Авиационные масла
Авиационные масла для поршневых двигателей
В поршневых двигателях масла работают в тяжелых условиях, создаваемых высокими температурами в зоне поршневых колец, внутренней части поршней, клапанов и других деталей. Для обеспечения смазывания двигателя в условиях высоких температур, давлений и нагрузок применяют высоковязкие масла, подвергнутые специальной очистке. Такие масла должны иметь высокую смазочную способность, не быть агрессивными к металлам, сплавам и другим конструкционным материалам и обладать достаточной стабильностью к окислению при высоких температурах и в условиях хранения.
Характеристики авиационных масел для поршневых двигателей
Показатели |
МС-14 |
МС-20 |
Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с, не менее |
14 |
20,5 |
Индекс вязкости, не менее |
85 |
80 |
Коксуемость, %, не более |
0,45 |
0,29 |
Содержание селективных растворителей, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей |
Отсутствует
|
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
215 |
265 |
застывания, не выше |
-30 |
-18 |
Термоокислительная стабильность по методу Папок при 250 °С, мин, не менее |
20 |
18 |
|
Масло МС-14 (ГОСТ 21743-76) - масло селективной очистки. Применяют в осевых шарнирах втулок винтов вертолетов и в качестве базового для некоторых моторных масел и смазок. Масло МС-14 в настоящее время не производится.
Масло МС-20 (ГОСТ 21743-76) - масло селективной очистки. Применяют в поршневых двигателях самолетов; в составе масло-смесей с маслами МС-8, МС-8п (в различных соотношениях) в смазочных системах турбовинтовых двигателей; в осевых шарнирах втулок винтов вертолетов; для смазывания мотокомпрессоров газо-перекачивающих агрегатов, а также в качестве базового компонента для некоторых моторных масел и смазок.
Масла для турбореактивных двигателей
В связи с конструктивными особенностями газотурбинных двигателей (ГТД) условия работы смазочных масел в них существенно отличаются от условий работы масел в поршневых двигателях. В отличие от поршневого двигателя смазочное масло в ГТД изолировано от камеры сгорания (зоны горения топлива); кроме того, в наиболее ответственных узлах трения реализуется в основном трение качения, а не скольжения, как в поршневых двигателях (коэффициент трения качения на порядок ниже коэффициента трения скольжения). Вал турбокомпрессора в ГТД хорошо сбалансирован и при большой частоте вращения и больших осевых и радиальных нагрузках работает без резких переменных нагрузок.
Современные газотурбинные двигатели характеризуются жесткими условиями работы: высокие температуры - до 300 °С и выше, большие частоты вращения турбин - 12000-20000 мин-1. Напряженность работы масла в таких условиях эксплуатации ГТД определяется количеством тепла, которое необходимо отвести от поверхностей трения деталей, и при прочих равных условиях характеризуется скоростью прокачивания масла через двигатель.
Температура масла на входе в ГТД колеблется от 20 до 50 °С, а на выходе зависит от теплонапряженности двигателя. В двигателях самолетов, летающих с дозвуковыми скоростями, она не превышает 125 °С, а при скорости полета с числом М = 2 она достигает 200 °С (где М - число Маха, обозначающее скорость, равную скорости звука).
Подвод масла к узлам трения у ГТД осуществляется не только для смазывания поверхностей трения, но и для отвода тепла от этих узлов. Для исключения перегрева узлов трения масло непрерывно подводится к следующим элементам двигателя: подшипникам, зубчатым колесам, контактным уплотнителям и шлицевым соединениям. Наиболее высокий уровень тепловыделения - в радиально-упорных шарикоподшипниках роторов ГТД, воспринимающих осевую нагрузку, поэтому к ним подводят масла больше, чем к другим элементам.
Масла для реактивных двигателей летательных аппаратов проходят тщательную проверку. При оценке качества масла учитывают возможные условия эксплуатации и напряженность работы его в двигателе.
Смазочные масла для турбореактивных двигателей должны отвечать следующим требованиям:
- надежное смазывание всех узлов и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах рабочих температур от -50 до +200 °С;
- пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до температуры -50 °С);
- однородный и стабильный фракционный состав, что обусловливает минимальную испаряемость фракций и сохраняет вязкостные характеристики масла в течение всего времени работы двигателя (целесообразно применять смазочные масла узкого фракционного состава);
- высокие антиокислительные свойства и минимальное окисление в двигателе при рабочих температурах 150-200 °С и выше;
- минимальная вспениваемость, высокая температура самовоспламенения;
- неагрессивность по отношению к металлам, сплавам, резинотехническим изделиям, покрытиям, клеям и другим материалам.
