[发明专利]由纳米微晶纤维素配制的飞行器防冰流体

说明书

技术领域

本发明涉及由纳米微晶纤维素配制的飞行器防冰流体及其应用。

背景技术

由美国联邦航空管理局(FAA)、加拿大交通部和其他国际同行制定的法规禁止任何飞行器在飞行器机翼、螺旋桨或操纵面上附有霜、冰或雪时起飞。该法规同时禁止当有理由预期霜、冰或雪会附于飞行器上时的任何时候起飞，除非操作人员具有经批准的除冰或防冰程序。

北美和欧洲航空团体发展出的通常做法是，在起飞前对积雪和其它冻降水进行除冰，随后进行飞行器防冰。飞行器除冰和防冰的目的是，在起飞之前及起飞时保持飞行器机翼和其他空气动力学敏感区域的清洁。

通过采用加热的飞行器除冰流体进行飞行器除冰，以清理已累积有冻降水的飞行器表面。商用除冰流体一般是二醇溶液，例如乙二醇或丙二醇与水的混合物，其用作冰点降低剂。

飞行器防冰是一种预防程序，其对处理过的飞行器表面提供保护，以防止在飞行器表面上不断形成霜或冰以及堆积雪或雪泥。在飞行器被除冰后，通过应用飞行器防冰流体(AAF)进行飞行器的防冰。防冰流体通常为由水溶性聚合物增稠的二醇溶液。在AAF中二醇溶液和水溶性聚合物的典型浓度按重量计分别为40-95％和0.1-0.5％。AAF通常不加热使用，以在飞行器表面形成临时保护层。该AAF层具有比冻降水更低的冰点，冻降水在与防冰流体接触时融化。

水溶性聚合物增稠剂防止防冰流体从倾斜的飞行器表面流下。这对于当飞行器等待起飞时免受降水影响而言很重要，从而不必反复应用防冰流体。然而，往往当流体层被融化的降水稀释时，其粘度下降，并且防冰流体层变得更薄且效果变低，而冻降水开始累积。

相反，太厚的防冰流体即使在高剪切速率下(例如起飞过程中出现的剪切速率)也会粘附在飞行器表面。这会导致气动力不稳定，并对飞行器提升和平衡产生不利的影响。

因此，开发一种用于飞行器防冰流体的增稠剂是非常重要的，该飞行器防冰流体在低剪切条件(例如在滑行和等待过程中的剪切条件)下保持厚度和粘度，但在高剪切条件下(即在起飞时)也能被很容易地剪切除去。这样的非牛顿流体应当在不同剪切条件下有利地改变粘度。

发明内容

本发明提供了一种包含冰点降低剂和含有纳米微晶纤维素的增稠剂的飞行器防冰组合物。

本发明还提供了一种包含水溶性聚合物增稠剂和纳米微晶纤维素的增稠组合物。

本发明进一步提供了纳米微晶纤维素在制造防冰组合物中的应用。

本发明此外还提供了纳米微晶纤维素在增稠组合物中的应用。

附图说明

现将通过参照以下附图进一步详细描述本发明，其中：

图1是涂覆有防冰流体的飞行器机翼的横截面图，示出了机翼表面上由防冰流体形成的保护层；

图2是制作本发明的纳米微晶纤维素的两个优选方法的示意图；和

图3是示出单独的羟乙基纤维素(HEC)、HEC与0.5％的纳米微晶纤维素(NCC)一起、HEC与0.5％的胶态微晶(MCC)一起、2％NCC及2％MCC的粘度对剪切速率的图表。

具体实施方式

在描述本发明时，本文中未定义的所有术语具有其通常的领域内公认的含义。在本文中使用时，术语“约”指的是正或负10％的余量，或在适当的测量设备或仪器的容差内。

在飞行器防冰流体的评估中，有两个重要的性能特性，即针对即将到来的冻降水的保护时间或持续时间，以及在起飞时在飞行器表面上的防冰流体的空气动力学影响。这些在下文中进一步详述探讨。

SAE标准对防冰性能规定了两个要求：水喷淋持久试验(WSET)和高湿持久试验(HHET)，它们可在人工气候试验室中进行。

在WSET中降水速度通常为5g/dm²h，其中空气和表面温度被设置在-5.0℃。高湿度持久性测试(HHET)代表霜累积，通常为通宵停放时的霜累积。在HHET中冰凝结的速度通常为0.3g/dm²h，其中空气温度被设置在0℃，表面温度被设置在-5.0℃，并且空气湿度被设置在96％。

对于WSET和HHET测试两者而言测试过程相似。采用了防冰流体膜，并且在5分钟的沉降周期之后启动降水以使流体该流体达到稳定的厚度。将冰达到2.5cm长度所需时间记录作为防冰流体的标准持续时间。图1说明了涂覆有防冰流体层12的飞行器机翼10，以抵御冻降水14。