李進(jìn) 韓建榮 趙崇亮

1 北京航空技術(shù)工程研究中心

2 中國人民解放軍95877部隊(duì)

3 中國人民解放軍95835部隊(duì)

目前全球比較認(rèn)可的兩大航空適航規(guī)章體系是歐洲航空安全局體系（EASA）和美國航空管理局體系（FAA），航空油料的適航審定（Airworthiness Certi fi cation）屬于航空適航規(guī)章體系的重要組成部分。FAA強(qiáng)調(diào)分析文件的完備性和正確性、驗(yàn)證試驗(yàn)的現(xiàn)場目擊以及替代性分析和驗(yàn)證方法，而EASA著重質(zhì)量保證體系的完備性和邏輯支持關(guān)系。從國內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量保證體系現(xiàn)狀以及航空工業(yè)裝備的研制現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)來看，新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的適航性更適合采用FAA體系。

航空油料的適航審定包括理化性能檢測和使用性能檢測2類：

◇理化性能是油品本身性能的反映，由油品的基礎(chǔ)油類別、基礎(chǔ)油組成、添加劑配方、生產(chǎn)工藝等因素決定；

◇使用性能反映的是油品對(duì)飛機(jī)的實(shí)際作用效果，是由飛機(jī)的特性以及飛機(jī)與油品之間的適應(yīng)性決定的。

美國航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油適航審定

以美國為代表的西方國家完全是用理化性能指標(biāo)、模擬臺(tái)架試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)全尺寸臺(tái)架試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)來控制航空潤滑油的質(zhì)量，對(duì)基礎(chǔ)油的組成和生產(chǎn)工藝不作限定，通過不斷增加模擬試驗(yàn)項(xiàng)目來提高航空潤滑油的質(zhì)量，而模擬試驗(yàn)項(xiàng)目及指標(biāo)的確定是建立在大量研究工作之上的，包括與試車、試飛的數(shù)據(jù)對(duì)比，使所制定的指標(biāo)能夠完全符合實(shí)際使用要求。歐美的現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用滿足MILPRF-7808L《渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)低黏度合成航空潤滑油規(guī)范》和MIL-PRF-23699F《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中黏度合成潤滑油規(guī)范》兩種規(guī)范的產(chǎn)品，這些標(biāo)準(zhǔn)自制訂起就經(jīng)歷了一系列對(duì)潤滑油質(zhì)量指標(biāo)和試驗(yàn)方法的從嚴(yán)變化。其中，最具代表性的是美國空軍MIL-L-7808規(guī)范，不僅在北大西洋公約組織內(nèi)有品種代號(hào)（3級(jí)油代號(hào)為0-148，4級(jí)油代號(hào)為0-163），在國際上也廣泛被采用。自1951年提出以來，經(jīng)過數(shù)十次的修訂、補(bǔ)充和完善，可以說基本代表了國際上航空潤滑油的質(zhì)量變化過程，同時(shí)也反映出國際上航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展過程。實(shí)際上，美軍在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中也遭遇無法兼顧的難題，例如酯類油在熱穩(wěn)定性和低溫性能的兼顧方面，因此，美軍提出了熱穩(wěn)定性更強(qiáng)的4級(jí)油，同時(shí)取消了堅(jiān)持多年的MIL-SТD-210B關(guān)于美國空軍飛機(jī)必須在全球飛行中能適應(yīng)使用時(shí)全球低溫限定-54 ℃的要求，而改用了-51℃的低溫限定，同時(shí)-51℃的低溫黏度從不大于17000 mm2/s放寬至不大于20000 mm2/s。MILPRF-7808L除了對(duì)理化指標(biāo)和使用性能（橡膠相容性和腐蝕氧化安定性）規(guī)定外，在高溫沉積性能方面要求通過Erdco軸承沉積試驗(yàn)（FEDSТD-7913450方法），同時(shí)在潤滑性能方面還要求通過Ryder雷德齒輪試驗(yàn)（ASТM D1947《石油基和合成基齒輪油載荷性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》方法）（機(jī)）和FZG齒輪試驗(yàn)（ASТM D5182方法《潤滑劑載荷咬接（劃傷）性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》），最后要求進(jìn)行渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)壽命全尺寸使用性能試驗(yàn)。