Минеральные масла
В России широкое распространение получили авиационные масла на минеральной основе. Это связано с их высоким качеством и относительно невысокой стоимостью.
Масло МС-8п (ГОСТ 38 101163-78) - наиболее широко применяемое масло на нефтяной основе с комплексом высокоэффективных присадок. Производят из западно-сибирских и смеси западно-сибирских и приуральских нефтей. Предназначено для газотурбинных двигателей дозвуковых и сверхзвуковых самолетов, у которых температура масла на выходе из двигателя не более 150°С. Используют в составе маслосмесей с авиационным маслом МС-20 (в соотношении 25:75, 50:50 и 75:25) в турбовинтовых двигателях, а также для консервации маслосистем авиационных двигателей. При меняют в корабельных газотурбинных установках и в газоперекачивающих агрегатах. Масло МС-8п разработано взамен масел МК-8 и МК-8п, оно значительно превосходит их по ряду эксплуатационных показателей, в частности, по вязкости при низких температурах, термоокислительной стабильности, ресурсу работы.
Масло МС-8рк (ТУ 38.1011181-88) - рабоче-консервационное масло на базе масла МС-8п с добавлением ингибитора коррозии. Предназначено для смазывания и консервации авиационных двигателей. Равноценно маслу МС-8п по эксплуатационным показателям и значительно превосходит по консервационным характеристикам. При консервации маслосистем авиационных двигателей срок защиты составляет: для масла МК-8 - 3 мес., для масла МС-8п - 1 год, для масла МС-8рк - 4-8 лет.
Масла МК-8, МК-8п (ГОСТ 6457-66) - масла на нефтяной основе, производились из бакинских нефтей. Области их применения аналогичны областям применения масел МС-8п и МС-8рк. В настоящее время не производятся.
Характеристики минеральных масел для турбореактивных двигателей
Показатели |
МС-8п |
МС-8рк |
МК-8п |
МК-8 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: 50 °С, не менее |
8 |
8,3 |
-40 °С, не более |
4000 |
5000 |
6500 |
6500 |
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
145 |
145 |
135 |
140 |
застывания, не выше |
-55 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,05 |
0,15 |
0,04 |
0,04 |
Содержание водорастворимых кислот, щелочей, воды, механических примесей |
Отсутствие |
Термоокислительная стабильность, ч (температура, °С) |
50(150) |
50(150) |
10(175) |
10(120) |
Показатели после окисления: кинематическая вязкость, мм2/с, не более, при температуре: 50 °С |
10 |
11 |
- |
- |
кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,7 |
0,7 |
0,6 |
0,25 |
массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане,%, не более |
0,15 |
0,15 |
0,1 |
0,1 |
коррозия на пластинках, г/м2, не более: сталь ШХ 15 |
Отсутствие |
- |
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более |
875 |
900 |
885 |
885 |
Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20 ± 5) °С: критическая нагрузка, Н, не менее |
490 |
490 |
- |
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более |
0,55 |
- |
|
Масло ИПМ-10 (ТУ 38.101299-90) - синтетическое углеводородное с комплексом высокоэффективных присадок. Работоспособно в интервале температур от -50 до +200 °С. Применяют в теплонапряженных газотурбинных двигателях военной и гражданской авиации с температурой масла на выходе из двигателя до 200 °С, а также в авиационных турбохолодильниках в качестве унифицированного сорта масла и в других агрегатах, в частности, в газоперекачивающих агрегатах с приводом от авиационного двигателя. Можно использовать для недлительной консервации.
Масло ВНИИНП-50-1-4ф (ГОСТ 13076-86) - синтетическое диэфирное с присадками, повышающими противоизносные свойства и термоокислительную стабильность. Применяют в двигателях с температурой масла на выходе до 175 °С и в турбохолодильниках.
Масло ВНИИНП-50-1-4у (ТУ 38.401-58-12-91) - синтетическое диэфирное, содержащее эффективную композицию антиокислительных присадок, позволяющих применять масло при температуре от -60 до 200 °С с перегревом до 225 °С. Допущено к применению во всех авиационных ГТД. Может заменить масло ВНИИНП-50-1-4ф. Совместимо с маслом ВНИИНП-50-1-4ф во всех соотношениях, не требуется замена резин и конструкционных материалов. Используют как одно из основных в военной технике (например, МиГ-29). Рекомендуется для перспективной техники. Масло Б-ЗВ (ТУ 38.101295-85) - синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок. Применяют в газотурбинных двигателях, редукторах вертолетов и другой технике с температурой масла на выходе из двигателя до 200 °С. Обладает высокими смазывающими свойствами. Недостаток: выпадение в осадок противозадирной присадки при низкой температуре эксплуатации в результате окисления с последующим растворением осадка в масле при 70-90 °С.
