航空寬溫通用潤滑脂的發(fā)展

孟天成 李朝宇 何懿峰

1 駐中國石化北京燕山分公司軍事代表室

2 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院

航空工業(yè)是一個國家經濟、技術水平和國防實力的重要體現(xiàn)。在近70年的發(fā)展中，我國的航空工業(yè)逐步形成了具備研制生產當代先進航空裝備能力的高科技工業(yè)體系，極大地推進了我國國防工業(yè)現(xiàn)代化建設進程。尤其是近幾年，更是研發(fā)出很多達到世界領先水平的航空產品，很大程度上提升了我國的國防實力。隨著我國航空工業(yè)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，航空用脂條件越來越苛刻，要求航空潤滑脂具有優(yōu)異的高低溫性能、機械安定性、氧化安定性、極壓抗磨性、橡膠相容性和軸承壽命等性能。目前航空潤滑脂的發(fā)展以多功能、通用型為主。鑒于這種情況，不斷合并更新航空潤滑脂產品標準規(guī)范并研制相應的潤滑脂就顯得至關重要。

本文介紹了美軍標MIL-PRF-81322 的發(fā)展歷程，以及為適應航空工業(yè)快速發(fā)展提出的指標更為全面的MIL-PRF-32014A、SAE AMS 3058 標準規(guī)范的特點和指標要求，并介紹了符合MIL-PRF-81322G 要求的MobilGrease 28、AeroShell Grease 22 潤滑脂產品；同時介紹了國內航空寬溫通用潤滑脂標準和產品的發(fā)展情況，對比了國內外標準的指標和產品性能差異，對今后航空寬溫通用潤滑脂的標準的制定與產品研發(fā)提出了建議。

姚智勤、趙海峰等[1,2]總結了美軍標MIL-PRF-81322從A版到F版的變化，為我國航空寬溫潤滑脂技術規(guī)范以及產品的發(fā)展提供了借鑒。周群[3]從民用航空潤滑脂的角度，提出了對國產航空潤滑脂質量管理體系建設的要求及潤滑脂的發(fā)展方向。本文在總結美軍標MILPRF-81322由A版到F版發(fā)展演變的基礎上，增加了對目前最新版MIL-PRF-81322G的說明以及為適應航空工業(yè)發(fā)展制定的更為嚴苛的MIL-PRF-32014、SAE AMS 3058標準規(guī)范的分析，同時，與國內的航空寬溫通用潤滑脂標準GJB 2661相對比，結合部分國內外航空寬溫通用潤滑脂產品的性能差異，為我國航空寬溫通用潤滑脂今后的發(fā)展提供借鑒。

國外的發(fā)展

國外航空寬溫通用潤滑脂規(guī)范

美國航空工業(yè)的發(fā)展開始于“一戰(zhàn)”期間。其中航空潤滑脂按照應用分為機械潤滑脂、機件儀表潤滑脂、防護與密封潤滑脂等。經過多年的合并與發(fā)展后，形成了包括MIL-PRF-81322航空寬溫通用潤滑脂在內的多個技術規(guī)范，構成了現(xiàn)階段較完整的航空潤滑脂標準規(guī)范體系，為其軍用、民用航空工業(yè)的有序發(fā)展提供了保障。MIL-PRF-81322全稱為《寬溫度通用航空潤滑脂》，主要以MIL-G-3545、MIL-G-25760以及MIL-G-7711標準規(guī)范為參考制定。由于其適應溫度范圍寬，工作溫度范圍為-54～177 ℃，綜合性能優(yōu)異，通用性強，是一個被廣泛應用于飛機機輪軸承、抗磨軸承、齒輪箱軸承及滑動軸承等的潤滑脂產品。隨著飛行應用要求和分析評定技術的不斷更新，MIL-PRF-81322技術規(guī)范共進行了7次換版，形成了目前2005年版本的MIL-PRF-81322G航空寬溫通用潤滑脂規(guī)范[4～6]。

