低温下航空燃油中水的存在形式和特性探讨
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摘 要：近年来我国航空飞机这一远程出行工具越来越普遍的同时，其安全水平也在受到越来越广泛的关注。而其中一个影响飞机飞行稳定和安全的重要因素，就是存在于其燃油当中的水，当飞机飞离地面进入温度较低的区域时，其就很容易在低温时出现结冰状况，进而对飞机的供油工作产生不容小觑的负面影响。针对这一现象，我国相关部门也依据科学处理方法提供了相应的解决方案。因此，本文为了更好地为航空公司的正常运行贡献自身力量，将从这一存在于航空燃油当中的水分在飞机飞入低温高空领域时的反应状况进行分析，且深入探讨其存在于燃油中的形式，并综合其特点，希望能够从根本上降低这一问题对飞机安全运行带来的负性影响。
关键词：低温 航空飞机 燃油 水 存在形式 特性
中图分类号：V312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0011-02
经过长期的理论研究，我们发现，如果不在燃油中添加适当的芳香族化合物，就很难使其保有良好的密封性，就会很容易导致燃油出现泄露的情况[1]。但是从另一个角度来看，由于这一化合物往往具有超强的水溶解性，因此将其添加到飞机燃油当中之后，其就不免会在特殊情况下发生其他的反应，诸如结冰。为了平衡这两者的需求和问题，最终决定将这一化合物在飞机燃油中的比例控制在8%左右[1]。因此，我们就必须根据适航条款的规定，对由这一化合物所带来的必然存在于飞机燃油中的水分进行了解，以求更好地对其进行处理，避免可能由其影响而引发的飞机灾难。
1 浅析在航空燃油当中的水的存在形式
一旦进入高空中的低温区域内，存在于航空燃油当中，由芳香族化合物溶解转化而来的水分，就会普遍以以下三种形式存在。其一是溶解水的形式，其二是乳状水的形式，其三是自由水的形式[1]。
1.1 溶解水
一般而言，溶解水是一种我们无法轻易用肉眼得见的成分，其作为燃油的组成部分而存在于其中。如果只是简单地凭借机械作用，很难对其进行清理，因此，要想处理溶解水，只能借助燃油燃烧的方式。
1.2 乳状液体
构成乳状液体的物质可能是两种，也可能超过两种，且它们之间的一般无法进行相互的融合。一般而言，其中的一种构成液体都会由尺寸较小的颗粒组成。而其他的液体都在燃油当中以连续的状态存在。在燃油中，一旦存在乳状水的形式，一般都会以较为浑浊的形式出现。而且要想让这一物质结成沉淀或者凝固，需要耗费一定的时长。除此之外，借助于油水分离器等设备，我们可以轻而易举地对以悬浮姿态存在于燃油当中的此类物质进行清理。这一设备的工作原理如下：其中的重要组成部分——纤维，其中含有能够积聚水滴的亲水物质，一旦投入使用，就能够在短时间内破坏乳状液体的稳固性，从而轻而易举地将其去除[2]。
1.3 自由水
一般而言，作为一种密度不低于燃油的物质，自由水的前身就是乳状水，经过后者的长期沉淀，自由水变成一层独立的物质，凝结和沉淀于油箱的底部[2]。一般来说，自由水是在飞机启动飞行之后一段时间才形成的。在正常情况下，自由水会和其他燃油成分一起被飞机消耗掉，而其积存于油箱当中的没有被消耗的部分，也会在工作人员进行维修的时候将其全面地清理掉。
其中，我们需要进行重点管理和清理的有两种物质，其一是乳状水，其二是自由水[2]。当这两种物质一悬浮姿态出现在燃油当中时，就可以被定义为对燃油造成污染的物质，需要获得及时的处理。
2 温度是如何影响水溶解性的
当飞机离开地面驶向高空的时候，其周围的环境温度急剧降低，在这样的情况下，燃油中含有的各种水分也会受到温度的剧烈影响。一般来说，在燃油中所含有的化合物和温度共同的影响之下，水的存在形式也会出现某种不同形式的变化。经过长期研究，我们得知，水会在周围温度超过14℃的时候，处于溶解状态，此时燃油看起来是更为清晰透明的。而当温度低于这一水平的时候，燃油就会由于受到水的沉淀带来的影响，而形成不甚透明的状态。
