中美Ⅱ型航空潤(rùn)滑油規(guī)范GJB 1263與MIL-PRF-23699對(duì)比分析

孫元寶，邱貞慧

（空軍勤務(wù)學(xué)院航空油料物資系，江蘇徐州 221000）

中美Ⅱ型航空潤(rùn)滑油規(guī)范GJB 1263與MIL-PRF-23699對(duì)比分析

孫元寶，邱貞慧

（空軍勤務(wù)學(xué)院航空油料物資系，江蘇徐州 221000）

研究了美軍Ⅱ型航空潤(rùn)滑油MIL-PRF23699標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展變化情況，對(duì)比了我國(guó)Ⅱ型航空潤(rùn)滑油標(biāo)準(zhǔn)GJB1263A-98與美軍MIL-PRF-2399航空潤(rùn)滑油規(guī)范之間的聯(lián)系與區(qū)別，對(duì)兩者之間的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出了兩者之間差異性的主要原因，對(duì)探索兩種不同標(biāo)準(zhǔn)油品在應(yīng)急情況下的代用研究具有重要的意義。

航空潤(rùn)滑油；對(duì)比；分析

1 中美Ⅱ型合成航空潤(rùn)滑油的變化發(fā)展

航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油是保障現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)正常飛行的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，美軍在20世紀(jì)發(fā)展了MIL-L-7808系列航空潤(rùn)滑油，該油品曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用和軍用領(lǐng)域。美海軍在使用7808系列油品的基礎(chǔ)上，出于自身保障的需要，尤其是為了解決最初使用MIL-L-7808航空潤(rùn)滑油帶來(lái)的潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)淤渣，存在焦化物和沉淀的問(wèn)題，于1963年頒布了自己的航空潤(rùn)滑油MIL-L-23699規(guī)范，該規(guī)格的潤(rùn)滑油稱為Ⅱ型合成油，基礎(chǔ)油采用熱氧化安定性更好的新戊基多元醇酯受阻酯，蒸發(fā)損失比I型潤(rùn)滑油減少70%，其100℃運(yùn)動(dòng)黏度為5 mm2/s，使用溫度范圍是-40℃～200℃，對(duì)低溫啟動(dòng)性能規(guī)定沒(méi)有MIL-L-7808嚴(yán)格，這是由于海軍和空軍所處環(huán)境不同。隨著裝備技術(shù)的發(fā)展，美軍23699系列合成航空潤(rùn)滑油技術(shù)規(guī)范也在不斷更新。1997年，出臺(tái)了參考性軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-23699F替代了1994年版本的MIL-L-23699E；2014年，新的MIL-PRF-23699G[1]規(guī)范出臺(tái)，取代了23699F，成為目前現(xiàn)用的最新標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)于1991年10月18日頒布了GJB 1263-91《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油》[2]，并于1992年6月正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)主要性能符合MIL-L-23699 C，與法國(guó)埃索2380性能相當(dāng)，屬于Ⅱ型中等黏度的航空潤(rùn)滑油[3，4]。該油以三羥基丙烷酯及己二酸三羥甲基丙烷己二酸酯的混合物為基礎(chǔ)油，并加有抗氧、抗腐蝕、抗磨損等添加劑制成，為紅褐色透明液體，具有優(yōu)良的熱氧化安定性、黏溫性、貯存安定性和抗腐蝕抗磨性能，該標(biāo)準(zhǔn)自出臺(tái)以來(lái)，一直未進(jìn)行更新。目前的代表性油品為石油化工研究院生產(chǎn)的4050號(hào)合成航空潤(rùn)滑油。從標(biāo)準(zhǔn)體系的傳承來(lái)說(shuō)，我國(guó)GJB 1263與美軍的23699系列合成航空潤(rùn)滑油存在著相當(dāng)密切的關(guān)系，但由于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更新速度較慢，與美軍的最新標(biāo)準(zhǔn)要求相差較大。

2 美軍標(biāo)MIL-PRF-23699G與MILPRF-23699F變化分析

美軍MIL-PRF-23699G于2014年頒布，取代了1997年頒布的MIL-PRF-23699F。該規(guī)范共包括了四種不同等級(jí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，主要用于要求在100℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度為5 mm2/s的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用潤(rùn)滑油，其主要成分為由新戊基多元醇酯，其中四種油品北約代號(hào)分別為 O-152（C/I，腐蝕抑制型）、O-154（HTS，高熱安定型）、O-156（STD，標(biāo)準(zhǔn)型，不含腐蝕抑制劑）和O-167（EE，增強(qiáng)酯型）。相對(duì)于F版本，G版本增加了一類酯增強(qiáng)型航空潤(rùn)滑油。

