中美Ⅰ型航空潤(rùn)滑油GJB135A與MIL-PRF-7808L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Ⅰ型航空潤(rùn)滑油GJB135A與MIL-PRF-7808L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)

研究了我國(guó)Ⅰ型航空潤(rùn)滑油GJB135A-98與美軍MIL-L-7808L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

隨著現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，作為潤(rùn)滑、保護(hù)、降溫等主要功能載體，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油也在不斷地發(fā)展進(jìn)步。美軍在1951年制訂了MIL-L-7808規(guī)格[1]，該規(guī)格以雙酯為基礎(chǔ)油，即I型合成油，使用溫度范圍為-54-175℃，該航空潤(rùn)滑油性能穩(wěn)定可靠，由具有較高熱穩(wěn)定性的雙酯與抗氧劑、極壓抗磨劑、腐蝕抑制劑等添加劑調(diào)配而成，廣泛應(yīng)用于軍用和民用航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，目前已經(jīng)發(fā)展到MIL-PRF-7808L規(guī)格。我國(guó)在參考美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，頒布了GJB 135系列[2]合成航空潤(rùn)滑油規(guī)范，其中，4109號(hào)合成航空潤(rùn)滑油就是該規(guī)范中的典型代表油品。這兩種航空潤(rùn)滑油規(guī)格之間存在著很大的聯(lián)系，但由于國(guó)情與裝備情況的差別，在部分指標(biāo)上還在一定的差異[3]。

1 美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-7808L的發(fā)展

美軍的航空油料標(biāo)準(zhǔn)目前主要可分為為性能規(guī)范(PRF，performance)和詳細(xì)規(guī)范(DTL，Detail)兩大類(lèi)，性能規(guī)范是美軍國(guó)防部在1994年6月開(kāi)始實(shí)施的美軍標(biāo)改革中推出的一種規(guī)范，如MIL-PRF-7808L(合成基航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油)；詳細(xì)規(guī)范與性能規(guī)范相對(duì)應(yīng)的，其定義是設(shè)計(jì)要求，即產(chǎn)品如何制作的規(guī)范，如MIL-DTL-5624(航空渦輪噴氣燃料)[4-5]。在我國(guó)航空油料產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中，往往會(huì)大量參考西方各類(lèi)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

MIL-L-7808系列規(guī)格潤(rùn)滑油具有較高熱穩(wěn)定性的雙酯(后又調(diào)整為多元醇酯)與抗氧劑、極壓抗磨劑、腐蝕抑制劑等添加劑調(diào)配而成[6]。以后航空燃?xì)鉁u輪向高速方向發(fā)展，燃燒室溫度升高，對(duì)航空潤(rùn)滑油的氧化安定性提出更高要求，1982年頒布的MIL-L-7808 J把潤(rùn)滑油的性能提高了一步，具體是把200℃的氧化試驗(yàn)時(shí)間從48 h增加到96 h，基礎(chǔ)油也由雙酯改為多元醇酯。1994年公布的MIL-L-7808L規(guī)格包含3 mm2/s和4 mm2/s兩個(gè)等級(jí)，該規(guī)格1997年升級(jí)為MIL -PRF-7808 L，該標(biāo)準(zhǔn)取代了MIL-PRF-7808K，其中的油品分為3級(jí)油和4級(jí)油兩類(lèi)，3級(jí)油主要用于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，4級(jí)油應(yīng)用于需要高粘度和高的熱安定性時(shí)。