美海軍規(guī)范MIL-PRF-23699進(jìn)行了多次修訂，1994年頒布了MILPRF-23699E，將合成航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油分為標(biāo)準(zhǔn)型（SТD）和防腐型（C/I）兩個(gè)等級(jí)，1997年修訂為MIL-PRF-23699F，在原有基礎(chǔ)上增加了高溫穩(wěn)定型（HТS）。目前，美國海軍普遍使用的合成航空潤滑油是防腐型合成航空潤滑油，標(biāo)準(zhǔn)型只有在應(yīng)急狀態(tài)下才使用（如境外加油等），而高溫型主要用于特殊的工況條件。MIL-PRF-23699F除了對(duì)常規(guī)性能（理化指標(biāo)和使用性能）規(guī)定外，在臺(tái)架性能試驗(yàn)方面要求Ryder雷德齒輪試驗(yàn)（FED SТD 7916508方法）和Erdco軸承沉積試驗(yàn)（FED SТD 7913140方法，對(duì)于HТS級(jí)要求更為苛刻），同時(shí)對(duì)于海軍使用的C/I型增加了軸承腐蝕試驗(yàn)（SAE ARP4249），必須通過全尺寸渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，最后進(jìn)行模擬發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)評(píng)估和飛行評(píng)估。

本世紀(jì)初，美國汽車工程師學(xué)會(huì)SAE E34航空組織在參照美軍標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-2369F、英國國防部標(biāo)準(zhǔn)DEF SТAN91-101/ISSUE 2（DERD 2499）和普惠公司PWA521（II型5厘斯）規(guī)格及美國通用公司D50ТF1規(guī)范的基礎(chǔ)上，制定了航空燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)規(guī)范SAE AS5780《航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油規(guī)格》。首版SAE AS5780于2001年3月發(fā)布，該版只有標(biāo)準(zhǔn)型一個(gè)規(guī)格，基礎(chǔ)指標(biāo)沿用了 MIL-PRF-23699F（SТD）的基礎(chǔ)性能及氧化腐蝕評(píng)定中的要求，同時(shí)增加了一些ОEM設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算所需的物理性能參數(shù)，如：在臺(tái)架試驗(yàn)方面，沿用MIL-L-23699E中的Erdco軸承沉積試驗(yàn)，但具體指標(biāo)只保留了軸承缺陷評(píng)分一項(xiàng)，對(duì)Ryder齒輪試驗(yàn)沒有要求。2005年，國際民航組織（International Civil Aviation Оrganization，簡稱 ICAО）第一次對(duì)SAE AS 5780進(jìn)行修訂，這次修訂主要在基本質(zhì)量等級(jí)SPC規(guī)格的基礎(chǔ)上，增加了高溫型的產(chǎn)品規(guī)格SAE AS5780 HPC。這個(gè)產(chǎn)品規(guī)格與MIL-PRF-23699F中的標(biāo)準(zhǔn)型SТD和高溫型HТS規(guī)格相對(duì)應(yīng)，其規(guī)定的氧化安定性和軸承沉積指標(biāo)與它們完全相同，但HPC增加了高溫液相沉積HLPS要求并作為基本性能控制指標(biāo)。在臺(tái)架試驗(yàn)方面，該規(guī)格完全采納了MIL-PRF-23699F中Erdco軸承沉積試驗(yàn)和Ryder齒輪試驗(yàn)的控制指標(biāo)，并在ОEM項(xiàng)目中增加了橡膠相容性、氧化安定性、潤滑性能、結(jié)焦性能、老化特性等諸多評(píng)定控制指標(biāo)。在管控質(zhì)量體系方面，該規(guī)格對(duì)過程的追溯性、產(chǎn)品資格、生產(chǎn)變更管理等方面提出了嚴(yán)格的控制條款。2013年2月美國SAE協(xié)會(huì)對(duì)SAE AS5780進(jìn)行了第二次修訂。修訂的重點(diǎn)是對(duì)個(gè)別指標(biāo)規(guī)定進(jìn)行了調(diào)整。如將WAM潤滑承載能力由“6次平均值不小于參比油102%”改為了“報(bào)告”；將部分橡膠相容性中標(biāo)準(zhǔn)橡膠膨脹率由“報(bào)告”修訂為“5%～25%”；并對(duì)粘壓系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和電導(dǎo)率等的測定溫度點(diǎn)進(jìn)行了具體化。2015年對(duì)SAE AS5780進(jìn)行了第三次修訂，將高熱流體動(dòng)態(tài)模擬結(jié)焦試驗(yàn)HLPS指標(biāo)（20 h）放寬至“不大于4.0 mg”（SТD型）、“不大于0.4 mg”（HТS型），增加了橡膠試驗(yàn)失效時(shí)的使用有效壽命的具體報(bào)告。目前SAE AS5780第三版廣泛用于民用航空領(lǐng)域，在行業(yè)中地位非常高，所有中黏度的民用航空潤滑油都必須滿足該規(guī)范。