從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的主要變化來(lái)看，在主要性能指標(biāo)上變化不大，但由于新標(biāo)準(zhǔn)中增加了EE型航空潤(rùn)滑油，部分指標(biāo)對(duì)這一油品做了單獨(dú)的要求，如在總酸值的控制上，EE型航空潤(rùn)滑油要求不大于0.75 mgKOH/g，小于其他3種1.0 mgKOH/g的要求；在G版本中，高熱安定型和酯增強(qiáng)型具有相同的熱安定性方面的要求，標(biāo)準(zhǔn)型和腐蝕抑制型則執(zhí)行同一要求。在微量金屬含量要求方面，G版本多了一項(xiàng)硼元素含量測(cè)定；在錫的含量測(cè)定方面，由于測(cè)定方法有所改變，量值由2調(diào)整到11，但這僅是由于測(cè)量方法不同造成的，不代表標(biāo)準(zhǔn)要求的放寬。此外，G版本相對(duì)于F版本一個(gè)重要的變化是對(duì)于新增加的酯增強(qiáng)型潤(rùn)滑油單獨(dú)在橡膠相容性測(cè)定方面做了規(guī)定，分別要求測(cè)定SAE AMS3217/5（150 ℃）、氟碳橡膠 SAE AMS7276（175 ℃）和氟碳橡膠SAE AMS-R-83485（175℃）在不同時(shí)間條件下的性能變化特性，F(xiàn)版本無(wú)此要求，體現(xiàn)了美軍對(duì)于新型油品可能與發(fā)動(dòng)機(jī)密封件相接觸時(shí)物理性能變化范圍的嚴(yán)格要求。除此之外，兩個(gè)版本并無(wú)大的變化。

3 美軍標(biāo)MIL-PRF-23699G與GJB1263-91對(duì)比分析

我國(guó)目前按GJB 1263-1991《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油》標(biāo)準(zhǔn)研制生產(chǎn)的高溫合成航空潤(rùn)滑油代表性油品為4050號(hào)合成高溫航空潤(rùn)滑油，其主要性能指標(biāo)參考了美軍標(biāo)準(zhǔn)MIL-L-23699 C標(biāo)準(zhǔn)。從標(biāo)準(zhǔn)體系的傳承性來(lái)看，美軍的MIL-L-23699標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)展到了G版，而我國(guó)的GJB1263現(xiàn)在仍是沿用20世紀(jì)90年代初的標(biāo)準(zhǔn)，兩者在主要內(nèi)容體系上是相同的，但由于美軍武器裝備的發(fā)展和材料工藝者的調(diào)整，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的性能變化也一直在進(jìn)行微調(diào)，導(dǎo)致兩者之間也存在一定的差異，主要如下。

3.1 油品分類

美軍MIL-PRF-23699G規(guī)定的油品共分四種類型，主要是考慮油品應(yīng)用的不同場(chǎng)合和使用條件要求而規(guī)定，其中的EE（酯增強(qiáng)型）型為新增加品種，主要是為了進(jìn)一步提高油品的高溫使用性能。目前我國(guó)的GJB1263-91規(guī)定的油品仍為一種，沒(méi)有進(jìn)一步的細(xì)分?？梢钥闯?，美軍對(duì)于航空潤(rùn)滑油的高溫性能越來(lái)越重視，通過(guò)改進(jìn)基礎(chǔ)油和添加劑等手段進(jìn)一步提高油品的抗高溫氧化安定性[5]。

3.2 外觀方面

我國(guó)GJB 1263系列航空潤(rùn)滑油要求透明，無(wú)懸浮物和其他雜質(zhì)，但在MIL-L-23699G中對(duì)此不做要求，但增加了“首次生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試要求”。由于美軍的油品生產(chǎn)廠家對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，新生產(chǎn)的油品出現(xiàn)雜質(zhì)的可能性幾乎沒(méi)有。

3.3 酸值方面

國(guó)產(chǎn)GJB 1263系列航空潤(rùn)滑油要求油品的酸值不大于0.5 mgKOH/g，而MIL-L-23699G則要求油品的總酸值是不大于1.0 mgKOH/g，后者主要是對(duì)相對(duì)于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求較為寬松，這主要是由于兩國(guó)對(duì)于油品的高溫性能和腐蝕性能之間的平衡要求側(cè)重點(diǎn)不同。一般油品尤其是酯類油品在高溫條件下容易出現(xiàn)氧化結(jié)焦，導(dǎo)致油品的酸值增大，即使不斷調(diào)整添加劑的配方，也是酯類油品所無(wú)法避免的[6，7]。

