Проблемы систем смазки авиационных двигателей


DOI: 10.34759/tpt-2021-13-8-357-384

Авторы

Алтунин В. А.1*, Алтунин К. В.1**, Львов М. В.1, Щиголев А. А.1, Алиев И. Н.2, Яновская М. Л.3

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия
3. Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия

*e-mail: altspacevi@yahoo.com
**e-mail: altkonst881@yandex.ru

Аннотация

На основе обзора и анализа научно-технической и патентной литературы показаны различные проблемы систем смазки авиационных двигателей и наземных энергоустановок, где главными являются тепловые проблемы, связанные с возникновением негативного и очень опасного процесса осадкообразования. Из-за осадкообразования неожиданно и несанкционированно сокращается ресурс и надежность поршневых и реактивных двигателей летательных аппаратов и наземных энергоустановок, возникают аварийные ситуации различной степени сложности, которые могут привести к их полному отказу, разрушению, пожару и взрыву. Показаны существующие и перспективные способы решения проблем эксплуатации авиационных моторных масел, в том числе и по борьбе с осадкообразованием. На основе результатов экспериментальных исследований раскрыты возможности электростатических полей по интенсификации теплоотдачи к авиационным моторным маслам, по предотвращению осадкообразования на нагреваемых металлических деталях систем смазки двигателей летательных аппаратов и наземных энергоустановок одно- и многоразового использования двойного назначения.

Ключевые слова:

масляная система авиационного двигателя, моторное масло, присадки к моторному маслу, проблемы систем смазки, деградация моторного масла, деградация присадок, осадкообразование, теплоотдача, электростатические поля, ресурс, надежность, эффективность

