Зарубежные гидрожидкости, применяемые в гражданской авиации РФ
Приведена информация о зарубежных гидрожидкостях, применяемых на территории Российской Федерации в гражданской авиации. Приведены свойства зарубежных гидрожидкостей: Skydrol LD-4, Skydrol 500В-4, НyJet-IV-Аplus, АеroShellFluid 41,Mobil Aero HF, HydraunycoilFH 51, ROYCO 756, Nycolube 934. Представлены сведения о российских аналогах: рабочих жидкостях 7-50С-3 и НГЖ-5У, маслах АМГ-10 и МГЕ-10А. Приведены характеристики отечественных гидрожидкостей в сравнении с импортными аналогами. Указана информация по имеющимся зарубежным патентным исследованиям.
Введение
Развитие авиации характеризуется вводом в эксплуатацию широкофюзеляжных пассажирских самолетов типа аэробус, а также сверхзвуковых пассажирских самолетов. Тем самым увеличились скорости полета самолетов, что привело к существенному расширению сферы применения гидросистем на самолетах и ужесточению требований к гидросистемам и гидравлическим жидкостям [1–6]. К положительным качествам гидравлической системы относятся надежность работы, простота конструктивного и технологического решения силового привода, сравнительно малая плотность, плавность действия и т. д.
С помощью гидросистем обеспечивается работа различных систем самолетов ‒ например, управление поперечным, продольным и путевым курсом самолета, выпуск закрылков, шасси, приведение в движение люков и створок, а также различных механизмов. От свойств рабочей жидкости зависит надежность работы системы самолета в целом, а также характер управления гидроагрегатами, устойчивость эксплуатационных характеристик гидрожидкостей. Гидравлическая жидкость – это один из главных конструктивных элементов гидравлической системы [7].
В данной статье приведены свойства зарубежных гидрожидкостей, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в гражданской авиации, таких как НyJet-IV-Аplus, Mobil Aero HF, ROYCO 756, Skydrol LD-4, Nycolube 934, Skydrol 500В-4, АеroShell Fluid 41.
Из представленного списка жидкостей самыми используемыми являются Nycolube 934, Skydrol LD-4 и НyJet-IV-Аplus. Гидравлические жидкости Skydrol LD-4 и Skydrol 500В-4 производства фирмы Solutia Ins (США) применяются на территории РФ с 1984 г. Синтетическая гидравлическая жидкость Nycolube 934 производства фирмы NYCO (Франция) имеет допуск к применению с 1998 г. и выдерживает рабочие температуры от ‒60 до +200 °С. Огнестойкая гидравлическая жидкость НyJet-IV-Аplus производства компании ЕххоnМоbil Aviation Lubricants (США) допущена к применению в 2003 г.
Все работы выполнены при поддержке ЦКП «Климатические испытания» НИЦ «Курчатовский институт» ‒ ВИАМ (далее ‒ ВИАМ).
Требования к гидравлическим жидкостям
Предъявление определенных требований к гидрожидкостям обусловлено эксплуатационными условиями, в которых авиационная техника находится в воздушном пространстве, вследствие этого гидравлическая жидкость должна обеспечить бесперебойную работу гидросистемы при всех режимах полета в широком температурном интервале в течение длительного времени [8].
Характеристики вязкости. Гидрожидкость не должна значительно менять вязкость. Так, при понижении температуры до –60 °С вязкость жидкости сильно возрастает, производительность насоса существенно снижается, что вызывает замедление подъема и выпуска шасси. Основными требованиями к гидравлической жидкости являются технические характеристики для вязкости в диапазоне температур: при +70 °С ‒ не менее 8 мм2/с, при –60 °С ‒ не более 2000 мм2/с [8].
Стабильность против окисления. Содержащийся в воздухе кислород может вступать в химическую реакцию с одним из компонентов гидрожидкости, что приводит к ее окислению. В свою очередь продукты окисления вызовут коррозию металлических деталей. Одним из важных требований к гидрожидкости является устойчивость к воздействию окисления [9–14].