Масло 36/1-КУА (ТУ 38.101384-78) - синтетическое на основе сложных эфиров с комплексом присадок; обладает высокими противозадирными свойствами. Используют в газотурбинных двигателях с температурой масла на выходе из двигателя 200 °С. В настоящее время не вырабатывается.
Масло ЛЗ-240 (ТУ 301-04-010-92) - синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок. Рекомендуется для использования в тех же двигателях, в которых применяется масло Б-ЗВ.
Масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) - синтетическое высоко-стабильное на основе сложных эфиров пентаэритрита и синтетических жирных кислот С5-С9. Работоспособно в интервале температур от -60 до +225 °С. Рекомендовано к применению в теплонапряженной авиационной технике, а также в качестве унифицированного масла для отработки новых теплонапряженных авиационных газотурбинных двигателей (ТРД, ТВД, ТВВД, турбовальных двигателей и редукторов вертолетов). Масло обладает улучшенными вязкостно-температурными свойствами и высокой термоокислительной стабильностью. Рекомендуется для перспективной авиатехники, а также взамен товарных нефтяных и синтетических авиамасел. По своим физико-химическим и эксплуатационным свойствам наиболее (по сравнению с другими маслами) соответствует американской спецификации MIL-L-23699F.
Масло ВТ-301 (ТУ 38.101657-85) - синтетическое на основе кремнийорганической жидкости с присадкой. Характеризуется максимальной (по сравнению с другими маслами) термоокислительной стабильностью, низкой летучестью, хорошими низкотемпературными свойствами. Можно использовать в газотурбинных двигателях с температурой масла на выходе из двигателя до 250-280 °С.
Характеристики синтетических масел для турбореактивных двигателей
Показатели |
ИМП-10 |
ВНИИНП-50-1-4ф |
ВНИИНП-50-1-4у |
ПТС-222 |
Б-3В |
36/1-КУА |
ЛЗ-240 |
ВТ-301 |
Внешний вид |
Прозрачная желтая жидкость |
- |
Светлая прозрачная жидкость |
Однородная прозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета с флюоресценцией |
Прозрачная жидкость от светло-желтого до коричневого цвета |
Однородная прозрачная жидкость без посторонних частиц и волокон |
Прозрачная жидкость от светло-коричневого до красно-коричневого цвета |
Однородная подвижная прозрачная жидкость от темно-желтого до темно-коричневого цвета |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: 100 °С, не менее |
3,0 |
3,2 |
3,2 |
1,25(200°С) |
5,0 |
3,5 |
4,8 |
8,5 |
-30 °С, не более |
- |
- |
- |
- |
3500 |
- |
- |
- |
-40 °С, не более |
2000 |
2000 |
2700 |
6500 |
12500 |
3600 |
12500 |
800 |
-54 °С, не более |
- |
11000 |
8500(50°С) |
- |
- |
- |
- |
2500 |
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
190 |
204 |
204 |
235 |
235 |
195 |
235 |
260 |
застывания, не выше |
-50 |
-60 |
-60 |
-60 |
-60 |
-60 |
-68 |
-60 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,05 |
0,2 |
0,25 |
0,2 |
4,4-5,5 |
3,2-4,0 |
0,5 |
0,2 |
Содержание: водорастворимых кислот, щелочей, воды, механических примесей |
Отсутствие |
воды |
Отсутствие |
следы |
отсутствие |
Термоокислительная стабильность, ч (температура°С) |
50(200), (воздух 3 дм3/ч) |
50(175), (воздух 10 дм3/ч) |
50(200), (воздух 10 дм3/ч) |
50(225), (воздух 10 дм3/ч) |
10(200) |
10(200) |
50(200) |
50(250) |
Показатели после окисления: кинематическая вязкость, мм2/с, не более, при температуре: 100 °С |
4,5 |
- |
3,7 |
6,9 |
6,0 |
5,5 |
6,0 |
10,0 |
-40 °С |
5000 |
3500 |
- |
30000 |
20000 |
9000 |
20000 |
- |
изменение вязкости при 100 °С, не более |
≤8 |
≤0,4 |
≤4,5 |
≤3,08 |
0,7-2,0 |
≤4,0 |
≤1,5 |
≤0,3 |
массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане,%, не более |
0,35 |
0,3 |
0,15 |
0,15 |
0,11 |
0,35 |
0,1 |
0,12 |
коррозия на пластинках, г/м2, не более: сталь ШХ 15 |
Отсутствие |
±1,0 |
Не нормируется |
Отсутствие |
±2,0 |
медь М1 и М2 |
±0,2 |
±1,5 |
±4,0 |
Не нормируется |
- |
- |
Отсутствие |
±2,0 |
алюминиевый сплав АК4 |
Отсутствие |
±2,0 |
±1,0 |
Не нормируется |
Отсутствие |
±2,0 |
Коксуемость, %, не более |
- |
0,45 |
0,4 |
0,45 |
- |
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более |
≥820 |
≤926 |
≤928 |
1000 |
990-997 |
980-997 |
980-1020 |
1090-1110 |
Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20 ± 5) °С: критическая нагрузка, Н, не менее |
710 |
840 |
735 |
900 |
890 |
874 |
872 |
- |
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
- |
0,6 |
0,5 |
- |
|
Масла для турбовинтовых двигателей
Особенности конструкции турбовинтовых двигателей связаны с наличием в них многоступенчатых зубчатых передач (редукторов), которые предназначены для передачи больших усилий и работают при больших частотах вращения. Выдержать такие нагрузки, как показывает опыт эксплуатации, могут масла с повышенной вязкостью. Поэтому для турбовинтовых двигателей применяют масла с более высокой вязкостью, чем для турбореактивных.