2 GJB135A的發(fā)展

GJB 135A《合成航空潤(rùn)滑油規(guī)范》是我國(guó)于1998年7月發(fā)布，1999年1月1日開(kāi)始實(shí)施的一種合成航空潤(rùn)滑油規(guī)范，其前身是GJB 135-86《4109號(hào)合成航空潤(rùn)滑油》。該規(guī)范參考了美軍軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范MIL-L-7808《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤(rùn)滑油》，涵蓋了L型和H型兩種產(chǎn)品類(lèi)別。L型相當(dāng)于美國(guó)軍用規(guī)范MIL-PRF-7808Lk 3級(jí)油的水平；H型相當(dāng)于美軍軍用規(guī)范MIL-L-7808H的水平。該規(guī)范油品的主要代表為4109號(hào)合成航空潤(rùn)滑油，該油由中石化一坪化工廠生產(chǎn)，目前廣泛應(yīng)用于我國(guó)的部分型號(hào)飛機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)中，屬于I型低粘度油，短期使用可達(dá)到200℃，具有較好的熱氧化安定性、良好的高低溫性能和良好的熱安定性[7]。

3 美軍標(biāo)MIL-PRF-7808L與GJB135A-98對(duì)比分析

我國(guó)GJB135A-98與美軍MIL-PRF-7808L規(guī)范之間是修改采用關(guān)系，其中我國(guó)軍標(biāo)中的L型油規(guī)范與美軍規(guī)范中3級(jí)油十分類(lèi)似，兩者之間在大部分指標(biāo)上都相同，但由于兩國(guó)之間發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的差異，導(dǎo)致部分指標(biāo)也存在一定差異。

3.1 微量元素含量

美軍規(guī)范MIL-PRF-7808L中3級(jí)油規(guī)范中共提出了包括鋁、鐵、鉻等10項(xiàng)金屬元素含量分析要求，在我國(guó)GJB135A-98中全部采用，在金屬元素含量要求中，9項(xiàng)完全相同(表征量值的單位不同)，但在錫金屬含量中，美軍規(guī)范為不大于11 μg/g，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中則要求不大于4μg/g，原因于測(cè)試手段不同。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，錫含量測(cè)定建議用石墨爐原子吸收法；而美軍則要求用原子發(fā)射光譜(A/E 35U或-3 FAS-2C)測(cè)定，且明確指出：在用其他方法測(cè)量時(shí)，錫含量不得大于4 μg/g，與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相同。

3.2 固體顆粒雜質(zhì)

GJB135A-98中L型油品要求檢測(cè)顆粒污染時(shí)通過(guò) 0.45μm和3μm濾膜，含量不大于5.0mg/L，與美軍標(biāo)相比，僅多了0.45μm濾膜要求，其他完全相同。

3.3 中和值

中和值均為0.3mgKOH/g，但美軍標(biāo)用酸值表示，我軍用中和值表示，并把pH值為11時(shí)作為滴定終點(diǎn)。

3.4 運(yùn)動(dòng)粘度

在100℃與40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)要求相同，均為不小于3mm2/s和11.5mm2/s；在-51℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定時(shí)，美軍標(biāo)則分別要求在35 min、3h、72h時(shí)均不大于1700mm2/s，但我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中則將此要求單列為低溫穩(wěn)定性指標(biāo)，量值要求相同。

3.5 閃點(diǎn)

均要求測(cè)定開(kāi)口閃點(diǎn)，規(guī)定值均為不小于210℃。

3.6 蒸發(fā)損失

均要求在205±1℃時(shí)測(cè)定，指標(biāo)要求不大于30%(m/m)。

3.7 泡沫性能(靜態(tài))

在泡沫性能(靜態(tài))要求方面，都要求測(cè)定泡沫體積和泡沫破滅時(shí)間，GJB 135A-98要求量值為測(cè)定，無(wú)限制值要求；美軍標(biāo)要求為不大于100mL和60s，兩者存在較明顯差異，表明在抗泡性指標(biāo)上國(guó)內(nèi)要求較為寬松。

3.8 鉛腐蝕

鉛腐蝕方面，GJB 135A-98要求在163℃，1h條件下不大于0.9mg/cm2，美軍標(biāo)測(cè)定條件要求相同，但其限制值換算后為0.93mg/cm2，兩者非常相近，我軍要求略微嚴(yán)格一些。

3.9 232℃時(shí)腐蝕實(shí)驗(yàn)