Огнестойкость. Одним из важных требований также является пожаробезопасность гидрожидкости. Возгорание может произойти как от прямого источника огня, так и от повышения температуры в результате ударов, трения и т. д. Существуют различные методы оценки ‒ например, определение температур самовоспламенения, вспышки и воспламенения [7]. По существующим нормам безопасности температура вспышки, определяемая в открытом тигле, составляет не менее 160 °С.
Рабочий диапазон температур использования составляет от –60 до +200 °С.
Гидрожидкости должны быть неагрессивными и нетоксичными.
Распространенные гидравлические жидкости,
используемые за рубежом
Рассмотрим характеристики гидрожидкостей на примере спецификаций MIL-H-5606G, MIL-H-83282 и MIL-H-87257, имеющих широкое применение в мире [15].
Гидрожидкость AeroShell Fluid 41 имеет спецификацию MIL-H-5606G и относиться к минеральному типу масел; она совместима с гидрожидкостями типа AeroShell Fluid 4, 31, 51. Рабочий диапазон температур ‒ от ‒54 до +90 °С, в герметичной системе – от –54 до +135 °С. Одобрена спецификацией DEF STAN 91-48 Grade Superclean и рекомендована к применению при производстве на территории Европы [16].
Гидравлическая жидкость по спецификации MIL-H-83282 разработана в 1960-х гг. как улучшенный вариант гидрожидкости AeroShell Fluid 41 по характеристике воспламеняемости. Жидкость на основе полиальфаолефина имеет высокую вязкость при низких температурах, что ухудшает работу гидросистемы. Рабочий диапазон температур ‒ от –40 °С.
Жидкость AeroShell Fluid 41 продолжали улучшать по температурному диапазону эксплуатации. Гидрожидкость по спецификации MIL-H-87257 сохраняет текучесть при температуре –54 °С [17] и ранее была широко востребована.
Гидравлическая жидкость X/C 5606H (J) (официальный представитель ‒ Phillips 66) имеет спецификацию MIL-H-5606H (J) и изготовлена на основе минеральных масел. Рабочий диапазон температур ‒ от –54 до +90 °С, в негерметичной системе ‒ от –54 до +135 °С. Отвечает экологическим требованиям для гидрожидкостей и соответствует стандартам для лабораторных испытаний [18].
Компания Eastmen Aviation Solutions выпускает гидрожидкости под маркой Skydrol™. В настоящее время имеются жидкости I, II, III, IV и V типов. Skydrol V является жидкостью нового поколения [19].
Компания ExxonMobil выпустила на рынок такие жидкости, как HyJet-IV-A, HyJet-IV-Aplus и HyJet-V. Последняя ‒ это огнестойкая гидравлическая жидкость V типа с улучшенными характеристиками по показателю кинематической вязкости [20].
Гидравлические жидкости в российской авиации
В настоящее время в российской авиации широко используются следующие гидрожидкости: рабочие жидкости 7-50С-3 и ЛЗ-МГ-2, масло АМГ-10 и масло гидравлическое МГЕ-10А.
Разработчиком состава и технологии изготовления жидкости 7-50С-3 является предприятие ГОСНИИ ГА. В 1975 г. введен в действие ГОСТ 20734–75 на данный материал. Жидкость 7-50С-3 ‒ смесь полисилоксановой жидкости и органического эфира с различными добавками, которая эксплуатируется при температурах от ‒60 до +200 °С. Выпускается на следующих предприятиях: ЗАО «Современные химические технологии» (ЗАО «Совхимтех»), АО «НПЦ Спецнефтьпродукт», ООО «Обнинскоргсинтез», ООО «Пластнефтехим» и ООО «Новочеркасский завод смазочных материалов» [21‒23].