3 浅析水的存在给燃油系统带来的各类影响
3.1 浅析水在飞机油箱存在的循环规律
一般而言，有两个影响因素会推动油箱中的水分子进行运动和变化，其一是温度影响，其二是飞机油箱内部本来就存在的较为潮湿的空气的影响[3]。当温度较低的时候，水的蒸发现象就开始运作了。这一过程会持续到这两个方面达到平衡为止，其一方面是燃油中的水含量，其另一方面是油箱内空气的水含量。接下来，蒸发之后的水分子就会在油箱内壁等各个部分形成凝固的状态并附着在其表面。由此，这两个过程就会形成一个不断的水循环过程。这一过程将以湿度和温度之间的平衡点为终结，当位于燃油层上方的水蒸汽压力到达这一平衡点的时候，循环就会终結。而当温度低于结冰的临界点的时候，就会出现水蒸汽的冷凝状况。凝结之后的水蒸汽一般会附着在油箱内壁上，形成冰珠子。
3.2 冰积聚现象在油箱内部和燃油系统当中的存在浅析
冰积聚现象指的就是，水分子在燃油系统或者油箱当中出现的不同程度上的结霜形式[3]。一般而言，这样的结霜过程会经过三个大的阶段。第一个阶段是晶体最初的生长阶段；第二个阶段是霜层开始生长的阶段；第三个阶段是第二阶段的延续，霜层经过一段时间的生长，已经充分地形成了较为稳定的状态。
一般而言，伴随着这一结霜过程的，是不断增加的霜层厚度水平，与此同时还有其表面的温度水平。此外，决定霜层稳固性的因素多种多样，不仅有周围空气的流速，还有周围空气的湿度和温度等等，都会共同作用于这一结霜过程，影响最后的霜层硬度等水平。与此同时，当周围的温度条件过冷的时候，霜层也会由于不具备较强的吸附能力，而更为容易被其他物质去除[4]。
3.3 水在低温条件下的成核现象浅析
当外界温度低于一定的临界值之后，燃油当中所含有的各种形式的水就会倾向于凝结成较为稳固的存在状态——冰。学术上把这一现象称之为水成核。而要想形成这一稳固的状态，还需要消耗一部分的能量，除此之外，还需要寻找可以被依托的稳定介质。且根据介质类型的不同，这一现象也可以作学术上的两种划分。其一，当其主要借助的介质为原本就存在的水分子微晶，或者是存在于油箱中的各类细菌时，其成核状态就是较为均匀的。其二，当其所借助的介质是来自于外在的各类灰尘和污垢等等时，其成核过程又被成为异质成核，是不均匀的[5]。
4 结语
近年来我国航空建设事业正处在一个较为光明的发展前进过程当中，客流量的增大和航线数量的增加都为其发展带来了巨大的推动力。但是在这一过程中，存在于飞机飞行过程之中的各类很有可能导致其安全问题的细节问题，都必须引起航空工作者们的重视。本文就从这个角度为起点，展开了对于普遍存在于航空油箱中的水的形式的探讨，分析其可能存在的几种形式，及其存在的相关特性。希望经过本文的探讨，能够为有关的工作者们提供一定的解决实际问题的可能性。
参考文献
[1] 屈元元.低温下航空燃油中水的存在形式和特性研究[J].科技视界，2018（5）：45-46.
[2] 李洁，马文孝.民用飞机辅助动力装置燃油结冰验证方法研究[J].科技视界，2017（7）：24-25.
[3] 顾鹏翔，黄毅.飞机燃油系统过滤器结冰堵塞模拟实验研究[A]//中国化学会全国化学推进剂学术会议[C].2014.
[4] 刘多强，韩松霖，邢军，等.航空燃油高闪点防冰剂防冰效果的研究[J].化工时刊，2015（7）：11-13.
[5] 张志强，陈战斌.卡尔费休滴定法测定航空煤油的水分含量[J].工程与试验，2018，58（1）：54-56.
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