Информация

Самолеты старых марок

Отбор и исследование проб масла

Область применения

Допуски масел

Типичные значения

Промывка компрессора гтд

Интервал между заменами масла

Переход с одной марки масла на другую

Совместимость с материалами

Совместимость эластомеров

Краски

Пластмассы

Лаки

Минеральные и растительные масла

Металлы

Прочие металлы


Информация

Газотурбинные двигатели (ГТД) первоначально разрабатывались с применением минеральных масел без присадок, однако, эксплуатационные требования, будь то низкотемпературный запуск на земле, или в воздухе на большой высоте, потребо¬вали создания целой линейки базовых минеральных масел со значительно более низкой вязкостью, чем применяющиеся тогда масла для авиационных двигателей. Например, стандартом вязкости масла, применяемого в газотурбинном двигателе, стало 2 мм2/с и 9 мм2/с при 100°C, для сравнения у масел для поршневых двига¬телей значение вязкости находится в пределах 20 мм2/с - 25 мм2/с при 100°C.

Хотя потребление маловязких минеральных масел продолжает снижаться, приводи¬мая ниже таблица отражает соответствие различным спецификациям:

  • MIL-PRF-6081D Grade 1010 - AeroShell Turbine Oil 2
  • DEF STAN 91-99 (DERD 2490) - AeroShell Turbine Oil 3
  • DEF STAN 91-97 (DERD 2479/0) - (AeroShell Turbine Oil 9 - снято с производства)
  • DEF STAN 91-97 (DERD 2479/1) - (AeroShell Turbine Oil 9B - снято с производства)

Вышеперечисленные более вязкие 9 мм2/с масла применялись для высокона-груженных редукторов турбовинтовых двигателей. Для некоторых этих двигате¬лей свойств самого масла было недостаточно, что потребовало введения проти-воизносных присадок. Полученное масло AeroShell Turbine Oil 9B в настоящее время снято с производства, ранее применялось для двигателей как самолетов, так и вертолетов.

В процессе развития газотурбинного двигателя, включающего в себя всевозрас¬тающие тягу, степень сжатия и другие показатели, выяснилось, что минеральное масло менее стабильно и страдает такими «болезнями» как повышенная испа¬ряемость и склонность к высокотемпературным отложениям.

Одновременно с совершенствованием двигателей происходит поистине револю¬ционный, нежели эволюционный скачок в развитии авиационных масел, отра¬зившийся в переходе на масла, полученные методом синтеза органических ве¬ществ. Все первые синтетические масла содержали эфир себациновой кислоты или диэтилгексила себацинат, который хорошо зарекомендовал себя в качест¬ве основы для турбинных масел.

Однако, синтетические продукты имели вязкость 3 мм2/с при 100°C и в чистом виде не выдерживали возросшие нагрузки, в связи с этим в них добавлялись за¬густители (сложные эфиры), которые и повышают стойкость к нагрузкам, повы¬шают вязкость до 7.5 мм2/с при 100°C.

В отличие от минеральных, синтетические масла вынуждены иметь в рецептуре набор присадок, а более поздние разработки - целые пакеты присадок, кото¬рые улучшают их свойства. Прежде всего - это повышение стойкости к окисле¬нию и термической деструкции, т.е. качества, которые определяют степень чи¬стоты двигателя.

По разные стороны Атлантики предпочтение было отдано двум разным маслам: в США применялось масло с вязкостью 3 мм2/с, а в Великобритании - 7.5 мм2/с. В первом случае было разработано масло AeroShell Turbine Oil 300, во втором - AeroShell Turbine Oil 750.

Однако, через некоторое время масло с вязкостью 3 мм2/с нашло применение и в британских авиадвигателях, AeroShell Turbine Oil 300 много лет успешно яв¬лялось основной маркой, отслужив «верой и правдой» как на американских, так и английских двигателях. Для повышения срока службы, прежде всего дви¬гателей RR, было разработано масло AeroShell Turbine Oil 390.

