Экологически безопасная противообледенительная жидкость

Изобретение относится к созданию противообледенительной жидкости для наземной обработки самолетов перед взлетом. Противообледенительная жидкость с плотностью при 20°С 1,27-1,32 г/см³ и температурой кипения 119-124°С включает пропиленгликоль, ингибиторы коррозии, водный раствор формиата калия или смесь водных растворов формиата и ацетата калия, глицерин, ПАВ, загуститель при необходимости. Изобретение позволяет получить противообледенительную экологически безопасную жидкость с низкой стоимостью и технологичностью. 1 табл.

 

Из предшествующего уровня техники известно, что обледенение самолета во время нахождения его на земле отличается от обледенения в полете. Если в полете лед образуется, как правило, лишь на лобовых частях самолета, то на земле лед обычно покрывает большую часть его поверхности: всю верхнюю часть крыльев и оперения, а также поверхность фюзеляжа. Главная опасность, связанная с наземным обледенением самолета, заключается в развитии на обледеневших поверхностях крыла и оперения самолета преждевременных (на меньших углах атаки) срывных явлений, что грозит на этапе взлета и набора высоты нарушением характеристик устойчивости и управляемости самолета.

Основными средствами, используемыми в мировой практике для защиты воздушных судов от наземного обледенения, являются противогололедные жидкости (ПОЖ), которые обеспечивают как удаление льда, снега, изморози, инея, так и предотвращение их образования на поверхности воздушных судов в течение некоторого времени. К ПОЖ предъявляются следующие основные требования:

- высокая эффективность удаления всех видов наземного обледенения: инея, твердого (кристаллического) налета, изморози, льда;

- способность защищать поверхность самолета от образования льда в условиях замерзающих осадков (переохлажденный дождь, мокрый снег, морось) в течение некоторого времени;

- способность полного сброса (сдувания, стекания) жидкости с поверхности крыла при разбеге самолета (при скоростях, больших 160 км/час);

- низкие энергозатраты при перекачке в условиях низких температур;

- безопасность при обращении с ней (нетоксичность);

- оказывать минимальное отрицательное влияние на окружающую среду (поскольку только 20-25% жидкости непосредственно участвует в противообледенительном процессе), так как большая часть жидкости стекает на землю во время обработки самолета либо сдувается с его поверхности ветром.

Оставшаяся на поверхности самолета жидкость обязательно сбрасывается при взлете и разносится вдоль взлетнопосадочной полосы и далее в полете.

Противообледенительные жидкости подразделяются на два типа: тип I и тип II. От ПОЖ типа I не требуется длительная защита самолета от повторного обледенения после облива самолета - он должен в считанные минуты подняться в воздух, а при подъеме сбросить ПОЖ вместе с растопленным льдом (снегом, инеем и т.п.) на землю. Течение ПОЖ типа I обычное ньютоновское.

От ПОЖ типа II требуется более длительная защита самолета, длительное противостояние переохлажденному дождю, понижению температуры и т.д. Для этого используют сильно загущенные составы с токсотропными свойствами и неньютоновским течением.

Настоящее изобретение относится к ПОЖ типа I.

Наибольшее распространение нашли ПОЖ на основе токсичных этиленгликоля и диэтиленгликоля. Гликоли служат для снижения температуры начала кристаллизации ПОЖ.

Известна противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов (PCT/W 093/245453, 1998) - смесь гликоля, воды и загустителя, в качестве второго используются набухаемый в щелочи полимерный загуститель при следующем соотношении компонентов в мас.%: гликоль, например этиленгликоль 50-95; загуститель 1-5, остальное - вода.

В патенте (RU-CI-2100398, 1997) описана антиобледенительная жидкость для наземной обработки на основе гликоля и воды, которая в качестве поверхностно-активного вещества содержит бензолсульфонат метилэтоламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных кислот.

