第 44 卷第 7 期
2015 年 7 月
应 用 化 工
Applied Chemical Industry
飞机除冰液稳定性研究
Vol． 44 No． 7
Jul． 2015
彭华乔，王强，曾萍，吴海涛，张亚博，张帆，赵芯，苏正良，夏祖西
( 中国民航局第二研究所，四川 成都 610041)
摘 要: 在 SAE AMS 1424 和SAE AMS 1428 的基础上，分析了 I 型、II 型、III 型和IV 型飞机除冰液稳定性试验要求和步骤。建议我国积极开展飞机除冰液稳定性检测和研究工作，为除冰液的适航审定提供技术支持。
关键词:飞机除冰液;稳定性;SAE AMS 1424;SAE AMS 1428
中图分类号:TQ 207 + ． 4;O 69 文献标识码:A 文章编号:1671 － 3206(2015)07 － 1335 － 03
DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.2015.07.041
Study on stability test of aircraft deicing fluids
PENG Hua-qiao，WANG Qiang，ZENG Ping，WU Hai-tao，ZHANG Ya-bo， ZHANG Fan，ZHAO Xin，SU Zheng-liang，XIA Zu-xi
( The Second Research Institute of CAAC，Chengdu 610041，China)
Abstract:Based on SAE AMS 1424 and SAE AMS 1428，the requirements and procedures of stability test for aircraft deicing fluids type I，II，III and IV are introduced． In order to provide the technical support for deicing fluids airworthiness certification，the corresponding test and research shall be improved．
Key words:aircraft deicing fluids; stability; SAE AMS 1424; SAE AMS 1428
在冬季的冰、雪和霜气候条件下，飞机表面会结冰、积雪和结霜，增加飞机的质量，从而降低飞行性能，危及飞行安全，因此被冰、雪和霜污染的飞机是不适航的。世界航空史上已发生多起因恶劣的冰雪天气造成的空难事故，飞行机组、机务和签派人员都应该高度重视冬季复杂气象条件给飞机起飞带来的
标、稳定性能、与飞机材料相容性、使用性能等。其中稳定性能是非常重要的一项，而且对于不同类型
的飞机除冰液有不同的要求，见表 1。
表 1 I 型/ II 型/ III 型/ IV 型飞机除冰液对稳定性的要求
Table 1 The stability requirements of aircraft fluid type I，II，III and IV
严重危害性［1-2］。为了保障飞行安全，必须使用飞机除冰液对飞机进行除冰处理。飞机除冰液分为四种
类型，分别是 I 型、II 型、III 型和 IV 型，其中 I 型为牛顿流体，粘度较小;II 型、III 型和 IV 型属于非牛顿流体，粘度较大，能较好地附着在静止飞机的表
面，但又能在起飞时从飞机表面吹脱。国际上普遍要求飞机除冰液需符合美国机动车工程师学会 ( SAE) 发布的标准要求，即 I 型飞机除冰液需符合
SAE AMS 1424［3］的要求，II 型、III 型和IV 型飞机除冰液需符合 SAE AMS 1428［4］的要求。该两项标准
历经多次修订，现在最新的版本分别是 SAE AMS
1424 K 和 SAE AMS 1428 G。
飞机除冰液稳定性
稳定性试验项目
I 型 II 型/ III 型/ IV 型
为了保证飞机除冰液的质量，确保航空安全，
SAE AMS 1424 和 SAE AMS 1428 对于飞机除冰液
都规定了详细的技术要求，包括环保性能、理化指
收稿日期: 2015-03-30 修改稿日期: 2015-04-17
基金项目: 2013 年民航安全能力建设资金资助项目
对于 I 型飞机除冰液，有 5 项稳定性要求，而 II
型、III 型和 IV 型飞机除冰液有 10 项。目前主要有
作者简介: 彭华乔(1978 － ) ，男，四川都江堰人，中国民航局第二研究所高级工程师，博士，从事航空化学方面的研究。电话:028 － 64456033，E － mail:penghuaqiao@ fccc． org． cn
国际除冰防冰实验室( AMIL) 、国际科学材料实验室 ( SMI) 和中国民航局测试中心( TCCAAC) 可以开展飞机除冰液稳定性相关检测和研究工作。