Несмотря на снижение объемов применения масел с вязкостью 3 мм2/с в авиа¬ционных двигателях, наблюдается тенденция роста его применения во вспомога¬тельных силовых установках (ВСУ), где за счет лучших низкотемпературных свойств масла повышается надежность запуска после длительного полета в ус¬ловиях низких температур.

Вскоре после внедрения в эксплуатацию масла AeroShell Turbine Oil 390 изме¬нился подход и в США. С постоянным ростом размеров и мощности двигателей потребовалось масло с более высокой термоокислительной стабильностью и лучшими противоизносными свойствами пусть даже и за счет ухудшения некото¬рых низкотемпературных свойств. Так возникла идея создания масла второго ти¬па (Type II) с вязкостью 5 мм2/сек.

В маслах «второго поколения» с вязкостью 5 мм2/с используются «загущеные» эфиры. Эти масла сначала нашли широкое применение в американских, затем английских, канадских и французских двигателях. AeroShell Turbine Oil 500 разработано с учетом этих требований.

С учетом требований сверхзвуковых полетов было разработано синтетическое масло с вязкостью 5 мм2/с - AeroShell Turbine Oil 555, улучшенное по стой¬кости к высоким температурам и нагрузкам.

Изменения требований последних двадцати лет к эксплуатации ГТД (снижение расхода топлива, возросшие температура и давление) и технологий по его об¬служиванию привели к появлению более жестких требований к системе смазки двигателя. Воздействие двигателя на масло таково, что масла «2-го типа» (TypeII) уже не столь эффективны в современных двигателях. Созданное масло AeroShell Turbine Oil 560 отвечает требованиям к повышенной термоокислительной ста-бильности (ТОС). Масла с улучшенной ТОС принято называть маслами «треть¬его поколения» или HTS (high thermal stability).

В ВВС Великобритании первоначально за стандарт было выбрано масло вязкос¬тью 7.5 мм2/с по спецификации DERD 2487 (Действующая DEF STAN 91-98), од¬нако, затем в 1980-х было решено, что будущее за требованиями DERD 2497 (Действующая DEF STAN 91-100) к маслам с повышенными рабочими режимами эксплуатации ГТД.

В США и ВВС США предпочтение по-прежнему отдают маслам вязкостью 3 мм2/с, и позднее 4 мм2/с и поддерживают требования к рабочим характеристикам за счет внесения дополнений в MIL-PRF-7808 (ранее MIL-L-7808). ВМФ США, более за¬интересованный в качественном масле для вертолетных редукторов, отдал предпо¬чтение маслу с вязкостью 5 сантистокс и после нескольких переизданий зафикси¬ровал свои требования в спецификации MIL-PRF-23699 (ранее MIL-L-23699). По¬следнее издание данной спецификации MIL-PRF-23699F включает уже три класса масел с вязкостью 5 сантистокс; стандартный класс (STD), коррозионно-устойчивый (C/I) и с повышенной термоокислительной стабильностью (HTS). Для каждого клас¬са масел существует ряд допущенных продуктов из линейки масел Aeroshell для ГТД (см. сводную таблицу в конце настоящего раздела).

Не так давно стало очевидным, что для передачи большей мощности в еще более нагруженных условиях применения в редукторах вертолетов масла по специфика¬ции MIL-L-23699 не всегда показывают удовлетворительные результаты. Как следст¬вие многие эксплуатанты вертолетной техники, в т.ч. ВМФ США стали применять масло AeroShell Turbine Oil 555 - масло с вязкостью 5 сантистокс с улучшенными противоизносными характеристиками. Это в свою очередь привело к созданию американской военной спецификации DOD-L-85734 для масел вертолетных редук-торов и трансмиссий. Масло AeroShell Turbine Oil 555 полностью отвечает требо¬ваниям этой спецификации.


