美国航空燃油系统防冰剂相关军用民用标准简介
在航空燃油系统防冰剂(FSII)的生产、检测和使用需要遵循一系列标准,以确保其质量、安全性和有效性。由于FSII在军事领域的广泛应用,美国军用标准和ASTM等机构制定的民用标准被广泛采用,英国、北约等国家和组织制定了相应的标准(见附表)。其中,美国军方及民用航空机构、企业主要参考ASTM D4171、MIL-DTL-27686、MIL-DTL-85470等多个标准。下面分别介绍这些标准的适用范围和主要内容:
01 ASTM D4171-22《燃油系统防冰剂标准规范》
该标准主要用于Type II(异丙醇)和Type III(二甘醇单甲醚)这两种航空燃油系统防冰剂;详细定义了两种防冰剂的各项理化性能指标,如闪点、水含量、乙二醇含量等;要求防冰剂必须均匀、清澈、明亮,且无悬浮物和异物,并允许添加特定抗氧化剂。标准还给出了详细的测试方法及引用的ASTM等标准。
02 MIL-DTL-27686G《燃油系统防冰剂详细规范》
该标准主要用于乙二醇单甲醚(EGME)航空燃油系统防冰剂。特别强调该防冰剂仅为军用,是军用武器系统的专用产品。标准详细定义了防冰剂的各项理化性能指标,如馏程、比重、折射率、水含量等,允许添加特定抗氧化剂。标准提供了详细的测试方法及所引用的文件和标准。标准还强调了乙二醇单甲醚具有毒性和可燃性,并列出了相应的安全注意事项。
03 MIL-DTL-85470B《燃油系统防冰剂详细规范,高闪点》
该标准主要用于二甘醇单甲醚(DiEGME)航空燃油系统防冰剂。标准详细定义了防冰剂的各项理化性能指标,如闪点、水含量、乙二醇含量等,允许添加特定抗氧化剂,并要求防冰剂必须均匀、清澈、明亮,且无悬浮物和异物。标准提供了详细的测试方法及所引用的文件和标准。标准特别强调,该防冰剂仅用于航空涡轮发动机燃油。
04 ASTM D910-21《航空汽油标准规范》
该标准定义了三种等级含铅航空汽油(100、100LL和100VLL)的各项性能指标,包括燃烧性能、组分、挥发性、腐蚀性、污染物等,并给出具体的指标限值及允许添加的添加剂类型和最大浓度。该标准允许使用异丙醇(IPA)作为航空汽油的燃油系统防冰剂,且所使用的异丙醇必须符合ASTM D4171中Type II燃油系统防冰剂的要求,具体使用浓度则要求遵循飞机制造商的建议。其附录指出,使用异丙醇作为防冰剂可能会导致汽油抗爆性能下降。
05 ASTM D1655-19a《航空涡轮燃料标准规范》
该标准主要用于航空涡轮燃料(Jet A和Jet A-1),允许使用二甘醇单甲醚(DiEGME)作为燃油系统防冰剂。其附表2中列出了DiEGME的使用剂量范围:按体积计,最小值为0.07%,最大值为0.15%。另外,该标准指出,如需稀释添加剂,则必须使用符合D1655标准的精炼烃类物质或试剂级的烃类物质。
06 ASTM D5006-11《测量航空燃料中醚类防冰剂的标准测试方法》
该标准是一项测试方法,主要用于测量航空燃料中二甘醇单甲醚(DiEGME)的浓度。既不涉及对FSII类型选择的规定,也未规定FSII的使用剂量。标准提供了测定DiEGME浓度的详细步骤,包括水萃取和使用折射仪测量,以及仪器校准、试剂和样品处理等信息。
07 MIL-DTL-5624W《航空涡轮燃料详细规范,JP-4 和 JP-5》
该标准指出,可以使用符合MIL-DTL-85470标准的燃油系统防冰剂(DiEGME)。该标准中并未直接给出剂量要求,而是对添加的时间和方法作出了要求,即添加应在炼油过程结束后,燃料接触大气之前。此外,该标准还规定添加剂必须经过授权机构的批准,并指明添加剂的加入位置须在采购文件中指定。
08 MIL-DTL-83133J《航空煤油型涡轮燃料详细规范,JP-8, NATO F-35 和 JP-8+100》
该标准指出,对于JP-8(NATO F-34)燃料,必须使用符合MIL-DTL-85470标准的燃油系统防冰剂;对于NATO F-35燃料,除非采购方特别要求,否则不强制使用防冰剂;对于JP-8+100(NATO F-37),不强制添加防冰剂。该标准没有直接规定剂量,而是要求符合MIL-DTL-85470标准。此外,标准还规定了JP-8燃油中的添加剂的添加顺序及添加时间,并指明防冰剂添加的地点由采购方和供应商协商决定。
小贴士:美军对航空燃油系统防冰剂的分类
➤ Type I(EGME):指乙二醇单甲醚,早期使用的防冰剂,现已被认为不如其他替代品,曾经被列在ASTM D4171中,但随后被删除。
➤ Type II(IPA):指异丙醇,曾被用于航空汽油的防冰剂。
➤ Type III(DiEGME):指二甘醇单甲醚,目前常用的航空涡轮燃料防冰剂,在大多数新版标准中被列为主要规范对象。
附表:FSII行业相关标准清单
分类 | 标准牌号 | 标准英文名 | 北约代码 |
ASTM | ASTM D4171-22 | Standard Specification for Fuel System Icing Inhibitors | - |
ASTM | ASTM D910 | Standard Specification for Aviation Gasolines | - |