Масло АМГ-10 является совместным продуктом ГОСНИИ ГА (г. Москва) и ВНИИ НП (г. Москва). Миннефтехимпромом СССР был введен в действие ГОСТ 6794–75 на масло АМГ-10 с дальнейшими изменениями 1‒5. С 2017 г. на материал действует ГОСТ 6794‒2017 [24]. Масло АМГ-10 представляет собой смесь нефтяной фракции и присадок (антиокислительной, загущающей, противоизносной и т. д.). Температура эксплуатации ‒ от –50 до +125 °С с перегревами до 150 °С. Выпуск масла АМГ-10 налажен на предприятиях ООО «НПП Квалитет», ООО «Полиэфир», АО «НПЦ Спецнефтьпродукт» и ООО «Пластнефтехим»[21, 23].
Масло гидравлическое МГЕ-10А разработано во ВНИИ НП (г. Москва) по ТУ 38.401-58-337‒2003. Масло МГЕ-10А имеет загущенную нефтяную основу с добавками из противозадирных, противоизносных и антиокислительных присадок. Работает при температурах ‒ от –55 до +100 °С. Выпуск масла гидравлического МГЕ-10А осуществляют на ООО «Обнинскоргсинтез», ООО «ЛЛК-Интернешнл», ООО «Полиэфир» и ООО «НПП Квалитет» [21, 23].
Рабочую жидкость ЛЗ-МГ-2 выпускают по ТУ 38.401-58-336‒2003 (ВНИИ НП) и изготавливают из нефтяного сырья и дополнительных присадок. Режим эксплуатации ‒ от –60 до +125 °С. Выпуск жидкости ЛЗ-МГ-2 налажен на ООО «Полиэфир» и «ЛЛК-Интернешнл» [21, 23].
Рабочая жидкость НГЖ-5У разработана во ВНИИ НП при непосредственном участии ВИАМ и достаточно продолжительное время выпускалась по ТУ 38.401-58-57–93. Рабочая жидкость содержит в составе эфиры фосфорной кислоты с улучшенными присадками, но на территории РФ данную жидкость не выпускают [21].
В табл. 1 приведены марки отечественных гидравлических жидкостей и зарубежные варианты гидрожидкостей, применяемые на территории РФ [21].
Таблица 1
Российские гидрожидкости и их зарубежные аналоги
Отечественные гидрожидкости | Зарубежные гидрожидкости |
НГЖ-5У (ТУ 38.401-58-57‒93) | Skydrol LD-4, Skydrol 500В-4, НyJet-IV-Аplus |
АМГ-10 (ГОСТ 6794‒75) | АеroShell Fluid 41, Mobil Aero HF, Hydraunycoil FH 51, ROYCO 756 |
7-50С-3 (ГОСТ 20734‒75) | Nycolube 934 |
МГЕ-10А (ТУ 38 101328‒81) | Hydraunycoil FH 16 |
ЛЗ-МГ-2 (ТУ 38.101328‒81) | Аналоги не указаны |
Зарубежные гидрожидкости, применяемые на территории Российской Федерации в гражданской авиации
В данной работе приведены характеристики зарубежных гидрожидкостей, которые прошли испытания и одобрены к использованию на территории Российской Федерации.
Более подробно рассмотрены характеристики гидрожидкостей типа Skydrol LD-4 и НyJet-IV-Аplus, а также справочно приведена информация по остальным гидрожидкостям.
Гидравлические жидкости Skydrol 500B-4 и SkydrolLD-4
Огнестойкие гидравлические жидкости Skydrol LD-4 и Skydrol 500B-4 на основе эфиров фосфорной кислоты содержат присадки, улучшающие различные характеристики. Гидрожидкость Skydrol LD-4 – представитель IV поколения гидрожидкостей.
Гидрожидкость Skydrol LD-4 применяют без обновленного состава более 28 лет, она имеет высокие эксплуатационные характеристики, превосходную устойчивость к эрозии и является самой продаваемой в мире [19].
Гидравлические жидкости Skydrol 500B-4 и Skydrol LD-4 производства фирмы Solutia Ins допущены к применению на территории РФ в 1984 г. Жидкости модификации типа Skydrol окрашены в фиолетовый цвет, что является их отличительной чертой.