Требования, предъявляемые к маслам для турбовинтовых двигателей, следующие:
- пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах;
- высокие противоизносные и противозадирные свойства;
- устойчивость к окислению в условиях высоких температур (150- 175 °С) и контакта с воздухом и различными авиационными материалами;
- инертность по отношению к металлам, сплавам, резинам, покрытиям, клеям и другим конструкционным материалам;
- минимальные вспениваемость и испаряемость.
Для смазывания этих двигателей применяют нефтяные и синтетические масла. Основными смазочными материалами являются маслосмеси, получаемые смешением на местах потребления авиационных масел МС-8п и МС-20 в следующих соотношениях (мас. доля, %): 75:25; 50:50; 25:75. Допускается применение масла МС-8рк в составе маслосмесей. Благодаря применению высококачественного масла МС-8п качество маслосмесей значительно повышается. Маслосмеси готовят и контролируют их качество по ведомственной инструкции МГА.
Маслосмесь СМ-4,5 (ТУ 0253-007-39247202-96) - смесь авиационных масел МС-8п и МС-20 в соотношении 75:25 (мас. доля, %). Предназначена для применения в самолетах с турбовинтовыми двигателями типа АИ-20, АИ-24.
Масло МН-7,5у (ТУ 38.101722-85) - унифицированное масло на нефтяной основе с комплексом присадок. Разработано взамен маслосмесей, масел МН-7,5 и ВНИИНП-7. Можно применять в турбовинтовых двигателях всех типов при температуре масла на выходе из двигателя до 150 °С.
Показатели |
МН-7,5у |
СМ-4,5 |
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более |
900 |
860 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: 100'С, не менее |
7,5 |
4,3-4,7 |
-35 'С, не более |
7500 |
- |
Стабильность вязкости после озвучивания на ультразвуковой установке в течение 15 мин, %, не более |
11 |
- |
Кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,1 |
0,05 |
Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей |
Отсутствие |
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
150 |
138 |
застывания, не выше |
-53 |
-35 |
Коксуемость, %, не более |
0,1 |
0,15 |
Испаряемость (150 °С, 3 ч, расход воздуха 1,5 дм3/мин), %, не более |
7,0 |
- |
Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20 ± 5) °С: критическая нагрузка, Н, не менее |
840 |
- |
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более |
0,5 |
- |
Термоокислительная стабильность, ч (175 °С, расход воздуха 10дм3/ч) |
50 |
- |
Показатели после окисления: кинематическая вязкость, мм2/с, не более, при температуре: 100 °С |
10 |
- |
-35 °С |
11500 |
- |
массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане,%, не более |
0,15 |
- |
коррозия на пластинках, г/м2, не более: сталь ШХ 15 |
Отсутствие |
- |
алюминиевый сплав АК4 |
±0,2 |
- |
медь М1 и М2 |
±0,5 |
- |
Степень чистоты: число фильтраций |
1 |
- |
содержание осадка, мг/100 г, не более |
60 |
- |
Цвет, ед. ЦНТ, не более |
1,5 |
- |
|
Масла для вертолетов
В вертолетах маслами смазывают двигатели, редукторы трансмиссии и шарниры втулок винтов. В двигателях вертолетов МИ-6 и МИ-10 используют масла МС-8п и МС-8рк, в вертолетах МИ-2 и МИ-8 - синтетическое масло Б-ЗВ, в турбокомпрессорной части силовой установки вертолета МИ-26 применяют синтетическое изопарафиновое масло ИПМ-10. В двигателе и редукторе перспективных и вновь проектируемых вертолетов рекомендовано использовать синтетическое масло ПТС-225. Для смазывания редукторов трансмиссии вертолетов используют широкий ассортимент масел различного назначения, уровень качества которых невысок. Так как маловязкие