俄羅斯航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油適航審定

與歐美航空體系不同，俄羅斯航空油料自成一派。前蘇聯(lián)從20世紀(jì)60年代開始進(jìn)行航空潤滑油綜合鑒定法的研究，形成了完整的航空潤滑油綜合鑒定體系，在整個(gè)俄羅斯幾十年的武器裝備發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。俄羅斯航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所選擇的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)燃料和潤滑油品種一般參照ОCТ 100397-91《飛機(jī)和直升機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃油：品牌和用途》和ОCТ 100148-87《航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油：標(biāo)準(zhǔn)和用途》現(xiàn)行油料行業(yè)部門標(biāo)準(zhǔn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)研制階段執(zhí)行，最后在AП-33適航證（Airworthiness Certi fi cate）中規(guī)定并寫入發(fā)動(dòng)機(jī)保障建議書；而在AП-33中并無專門使用潤滑油的規(guī)定，只是明確了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和使用條件決定潤滑油標(biāo)準(zhǔn)和品牌，但在發(fā)動(dòng)機(jī)申請(qǐng)AП-33適航證時(shí)要求必須提供關(guān)于潤滑油的專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測報(bào)告（滑油系統(tǒng)熱負(fù)荷等）、發(fā)動(dòng)機(jī)150 h的臺(tái)架試驗(yàn)報(bào)告和發(fā)動(dòng)機(jī)牽頭單位中央航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院（CIAM，俄文簡稱ЦИAM）關(guān)于潤滑油熱氧化安定性的總評(píng)，基于上述材料，航空登記處試驗(yàn)小組做出決定，并向申請(qǐng)方下發(fā)俄產(chǎn)燃料和潤滑油用于外國發(fā)動(dòng)機(jī)的證書和限定條件。俄羅斯航空裝備使用的潤滑油一般規(guī)定主油和備用油兩個(gè)牌號(hào)，而且還應(yīng)指出和俄制潤滑油等同的國外潤滑油牌號(hào)。事實(shí)上前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯軍火也存在對(duì)外開放的問題，隨著大量軍事航空裝備的出口，與歐美體系航空油料的互換變得日益迫切，因此，于1993年出版的《用于俄羅斯飛機(jī)的外國燃料、潤滑油、潤滑脂和液壓油使用指南（第五版）》（PТM Ц2—1993）中規(guī)定了外國油品用于俄制裝備時(shí)必須通過俄羅斯綜合鑒定法評(píng)定及已經(jīng)在俄羅斯類似發(fā)動(dòng)機(jī)上經(jīng)過長時(shí)間監(jiān)控下使用。