3.4 運(yùn)動(dòng)黏度

在運(yùn)動(dòng)黏度方面，在100℃運(yùn)動(dòng)黏度要求相同，均為4.90 mm2/s～5.40 mm2/s；40℃運(yùn)動(dòng)黏度要求相差較大，我軍GJB 1263要求40℃運(yùn)動(dòng)黏度不大于30 mm2/s，而美軍MIL-L-23699G則要求不小于23 mm2/s，差異較大；-40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度要求相同，均為不大于13 000 mm2/s。40℃運(yùn)動(dòng)黏度的差異主要原因是美軍該油品主要用于艦載機(jī)，考慮到常溫啟動(dòng)時(shí)甲板的溫度條件，應(yīng)當(dāng)具有一定的黏度保證油品的潤(rùn)滑性能，而我國(guó)在當(dāng)時(shí)條件下則沒(méi)有這樣的客觀條件要求。

3.5 儲(chǔ)存安定性

在儲(chǔ)存安定性方面，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要在-18±2.5℃條件下進(jìn)行42 d（6周）和在24±5℃條件下進(jìn)行儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)，要求無(wú)結(jié)晶，無(wú)分離或凝膠現(xiàn)象，符合全部出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目要求；美軍標(biāo)準(zhǔn)在23699F標(biāo)準(zhǔn)中的要求與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)類似，但多了一項(xiàng)在-40℃～60℃條件下進(jìn)行為期3年的儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)，而在23699G版本中，對(duì)此項(xiàng)要求由3年改為1年，這是兩者之間的主要差異。

3.6 摩擦學(xué)性能

減少機(jī)械部件的摩擦和磨損是航空潤(rùn)滑油最重要的作用，其摩擦學(xué)性能的好壞直接影響到油品的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了油品要進(jìn)行四球?qū)嶒?yàn)，要求對(duì)油品的PB值、PD值、ZMZ值和D值進(jìn)行檢測(cè)并報(bào)告檢測(cè)結(jié)果。四球機(jī)實(shí)驗(yàn)是用來(lái)檢測(cè)油品的潤(rùn)滑性和抗摩擦性能，我國(guó)在外場(chǎng)使用前不進(jìn)行檢測(cè)，只要求在出廠時(shí)檢測(cè)。在23699G中，美軍對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的要求，要求對(duì)生產(chǎn)的航空潤(rùn)滑油進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中齒輪承載性能、軸承沉積、模擬實(shí)驗(yàn)、軸承腐蝕等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

3.7 微量元素含量

油品中的微量元素含量可以有效評(píng)價(jià)油品對(duì)潤(rùn)滑部位保護(hù)作用的好壞。在微量元素含量檢測(cè)方面，美軍在23699G版本中要求非常嚴(yán)格，用兩種（RDE-AES和ICP-AES）發(fā)射光譜法進(jìn)行微量元素的測(cè)量，測(cè)試的種類也由12種增加到14種，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中則為12種，缺少了硼、錫兩種元素含量的測(cè)定要求；此外在微量元素的含量要求方面，也存在一定的不同，有的是由于兩國(guó)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料組成要求而導(dǎo)致的，也有的是因?yàn)椴煌臏y(cè)試手段本身對(duì)同一元素的檢測(cè)靈敏度不同造成的差異。

3.8 高溫氧化安定性與腐蝕

美軍在23699G版本中，增加了一類新型油品，目的就是使之適應(yīng)溫度更高條件下的潤(rùn)滑與防護(hù)，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中尤其強(qiáng)調(diào)油品的高溫性能。在274℃條件下進(jìn)行氧化安定性與腐蝕實(shí)驗(yàn)中，美軍MIL-L-23699G標(biāo)準(zhǔn)與我軍標(biāo)準(zhǔn)要求一致；在進(jìn)行175℃、204℃和218℃氧化腐蝕實(shí)驗(yàn)時(shí)，美軍標(biāo)準(zhǔn)中將四種油品劃分為兩組進(jìn)行要求，尤其在218℃時(shí)，對(duì)HTS和EE型兩種油品，美軍要求運(yùn)動(dòng)黏度和總酸值的變化不超過(guò)60%和10 mgKOH/g，我軍無(wú)此分類要求，且只要求檢測(cè)后報(bào)告即可。

3.9 橡膠相容性實(shí)驗(yàn)