232℃時(shí)腐蝕實(shí)驗(yàn)要求測(cè)定銀腐蝕和青銅腐蝕。銀腐蝕實(shí)驗(yàn)要求完全相同，均為不大于±0.45mg/cm2，只是在表征的單位方式不同；青銅實(shí)驗(yàn)我國(guó)要求為T(mén)2銅片，美軍標(biāo)要求為用硅青銅(SAE-AM 4616)代替銅，兩者存在一定的差異。

3.10 腐蝕與氧化安定性

GJB175A-98中對(duì)腐蝕和氧化安定性做了比較嚴(yán)格的要求，一是要求在175℃，96h條件下，40℃運(yùn)動(dòng)粘度變化(%)在5～15之間；中和值變化不大于2.0 mgKOH/g；此外還對(duì)1號(hào)銀片、銅片、LY12硬鋁合金片、15號(hào)低碳鋼片、MB2鎂片、M-50鋼片、Tc-4(或Tc-5)號(hào)鈦片等金屬片氧化質(zhì)量變化均做出了相應(yīng)規(guī)定。二是在200℃，96h條件下，對(duì)油品40℃的運(yùn)動(dòng)粘度變化(%)在5～25之間；中和值變化不大于4.0 mgKOH/g；對(duì)金屬片質(zhì)量變化，除了MB2鎂片要求由±0.2調(diào)整為±0.4之外，其他無(wú)變化。美軍在腐蝕和氧化安定性方面也要求進(jìn)行相同條件下的金屬片實(shí)驗(yàn)，3級(jí)油中要求進(jìn)行鋁、銀、鐵等7項(xiàng)金屬片實(shí)驗(yàn)，限制值與我軍類(lèi)似；美軍標(biāo)MIL-PRF-7808L還要求進(jìn)行232℃的腐蝕試驗(yàn)，油品運(yùn)動(dòng)粘度變化不大于5%，總酸值變化不大于6.0 mgKOH/g；金屬片質(zhì)量變化不大于4.0mg/cm2?？傮w來(lái)看，美軍在腐蝕性方面與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，主要是測(cè)量時(shí)的溫度美軍標(biāo)準(zhǔn)要遠(yuǎn)高于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，表明美軍更加看重油品的高溫氧化安定性。

3.11 橡膠相容性試驗(yàn)

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)丁腈膠(NBR-H)在70℃，168h條件下體積變化限制為12%～35%；氟橡膠(FKM)在175℃，72h下條件下體積變化限制為2%～25%，并對(duì)氟橡膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率變化、硬度變化也限定了最高值。美軍標(biāo)與我軍在橡膠相容性方面要求基本相同，但是多了一項(xiàng)氟硅橡膠試驗(yàn)，由于我國(guó)裝備中未有采用類(lèi)似材料，故未采用，標(biāo)準(zhǔn)中也予以了明確。

3.12 貯存(安定性)試驗(yàn)

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了貯存實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行加速貯存穩(wěn)定性和長(zhǎng)期貯存穩(wěn)定性測(cè)試。加速貯存穩(wěn)定性測(cè)試要求油品在一定溫度下經(jīng)過(guò)高溫變化后，經(jīng)48h和168h老化后油樣的鉛腐蝕值不大于一定的數(shù)值；長(zhǎng)期貯存穩(wěn)定性測(cè)試要求油品在-40～60℃之間貯存三年，要求貯存期滿(mǎn)的油品除相容性試驗(yàn)外，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)(100h)和加速貯存實(shí)驗(yàn)，以及鉛腐蝕值不超過(guò)230g/m2外，應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范中的其他所有要求。美軍標(biāo)中則在檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中分別對(duì)加速貯存和長(zhǎng)期貯存進(jìn)行了補(bǔ)充說(shuō)明，試驗(yàn)條件要求及腐蝕值要求與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相同，兩者之間存在較好的一致性。

3.13 相容性試驗(yàn)