Самолеты старых марок

Эксплуатация ГТД ранее проводилась с применением особых сортов минеральных масел, которые в настоящее время не всегда уже вырабатываются. Если для двига¬теля были допущены масла по спецификациям MIL-L-6081 или DEF STAN91-90 (ра¬нее DERD 2490), эксплуатанты такой техники должны проконсультироваться у раз¬работчика/поставщика или ремонтной организации.

В ряде случаев возможен допуск к применению синтетических марок масел, одна¬ко, такие допуски выдаются только в индивидуальном порядке. Было бы серьезным заблуждением полагать, что все современные турбинные масла (минеральные или синтетические) могут выступать в качестве полноценных аналогов для применения на самолетах старых марок.


Отбор и исследование проб масла

Регулярные исследования масла, отобранного из системы смазки двигателя, давно стали хорошей основой для реализации полноценной программы по ТОиР. Сами эксплуатанты авиатехники стали уделять гораздо большее внимание исследовани¬ям масла для диагностики неисправностей на ранних стадиях. Обычно данные ис¬следования включают спектрометрический метод для определения металлов в мас¬ле и несколько несложных исследований для определения вязкости и кислотного числа. Данной услугой можно воспользоваться через ряд компаний, входящих в группу Shell.

Важно помнить, что качество полученных данных полностью зависит от соблюде¬ния требований по отбору проб. Единичной пробы не достаточно, чтобы опреде¬лить тенденцию или какие-либо значительные изменения, одна проба может лишь показать уже фактическую проблему. В этой связи эксплуатанты должны:

  • Аккуратно производить отбор проб. Для получения лучших результатов производите отбор проб зразу после останова двигателя. Каждый отбор проб производится одним и тем же способом. Неправиль¬но отобранная проба может привести к неверным выводам относительно неисправ¬ностей двигателя.
  • Опирайтесь на результаты периодических исследований. Эксплуатантам следует следить за изменениями и динамикой показателей в процес¬се эксплуатации, а не только за абслолютными значениями.
  • Будьте последовательны. Отбирайте пробы одним и тем же способом через равные промежутки времени. Размещайте надежную этикетку на отобранную пробу.

Область применения

При сертификации ВС в Сертификате типа приводится перечень масел для каждой точки смазки. Двигательные масла, которые допущены к применению, должны быть указаны в Сертификате типа, либо номером спецификации, либо конкретны¬ми торговыми марками. В нормативных документах Федерального управления авиации США точно определено, что в сертифицированном воздушном летатель¬ном аппарате могут использоваться только двигательные масла, допущенные к при¬менению. Поэтому владелец воздушного летательного аппарата, либо его уполно¬моченный представитель, несет ответственность за принятие решения о том, какое моторное масло должно в нем использоваться.


Допуски масел

Предполагается, что допуски масел, перечисленных в данном разделе, являются действующими на момент выхода данного документа в печать, тем не менее, реко¬мендуется обратиться к документации соответствующих двигателестроительных фирм и бюллетенями по эксплуатации, чтобы убедиться в том, что данное масло со¬ответствует самому последнему перечню допусков смазочных материалов, прове¬денных двигателестроительными фирмами.


Типичные значения

В следующем разделе проанализированы типичные значения каждой марки ма¬сла для ГТД. При проведении испытаний продукта могут проявляться некоторые от¬клонения от приведенных типовых количественных данных, указанных в настоящем руководстве, но результаты испытаний должны находиться в пределах требования спецификации.


Промывка компрессора гтд

Некоторые фирмы-производители газотурбинных двигателей разрешают, а иногда даже рекомендуют, регулярную промывку компрессора. При этом, вода и/или спе¬циальная промывочная жидкость впрыскивается в компрессор, либо в режиме мало¬го газа на земле, либо в ходе конечной фазы выключения двигателя. Целью данной промывки является восстановление рабочих характеристик компрессора путем вы¬мывания любых отложений / песка / грязи / пыли, которые могли накопиться на ло¬патках турбины компрессора, таким образом, вызывая ухудшение его работы.