ASTM | ASTM-D1655-19a | Standard Specification for Aviation Turbine Fuels | - |
ASTM | ASTM-D5006-11 (2021) | Standard Test Method for Measurement of Fuel System Icing Inhibitors (Ether Type) in Aviation Fuels | - |
美国军标 | MIL-DTL-85470B | Inhibitor, Icing, Fuel System, High Flash | S-1745 |
美国军标 | MIL-DTL-27686G | Detail Specification Inhibitor, Icing, Fuel System | S-748 |
美国军标 | MIL-DTL-83133J | Detail Specification Turbine Fuel, Aviation, Kerosene Type, JP-8 (NATO F-34), NATO F-35, and JP-8+100 (NATO F-37) | F-34、F-35、F-37 |
美国军标 | MIL-DTL-5624W | Detail Specification Turbine Fuel, Aviation, Grades JP-4 and JP-5 | F-40、F-44 |
英国军标 | DEF STAN 68-252 | Fuel System Icing Inhibitor | S-1745 |
英国军标 | DEF STAN 91-86 | Turbine Fuel, Aviation Kerosine Type: High Flash Type, Containing Fuel System Icing Inhibitor | F-44 |
英国军标 | DEF STAN 91-87 | Turbine Fuel, Aviation Kerosine Type, Containing Fuel System Icing Inhibitor | F-34 |
英国军标 | DEF STAN 91-88 | Turbine Fuel, Aviation: Wide Cut Type, Containing Fuel System Icing Inhibitor | F-40 |
英国军标 | DEF STAN 91-91 | Turbine Fuel, Kerosene Type, Jet A-1; | F-35 |
扩展阅读
什么是航空燃油系统防冰剂?
航空燃油系统防冰剂(又称结冰抑制剂,Fuel System Icing Inhibitor, FSII)是一种专门设计用于防止航空燃料在高海拔和/或低温条件下形成冰晶的添加剂。尽管在燃油生产、处理和使用过程中已经尽可能地去除了水分,但由于各种原因,燃料中仍可能存在少量的游离水。在低温条件下,这些水分会结晶并可能导致燃油过滤器、燃油泵滤网、燃油管路以及其他燃油系统部件的堵塞,进而造成动力损失、发动机回火甚至熄火等问题。FSII的特性在于其微弱地溶解于燃料,但更容易溶解于水,因此当燃料中的少量游离水吸收FSII后,冰点会被显著降低,从而阻止冰晶的形成,确保燃料在寒冷环境中的可靠性和安全性。
从化学角度讲,早期的FSII多使用乙二醇单甲醚(EGME),即2-甲氧基乙醇,分子式为C3H8O2;自1994年起,也开始使用闪点更高、危害性更低的二乙二醇单甲醚(DiEGME),即2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇(DiEGME),分子式为C6H14O3,后者的目前应用更为广泛。EGME被美国环保署(EPA)认证为农药,DiEGME没有官方的农药认证。DiEGME是一种强溶剂,其高浓度可能损坏油箱和过滤器;因此,建议避免长期存储FSII-燃料混合物。
FSII可用于民用和军用航空领域。不过,大多数大型商用飞机和新型通用航空公务机中,已添加了燃油加热组件,例如燃油电加热器、燃油系统/润滑油系统热交换器或燃油系统/液压系统热交换器,以更大限度地减少冰晶形成。然而,许多老旧商用和公务飞机、小型通用航空飞机以及军用飞机,由于成本和/或重量限制,通常未装备这类提高燃油温度的组件,因此FSII成为这些飞机燃油规范中的必要添加剂。对于商业级别的燃料,是否添加FSII则由航空公司自行决定。
全球范围内主要的燃料系统防冰剂(FSII)生产商有:美国Innospec、Prist®、D Ice®、Afton ChemicalCorporation、Chevron Oronite及Eastman Chemical Company;德国的巴斯夫集团(BASF),印度的Advance Petrochemicals,以及比利时的Aero-Sense。其中,Prist®和D Ice®是市场上知名的品牌,以其防止低温条件下冰晶形成的功效而著称。检测设备生产商:Gammon Tech Product等,知名产品为Anti-Ice HB-P-C B/2,用于检测燃料中防冰剂的浓度。加注设备制造商:Quanah Corp、PRIST等,知名产品为PRB-101型比例混合器。