飞机除冰液稳定性试验方法
2． 1 储存稳定性
飞机除冰液的保质期一般为 2 年，为了确保长期储存的飞机除冰液质量稳定，都需进行储存稳定
性试验，该方法就是模拟飞机除冰液在储罐里长期储存后是否会影响产品质量。对于 I 型飞机除冰液，按照 ASTM F 1105 的要求进行长期储存后，要求运动粘度值的增加不应超过储存前的 10% ，降低不应超过 20% ，pH 值的变化不应超过储存前的
± 0． 5。储存后的除冰液与 ASTM D 1193 IV 型试剂水等体积混合后不应分层、产生沉淀。对于 II 型、
III 型和 IV 型飞机除冰液，按照 ASTM F 1105 的要求进行长期储存后，动力粘度值应在产品允许的范围内。
2． 2 热稳定性
为了使喷洒在飞机表面上的除冰溶液具有更高
的热容量、具有更好的除冰效果，一般都将除冰液加热后使用。但加热会使水分损失，对于 I 型液，可能影响空气动力学性能;对于 II 型、III 型和 IV 型液，
会导致除冰液粘度降低，保持时间缩短，因此应避免对除冰液进行不必要的加热。本方法就是模拟飞机除冰液长时间加热后是否会影响产品质量。
对于 I 型飞机除冰液，需在(80 ± 2 ) ℃ 下放置
30 d 后，不应分层、产生沉淀，按照 SAE AS 5901 进行水喷雾试验测得的防冰时间不应低于 3 min，且与在(20 ± 2) ℃ 下放置 30 d 样品的 pH 值之差不应超过 1． 0;对于II 型、III 型和IV 型液，需在(70 ± 2) ℃下放置 30 d 后，不应分层、产生沉淀，且与在(20 ±
2) ℃ 下放置 30 d 样品的 pH 值之差不应超过 1． 0，动力粘度值的增加不应超过(20 ± 2) ℃ 下储存样品的 10% ，降低不应超过 20% 。
2． 3 硬水稳定性
对于 I 型、II 型、III 型和 IV 型飞机除冰液与标准硬水( 标准硬水的组成:在 1 L ASTM D 1193 IV型水中，溶解(400 ± 5 ) mg 醋酸钙［( CH3 COO) 2 Ca
·2H2 O］和(280 ± 5 ) mg 硫酸镁( MgSO4 ·7H2 O))按照 1∶ 1( 体积比) 稀释后，需在(95 ± 2 ) ℃ 下放置 30 d 后，不应分层、产生沉淀，且与未加热储存样品
的 pH 值之差不应超过 1． 0;按照 SAE AS 5901［5］进行水喷雾试验，I 型液测得的防冰时间不能低于 3 min，对于 II 型、III 型和 IV 型液只需报告试验结果。
2． 4 剪切稳定性
飞机除冰液在过度机械剪切作用下会导致品质下降，因此评估剪切作用对除冰液的影响非常重要。
对于 I 型飞机除冰液，需在(3 400 ± 100 ) r / min 条
件下剪切 10 min;对于 II 型、III 型和 IV 型液，需在 (2 000 ± 100) r / min 条件下剪切 5 min。剪切后的除冰液还需按照 SAE AS 5901 的要求进行防冰性能
测试，包括水喷雾试验和高湿度试验。
2． 5 泡沫稳定性
为了提高除冰效率，避免喷洒的飞机除冰液形成不易破灭的泡沫，造成与雪混淆，不易察觉，因此需对飞机除冰液泡沫稳定性进行评估。该试验最初
由 Kilfrost 公司 Foster Ross 建立，后经 AMIL 修订完
善。对于 I 型飞机除冰液，需加热至(60 ± 1) ℃ ，在 (3 400 ± 100) r / min 条件下剪切 15 s 后，将除冰液均匀的倒在倾斜的测试板上，15 min 后报告泡沫在测试板上所占的比例，见图 1。该试验需在( － 10 ± 0． 5) ℃ 和(0 ± 0． 5) ℃ 的温度条件下进行;对于 II
型、III 型和 IV 型液，要求除冰液形成的泡沫应快速破灭，不应与雪混淆。
图 1 泡沫稳定性试验装置图
Fig． 1 The apparatus picture of foam stability
2． 6 冷储存稳定性
飞机除冰液冷稳定性模拟在低温和室温条件下循环储存后是否会影响产品质量。将 2． 0 L 飞机除冰液装入容积为 2． 5 L 的容器中，盖好盖子。将该容器放入恒温恒湿箱中，在( － 20 ± 2 ) ℃ 条件下保持 24 h 后，取出容器，在( 20 ± 2 ) ℃ 条件下放置 24 h。将在( － 20 ± 2) ℃ 和(20 ± 2) ℃ 条件下的试验重复 5 次，循环周期见表 2。试验结束后，除冰液不应分层、产生沉淀，并报告试验前后的 pH 值、折
射率和动力粘度。
表 2 冷储存稳定性循环周期
Table 2 Cycling period of cold storage stability
时间 温度/ ℃
第 1 天 － 20
第 2 天 20
第 3 天 － 20
第 4 天 20
第 5 天 － 20