моторные масла имеют недостаточную смазывающую способность, а высоковязкие нефтяные масла обладают неудовлетворительными низкотемпературными свойствами, то для смазывания редукторов трансмиссий широко применяют смеси масел. В вертолетах МИ-6 и МИ-8 для летней эксплуатации до температуры -10 °С используют смесь масел СМ-11,5 - 75 % (мас. доля) МС-20 и 25 % (мас. доля) МС-8п, для зимней эксплуатации - смесь СМ-8 - 50 % (мас. доля) МС-20 и 50 % (мас. доля) МС-8п. В редукторах хвостовой трансмиссии вертолетов летом широко применяют масло МС-20 и трансмиссионное масло ТСгип по ТУ 38.101332-90, а зимой из-за плохих низкотемпературных свойств масел - смесь МС-20 с МС-8п и смесь ТСгип с жидкостью АМГ-10 (маслосмесь СМ-9).
Характеристики маслосмесей, используемых в редукторах вертолетов
Показатели |
СМ-11,5 |
СМ-8 |
СМ-9 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100 °С |
11-12,6 |
6,5-7,5 |
11 |
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
165 |
155 |
140 |
застывания, не выше |
-22 |
-30 |
-45 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,05 |
0,05 |
3,5 |
Зольность, %, не более |
0,004 |
0,004 |
- |
Смазывающие свойства: критическая нагрузка, Н |
500 |
440 |
- |
показатель износа, мм |
0,63 |
0,66 |
- |
|
Применение смесей масел усложняет эксплуатацию вертолетов и не может обеспечить безопасность полетов. Из синтетических масел в редукторах вертолетов МИ-2 и МИ-8, а также в главном редукторе тяжелонагруженного вертолета МИ-26 используют пентаэритритовое масло Б-ЗВ. Шарниры винтов отечественных вертолетов смазывают сезонными маслами. В осевых шарнирах втулок винтов вертолетов при эксплуатации летом применяют масло МС-20, зимой - ВНИИНП-25 и ВО-12. Масло ВО-12 можно использовать как всесезонное в диапазоне температур от +60 до -50 °С. Горизонтальные и вертикальные шарниры втулок винтов вертолетов смазывают летом маслом ТСгип, зимой - смесью масел ТСгип и АМГ-10
Смазочные масла для шарниров винтов вертолетов
Масло |
ТУ, ГОСТ |
Температура применения |
Масла для горизонтальных и вертикальных шарниров |
Трансмиссионное ТСгип |
ТУ 38.101332-90 |
+60...-5°С |
Маслосмесь СМ-9 (2/3 ТСгип и 1/3 АМГ-10 по объему) |
- |
-5...-45 °С |
Масла для осевых шарниров втулок винтов вертолетов
|
МС-20 |
ГОСТ 21743-76 |
+60...-5°С |
ВНИИНП-25 шарнирное |
ГОСТ 11122-84 |
-5...-50°С |
ВО-12 |
ТУ РМ-80-4-95 |
+60...-50°С |
|
Масло ВНИИНП-25-шарнирное (ГОСТ 11122-84) - нефтяное низкозастывающее масло (зимний сорт), загущенное полимерной присадкой, содержит антиокислительную присадку. В настоящее время не производится.
Масло ВО-12 (ТУ РМ-80-4-95) - всесезонное масло для осевых шарниров втулок винтов вертолетов. Разработано взамен масла ВНИИНП-25. Работоспособно при температуре от +60 до -50 °С. Представляет собой смесь синтетического углеводородного и диэфирного масел с комплексом присадок.
Показатели |
ВНИИНП-25 |
ВО-12 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100 °С, не менее |
10 |
12 |
-30 °С, не более |
13500 |
15000 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более |
0,08 |
0,08 |
Температура,°С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
135 |
240 |
застывания, не выше |
-54 |
-54 |
Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей |
Отсутствие |
Индекс вязкости, не менее |
120 |
120 |
Массовая доля золы, %, не более |
0,05 |
0,05 |
Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20+5) °С: критическая нагрузка, Н, не менее |
500 |
686 |
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более |
0,7 |
0.7 |
|
|