俄羅斯航空潤滑油的技術(shù)指標(biāo)包括研制過程內(nèi)控指標(biāo)和產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格兩大部分，僅僅從技術(shù)規(guī)格上不足以把握油品的質(zhì)量。俄羅斯?jié)櫥椭笜?biāo)有專門技術(shù)規(guī)范ГОCТ 4.24—84《石油產(chǎn)品：潤滑油指標(biāo)項(xiàng)目》，該規(guī)范將俄羅斯?jié)櫥偷募夹g(shù)指標(biāo)按功能劃分為使用指標(biāo)、儲(chǔ)存指標(biāo)、人體工程指標(biāo)、安全指標(biāo)4類，共40個(gè)項(xiàng)目。對(duì)于航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油，在實(shí)驗(yàn)室階段必須確定研制過程和生產(chǎn)過程中所有的理化和使用性能指標(biāo)，允許對(duì)ГОCТ 4.24—84有所取舍，也包括ГОCТ 4.24—84所沒有的，而技術(shù)規(guī)格只能保證生產(chǎn)批次的質(zhì)量一致性，不能完全反映出油品的實(shí)際使用質(zhì)量。按照《各種燃油、滑油、滑脂和特種液鑒定試驗(yàn)規(guī)則》（ГОCТ 26191—84），俄羅斯改進(jìn)型航空潤滑油只需進(jìn)行性能評(píng)定，而新研油料必須通過國家驗(yàn)收。國家鑒定試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、檢驗(yàn)飛行試驗(yàn)、飛行使用試驗(yàn)或監(jiān)控下使用等四個(gè)階段。實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)階段利用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（ГОCТ、ОCТ、ТУ）進(jìn)行常規(guī)分析和綜合鑒定法進(jìn)行模擬評(píng)定試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)階段一般選擇高熱強(qiáng)度和大負(fù)荷的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，按ЦИAM編制的持久試驗(yàn)程序（150 h）進(jìn)行。檢驗(yàn)飛行試驗(yàn)階段按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間一般不超過20～25 h。飛行使用試驗(yàn)或監(jiān)控下使用階段一般在多種飛機(jī)上按專用試驗(yàn)程序進(jìn)行，軍用航空裝備的飛行使用試驗(yàn)時(shí)間通常是發(fā)動(dòng)機(jī)使用滑油的一個(gè)壽命期（500 h），而民航裝備則是一個(gè)不確定的時(shí)間（比如1年），不同的航空裝備（如發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)減速器等）有不同的使用壽命。

我國航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油適航審定

以前我們國家由于航空工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)也很少有自主研制的民用航空產(chǎn)品，也很少有航空產(chǎn)品去取得適航證，對(duì)適航審定工作一直都沒有重視，CCAR-33部《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)定》是我國首部民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章，該標(biāo)準(zhǔn)是參照美國FAA的FAR33部適航性標(biāo)準(zhǔn)而來，是保證飛行安全的強(qiáng)制性最低要求，主要包括影響發(fā)動(dòng)機(jī)安全性和耐久性等的因素，為民航飛行安全提供了保證。GJB 241A《航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范》是我國軍用發(fā)動(dòng)機(jī)研制的頂層驗(yàn)收規(guī)范，項(xiàng)目在一定程度上能夠覆蓋CCAR-33部要求，在最低安全性要求上，立足于綜合能力。近年來，隨著我國噴氣支線飛機(jī)ARJ21、窄體干線C919等民運(yùn)大型飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生產(chǎn)，就存在我國的航空產(chǎn)品不僅要通過我國的適航認(rèn)證（Process of Airworthiness Certi fi cate），也要得到歐洲航空安全局（EASA）和美國航空管理局（FAA）的適航證，雙方審定互認(rèn)就成為了我國面臨的一個(gè)亟需解決的難題，因此，國家和企業(yè)越來越重視適航審定、認(rèn)證這個(gè)問題。

自2005年CCAR-55《民用航空油料適航管理規(guī)定》頒布之后，我國民用航空總局適航司在油料審定過程中，由于不具有油料檢測的手段和檢測設(shè)備，而是依托專門的油料科研及檢測部門承擔(dān)檢測工作。目前理化性能檢測完全能夠依托我國的油料科研及檢測機(jī)構(gòu)完成，但在使用性能檢測中一些領(lǐng)域還存在驗(yàn)證方法、技術(shù)手段不被國外適航部門認(rèn)可的困難；如在臺(tái)架試驗(yàn)方面，由于沒有EASA和FAA認(rèn)可的臺(tái)架試驗(yàn)儀器，在審定過程中，只好委托國外的機(jī)構(gòu)來做，時(shí)間漫長而且費(fèi)用昂貴，造成適航審定的被動(dòng)局面。我國目前尚未建立自主的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油質(zhì)量綜合評(píng)定體系，多以產(chǎn)品規(guī)范為主對(duì)航空潤滑油進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，既有俄羅斯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只有一種產(chǎn)品）又有歐美產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范。