1965年 9月，MIL-G-81322航空寬溫通用潤滑脂的技術規(guī)范發(fā) 布。1971年，MIL-G-81322規(guī)范換版為MIL-G-81322A，在MIL-G-81322的基礎上，為保證規(guī)范要求潤滑脂的通用性，針對飛機齒輪傳動機構運行工況要求，MILG-81322A規(guī)范增加了齒輪磨損試驗，同時將滴點由≥260 ℃改為≥ 232 ℃。

1973年3月?lián)Q版為MIL-G-81322B，增加了機械雜質和Falex環(huán)塊振動試驗的評定指標，同時，延長工作作錐入度的評定指標由≤375（0.1 mm）更改為≤350（0.1 mm），縮小了指標范圍，評定更為嚴格。

1978年換版為MIL-G-81322C。氧化安定性試驗中，在B版的500 h氧化安定性的基礎上，又增加了100 h時的評定指標，試驗項目進一步得到完善，同時，對橡膠溶脹性、油品的兼容性要求也進一步提高。

1982年換版為MIL-G-81322D。由于銅片腐蝕與防腐蝕性分析評定方法的更新，規(guī)范中將銅片腐蝕與防腐蝕性的評定由肉眼觀察顏色的變化改為用標準色板進行評級，增加了理論依據與可信度。同時，F(xiàn)alex環(huán)塊振動試驗的評定指標中，增加了磨痕寬度的測試，取消了摩擦磨損與摩擦氧化試驗，并一直沿用。

1992年1月?lián)Q版為MIL-G-81322E。E版將部分指標分為A、B兩種等級，其中A等級的技術指標與D版要求基本相同，B等級在錐入度以及貯存安定性方面的要求則更為嚴格。

走過麗水橋，麥小秋忽然想吐，身體的深處像藏著一片大海，接著又是一陣排山倒海的涌動?？煞淼某睔庥直粔晤^堵住了，絲絲縷縷吐出的像從泉眼里擠出的一股細流，弓在橋欄上的臀部落上一片淡黃的燈暈。她就在這一刻看見了一條老滄河，視線里掠過一群白色的河鳥，閉上眼，竟聽見了老滄河的流動。麥小秋知道，自己這是想家了。

1998年7月?lián)Q版為MIL-PRF-81322F。F版中不再將指標分為A、B兩個等級去評定，而是按照稠度等級將指標分為1號脂和2號脂兩種，其中兩種脂的抗磨性能指標均提高為≤0.8 mm，1號脂的極壓性能指標范圍擴大，變更為≤353 N，2號脂不變，2號脂的鋼網分油性能指標的范圍變?yōu)?.0%～8.0%，同時，1號脂不做軸承壽命試驗。另外，從F版開始，都刪除了齒輪磨損評定指標的內容。

2005年1月?lián)Q版為MIL-PRF-81322G。 該規(guī)范又將1號脂與2號脂的指標合并，除稠度范圍指標改為265～320（0.1 mm），其他指標均與F版2號脂指標相同。MILPRF-81322G規(guī)范的演變過程列于表1。

MIL-PRF-81322G規(guī)范制定的潤滑脂能很好地滿足航空設備的使用需要，但隨著飛機的使用工況越來越嚴苛，在防銹性、抗磨性和防水性等方面存在不足，該類潤滑脂固有的吸水特性，對添加劑感受性較差，難以通過添加劑技術來改善潤滑脂性能的缺陷。1997年9月29日發(fā)布的MIL-PRF-32014《飛機及設備用潤滑脂》[7]技術規(guī)范增加了含水條件下的防腐蝕性與軸承壽命的試驗，著重研究含水條件對潤滑脂性能的影響。2006年9月12日換版為MIL-PRF-32014A。2008年 8月，SAE Aerospace制定的SAE AMS 3058 航空航天材料規(guī)范在防護性能、安定性、抗水淋性、抗磨性能和極壓性能等方面有著更為嚴苛的要求，2013年3月，該規(guī)范做了再次認證。在SAE AMS 3058標準規(guī)范中，增加了含10 %水的錐入度、剪切安定性、低溫轉矩等試驗項目[8]。SAE AMS 3058標準更多是針對潤滑脂的實際使用工況，在惡劣天氣和其他水暴露條件下保持良好的潤滑性能，因此在指標中增加了含水條件對潤滑脂的影響。MIL-PRF-32014A以及SAE AMS 3058規(guī)范要求見表2。