Испытания жидкостей проводили в ведущих организациях России по исследованию материалов для самолетостроения, таких как ВИАМ, ММКБ «Родина», завод «Рубин», ЦИАМ (г. Москва), НИИРП (Московская обл., Сергиево-Посадский округ) и т. д. Гидрожидкости Skydrol 500B-4 и Skydrol LD-4 являются аналогами отечественной гидравлической жидкости НГЖ-5У. Основные физические свойства гидрожидкостей Skydrol LD-4 и Skydrol 500B-4 представлены в табл. 2 [19].
Таблица 2
Физические свойства гидравлических жидкостей Skydrol LD-4 и Skydrol 500B-4
Показатель | Значения показателя для гидрожидкости | |
Skydrol LD-4 | Skydrol 500B-4 | |
Кинематическая вязкость (ASTM D445), мм2/с, при температуре, °С: –54 38 99 |
1185 11,42 3,93 |
2765 11,51 3,78 |
Плотность при 25 °С (Eastman116-B), г/см3 | 1,006 | 1,054 |
Относительная влажность (ASTM D1744), % | 0,07 | 0,07 |
Кислотное число (ASTM D 974), (мг·КОН)/г | 0,03 | 0,03 |
Теплота сгорания (ASTM D240), БТЕ/фунт | 13 700 | 13 400 |
Температура самовоспламенения (ASTM D2155), °С | 471 | 507 |
Температура воспламенения (ASTM D92), °С | 171 | 182 |
Температура самовозгорания (ASTM D92), °С | 182 | 210 |
Удельная теплоемкость при 38 °С (ASTM D2766), кал/(г∙°С) | 0,437 | 0,418 |
Удельная теплопроводность при 100F (ASTM D2717), кал/(см∙с∙°С) | 0,000326 | 0,000315 |
Жидкости Skydrol 500B-4 и Skydrol LD-4 используются на многих зарубежных авиалайнерах следующих зарубежных компаний: Boeing Coommercial Airplane Co BMS3-11, Airbus Industrie NSA307110, British Aerospace BAC M.333.B, Lockheed Aircraft Corp. LAC C-34-1224 и т. д. [19].
Огнестойкая гидравлическая жидкость НyJet-IV-Аplus
Гидравлическая жидкость НyJet-IV-Аplus ‒ огнестойкая гидрожидкость на основе эфиров фосфорной кислоты, которая относится к IV типу гидравлических жидкостей; имеет низкую плотность и высокую температурную стабильность, обеспечивает высокоэффективную защиту от коррозии. Такая высокая стабильность означает отсутствие необходимости смены масла из-за ухудшения его качества, что в результате способствует снижению затрат на ремонт и техническое обслуживание системы. Сниженная плотность гидрожидкости означает уменьшение массы самолета и, следовательно, меньший расход топлива. Предотвращает коррозию, тем самым снижает риск повреждения гидросистемы.
Для получения разрешения на использование гидрожидкости НyJet-IV-Аplus испытания проводили в таких действующих организациях, как ВИАМ, завод «Рубин», ММКБ «Родина», НИИРП (Московская обл., Сергиево-Посадский округ), ЦИАМ (г. Москва). Гидрожидкость НyJet-IV-Аplus является эквивалентом российской гидрожидкости НГЖ-5У.
Основные физико-химические характеристики гидрожидкости НyJet-IV-Аplus следующие [25]:
Кинематическая вязкость (ASTM D445), мм2/с, при температуре, F: +100 +210 –65 |
10,6 3,6 1320 |
Точка (температура) текучести (ASTM D97/ASTM D5950), F | –80 |
Кислотное число (ASTM D974), (мг·КОН)/г | 0,04 |
Точка (температура) вспышки (ASTM D92), F | 349 |
Температура воспламенения (ASTM D92), F | 370 |
Температура самовоспламенения (ASTM D2155), F | 800 |
Содержание воды (ASTM D6304), % (по массе) | 0,1 |
Стабильность ‒ вязкость при 40 °С (ASTM D5621), % | 22 |
Плотность при 25 °С (ASTM D4052), г/см3 | 0,996 |
Теплопроводность при 40 °С, кал/(см·с·К) | 0,00033 |
Электропроводность при 20 °С (ASTM D2624), мСм/см | 1,4 |
Удельная теплоемкость, кал/(г·К) | 0,41 |
Гидравлическая жидкость НyJet-IV-Аplus применяется на самолетах фирм Airbus, Boeing, Lockheed (США) и т. д. Основным производителем и поставщиком данной жидкости является компания ЕххоnМоbil Corporation. Жидкость удовлетворяет требованиям спецификации SAE AS 1241D и имеет одобрение по спецификациям фирмы Boeing (BMS 3-11P, Type IV и V) [25].