В патенте RU-CI-2141990,1999 описана антигололедная жидкость для наземной обработки самолета на основе гликоля и воды, которая не содержит загустителя. Требуемые вязкостные параметры жидкости были достигнуты за счет использования в качестве поверхностно-активной компоненты одного неионного поверхнотно-активного вещества из группы жирных спиртов и алкоксилированного с помощью низкомолекулярного алкоксида жирных спиртов одного поверхностно-активного вещества из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов.

Недостатками указанных выше противогололедных жидкостей для наземной обработки самолетов являются высокая токсичность, обусловленная использованием этилегликоля и диэтиленгликоля с высоким содержанием гликолей 40-95 мас.%, а также высокая стоимость, обусловленная той же причиной.

Существующие, наиболее применяемые ПОЖ на гликолевой антифризной составляющей, обладают еще технологическими недостатками. «АРКТИКА» при ее использовании не подлежит разбавлению водой, что делает ее по этой причине не экономичной: считается, что рабочая жидкость должна иметь температуру кристаллизации лишь на 10°С ниже атмосферного воздуха. При этом 80% гололедных ситуаций бывает в районе 0°С. ПОЖ с наименованием «ОКТОФЛО» можно разбавлять водой, но дистиллированной (Рекомендации по применению). Последнее делает эту ПОЖ не технологичной из-за отсутствия на аэродромах сотен тонн дистиллированной воды.

Патент РФ 2221833 обладает наиболее высокими качествами в области технологии, экономики, экологии. Патент взят в качестве прототипа. Однако он имеет жесткие ограничения по рецептуре и не предусматривает возможность использования другой минеральной - муравьиной - кислоты. Патентованию подлежит новый подход к созданию ПОЖ использованием не моносоставов на одном антифризном компоненте (все предыдущие ПОЖ за исключением прототипа), а смеси антифризных компонентов. Такой широкий взгляд позволяет получить ПОЖ с наперед заданными свойствами: низкую стоимость, экологичность, технологичность, комфортность. Водные растворы муравьиной кислоты (формиаты) в отличие от растворов уксусной кислоты (ацетаты) не имеют запаха.

Выполненные исследования показали возможность получения конечного результата - противогололедной жидкости, соответствующей международному стандарту ISO 11075/AMS1424 - применяя широкий спектр ингибиторов. Поэтому они не приводятся в настоящей заявке, равно как и количественное соотношение компонентов ПОЖ.

Поставленная задача решена тем, что созданы рецептуры и технологии ПОЖ как на ацетате, так и на формиате (таблица 1), удовлетворяющих требованию международного стандарта ISO 11075/AMS 1424.

Изобретение характеризуется следующей совокупностью признаков: противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов с плотностью при 20°С 1,27-1,32 г/см³ и температурой кипения 119-124°С, включающая пропиленгликоль, ингибиторы коррозии, водный раствор формиата калия или смесь водных растворов формиата и ацетата калия, глицерин, ПАВ, загуститель при необходимости.

В качестве ингибитора коррозии могут использоваться соли фосфорной кислоты, нитрит натрия, бензоат натрия, жидкое стекло, бензотриазол, триэтаноламин.

В качестве ПАВ могут использоваться: неонол, шампунь и др.

В качестве загустителей могут использоваться: сульфоцелл, акриловая смола и др.

При этом компоненты противообледнительной жидкости могут находиться в следующих соотношениях (г/кг):

Пропиленгликоль	50-300
Глицерин	10-80
Ингибиторы коррозии	12,3-41,1
Загуститель	0,0-12,0
Водный раствор формиата калия с γ=1,1-1,4
или смесь формиата калия с ацетатом калия γ=1,32-1,37	Остальное

Противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов, с плотностью при 20°С 1,27-1,32 г/см³ и температурой кипения 119-124°С, включающая пропиленгликоль, ингибиторы коррозии, водный раствор формиата калия или смесь водных растворов формиата и ацетата калия, глицерин, ПАВ, загуститель при необходимости.