Техники должны строго соблюдать требования двигателестроительных фирм по проведению промывок компрессора и, в частности, любых требований по его про¬сушивающему прогону, поскольку неправильное применение цикла промывки / просушки может привести к попаданию воды и / или специальной промывочной жидкости в систему смазки.


Интервал между заменами масла

Для многих газотурбинных двигателей отсутствует четкий установленный интервал замены масла, причина состоит в том, что замена масла в системе происходит в результате его нормального расходования в течение определенного количества ча¬сов. Для некоторых типов двигателей, особенно менее мощных, двигателестрои-тельные фирмы рекомендует регулярные замены масла. Поэтому техники обязаны соблюдать рекомендации по конкретным моделям двигателей, которые они обслу¬живают. В зависимости от состояния масла, а также смазываемых маслом узлов двигателя, двигателестроительная фирма может дать разрешение на продление ин¬тервала между заменами масла.

Для газовых турбин, используемых при проведении работ в прибрежной зоне (на¬пример, эксплуатация вертолетов на некотором расстоянии от берега), где в атмо¬сфере имеется соль, а также в зонах с высокими температурами / высокой влаж¬ностью, либо в песчаных / запыленных районах, могут оказаться необходимыми регулярные замены масла, поскольку они способствуют удалению из масла любых нежелательных примесей, включая соль, песок, пыль, грязь, воду.


Переход с одной марки масла на другую

В большинстве случаев синтетические масла для ГТД одной группы вязкости совме¬стимы и способны смешиваться со всеми другими синтетическими маслами той же самой группы вязкости (а во многих случаях, также и других групп вязкости). Тем не менее, при переходе с одной марки синтетического турбинного масла на другую, техник должен следовать рекомендациям двигателестроительных фирм.

Замена масла пополнением (смешиванием) позволяет производить его замену по¬степенно, и появляются все более убедительные свидетельства того, что такая заме¬на осуществляется более плавно для системы смазки двигателя. В то время, как большинство двигателестроительных фирм таких, как, например, Rolls Royce, GE, P&W, CFMI и т.д., разрешают проводить смену масла пополнением (смешивани¬ем), другие двигателестроительные фирмы такие, как, например, Honeywell, не де¬лают этого, и разрешают проводить смену масла только путем слива и повторного заполнения, либо путем слива, промывки двигателя и его повторного заполнения маслом.

Компания Shell всегда советует, что составляет часть ее политики, соблюдать реко¬мендации двигателестроительных фирм. Кроме того, она рекомендует более часто проверять масляные фильтры в течение начального периода работы двигателя, а также после замены масла.


Совместимость с материалами

Появление синтетического масла для применения в газотурбинных двигателях пре¬доставило возможность значительно расширить безопасный диапазон экстремаль ных значений рабочих температур (значительно превышающую возможности ми неральных масел), что привело к появлению проблемы его совместимости, не толь ко с эластомерами, но и металлами, красками, лаками, изоляционными материа лами и пластмассами. Фактически пришлось пересматривать все материалы, свя занные со смазочными материалами в летательном аппарате, а в некоторых слу¬чаях и разрабатывать новые материалы, дающие возможность в максимальной сте¬пени извлечь преимущества, получаемые от применения синтетических масел для ГТД.

Большая часть этих работ была проведена фирмами-производителями в других от¬раслях промышленности, а результаты приводятся под общим заголовком групп ма¬териалов.


Совместимость эластомеров

При применении синтетического сложноэфирного турбинного масла дополнитель¬но была исследована его совместимость с уплотнительными материалами, пласт¬массами или красками.

