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1、国产航空发动机润滑油在国内民用飞机上的应用研究民用飞机设计与研究CivilAircraftDesignandResearch摘要:介绍了航空发动机润滑油技术标准的发展历程 ,分析了国外航空润滑油的发展趋势和认证流程,研究了国产航空发动机润滑油在国内民用航空市场应用的渠道;明确了国产航空发动机润滑油达到国际先进水平所需要进行的工作.关键词:发动机;润滑油;认证【AbstractKesecNngtheapplicationofBayesiannetworkstothereliabilityassessmentofpitchchannelofflightcontrolsystemforthelimi
2、tsoftraditionalfaulttreeai1alysismethod-componentsmustbeindependentwithtwostates.Thenewmethodcannotonlycomputethereliabilityindices,butalsoquantitativelyanalyzetheweightsofcertaincomponentsinthesystemreliabilitytofindthevulnerablepositioninthesystem.【Keywords】engine;lube;certification0 引言航空发动机润滑油主要用
3、于航空发动机主轴承和传动装置的齿轮等摩擦部件的润滑和冷却,对发动机起到润滑,冷却,防锈,清洁和密封等多重作用.采用先进的润滑油可使发动机在苛刻的条件下持久稳定地工作,提高机械效率并保持发动机正常运转,减少发动机故障,节约能源和减少材料消耗,提高综合经济效益.因此,发动机润滑油是影响发动机性能,保证发动机工作可靠性和寿命的关键材料之一,被形容为航空发动机的”血液”.目前,国产航空发动机润滑油主要使用在军用飞机和小型民用飞机.对于国内民航主力客运的大型客机,由于都是进口飞机,国外对航空发动机润滑油有特殊的要求,国产航空发动机润滑油难以涉足.l 国产发动机润滑油应用的市场前景我国民用航空市场正在持续
4、,快速的发展,每年以 100 多架飞机的速度在增加.根据中国民航局适航司最新出版的适航审定部门年度报告统计,截至 2008 年底,中国民航现有固定翼飞机 2043 架,旋翼飞机 149 架,飞机发动机共计 3870 台(其中涡轮发动机 3138 台,活塞发动机 732 台).假定每架飞机每年飞行 300 天,发动机润滑油的标准消耗为1.892 升/台? 天,则年消耗量约为 22x10.L,市场价值超过 2 亿人民币.在我国社会经济快速发展的推动下,民用航空业发展迅猛,随着大型客机项目的启动,自主研制的大型客机将来必定会走出国门,走向世界.根据市场预测,未来 2O 年内(20162035 年)1
5、20 座级以上的单通道飞机数量为 18470 架,航空发动机润滑油市场需求也将日益增大,因此,开发能与国外航空发动机润滑油相媲美的国产润滑油,具有较好的市场前景和良好的经济价值.2 航空发动机润滑油的分类和代表产品由于航空发动机技术不断更新和发展,其主轴轴承温度不断提高,使得航空发动机润滑油的规格和质量水平较以前均有较大的变化和发展,国外的航空发动机润滑油分类主要是以 100C 时的运动黏度来区别.航空喷气发动机润滑油黏度级别主要有:3mm/s,4rnm/s,5ram/S,7.5mm/s.为了兼顾高低温性能,民用航空发动机主要使用的是黏度为5mm./s 的润滑油.从近年来发展趋势来看,7.5r
6、am/s 润滑油逐渐被 5mm/s 取代.国内外民用航空发动主要使用的润滑油有:美孚公司的 MobilJetOil和 MobilJetOil254,BP公司的 BPTO2380 和 BPTO2197,壳牌公司的AeroShellTurbineOil500,AeroShellTurbineOil560 等,其都是黏度为 5ram/s 的润滑油.3 航空发动机润滑油技术标准的发展3.1 国外发动机润滑油执行的标准简介(1)美军标 MILPRF 一 7808L,适用于黏度为3ram/s 的低黏度型润滑油,与其相应的有法国标准65民用飞机设计与研究 2011 年第 2 期AIR3514 和俄罗斯 Mn
7、M 一 10 和 BHMMH 兀一 5014 标准.满足 MILPRF 一 7808L 标准的润滑油适用于快速反应的新型战斗机及其配套发动机上.(2)美军标 MILPRF 一 23699F,适用于黏度为5ram/s 的中黏度型润滑油,与其相应的有英国DERD2497 标准.满足 MILPRF 一 23699F 标准的润滑油更适用于对油品热氧化稳定性要求更高,黏度更大的发动机.(3)民用航空发动机润滑油 SAEAS5780A,适用于黏度为 5ram/s 的中黏度型润滑油.3.2 美军标 MILPRF 一 23699F 标准的发展美国海军于 1963 年 6 月颁布了以多元醇酯为基础油的飞机涡轮发
8、动机润滑油标准 MILL 一23699.表 1 列出了该标准的发展过程.表 1 发动机润滑油标准 MILL 一 23699 修订情况标准号发布/修订时间主要内容及修订内容MILL-236991963.06 新发.100C 运动黏度为 5mm2/s,使用温度范围是一 40C200CMILL 一 23699A1966.02 提高闪点,铜腐蚀,齿轮承载能力等方面的性能要求 ,采用 F 橡胶试验进一步提高航空发动机润滑油闪点性能,要求航空发动机润滑油能 MILL 一 23699B1969.10顺利通过 274C 热稳定和腐蚀试验 ,Ryder 齿轮变更要求标准要求报告航空发动机润滑油所有腐蚀与氧化稳定