相容性試驗(yàn)旨在檢驗(yàn)油品與其他相似油品之間混合后的性能，要求不混濁，沉淀物的含量控制在一定范圍內(nèi)。從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容上來(lái)看，在相容性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求上我國(guó)與美軍的要求相同，限定值的要求也一樣，但由于我國(guó)與美軍之間油品之間生產(chǎn)和性能的差異，要求進(jìn)行混合的油品種類(lèi)不一樣。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求與符合GJB 135、GJB 1263和GJB 2377的油品進(jìn)行混合試驗(yàn)；美軍標(biāo)準(zhǔn)要求與符合MIL-PRF-7808(飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油)、MIL-PRF-23699(合成基飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油)、MIL-C-8188(合成基飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)防腐油)的油品進(jìn)行混合試驗(yàn)。總的來(lái)說(shuō)，由于我國(guó)修改采用了美軍的MIL-PRF-7808L標(biāo)準(zhǔn)，因此我國(guó)GJB135A-98標(biāo)準(zhǔn)中的L型油品與MIL-PRF-7808L中的3級(jí)油的要求基本一致，除了以上的分析外，兩者之間還存在以下區(qū)別：

一是根據(jù)國(guó)內(nèi)情況，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中未列出軸承沉積試驗(yàn)、齒輪承載能力試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)泡沫試驗(yàn)、沉積試驗(yàn)等四個(gè)項(xiàng)目；

二是發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)根據(jù)國(guó)情采用國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)；

三是橡膠試驗(yàn)中未列出氟硅橡膠；

四是相容性試驗(yàn)采用的油品均為國(guó)內(nèi)油品；

五是運(yùn)動(dòng)粘度項(xiàng)目中，增殖-51℃指標(biāo)；

六是泡沫特性(靜態(tài))在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中暫定為測(cè)定。

4 航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的發(fā)展方向

隨著現(xiàn)代飛機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，飛行速度越來(lái)越快，機(jī)動(dòng)性也大大增加，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率也在不斷地增大。總的來(lái)說(shuō)，未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油是向高熱安定性的方向發(fā)展，從這一點(diǎn)來(lái)看，GJB135A系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油已經(jīng)不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，新研制的酯類(lèi)油品甚至非酯類(lèi)油品已經(jīng)表現(xiàn)出了更好的潤(rùn)滑與保護(hù)性能。但僅從標(biāo)準(zhǔn)的采用程度來(lái)看，我國(guó)GJB135A與美軍MIL-PRF-7808L之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，兩者之間存在很強(qiáng)的替代使用可行性，研究?jī)烧咧g的聯(lián)系與區(qū)別，對(duì)于國(guó)內(nèi)飛機(jī)在國(guó)外執(zhí)行任務(wù)時(shí)的航空油料保障工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 美軍軍用標(biāo)準(zhǔn). MIL-PRF-7808L, 飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)合成潤(rùn)滑油[S].[出版地不祥]：[出版社不祥], 1997.

[2] 中國(guó)人民解放軍總裝備部. GJB 135A-98, 合成航空潤(rùn)滑油規(guī)范[S].[出版地不祥]：[出版社不祥], 1998.

[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(01):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.

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[7] 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.

ComparativeAnalysisofTypeⅠAviationEngineOilAccordwithStandardsofGJB135AandMIL-PRF-7808L

SunYuanbao,QiuZhenhui

(Air Force Logistics College, Aviation Oil and Material Department, Xuzhou 221000, China)

Researched on the typeⅠaviation engine oil accord with the standards of GJB 135A and MIL-PRF-7808L, 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

2017-07-04

孫元寶，山東煙臺(tái)人，副教授，主要從事航空油料技術(shù)研究。

TE626.3+4

A

1008-021X(2017)18-0082-02

(本文文獻(xiàn)格式孫元寶，邱貞慧.中美Ⅰ型航空潤(rùn)滑油GJB135A與MIL-PRF-7808L對(duì)比分析[J].山東化工，2017，46(18)：82-83.)