新型环境友好飞机燃油系统防冰剂的研究

The free water in the jet fuel can be easily crystallized under low temperature and the ineffective removal would lead to the accumulation of the small ice crystals inside the fuel system and eventually cause the blockage of the fuel filter and fuel pipeline. Currently the most efficient way to avoid water crystallization in the fuel system is to add icing inhibitor. Thus, it is great of importance to conduct research on fuel system icing inhibitor to lower the risk of fuel system icing and ensure the aviation flight safety. Due to the high toxicity of current icing inhibitor and corrosivity to the aircraft fuel tank coating, a novel environmental friendly aircraft fuel system icing inhibitor, which is compatible with fuel system component, is proposed in this research. The keys to this research include propose an effective aircraft fuel system anti-icing theory through mechanism study of the phenomena of water crystallization and crystal accumulation in the fuel system, conduct the icing inhibitor screening based on the theory, and build a complete icing inhibitor screening methodology. The implement of this project will not only provide a strong technical support to solve the problem of fuel pipeline blockage caused by fuel system icing, but also make significant contribution to facilitate the development of environmental friendly aviation fuel additives.

喷气燃料中含有的微量水在低温下易形成冰晶，如果不能及时有效的将其移除，燃油系统中的冰晶将堆积成块引发油滤及输油管路的堵塞，造成飞行事故。防止冰晶形成的最有效途径即在燃油中加入防冰剂，因此，开展燃油系统防冰剂研究对预防燃油系统因燃油中水凝结成冰导致供油系统管路堵塞，保证航空飞行安全具有重大意义。针对现行飞机燃油系统防冰剂毒性高，对飞机油箱涂层腐蚀性强等缺点，本项目拟研发出一种环境友好的、与飞机燃油系统部件相容的新型飞机燃油系统防冰剂。项目研究的重点在于基于对飞机燃油系统中水结晶堵塞燃油系统的机理的研究，提出一套有效的飞机燃油系统防冰理论，并利用防冰理论指导燃油系统防冰剂的选型，建立起一套完整的飞机燃油系统防冰剂筛选方法论。项目的成功实施不但为解决燃油系统中水结冰造成油路系统堵塞提供了有力的技术支持，同时也为促进环境友好的航空油料添加剂的发展做出了重要贡献。

喷气燃料中含有的微量水在低温下易形成冰晶，如果不能及时有效的将其移除，这些冰粒将堆积成块引发燃油系统油滤及输油管路的堵塞，最终引发飞行事故。在飞机燃油系统加入燃油系统防冰剂是防止因燃油系统结冰引起供油管路堵塞的有效途径。然而，现行飞机燃油系统防冰剂毒性高，对飞机油箱涂层腐蚀性强，为解决上述问题，本项目研发出了一种环境友好的、与飞机燃油系统部件相容的新型飞机燃油系统防冰剂。项目首先对的数种醇醚类燃油系统防冰剂进行了研究，研究表明，三乙二醇甲醚与现行燃油系统防冰剂二乙二醇甲醚具有类似的防冰性能，能与水形成氢键，有效降低水在喷气燃料中的结冰温度。当三乙二醇甲醚在水溶液中的体积分数高于60%时，其与水溶液形成的混合物的结冰温度才能低于标准对喷气燃料规定的最高结冰温度。其后，项目在流动管路中系统考查了三乙二醇甲醚对含水喷气燃料结冰性能的影响。在含水量为60ppm 的燃油中加入体积含量为0.05%的三乙二醇甲醚后，燃油结冰温度从-30oC 降至-47oC 以下，且燃油系统结冰温度随燃油中三乙二醇甲醚含量的增加而减少，随含水量增加而增加。基于上述研究，项目提出了一种新型环境友好的燃料系统防冰剂配方，该防冰剂由二乙二醇甲醚、三乙二醇甲醚、二丙二醇及杂环化合物混合而成。当该防冰剂作为喷气燃料的添加剂时，具有良好的防冰效果且对油箱内表面材料的腐蚀性小，在20 天内不会降低油箱内表面涂层的硬度，延长了油箱的使用寿命。同时，该防冰剂的生物耗氧量小，环保、安全，不容易造成水体中有机体的死亡。项目的完成不但为解决燃油系统中水结冰造成油路系统堵塞提供了有力的技术支持，同时也为促进环境友好的航空油料添加剂的发展做出了重要贡献。