Как правило, компании группы Shell не дают рекомендаций относительно такой сов¬местимости, поскольку применение масел в авиации является ответственным вопросом, а степень совместимости зависит от условий эксплуатации, требований к рабочим ха¬рактеристикам, а также точного состава материалов. Во многих случаях производи¬тели оборудования проводят свои собственные испытания на совместимость, либо обя¬зывают поставщиков эластомера проводить для них такие испытания. И многие по¬ставщики эластомеров выпускают таблицы, в которых указывается совместимость их продукции с рядом других материалов. Поэтому информацию, предоставленную в данном документе, следует рассматривать только как рекомендацию.


Краски

Как выяснилось, краски на основе эпоксидной смолы оказались фактически един¬ственными красками полностью совместимыми с данным типом масел, не подвергаясь никакому разложению, либо размягчению, либо образованию пятен при использовании, за исключением очень светлых цветовых оттенков, которые яв¬ляются очень восприимчивыми к образованию пятен из-за существующего цвета антикоррозионной присадки, содержащейся практически во всех смазочных мате¬риалах на основе сложных эфиров.


Пластмассы

Для оценки совместимости необходимо рассматривать только наиболее широ¬ко распространенные пластмассы. Наиболее совместимым с химической и фи¬зической точек зрения является политетрафторэтилен, как и следовало ожидать, исходя из его в целом инертных свойств. Подобным по свойствам с ним является высокомолекулярный полиамид. Поливинилхлорид быстро размягчается горя¬чим маслом и к применению не рекомендуется. В настоящее время сомнитель¬ными в этом отношении также являются полиэтилен и терилен, но их детальные исследования не проводились.


Лаки

Большинство обычно используемых фенольных пропиточных лаков при контакте с горячим маслом размягчаются, но некоторые из более прочных сортов, проявляют сопротивляемость от удовлетворительной до хорошей. Кремнийорганические лаки и TS 188 размягчаются в значительно большей степени. Модифицированные лаки на основе алкидной смолы, подвергнутые термической обработке, обладают хо¬рошей устойчивостью к маслу, но имеют плохую стойкость к воздействию воды. Ко¬гда, кроме всего, требуется хорошая стойкость к воздействию воды, рекомендуется покрывать лак водостойким верхним отделочным слоем.


Минеральные и растительные масла

Синтетические масла на основе сложных эфиров несовместимы с минеральными и растительными маслами. При любых обстоятельствах запрещается использовать эти вещества вместе, и, при переходе от одного типа масла на другой, требуется особая осторожность, чтобы перед применением сложноэфирных смазочных мате¬риалов не допустить каких-либо остатков исходного продукта.


Металлы

Как и в случаях применения минерального масла, при устойчивых высоких темпе¬ратурах чистая медь оказывает заметное каталитическое воздействие на разложе¬ние сложных эфиров на их кислотные производные, а их появление в двигателях или другом оборудовании, таким образом, в высшей степени нежелательно. Мед¬ные сплавы такие, например, как латунь и бронза не обладают таким свойством в какой-либо заметной степени и могут использоваться без какого-либо риска.

На алюминий, сталь и их сплавы материалы воздействие не оказывается.

Кадмий, который используется в виде металлического покрытия в качестве защит¬ной оболочки для предохранения деталей, предназначенных во время эксплуата¬ции на пребывание в контакте с маслом, при высоких температурах имеет склон¬ность переходить в раствор, образуемый синтетическими маслами. Это растворяю¬щее воздействие не вредит смазочному материалу, но медленное удаление покры¬тия кадмия после многих часов эксплуатации снижает его эффективность в качест¬ве защитного средства.

Свинец и все сплавы, содержащие свинец подвергаются сильному воздействию синтетических смазочных материалов. Виды взаимодействия смазочного материала со свинцом различаются в зависимости от типа смазочного материала, но в общем случае, следует избегать всех составов, содержащих свинец. Наиболее общими формами использования свинца являются шлифуемые уплотнительные прокладки и свинцовистый припой, используемый, в частности, в ситах и фильтрах. В этих слу¬чаях сита следует изготавливать из меди.


