавление конкретного образца жидкости (и, следовательно, его температура замерзания) можно легко подтвердить, измерив его показатель преломления с помощью рефрактометра и просмотрев результат в таблицах производителя противообледенительной жидкости.

Толщина слоя

Загустевшие жидкости (типы II, III и IV) предназначены для того, чтобы оставаться на поверхностях после нанесения. для обеспечения противообледенительной защиты. Они также сконструированы таким образом, чтобы отрываться во время разбега, чтобы не оказывать негативного влияния на летные качества. Для достижения этих целей их необходимо наносить правильной толщины.

Для типичной жидкости типа IV требуется толщина слоя от 1 мм до 3 мм, однако каждый Производитель документирует свои собственные требования.

Соответствие стандартам

Производители авиационных противообледенительных жидкостей должны подтвердить, что их продукция соответствует стандартам AMS 1424 и 1428, используя определенные испытания на высокой скорости, испытания на низкой скорости и испытания на устойчивость к распылению воды. ^{[ 11 ]}

Целью настоящих стандартов является обеспечение приемлемых аэродинамических характеристик противообледенительных жидкостей при их стекании с подъемных и управляющих поверхностей самолета при взлете и наборе высоты.

С развитием негликолевых противообледенительных жидкостей эти стандарты развиваются и учитывают дополнительные факторы, такие как коррозия, вспенивание, загустевание, образование остатков, скользкость и образование плесени. ^{[ 12 ]}

Предостережения

Повторное применение противообледенительной жидкости Типа II, Типа III или Типа IV может привести к скоплению остатков в аэродинамически тихих зонах, полостях и зазорах. Эти остатки могут регидратироваться и замерзать при определенных изменениях температуры, в условиях высокой влажности и/или дождя. Кроме того, они могут блокировать или препятствовать работе критически важных систем управления полетом.

При использовании этих типов жидкостей следует разработать соответствующую программу проверки и очистки. ^{[ 13 ]}

Воздействие на окружающую среду

Многие противообледенительные жидкости, в том числе жидкости на основе гликоля, токсичны для человека и других млекопитающих и наносят ущерб экосистемам , в которые сбрасываются жидкости, например, территориям вокруг аэропортов. Использование таких жидкостей может вызвать изменения в близлежащей водной среде обитания, что нанесет вред рыбам и другим диким животным. ^{[ 6 ]}^: 2–23^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

Этиленгликоль и пропиленгликоль вызывают высокий уровень биохимической потребности в кислороде (БПК) во время разложения в поверхностных водах. Большое количество растворенного кислорода (РК) в толще воды потребляется, когда микробные популяции разлагают пропиленгликоль. ^{[ 6 ]}^: 2–23 Этот процесс может отрицательно повлиять на рыб и других водных обитателей, потребляя кислород, необходимый для их выживания.

В загущенных жидкостях обычно используются поверхностно-активные вещества этоксилат алкилфенола (APE), продукты биоразложения которых, как было показано, нарушают работу эндокринной системы, и поэтому они запрещены в Европе и находятся под пристальным вниманием Агентства по охране окружающей среды в США. ^{[ 16 ]} В ряде жидкостей также используются ингибиторы коррозии бензотриазол или толилтриазол, которые токсичны, не поддаются биоразложению и поэтому сохраняются в окружающей среде. ^{[ 17 ]} Исследования продолжаются, чтобы найти менее проблемные альтернативы. ^{[ 18 ]} Это оказывается сложной задачей из-за множества факторов производительности и безопасности, которые необходимо учитывать. ^{[ 12 ]}

Одна противообледенительная жидкость, одобренная Федеральным управлением гражданской авиации США (Kilfrost DF Sustain), представляет собой 1,3-пропандиол , продукт ферментации кукурузы, используемый в качестве средства, снижающего температуру замерзания, вместо этиленгликоля или пропиленгликоля. ^{[ 19 ]}

Бензотриазол (и толилтриазолы), хотя и не высокотоксичны, не поддаются легкому разложению и имеют ограниченную склонность к сорбции. Следовательно, он лишь частично удаляется на очистных сооружениях , а значительная его часть попадает в поверхностные воды, такие как реки и озера. ^{[ 7 ]}