表1 MIL-PRF-81322G規(guī)范演變過程

表1 MIL-PRF-81322G規(guī)范演變過程

國外航空寬溫通用潤滑脂產品

國外航空寬溫潤滑脂產品中，AeroShell Grease 22、Nyco 22、MobilGrease 28等均滿足MILPRF-81322G 規(guī)范要求[9，10]。

MobilGrease 28是?？松梨诠狙邪l(fā)的航空寬溫通用潤滑脂產品，使用溫度范圍為-54 ℃ ～177 ℃。該潤滑脂通過膨潤土稠化聚α-烯烴合成基礎油，稠度介于NLGI 1與2之間，擁有超過300 ℃的高滴點值，在高溫下具有良好的穩(wěn)定性。MobilGrease 28主要用于軍用和民用飛機上的起落架組件、控制系統(tǒng)和執(zhí)行器、密封軸承電機、振動軸承和直升機轉子軸承等，符合美國軍用規(guī)范MIL-PRF-81322G規(guī)范要求。

AeroShell Grease 22是殼牌公司研發(fā)的多用途寬溫通用潤滑脂，具有優(yōu)異的抗氧化性、耐腐蝕性、抗磨和極壓性能。有效工作溫度范圍為-65 ℃～204 ℃。適用于軸承負荷高、轉速高、工作溫度范圍寬等工況。其廣泛應用于飛機機輪軸承、控制系統(tǒng)、執(zhí)行器、直升機轉子軸承、儀表、起落架等。

MobilGrease 28以及AeroShellGrease 22的性能指標對比見表3。

表2 MIL-PRF-32014A以及SAE AMS 3058規(guī)范

表2 MIL-PRF-32014A以及SAE AMS 3058規(guī)范

國內的發(fā)展

國內航空寬溫通用潤滑脂規(guī)范

20世紀80年代后期，參照美國軍用標準，結合我國實際情況，制訂了符合我國軍用航空要求的潤滑脂標準。

GJB 2661—96《飛機寬溫度通用潤滑脂規(guī)范》參照采用美國軍用規(guī)范MIL-PRF-81322D 1982制定。本規(guī)范與MIL-PRF-81322D的主要差異是由于國內無擺動試驗機而暫未列入擺動檢驗項目。GJB 2661A—2008是 對 GJB 2661—1996的更新修訂[11，12]，主要有以下變化：

◇增加了Falex環(huán)塊振蕩試驗，磨痕寬度不大于6.35 mm；

◇工作錐入度由“265～320（0.1 mm）” 修 改 為“265～295（0.1 mm）”；

◇鋼網分油量由“不大于10.0 %”修改為“2.0 %～8.0 %”；

◇極壓性能（四球機法）綜合磨損值ZMZ由“不小于294 N”修改為“不小于353 N”；

◇抗磨性能（四球機法）磨痕直徑由“不大于1.30 mm”修改為“不大于0.8 mm”；

◇蒸發(fā)損失由“不大于12.0 %”修改為“不大于10.0 %”；

◇取消了齒輪磨損試驗。

相比較于MIL-PRF-81322G，GJB 2661A—2008的工作錐入度的指標范圍制定得更窄，極壓性能綜合磨損值ZMZ采用MIL-PRF-81322F版中1 號脂的指標，更加嚴苛，其他指標則無改變。GJB 2661—96以 及 GJB 2661A—2008與MIL-PRF-81322G版的質量指標對比見表4。