由于美軍飛機(jī)材料制造技術(shù)不斷發(fā)展，各種新型橡膠不斷地被應(yīng)用于飛機(jī)部件的制造及密封中，所以美軍高度重視橡膠相容性實(shí)驗(yàn)，這也是23699G與23699F之間存在的一個(gè)重要區(qū)別。在橡膠相容性的測(cè)度要求中，美軍MIL-L-23699 G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定比我軍GJB 1263標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，除了對(duì)常規(guī)的硅橡膠進(jìn)行相容性實(shí)驗(yàn)外，還特別針對(duì)氟碳橡膠增加多項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容，體現(xiàn)了美軍裝備發(fā)展對(duì)油品要求的不斷改進(jìn)。

4 小結(jié)

通過(guò)對(duì)比可以看出，在我軍GJB 1263-1991《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油》涉及的18項(xiàng)指標(biāo)中，有11項(xiàng)與美軍MIL-L-23699標(biāo)準(zhǔn)要求完全相同，而美軍標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了24項(xiàng)（F版本為18項(xiàng)），要求也更加細(xì)致，貼近裝備發(fā)展實(shí)際。Ⅱ型航空潤(rùn)滑油相對(duì)于Ⅰ型航空潤(rùn)滑油主要差別在于能夠適應(yīng)更高溫度條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑保護(hù)[8]。從國(guó)內(nèi)外各型飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)研究發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)面臨著更加嚴(yán)苛摩擦條件、更高的回油溫度，因此，無(wú)論如何改進(jìn)航空潤(rùn)滑油的配方體系，現(xiàn)有的酯類體系的使用潛力已經(jīng)基本上被挖掘殆盡，要進(jìn)一步提高航空潤(rùn)滑油的高溫性能只有研究使用新的基礎(chǔ)油，如PAO等。但以酯類為基礎(chǔ)油的Ⅱ型航空潤(rùn)滑油在目前還有較大的使用市場(chǎng)和空間，可以用于對(duì)回油溫度要求不是特別高的潤(rùn)滑場(chǎng)合[9]。從我國(guó)GJB 1263-91《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油》的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容來(lái)看，與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比，更新速度偏慢，部分內(nèi)容與現(xiàn)有航空裝備不能很好地適應(yīng)。因此，有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織力量，對(duì)相關(guān)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修訂，尤其要注重油品高溫條件下的氧化與腐蝕防護(hù)作用的發(fā)揮，以更好地促進(jìn)新油品的研究與開(kāi)發(fā)，為我國(guó)航空事業(yè)提供更扎實(shí)的油料保障。

［1］美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn).MIL-PRF-23699G，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)合成潤(rùn)滑油性能規(guī)范［S］.2014.

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn).GJB 1263-91，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油［S］.1991.

［3］張丙伍，孫丁偉，等.航空潤(rùn)滑油規(guī)格發(fā)展概述［J］.潤(rùn)滑油，2010，25（5）：1-4.

［4］朱旭斌.美軍標(biāo)性能規(guī)范淺析［J］.航天標(biāo)準(zhǔn)化，2012，（1）：9-11.

［5］王平.燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格［J］.潤(rùn)滑油，2009，24（4）：5-11.

［6］王貽全，梁宇翔.多元醇酯基礎(chǔ)油性能-結(jié)構(gòu)關(guān)系研究及在航空潤(rùn)滑油中的發(fā)展概述［J］.潤(rùn)滑油，2014，29（3）：33-38.

［7］費(fèi)逸偉，郭峰.酯類航空潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油簡(jiǎn)介［J］.山東化工，2015，44（8）：106-108.

［8］姜會(huì)澤，費(fèi)逸偉.酯類潤(rùn)滑油的結(jié)構(gòu)對(duì)性能影響研究［J］.當(dāng)代化工，2015，44（7）：1570-1572.

［9］吳森，徐健.軍用高性能航空潤(rùn)滑油發(fā)展趨勢(shì)研究［J］.潤(rùn)滑油，2015，（3）：5-7.

Comparative analysis of typeⅡaviation engine oil accord with standards of GJB1263 and MIL-PRF-23699

SUN Yuanbao，QIU Zhenhui
（Air Force Logistics College，Aviation Oil and Material Department，Xuzhou Jiangsu 221000，China）

Researched development of the typeⅡaviation engine oil used in US military,comared the typeⅡaviation engine oil accord with the standards of GJB 1263 and MIL-PRF-23699,the differences and relations between in the two standards were discussed amply,and the results can be very important in the applied fields to substitute one oil for another.

aviation engine oil；comparative；analysis

TE626.34

A

1673-5285（2017）08-0146-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.034

2017－07-20

孫元寶，男（1976-），博士，空軍勤務(wù)學(xué)院教員，研究方向?yàn)楹娇沼土蠎?yīng)用與油品分析，郵箱：sunyb_214@163.com。