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