第 6 天 20
第 7 天 － 20
第 8 天 20
第 9 天 － 20
第 10 天 20
2． 7 干燥空气稳定性
飞机除冰液干燥空气稳定性模拟产品曝露于干
燥空气是否会影响质量。将飞机除冰液暴露于温度为(23 ± 3) ℃ ，相对湿度为 30% ～ 45% 的恒温恒湿箱中，当除冰液质量减少(20 ± 1)% 后，用 Brookfield粘度计 1 号转子，在 3 r / min 条件下测试除冰液(20
± 2) ℃ 时的动力粘度，其值不应超过 500 mPa·s。若动力粘度大于 500 mPa·s，则将飞机除冰液置于温度为(0 ± 2) ℃ ，水平风速为(4 ± 0． 5) m / s 的恒
温恒湿箱中 12 h 后，测试除冰液在 20 ℃ 的质量，报
告质量的损失百分比，产品应符合空气动力学性能要求［6］。
2． 8 干冷空气稳定性
飞机除冰液干冷空气稳定性模拟产品曝露于低
温干燥空气是否会影响质量。在恒温恒湿箱中( 见图 2) ，放置 3 个 7075-T6 有包覆层铝合金试板并与水平方向呈2°，在每个试件上倾倒100 ～ 150 mL 飞机除冰液;将空气和试板温度设定为(1 ± 1 ) ℃ ，相对湿度低于 40% ，空气流以约 2． 5 m / s 的速度在试板
表面由上向下流动，直到样品被吹干或保持24 h，试板表面不应有凝胶、粘稠胶体、硬固体颗粒或可剥落
膜;将试板从恒温恒湿箱中取出并将其温度升至(5
± 2) ℃ ，用 500 mL ASTM D 1193 IV 型试剂水冲洗每块试板，水温为(15 ± 10) ℃ ，试板不应有残留物。
图 2 干冷空气稳定性试验装置图
Fig． 2 The apparatus picture of cold dry air stability
2． 9 连续干燥水和稳定性
当残留在飞机表面上的 II 型、III 型和 IV 型飞机除冰液干燥后，可能在飞机升降舵控制器缝隙中
形成残留物，这些残留物遇水后会形成水合凝胶。当飞机在高空飞行时，由于环境温度降低，这些水合凝胶可能会重新结冰，阻碍升降舵的动作造成升降
舵控制器冻结事故。为此，SAE 采纳了瑞士航空公司 Rolf Buhler 建立的连续干燥水和稳定性试验方
法。
该方法要求对 2024-T3 铝合金试板进行刻蚀，模拟在役飞机的老化表面。称量并记录试板和悬挂不锈钢丝的总质量。将试板完全浸入飞机除冰液
中。在 4 s 内，缓慢将试板从除冰液中取出，悬挂到支架上( 见图 3)。分别在 5 min 和 30 min 后，称量
试板和不锈钢丝的总质量。将试板垂直悬挂在支架上，放入烘箱中。烘箱温度 30 ～ 35 ℃ 。让除冰液完全干燥( 一般烘干 24 h)。从烘箱中取出试板。晾置 30 min，称量试板和不锈钢丝的总质量。重复 5次试验，累加每个试板的 6 组残余物数据。将留有干燥残余物的试板在 ASTM D 1193 IV 型水中浸泡 (30 ± 2) s 后，取出并悬挂滴水(60 ± 2 ) s 后，称量试板和悬挂不锈钢丝的质量。重复 9 次浸泡和称重，累加每个样板的 10 组残余物质量，结果不应超过 4 g。
图 3 连续干燥水和稳定性试验装置图
Fig． 3 The apparatus picture of successive dry out and rehydration stability
2． 10 薄膜热稳定性
飞机除冰液薄膜热稳定性模拟产品在机翼前缘干燥后的情况。在室温条件下，分别将 40 ～ 50 mL飞机除冰液倾倒在两块水平放置且尺寸为 153 mm
× 50 mm 无涂层的 2024-T3 铝合金板上。5 min 后，分别在(95 ± 2) ℃ 和(48 ± 2) ℃ 的烘箱中，将试板
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与水平方向倾斜 10°放好，恒温(60 ± 1) min，取出试板冷却至室温，试板不应有凝胶、粘稠胶体、硬固体颗粒或可剥落膜。在距试板表面不小于 20 cm 的位置，采用 500 mL，温度为( 15 ± 10 ) ℃ 的 ASTM D 1193 IV 型水冲洗每块试板，观察试板表面不应留有残余物。
3 结论
飞机除冰液稳定性试验一共 10 项，其中 I 型飞机除冰液有 5 项要求，II 型、III 型和 IV 型飞机除冰液有 10 项要求。热稳定性、硬水稳定性、剪切稳定性、干燥空气稳定性还涉及飞机除冰液空气动力学性能( SAE AS 5900 ) 和防冰性能( SAE AS 5901 ) 试
验要求。目前，只有 AMIL 能够开展空气动力学性能和防冰性能的检测工作，我国民航还不具备相应检测能力。因此我国应积极开展飞机除冰液稳定性检测和研究工作，为除冰液的适航审定提供技术支持。
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