1滑油的性能指標(biāo)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展對(duì)滑油的性能指標(biāo)提出了越來(lái)越高的要求,使用實(shí)踐表明對(duì)于航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用滑油,影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的主要性能指標(biāo)是熱氧化安定性、腐蝕性、潤(rùn)滑性和低溫性。
熱氧化安定性和腐蝕性說(shuō)明滑油的抗老化性能,是代表耐用性性能的主要指標(biāo),引起熱氧化安定性變化的主要因素是溫度、氧氣和時(shí)間;驮谑褂眠^(guò)程中,在金屬表面接觸和摩擦的條件下,在溫度、氧氣和金屬催化的作用下會(huì)發(fā)生復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng),滑油氧化分解,逐漸生成一些醛、酮、酸類(lèi)和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)。最終的結(jié)果是,滑油的酸值增大、顏色加深、粘度增大、沉積物增多、易揮發(fā)的組分增多,密度升高。實(shí)踐證明在使用過(guò)程中滑油的熱氧化安定性指標(biāo)最先超出允許的極限,是限制滑油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)繼續(xù)使用的關(guān)鍵性指標(biāo)。
潤(rùn)滑性說(shuō)明滑油的使用性能,其不但與自身的性能指標(biāo)密切相關(guān),而且與被潤(rùn)滑機(jī)件的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)有關(guān),引起潤(rùn)滑性變化的主要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度和時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)上的所有軸承都采用滾動(dòng)軸承,其潤(rùn)滑特點(diǎn)是厚油膜潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑的混合潤(rùn)滑。雖然軸承的潤(rùn)滑情況受滑油粘度的影響較小,但試驗(yàn)證明軸承的使用壽命隨滑油粘度(以mm2/s數(shù)的0.2倍的比例)的增加而延長(zhǎng)。發(fā)動(dòng)機(jī)附件主要采用直齒輪和少量傘齒輪傳動(dòng),其潤(rùn)滑特點(diǎn)是彈性流體潤(rùn)滑。理論分析表明滑油膜的厚度與入口側(cè)溫度下滑油常壓粘度2成正比,而與負(fù)荷聯(lián)系極小;偷恼扯入S溫度的升高而迅速下降,如某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的滑油的粘度在-40℃時(shí)為869.0mm2/s,而100℃時(shí)下降到3.3mm2/s。
低溫性主要是考核低溫(-50℃)條件下滑油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的影響。
以上分析表明滑油工作溫度無(wú)論是對(duì)滑油本身還是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑部位都有至關(guān)重要的影響。
2影響滑油溫度的因素
某型發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油系統(tǒng)是具有兩個(gè)燃滑油換熱器的兩級(jí)冷卻循環(huán)滑油系統(tǒng),分別由主燃油總管和加力燃油總管的燃油對(duì)滑油進(jìn)行冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)主要潤(rùn)滑點(diǎn)分別為高低壓轉(zhuǎn)子的前中后三個(gè)支點(diǎn)內(nèi)的主軸承和兩個(gè)附件機(jī)匣內(nèi)的齒輪和軸承(潤(rùn)滑量的比例約為7.7:44.8:21.9:12.4:13.2)。在飛行中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口大氣條件(壓力、溫度)和工作狀態(tài)的變化,系統(tǒng)中滑油的溫度也是變化的。
所謂的滑油溫度toil是指回油總管中未經(jīng)過(guò)冷卻的滑油溫度,亦即各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)滑油工作溫度的平均溫度,實(shí)測(cè)表明其低于溫度最高的后支點(diǎn)回油溫度20℃左右。影響滑油溫度toil的主要因素有發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)(轉(zhuǎn)速n1,n2和渦輪后排氣溫度T4*),發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口空氣溫度T1*和壓力P1*,以及發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油流量w0、燃油流量(主燃油流量Wb和加力燃油流量Waf)和溫度tfuel,這些因素可以用下式的四個(gè)函數(shù)表述:
其中的f1(n1,n2)、f2(P1*,T1*,T4*)項(xiàng)表述了導(dǎo)致滑油溫度上升的主要因素:一方面[f1(n1,n2)項(xiàng)]各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)(軸承和齒輪)的工作轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和滑油循環(huán)量都隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加,使得滑油溫度變化(不一定增加);另一方面[f2(P1*,T1*,T4*)項(xiàng)]流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣(燃?xì)猓┩ㄟ^(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)向各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)傳熱導(dǎo)致滑油溫度增加。而g1(W0,Wb,tfuel)、g2(W0,Waf,tfuel)項(xiàng)表述了導(dǎo)致滑油溫度降低的主要因素:這是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的間壁式換熱器。如果發(fā)動(dòng)機(jī)處在非加力狀態(tài)則g2(W0,Waf,tfuel)項(xiàng)為零。事實(shí)上要建立以上公式的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系是非常困難的。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),在地面常規(guī)試車(chē)條件下該型發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定的滑油溫度在120至140℃之間。而飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口空氣壓力、溫度的變化可以引起滑油溫度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。地面加溫加壓模擬試驗(yàn)實(shí)測(cè)該型發(fā)動(dòng)機(jī)在最大狀態(tài),P1*=1.36kgf/cm2、T1*=154℃和tfuel=90℃時(shí)滑油回油溫度和進(jìn)油溫度分別高達(dá)161.9℃和123.7℃;而在加力狀態(tài),P1*=1.38kgf/cm2、T1*=180℃和tfuel=10℃時(shí)滑油回油溫度和進(jìn)油溫度分別僅達(dá)137.0℃和88.0℃;相比之下在巡航狀態(tài),P1*=0.33kgf/cm2、T1*=52℃和tfuel=80℃時(shí)滑油回油溫度和進(jìn)油溫度分別就已經(jīng)達(dá)132.1℃和114.3℃。據(jù)此可以確定在飛行中正常的滑油溫度的變化幅度應(yīng)該比地面變化幅度要大25℃左右,即在95至165℃之間。
以下這些技術(shù)指標(biāo)也可以間接說(shuō)明這點(diǎn):該型發(fā)動(dòng)機(jī)交付狀態(tài)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定滑油溫度不大于170℃;其原主滑油的工作溫度上限為200℃,備份滑油為175℃;在飛行中規(guī)定滑油溫度不大于200℃,當(dāng)滑油溫度大于210±6℃時(shí)飛機(jī)監(jiān)控報(bào)警。
較高的滑油溫度達(dá)到160至165℃的飛行狀態(tài)有兩個(gè)。第一個(gè)是飛機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間使用全加力保持大馬赫數(shù)飛行后的減速過(guò)程,這時(shí)飛機(jī)仍然以大馬赫數(shù)飛行,但發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)降低到巡航甚至慢車(chē)狀態(tài),在上中g(shù)2(W0,Waf,tfuel)項(xiàng)為零、g1(W0,Wb,tfuel)項(xiàng)中的W0和Wb顯著減小而tfuel可能增加數(shù)十度,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明從全加力狀態(tài)降低到巡航狀態(tài)燃滑油換熱器的換熱量將下降55%到80%。對(duì)于滑油系統(tǒng)工作(如軸承和齒輪轉(zhuǎn)速)而言最大狀態(tài)和加力狀態(tài)是基本相同的,亦即上式中的f1(n1,n2)、f2(P1*,T1*,T4*)項(xiàng)的數(shù)值基本相同,但參與冷卻的燃油流量Wfuel相差達(dá)3倍以上,因此g1(W0,Wb,tfuel)、g2(W0,Waf,tfuel)項(xiàng)的數(shù)值相差很大。第二個(gè)是飛機(jī)高空長(zhǎng)時(shí)間亞音速巡航(時(shí)間大于1小時(shí))后,開(kāi)始下降期間出現(xiàn),由于燃料系統(tǒng)控制規(guī)律的限制,這時(shí)g1(W0,Wb,tfuel)項(xiàng)中的Wb較小,實(shí)際換熱量不能滿足需要,滑油溫度將逐漸升高達(dá)到較高的數(shù)值,這一點(diǎn)在實(shí)際飛行中出現(xiàn)過(guò)報(bào)警信號(hào)可以得到證實(shí)。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自:http://www.jinnzone.com/jidianyitihualw/4532.html