См. также

Ссылки

^ Транспорт Канады, Оттава, Онтарио (2016). «ТР 14052. Руководство по противообледенительным работам воздушных судов. Глава 8. Жидкости». Проверено 14 мая 2016 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Стефл, Барбара А.; Джордж, Кэтлин Ф. (2014). «Антифризы и противообледенительные жидкости». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли. дои : 10.1002/0471238961.0114200919200506.a01.pub2 . ISBN 9780471238966 .
^ Федеральное управление гражданской авиации США. Программа совместных исследований аэропортов (апрель 2010 г.). «Альтернативные противообледенительные средства и противообледенительные составы для самолетов и дорожного покрытия с улучшенными экологическими характеристиками». Дайджест результатов исследований 9.
^ SAE International (2011). «Проблемы и испытания безгликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058
^ «САВ ТКС Ледовая защита» .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Оценка воздействия и выгод на окружающую среду для окончательных руководящих принципов и стандартов по ограничению выбросов для категории противообледенительной защиты аэропортов (отчет). Агентство по охране окружающей среды. Апрель 2012 г. EPA-821-R-12-003.
^ Перейти обратно: ^а ^б Гигер, В; Шаффнер, К; Колер, HP (2006). «Бензотриазол и толилтриазол как водные загрязнители. 1. Поступление и распространение в реках и озерах». Экологические науки и технологии . 40 (23): 7186–92. дои : 10.1021/es061565j . ПМИД 17180965 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Документ технической разработки окончательных руководящих указаний по ограничению выбросов и стандартов эффективности новых источников для категории противообледенительной защиты аэропортов (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Апрель 2012 г. EPA-821-R-12-005.
^ «Противообледенительная обработка самолетов» . Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США. 2020-08-12.
^ «UCAR(tm) Противообледенительные жидкости для самолетов для безопасной эксплуатации в зимних условиях» . Дау Кемикал.
^ SAE International (2007). «Стандартный метод испытаний аэродинамических приемок авиационных противообледенительных жидкостей SAE AMS 1424 и SAE AMS 1428». .
^ Перейти обратно: ^а ^б САЭ Интернешнл (2011). «Проблемы и испытания негликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058
^ Предостережения Управления гражданской авиации Великобритании по поводу противообледенительной жидкости и противообледенительной жидкости.
^ Федеральное управление гражданской авиации США. Программа совместных исследований аэропортов (апрель 2010 г.). «Альтернативные противообледенительные средства и противообледенительные составы для самолетов и дорожного покрытия с улучшенными экологическими характеристиками». Дайджест результатов исследований 9.
^ SAE International (2011). «Проблемы и испытания безгликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058
^ «Информационный бюллетень: нонилфенолы и этоксилаты нонилфенолов» . Агентство по охране окружающей среды. 02.11.2016.
^ US 8562854 , «Композиции для противогололедной/противообледенительной обработки», выдан 22 октября 2013 г.
^ Альтернативные антиобледенители для самолетов и дорожного покрытия, а также противообледенительные составы с улучшенными экологическими характеристиками (PDF) (Отчет). Программа совместных исследований аэропортов. ФАУ. Апрель 2010. Дайджест результатов исследований 9.
^ US 20090283713 , «Экологически безопасные противообледенительные или противообледенительные жидкости, в которых используются промышленные потоки, содержащие соли гидроксикарбоновой кислоты и/или другие эффективные противообледенительные/противообледенительные агенты».

[1] Транспорт Канады, Оттава, Онтарио (2016). «ТР 14052. Руководство по противообледенительным работам воздушных судов. Глава 8. Жидкости». Проверено 14 мая 2016 г.

[SteflGeorge2014-2] Перейти обратно: ^а ^б Стефл, Барбара А.; Джордж, Кэтлин Ф. (2014). «Антифризы и противообледенительные жидкости». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли. дои : 10.1002/0471238961.0114200919200506.a01.pub2 . ISBN 9780471238966 .

[3] Федеральное управление гражданской авиации США. Программа совместных исследований аэропортов (апрель 2010 г.). «Альтернативные противообледенительные средства и противообледенительные составы для самолетов и дорожного покрытия с улучшенными экологическими характеристиками». Дайджест результатов исследований 9.

[4] SAE International (2011). «Проблемы и испытания безгликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058

[5] «САВ ТКС Ледовая защита» .

[EPA_airport-environmental-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Оценка воздействия и выгод на окружающую среду для окончательных руководящих принципов и стандартов по ограничению выбросов для категории противообледенительной защиты аэропортов (отчет). Агентство по охране окружающей среды. Апрель 2012 г. EPA-821-R-12-003.

[BT-7] Перейти обратно: ^а ^б Гигер, В; Шаффнер, К; Колер, HP (2006). «Бензотриазол и толилтриазол как водные загрязнители. 1. Поступление и распространение в реках и озерах». Экологические науки и технологии . 40 (23): 7186–92. дои : 10.1021/es061565j . ПМИД 17180965 .

[EPA_airport-TDD-8] Перейти обратно: ^а ^б Документ технической разработки окончательных руководящих указаний по ограничению выбросов и стандартов эффективности новых источников для категории противообледенительной защиты аэропортов (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Апрель 2012 г. EPA-821-R-12-005.

[9] «Противообледенительная обработка самолетов» . Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США. 2020-08-12.

[10] «UCAR(tm) Противообледенительные жидкости для самолетов для безопасной эксплуатации в зимних условиях» . Дау Кемикал.

[11] SAE International (2007). «Стандартный метод испытаний аэродинамических приемок авиационных противообледенительных жидкостей SAE AMS 1424 и SAE AMS 1428». .

[non-glycol_testing-12] Перейти обратно: ^а ^б САЭ Интернешнл (2011). «Проблемы и испытания негликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058

[13] Предостережения Управления гражданской авиации Великобритании по поводу противообледенительной жидкости и противообледенительной жидкости.

[14] Федеральное управление гражданской авиации США. Программа совместных исследований аэропортов (апрель 2010 г.). «Альтернативные противообледенительные средства и противообледенительные составы для самолетов и дорожного покрытия с улучшенными экологическими характеристиками». Дайджест результатов исследований 9.

[15] SAE International (2011). «Проблемы и испытания безгликолевых противообледенительных жидкостей для самолетов». Архивировано 2 февраля 2013 г. в Wayback Machine. дои : 10.4271/2011-38-0058

[16] «Информационный бюллетень: нонилфенолы и этоксилаты нонилфенолов» . Агентство по охране окружающей среды. 02.11.2016.

[17] US 8562854 , «Композиции для противогололедной/противообледенительной обработки», выдан 22 октября 2013 г.

[18] Альтернативные антиобледенители для самолетов и дорожного покрытия, а также противообледенительные составы с улучшенными экологическими характеристиками (PDF) (Отчет). Программа совместных исследований аэропортов. ФАУ. Апрель 2010. Дайджест результатов исследований 9.

[19] US 20090283713 , «Экологически безопасные противообледенительные или противообледенительные жидкости, в которых используются промышленные потоки, содержащие соли гидроксикарбоновой кислоты и/или другие эффективные противообледенительные/противообледенительные агенты».

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]