Библиографический список

  1. Бабкин В.И., Алексашин А.А., Яновский Л.С., Дунаев С.В., Хурумова А.Ф. Отечественные смазочные масла для авиационных газотурбинных двигателей: проблемы и перспективы // Двигатель. 2012. № 5 (83). С. 8‒11.
  2. Яновский Л.С., Харин А.А., Бабкин В.И. Основы химмотологии. М.-Берлин: Директ-Медиа, 2016. 482 с.
  3. Яновский Л.С., Ежов В.М., Молоканов А.А. Методология допуска авиационных масел к применению на авиатехнике в России и за рубежом // Двигатель. 2012. № 2 (80). С. 22‒24.
  4. Черкез А.Я., Онищик И.И., Овсянников В.Я. и др. Испытания ВРД. М.: Изд-во Машиностроение, 1992. 303 с.
  5. Боев А.А. Повышение эффективности систем смазки опор конвертированных авиационных ГТД: автореф. канд. дисс. Самара. 2019.
  6. Коняев Е.А., Немчиков М.Л. Химмотология авиационных масел и гидравлических жидкостей. М.: Изд-во МГТУГА, 2008. 81 с.
  7. Джорджи Карл В. Моторные масла и смазка двигателей / Под ред. С.Э. Крейна. М.: Гостоптехиздат, 1959. 529 с.
  8. Фукс И.Г., Спиркин В.Г., Шабалина Т.Н. Основы химмотологии. Химмотология в нефтегазовом деле. М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. 280 с.
  9. Алтунин В.А., Львов М.В., Шигапов Р.Р., Щиголев А.А., Каськов А.С., Алиев И.Н., Лятифов Р.Э. Фундаментальные проблемы систем смазки двигателей и энергоустановок летательных аппаратов // Труды 11-ой Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике» (Москва, 26‒29 января 2021 г.). РАН. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Физический институт им. П.Н. Лебедева. Центр прикладной физики МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. Ч. 2. С. 139‒142.
  10. Тимошенко Д.В., Куриленко А.А. Выбор масел для газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата по вязкостно-температурным характеристикам // Ученые заметки ТОГУ. 2016. Т. 7. № 2. С. 24‒28.
  11. David W. Johnson. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms in: George Dekoulis, editor. Aerospace Engineering. 2018. 1‒19. DOI: 10.5772/Intech-open.82398
  12. David W. Johnson. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms in: Ramesh K. Agarwal, editor. Recent Progress in Some Aircraft Technologies. 2016. 1‒19. DOI: 10.5772/62394
  13. Трянов А.Е. Конструкция масляных систем авиационных двигателей. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. 81 с.
  14. Гриценко В.О. Разработка технологии регенерации моторных масел на основе микро- и ультрафильтрации: дис. ...канд. техн. наук. М. 2003. 176 с.
  15. Воскобойников Д.В., Кесель Б.А. Способ увеличения срока службы моторного масла и повышение надежности трибологической системы ГТД // Известия Самарского научного центра РАН. 2015. № 2–1. С. 133‒138.
  16. Кесель Б.А. Электрогидравлическая очистка деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте ГТД. Очистка деталей тракта ГТД: дис. ... канд. техн. наук, Казань, 1999 г.
  17. Комаров А.А. Магнитогидродинамическая очистка каналов трубопроводных систем летательных аппаратов: дис. ...канд. техн. наук, 1998 г.
  18. Туктамышева Ю.А. Анализ существующих и перспективных способов очистки масляной системы авиационного ГТД // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2012. № 33. С. 124‒138.
  19. Туктамышева А.Ю., Туктамышев В.Р. Анализ технологии очистки масляных систем ГТД как этап жизненного цикла изделия // Изв. вузов. Авиационная техника. 2017. № 1. С. 146‒148.
  20. Пугачева С.В. Адсорбенты на основе диатомита и бентонита Ростовской области для регенерации нефтяных масел: дис....канд. техн. наук. Новочеркасск. 2002. 125 с.
  21. Howard CV, Johnson DW, Morton J, Michaelis S, Supplee D, et al. Is a cumulative exposure to a background aero-sol of nanoparticles part of the causal mechanism of aero-toxic syndrome // Journal of Nanomedicine and Nanoscience. 2018. 2018:139. DOI: 10.29011/JNAN-139.100039
  22. Степанов В.А. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле: дис. ...канд. техн. наук. М.: ЦИАМ. 2000. 363 с.
  23. Denkov N.D. Mechanism of foam destruction by oil-based antifoams // Langmuir. 2004. V. 20. Р. 9463–9505. DOI: 10.1021/la049676o
  24. Глущенко А.А, Замальдинов М.М, Салахутдинов И.Р. Влияние антифрикционных присадок в масле на температуру в трибоузле // Вестник Ульяновской ГСХА. 2015. № 2 (30). С. 157‒161.
  25. Ковальский Б.И., Безбородов Ю.Н., Селиванов Н.И., Сокольников А.Н., Петров О.Н., Шрам В.Г. Результаты исследования противоизносных свойств товарных моторных масел // Вестник ОмГАУ. 2016. № 1 (21). С. 204‒209.
  26. Белокопытов С.В. Влияние отрицательных температур на процессы в смазочных системах поршневых двигателей наземного транспорта. Дис. ... канд. техн. наук, 2017.