GJB 2661A—2008標準規(guī)范與 MIL-PRF-32014A、SAE AMS 3058相比，在性能指標方面各有側重，GJB 2661A—2008在常規(guī)性指標，如滴點、氧化安定性等方面要更加嚴苛，MIL-PRF-32014A標準規(guī)范涉及的滴點，氧化安定性等指標范圍較寬，但增加了輪轂軸承壽命以及高濕度儲存后軸承壽命等特定條件的試驗；SAE AMS 3058還增加了含水條件下錐入度、剪切安定性與低溫轉矩等性能指標。通過比較，國內航空寬溫通用潤滑脂標準規(guī)范除了嚴格規(guī)范常規(guī)性指標外，還應結合航空潤滑脂的使用工況，增加更為全面的試驗項目，以適應我國航空工業(yè)的快速發(fā)展。

國內航空寬溫通用潤滑脂產品

20世紀70、80年代，國產航空潤滑脂標準規(guī)范以美國軍用規(guī)范為參考，先后研究制定了符合我國國情的潤滑脂規(guī)范及產品。航空寬溫通用潤滑脂產品目前主要有7256航空寬溫潤滑脂、7014寬溫航空潤滑脂等。7256航空寬溫潤滑脂使用的標準為GJB 2661—96，7014寬溫航空潤滑脂所用標準為GJB 694—89[13]， GJB 2661—96 與GJB 694—89的質量指標對比見表5。

7014寬溫航空潤滑脂使用溫度范圍為-60 ℃～200 ℃，主要用于飛機平尾大軸軸承、起落架系統(tǒng)、機輪系統(tǒng)以及航空電機等；7256航空寬溫潤滑脂適用于工作溫度-54 ℃～177 ℃的直升機尾傳動軸支撐軸承、飛機機輪軸承及其他附件等部位。目前，石科院新研制的7266航空寬溫通用潤滑脂已經通過性能測試，該產品滿足最新的MIL-PRF-81322G版規(guī)范要求。隨著我國航空工業(yè)體系的不斷完善，國內航空寬溫通用潤滑脂產品的性能得到較大提高和改善，與國外AeroShell Grease 22、MobilGrease 28相 比較，性能相當，但是由于國內外航空寬溫潤滑脂標準規(guī)范的更新，需要我們研制出與之相配套的更高性能的潤滑脂亦或是增加現(xiàn)有潤滑脂產品的性能指標以適應現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展需要。

表3 MobilGrease 28以及AeroShell Grease 22性能指標

表4 GJB 2661—96、GJB 2661A—2008與MIL-PRF-81322G的質量指標對比

表4 GJB 2661—96、GJB 2661A—2008與MIL-PRF-81322G的質量指標對比

表5 GJB 2661—96與GJB 694—89質量指標對比

展望

針對航空用脂使用條件的日益苛刻，航空寬溫通用潤滑脂產品在抗磨、抗水淋流失、防腐蝕與低溫性能等方面都有待于提高。我國航空寬溫通用潤滑脂標準規(guī)范與MILPRF-81322系列標準規(guī)范、MILPRF-32014A與SAE AMS 3058等標準規(guī)范相比，GJB 2661A—2008與MIL-PRF-81322G指標相當，MIL-PRF-32014A主要增加了含水條件下防腐蝕性、輪轂軸承壽命以及高濕度儲存后軸承壽命等特定條件的試驗，SAE AMS 3058增加了含10 %水情況下錐入度、剪切安定性、低溫轉矩的測試，提高了極壓性能指標要求和水淋流失量的指標范圍，提出了動態(tài)防銹（3%NaCl）要求。因此，制定指標更加全面的標準規(guī)范與研發(fā)出與之配套的航空寬溫通用潤滑脂產品，如良好的抗水性能、優(yōu)異的防腐蝕與低溫性能，使航空設備能適應更惡劣的氣候與飛行條件，不僅可以提高產品的安全可靠性和使用壽命，同時有利于航空裝備與技術的不斷完善。