Приведем сравнение характеристик рабочей жидкости НГЖ-5У с гидрожидкостями Skydrol LD-4, Skydrol 500B-4 и НyJet-IV-Аplus в табл. 3.
Таблица 3
Сравнительные физико-химические характеристики рабочей жидкости НГЖ-5У
с зарубежными аналогами
Характеристика | Значения характеристик для гидрожидкостей | |||
НГЖ-5У | Skydrol LD-4 | Skydrol 500B-4 | НyJet-IV-Аplus | |
Температура вспышки (воспламенения), °С | 158 | 171 | 182 | 158 (349 F) |
Температура самовоспламенения, °С | 590 | 471 (471 F) | 507 (507 F) | 427 (800 F) |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,02 | 0,03 | 0,03 | 0,04 |
Плотность при 25 °С, г/см3 | – | 1,009 | 1,057 | 0,996 |
Гидравлическая жидкостьАеroShellFluid 41
Жидкость АеroShell Fluid 41 – это минеральное гидравлическое масло, которое имеет высокий уровень чистоты и обладает улучшенными эксплуатационными свойствами; содержит присадки, обеспечивающие отличную текучесть при низких температурах, а также устойчивость к износу.
Производитель гидрожидкости АеroShell Fluid 41 ‒ фирма Shell (Германия), она применяется на территории РФ с 1984 г. Рабочая температура в герметичных системах ‒ от ‒54 до +135 °С [16].
Испытания гидравлической жидкости проводили в следующих организациях: ММКБ «Родина», НИИРП (Московская обл., Сергиево-Посадский округ), завод «Рубин» и ВИАМ. ЖидкостьАеroShell Fluid 41 смешивается с маслом АМГ-10 в любых соотношениях.
Типичные физико-химические характеристики гидрожидкости АеroShell Fluid 41 следующие [16]:
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С: +100 +40 –40 –54 |
5,3 14,1 491 2300 |
Температура вспышки в закрытом тигле, °С | 105 |
Температура самовоспламенения, °С | 230 |
Относительная плотность при температуре 15,6 °С | 0,87 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,01 |
Содержание воды, ppm | <100 |
Противоизносные свойства ‒ диаметр следа износа, мм | 0,95 |
Набухание эластомеров, % | 25,4 |
Стабильность при низких температурах (–54 °С) ‒ 72 ч | Выдерживает |
Температура застывания, °С | –60 |
Гидравлическая жидкость АеroShell Fluid 41соответствует спецификации MIL-PRF-5606H [16].
Гидравлическое масло MobilAeroHF
Авиационное гидравлическое масло Mobil Aero HF представляет собой композицию на нефтяной основе с загущающей полимерной добавкой, ингибитором окисления, красителем и т. д.
Гидравлическое масло фирмы Mobil Aero HF (США) разрешено к применению в 1998 г. и может использоваться при температурах до ‒54 °С [26]. Российским аналогом жидкостей подобного типа является масло АМГ-10. Испытания проводились в научно-исследовательских центрах России. Основные характеристики масла Mobil Aero HF следующие [26]:
Кинематическая вязкость (ASTM D445), мм2/с, при температуре, °С: +100 +40 –40 –54 |
5,1 13,8 450 1950 |
Точка (температура) текучести (ASTM D97), °С | –66 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,03 |
Температура вспышки (ASTM D93), °С | 90 |
Плотность при 25 °С (ASTM D4052), г/см3 | 0,881 |
Индекс вязкости (ASTM D2270) | 370 |
Масло Mobil Aero HF соответствует спецификации MIL-PRF-5606.