  27. Новиков А.С. и др. Оценка влияния вспениваемости смазочных масел на работу маслосистем авиационных газотурбинных двигателей // Химия и технология топлив и масел. 2017. № 1. С. 12‒16.
  28. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика М.: Изд-во Машиностроение, 1971. 672 с.
  29. Коршунов П.В. Методы борьбы с пенообразованием в авиационных ГТД // Вестник РГАТУ им. П. А. Соловье-ва. 2017. № 4 (43). С. 44‒48.
  30. Кунина П. С., Величко Е. И., Нижник А. Е., Музыкантова А. В и др. Анализ дефектов опорных элементов газоперекачивающих агрегатов компрессорных станциях магистральных газопроводов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 4. С. 68‒5.
  31. Frauscher M, Besser C, Allmaier G, Dörr N. Oxidation products of ester-based oils with and without antioxidants identified by stable isotope labelling and mass spectrometry. In: Jun Kubota, editors. Applied Sciences. 2017. 396. DOI:10.3390/app7040396
  32. Bakunin V.N.. A mechanism of thermooxidative degradation of polyol ester lubricants // Journal of Synthetic Lubrication. 1992; 9: 127–143. DOI:10.1002/jsl.3000090204
  33. Johnson D.W., Iaculla C., Hils J.E. Reaction between polyol-esters and phosphate esters in the presence of metal carbides // Friction and Wear Research (FWR). 2013; 1: 1–9.
  34. Hamrock B.J., Schmid S.R., Jacobson O. Fundamentals of Fluid Film Lubrication. 2nd. ed. CRC Press; 2004. 728 р.
  35. Saba C.S., Forster N.H. Reactions of aromatic phosphate esters with metals and their oxides // Tribology Letters. 2002. 12: 135‒146. DOI: 10.1023/A:1014081523491
  36. Forster N.H. Rolling contact testing of vapor phase lubricants — Part IV: Diffusion mechanisms. Tribology Transactions. 1999. 42: 10‒20. DOI: 10.1080/1040200990898 2184
  37. Johnson D.W., Hils J.E. Phosphate esters, thiophosphate esters and metal thiophosphates as lubricant additives // Lubricants. 2013. 1: 132‒148. DOI: 10.3390/lubricants1040132
  38. Zhou Y., Dyck J., Graham T.W., Lou H, Leonard D.N. Ionic liquids composed of phosphonium cations and organ-ophospjhate, carboxylate and sulfonate anions as lubricant antiwear additives // Langmuir. 2014. 30: 13301‒13311. DOI: 10.102/la5032366
  39. Anand M., Hadfield M., Viesca JL., Thomas B., Hernan-dez-Battez A., Austen S. Ionic liquid as tribological performance improving additive for in-service and used fully formulated diesel engine lubricants. Wear. 2015; 334–335: 67–74. DOI: 10.1016/j.wear.2015.01.055
  40. Dai W., Kheireddin B., Gao H., Liang H. Roles of nano-particles in oil lubrication. Tribology International. 2016; 102: 88–98. DOI: 10.1016/triboint.2016.05.020
  41. Безбородов Ю.Н., Сокольников А.Н., Шрам В.Г., Петров О.Н., Игнатьев А.А. Определение смазывающей способности моторных масел по параметру суммарной продолжительности деформаций // Вестник Иркут. гос. техн. ун-та. 2012. № 8 (67). С. 125‒129.
  42. Безбородов Ю.Н., Ковальский Б.И., Малышева Н.Н., Сокольников А.Н., Мальцева Е.Г. Методы контроля и диагностики эксплуатационных свойств смазочных материалов по параметрам термоокислительной стабильности и температурной стойкости: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т (СФУ), 2011. 366 с.
  43. Верещагин В.И., Рунда М.М., Ковальский Б.И., Безбородов Ю.Н. Методы контроля и результаты исследования состояния моторных масел двигателей внутреннего сгорания в условиях длительного хранения и эксплуатации: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т (СФУ), 2016. 188 с.
  44. Ковальский Б.И., Сокольников А.Н., Верещагин В.И., Афанасьев В.И., Петров О.Н. Методы контроля и прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных масел: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т (СФУ), 2021. 204 с.
  45. Алексанян К.Г., Стоколос О.А., Соледова Е.В., Зайцева Ю.Н., Салманов С.Ю., Яруллин Н.Р., Налетова А.В., Михайлов Э.Р. История развития и применения антиокислительных присадок для топлив и масел // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2018. Т. 61. Вып. 9-10. С. 120‒125.
  46. Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. Л.: Изд-во Химия, 1985. 312 с.
  47. Виппер А.Б., Виленкин А.В., Гайснер Д.А. Зарубежные масла и присадки. М.: Изд-во Химия, 1981. 188 с.
  48. Рудник Л.Р. Присадки к смазочным материалам. Свойства и применение. СПб: Изд-во Профессия, 2013. 928 с.
  49. Шишкин П.И., Брай И.В. Регенерация отработанных масел. М.: Изд-во Химия, 1970. 301 с.
  50. Коваленко В.П. Загрязнения и очистка нефтяных масел. М.: Изд-во Химия, 1987. 304 с.
  51. Коваленко В.П., Турчанин В.Е. Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М.: Изд-во Недра, 1990. 160 с.