Прочие металлы

Магний не подвержен воздействию синтетического масла, за исключением случа¬ев, когда проявляется щелочной гидролиз. Таким образом, магний не следует ис¬пользовать в тех случаях, когда существует какая-либо вероятность проявления ще¬лочного гидролиза, либо, в качестве альтернативы, для защиты деталей из магния их можно покрывать эпоксидной смолой.

Монель и инконель не подвержены воздействию синтетического масла.

Вольфрам накапливает очень тонкую пленку мягкой сажи после продолжительно¬го погружения в синтетические масла в статическом режиме. Эта пленка легко уда¬ляется путем обтирки деталей, не оставляя никаких следов коррозии. В условиях промывки, обычно связанных с циркуляционными системами смазки, эта пленка не образуется, и ее воздействие можно игнорировать.

Цинк, в качестве цинкового защитного покрытия, подвергается воздействию синте¬тических смазочных материалов, что приводит к созданию цинковых солей жирной кислоты, вследствие чего использоваться не должен. Синтетические масла лучше всего хранятся в луженых канистрах из мягкой низкоуглеродистой стали, либо в слу¬чае ее отсутствия, полированной мягкой стали.

Титан не подвержен воздействию синтетического масла.

Серебро и покрытие серебром, в большинстве случаев, не подвержено воздейст¬вию синтетического масла. Тем не менее, в некоторых синтетических маслах на ос¬нове сложных эфиров, группа присадок, особенно присадок для больших нагру¬зок, вступает в реакцию с серебром и чернит или даже снимает серебряное по¬крытие.

Хромовое покрытие не подвержено воздействию синтетического масла.

Никель и сплавы на его основе в большинстве случаев ведут себя удовлетвори¬тельно.

Покрытие оловом в большинстве случаев ведет себя удовлетворительно.

Для масляных баков ВС рекомендуемым материалом является легкий сплав или не¬ржавеющая сталь.

ПРИМЕНЕНИЕ МАСЕЛ AEROSHELL ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И СУДОВЫХ ГТД

При выборе масла AeroShell для промышленных ГТД следует провести исследо¬вание свойств данного масла. Это позволит получить приблизительное указание на то, как будет себя вести данный продукт в условиях конкретного применения Тем не менее, такая информация должна рассматриваться только как рекоменда ция. Невозможно прогнозировать поведение продукта в конкретном варианте при менения на основании лабораторных испытаний, окончательное решение о при менении принимается по результатам испытаний, которые проводятся либо на фа ктически используемом оборудовании, либо на стенде в условиях, которые пред¬полагаются в процессе применения изделия.

Основное использование масел AeroShell для промышленных ГТД приходится на их применение в промышленных и судовых газовых турбинах авиационного типа. Такого рода двигатели нашли свое применение:

  • в производстве электроэнергии;
  • в мощных, крупных насосах и компрессорах, особенно в трубопроводной отрас¬ли и в нефтехимической промышленности;
  • в силовых судовых установках.

В авиационном двигателе, к важнейшим конструкционным особенностям относятся размер и вес, что приводит к созданию компактных агрегатов. Такое конструктив¬ное исполнение возлагает повышенные требования на детали двигателя и смазоч¬ные материалы, чтобы обеспечить их абсолютную надежность при высоких темпе¬ратурах эксплуатации двигателя.

Наземные и судовые двигатели на основе авиационных ГТД сохраняют существен¬ные конструктивные элементы своих авиационных версий и, таким образом, предъ¬являют аналогичные требования к системам смазки. Поэтому именно двигателестро-ительные фирмы дают разрешение на применение авиационных синтетических тур¬бинных масел в этих двигателях. Только эти смазочные материалы обладают хара¬ктеристиками, требуемыми для обеспечения смазки и охлаждения агрегата в тяже¬лых условиях эксплуатации.