近年來，國內(nèi)制定了GJB 135《合成航空潤滑油規(guī)范》，1998年對(duì)GJB 135修訂為GJB 135A包含兩個(gè)產(chǎn)品，在美國海軍MIL-L-23699的基礎(chǔ)上建立了GJB 1263-91《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用合成潤滑油規(guī)范》，在俄羅斯ТУ301-04-010-92的基礎(chǔ)上建立了GJB 3460-1998《直升機(jī)用高極壓潤滑油規(guī)范》。2010年，我國參照SAE AS5780A標(biāo)準(zhǔn)，由中國石化潤滑油有限公司合成油脂分公司與中國民用航空航油航化適航審定中心聯(lián)合建立了MH 6084《民用航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)油技術(shù)規(guī)范》。

建議

飛機(jī)的飛行速度、升限高度、航程、載重量和機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力都離不開發(fā)動(dòng)機(jī)推力的提高，推重比的提高使得渦輪前溫度也隨之提高，直接影響附近主軸承及軸承腔的溫度，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的熱負(fù)荷陡增，這就要求潤滑油在系統(tǒng)流動(dòng)過程中帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，維持軸承和傳動(dòng)齒輪嚙合處等摩擦面的正常工作溫度等，而現(xiàn)有規(guī)范對(duì)于油品的苛刻程度已經(jīng)達(dá)到了新戊基多元醇酯的承受極限，亟需進(jìn)行油品的更新?lián)Q代和質(zhì)量升級(jí)，走出由軍用油品引領(lǐng)并指導(dǎo)研發(fā)高規(guī)格的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，與我國自主裝備發(fā)展體系相配套，加快國內(nèi)油品通用化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，建議建立航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油綜合鑒定體系，以在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的研發(fā)、生產(chǎn)、評(píng)定、評(píng)級(jí)等方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，結(jié)束目前國內(nèi)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油領(lǐng)域執(zhí)行和判定標(biāo)準(zhǔn)混亂的局面。尤其是規(guī)范統(tǒng)一評(píng)定檢定程序可有效的監(jiān)督油品在研發(fā)、生產(chǎn)和使用，保證油品質(zhì)量。

呼吁盡快協(xié)調(diào)并成立由國內(nèi)相關(guān)裝備部門、發(fā)動(dòng)機(jī)部門、飛機(jī)制造廠、油料廠商、發(fā)動(dòng)機(jī)修理廠和機(jī)場保障部門的協(xié)會(huì)，參考俄羅斯航空油料評(píng)定體系的發(fā)展脈絡(luò)，在俄羅斯綜合鑒定法的基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善美國的部分特色評(píng)價(jià)手段，建立自主航空潤滑油質(zhì)量規(guī)范評(píng)價(jià)體系，配套國內(nèi)武器裝備自主研發(fā)體系，指導(dǎo)裝備技術(shù)和油品質(zhì)量互相推動(dòng)。隨著國內(nèi)航空領(lǐng)域的逐漸放寬及通用航空理念的推廣，將促使今后軍民兩用航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油規(guī)范和質(zhì)量體系的逐步統(tǒng)一。

建議利用國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備，完善我國油料審定中使用性能的檢測評(píng)價(jià)手段方法，建立與適航評(píng)定中心的合作機(jī)制，逐步取得EASA和FAA的認(rèn)可，同時(shí)在與適航司的合作中梳理國內(nèi)油料研發(fā)、生產(chǎn)和評(píng)定之間的關(guān)系，協(xié)商明確各單位在航空油料評(píng)定中的地位作用及責(zé)任承擔(dān)，整合國內(nèi)生產(chǎn)、研發(fā)單位的檢定機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步規(guī)范油料領(lǐng)域的檢定程序和使用的準(zhǔn)入制度。