9、性试验中所产生的沉淀值,在 204C 下进行腐蚀与氧化稳定性试验时,其沉淀值 MILL 一 23699C1978.10含量不能超过 50mg/100g 润滑油;轴承试验升级,要求试验前后运动I 黏度变化不能超过一 5%25%l 标准对进行腐蚀与氧化稳定性试验时的各金属试片提出要求,且所有氧化试验的沉淀值含量均不能超过 50rag/100g 润滑油,此外,标准要 iMIL-L-23699D1990.10 求对航空发动机油进行发动机台架实验和在装有小型发动机的飞机 I 上试飞I 将航空发动机润滑油进行分类,润滑油分成了两个等级:标准型(STD)IlMILL 一 23699E1994.08 和防腐型
10、(C/I); 在润滑油台架性能试验中 ,特别增加了对防腐油进行I 轴承腐蚀试验的规定为进一步满足航空发动机轴承的高温要求,标准将润滑油分为三个等级:标准型(STD),防腐型(C/I)和高热稳定型(HTS),高热型航空MILPRF 一 23699F1997.05 发动机润滑油对航空发动机油的腐蚀和氧化稳定性以及高热稳定性能的要求大大提高,以满足不断发展的航空发动机对航空发动机润滑油提出的新要求MILPRF 一 23699F 包含 3 个类型的润滑油: 标准型(STD), 防腐型 (C/I)和高热稳定型(HTS).防腐型(C/I)润滑油专门为美国海军飞机发动机使用,民用飞机发动机采用的是标准型(S
11、TD)和高热稳定型(HTS).3.3SAEAS5780 标准的发展除美军标外,一些航空发动机制造商也根据实际需要,制定了相应的 OEM(OriginalEquipmentManufacture 原始设备制造商)标准,如PrattWhitney 公司的 PWA521(typeII,5est)标准,GE 公司的 D50TF1 标准,Allison 公司的 EMS53 标准等.OEM 标准与 MIL 标准不同之处是增加了部分与发动机相关的台架试验.由于民用客机的迅猛发展,促进了民用航空发动机润滑油的研究开发与66认证.与军用航空发动机润滑油相比,民用飞机发动机润滑油在可靠性,安全性,质量保障性等方面
12、有更高要求.面对民用航空发动机不断创新发展,也给发动机润滑油带来新的挑战.2000 年,SAE 组织以 MILPRF 一 23699 标准,英国国防部标准 DEFSTAN91 一 IO1/ISSUE2(DERD2499)以及PrattWhitney 公司的 PWA521(type,5cst)标准和GE 公司的 D50TF1 标准等为参照标准 ,针对民用航空发动机润滑油制订了一个航空燃气涡轮发动机油的核心技术标准 SAEAS5780.SAEAS5780 在 MILPRF 一 23699 评定性能的基础上新增加了与弹性体的相容性,氧化稳定性,沉积性能,摩擦(润滑)性能的评定方法,增加的评定方法和性
13、能指标见表 2.周群:国产航空发动机润滑油在国内民用飞机上的应用研究表 2SAEAS5780A 相比 MILPRF 一 23699F 增加的评定方法指标序号性能评定方法SPCHPC与弹性体的相容性(24/120h),%(w)1o/15氟橡胶(200C)1O/20LCS 氟橡胶(200C)DefStan05-50(Part61)1 报告丁腈橡胶(130C)Method22 报告硅橡胶(175C)全氟橡胶(2002) 报告氧化稳定性温度系数(192h)185190E 温度,190190A 温度,l85190V 温度,报告205B 温度,报告210z 温度,有效寿命(200qC)2 蒸发损失,hDe
14、fStan05-50(Part61)90酸值增加,hMethod9100运动黏度增加,h60225不溶物增加,h有效寿命(250C)34.9蒸发损失,h0.51.4酸值增加,h1.01.9运动黏度增加,h20I22不溶物增加,h沉积性能,HLPS 动态结焦(375C)报告0.4320h 沉积物,mgSAEARP59960.640h 沉积物,mg摩擦性能 SAEAIR4978AppendixE415承载能力,负荷级 WAMSAEAS5780 标准包含两种规格润滑油: 标准型(SPC) 和高性能型 (HPC),分别与 MILPRF 一23699F 标准中的标准型(STD) 和高温稳定型(HTS)
15、对应.与 SPC 型相比,HPC 型航空发动机润滑油能耐受更高的温度,产生更少的结焦.3.4 民用航空发动机润滑油标准的发展分析目前,民用航空发动机润滑油 MILPRF 一23699F 标准和 SAEAS5780A 标准共存.英,法两国的标准大体和美国 MIL 标准相当,符合 MIL-PRF一7808L 和 MILPRF 一 23699F 标准的润滑油仍是国际上使用最广泛的品种.相对以前的标准,SAEAS5780 标准虽然制订时间较晚,但是是针对民用航空发动机润滑油而制定,因此具有更全面的性能要求和更严格的质量控制要求,具有较好操作性,其影响力在逐渐增强.近些年新研制的民用发动机润滑油一般都按
16、照 SAEAS5780A 标准进行验证 ,民用航空发动机润滑油主要生产厂商(如 ExxonMibil,BP 和 AeroShell 公司等)开始按照 SAEAS5780 标准进行验证.笔者预计,SAEAS5780 标准将逐渐成为民用航空发动机润滑油的一个主要发展方向.4 国产发动机润滑油及其发展对策研究4.1 国产航空发动机润滑油的主要产品及其标准国产航空发动机润滑油的主要产品有 4050,67民用飞机设计与研究 2011 年第 2 期4106 和 925j 个牌号,性能指标相当于 MILPRF-23699F 中的标准型(STD).国内航空发动机润滑油已形成了系列产品,基本满足了我国军用发动机的发展需求,也为研发民用航空发动机润滑油奠定了较好的技术基础.国产航空发动机润滑油的执行标准是 GJB1263航空涡轮发动机润滑油,该标准足参照较早的MILL 一 23699 标准而