  52. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Долецкий В.А. Качество моторного масла и надежность двигателей. М.: Изд-во стандартов, 1981. 232 с.
  53. Туктаров А.Р., Хузин А.А., Джемилев У.М. Фуллеренсодержащие смазочные материалы: достижения и перспективы (обзор) // Нефтехимия. 2020. № 1. Т. 60. С. 125‒147.
  54. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Демиденко В.П., Яновская М.Л. Исследование тепловых процессов в моторных авиационных маслах и системах смазки двигателей летательных аппаратов // Материалы докладов 43 Академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и др. выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического простран-ства. Секция № 7: «Развитие космонавтики и фундаментальные проблемы газодинамики, горения и теплообмена». (Москва, 29 января — 1 февраля 2019 г.). РАН. РАКЦ. РОСКОСМОС. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. Т. 1. С. 158‒160.__
  55. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Юсупов А.А. Исследование возможности применения магнитных и электростатических полей для борьбы с осадкообразованием в авиационных моторных маслах двигателей, энергоустановок и техносистем наземного, воздушного и аэрокосмического базирования // Известия вузов. Машиностроение. 2017. № 3 (684). C. 76‒88.
  56. Testi, Daniele. Heat transfer enhancement by an impinging ionic jet in a viscous transformer coolant // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2018. 91. P. 256–261. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer. 2018.01.001
  57. Алтунин В.А., Демиденко В.П., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Применение результатов экспериментальных исследований для создания новых конструктивных схем систем смазки двигателей летательных аппаратов воздушного и аэрокосмического базирования // Труды 53 научных чтений, посвященных памяти К.Э. Циолковского. Сек. № 2: «Проблемы ракетной и космической техники». (Калуга, 18‒19 сентября 2018 г.). РАН. РАКЦ. Казань: Изд-во Казанского университета, 2019. С. 160‒176.
  58. Алтунин В.А., Кошелев Д.В., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Анализ проблем увеличения ресурса и надежности топливо-смазочных фильтрующих систем двигателей летательных аппаратов // Сборник тезисов докладов Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Авиационные двигатели и силовые установки». Секция № 7: «Авиационная химмотология». (ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 28‒30 мая 2019 г., Москва). М.: Изд-во ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 2019. С. 311‒313.
  59. Алтунин В.А., Львов М.В., Зырянов С.П., Яновская М.Л. Разработка экспериментальной базы для исследования тепловых процессов в авиационных моторных маслах // Авиакосмические технологии (АКТ-2019):Тезисы ХХ Международной научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов. Воронеж: Изд-во ООО Фирма «Элист». 2019. С. 11‒12.
  1. Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Каськов А.С. Разработка новых конструктивных схем систем смазки двигателей летательных аппаратов воздушного и аэрокосмического применения // Тр. 12 общероссийской научно-практической конференции: «Инновационные технологии и технические средства специального назначения». (Санкт-Петербург, БГТУ им. Д.Ф. Устинова (ВОЕНМЕХ), 20–22 ноября 2019 г.). Журнал «Военмех. Вестник БГТУ». 2020. № 62. С. 312‒313.
  2. Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А. Разработка способов борьбы с осадкообразованием в системах смазки двигателей летательных аппаратов // Сб. научных статей 8-й международ. научно-практ. конф. «Академические Жуковские чтения», посвящ. 100-летнему юбилею Военно-воздушной академии (Воронеж, 25‒26 ноября 2020 г.). Главное командование ВКС России. ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина. Воронеж: Изд-во ВУНЦ ВВС «ВВА», 2020. С. 23‒24.
  3. Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Яновская М.Л. Алгоритм учета особенностей тепловых процессов в моторных авиационных маслах при проектировании и создании систем смазки воздушно-реактивных двигателей летательных аппаратов // Труды 12-й Общероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос». (23–25 апреля 2020 г., Санкт-Петербург, БГТУ им. Д.Ф. Устинова, «ВОЕНМЕХ»). Т. 1. СПб: БГТУ «ВОЕНМЕХ», 2020. С. 221‒224.
  4. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Платонов Е.Н. Разработка способов увеличения ресурса и надежности систем смазки двигателей внутреннего сгорания наземного транспорта // Известия вузов. Машиностроение. 2015. № 10 (667). С. 47‒57.


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024