Минеральная гидравлическая жидкость HydraunycoilFH 51
Жидкость Hydraunycoil FH 51 ‒ минеральная гидрожидкость, которая в основном применяется в гидросистемах самолетов и вертолетов. Возможно ее использование в пневмогидравлических агрегатах с большими степенями адиабатического сжатия.
Гидрожидкость Hydraunycoil 51 производства фирмы NYCO (Франция) используется на территории РФ с 1992 г. Диапазон рабочих температур: в закрытой системе ‒ от –54 до +135 °С, в открытой системе ‒ от –54 до +90 °С [27].
Испытания гидравлической жидкостиHydraunycoil FH 51 проводились в таких организациях, как ГосНИИ ГА, ВИАМ, завод «Рубин». ЖидкостьHydraunycoil FH 51 является аналогом масла АМГ-10 и взаимозаменяема с ним.
Основные физические характеристики гидрожидкости Hydraunycoil FH 51 следующие [27]:
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С: +100 +40 –40 –54 |
5,39 14,12 444 2012 |
Температура вспышки, °С | 91 |
Испаряемость в течение 6 ч при температуре 71 °С, % (по массе) | 16,2 |
Содержание воды, мг/кг | 57 |
Точка (температура) текучести, °С | –69 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,04 |
Плотность при температуре 15 °С, г/см 3 | 0,874 |
Минеральная гидравлическая жидкость Hydraunycoil FH 51 соответствует спецификации MIL-PRF-5606 LIMT [27].
Масло ROYCO 756
Минеральное масло ROYCO 756 используется для реактивных турбовинтовых двигателей, является высоковязким маслом, способствует защите от коррозии и замедляет процесс износа деталей гидросистемы. Масло не агрессивно к металлам, сплавам и конструкционным материалам.
Гидрожидкость ROYCO 756 производит фирма Anderol (Нидерланды), ее испытания проведены с 2002 по 2003 г., но широкого распространения она не получила. Диапазон температур использования: в негерметичной системе ‒ от –54 до +90 °С, в герметичной системе ‒ от –54 до +135 °С [28]. Авиационное масло ROYCO 756 полностью совместимо с маслом АМГ-10, что подтверждено испытаниями, которые проводились в научно-исследовательских институтах России. Основные физические свойства масла ROYCO 756 следующие [28]:
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С: +100 +40 –40 –54 |
5,13 13,9 451 1850 |
Точка (температура) вспышки в открытом тигле, °С | 95 |
Температура застывания, °С | –70 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0 |
Плотность при температуре 20 °С, г/см3 | 0,88 |
Содержание воды, мг/кг | 50 |
Испаряемость в течение 6 ч при температуре 160 °С, % (по массе) | 13,6 |
Минеральное масло ROYCO 756 соответствует спецификации MIL-PRF-5606H.
Результаты сравнения свойств зарубежных гидрожидкостей со свойствами масла АМГ-10 приведены в табл. 4.
Таблица 4
Сравнительные физико-химические свойства гидрожидкостей
Свойства | Значения свойств для гидрожидкостей | ||||
Масло АМГ-10 | АеroShell Fluid 41 | Mobil Aero HF | Hydraunycoil FH 51 | ROYCO 756 | |
Температура вспышки, °С | 96 | 105 | 90 | 91 | 95 |
Температура застывания, °С | –70 | –60 | –66 | –69 | –70 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,02 | 0,01 | 0,03 | 0,04 | 0 |
Плотность , г/см3, при температуре, °С 20 15 |
0,85 – |
‒ 0,870 |
‒ – |
‒ 0,874 |
0,88 – |
Синтетическая жидкость Nycolube 934
Nycolube 934 – это синтетическая гидравлическая жидкость, которая состоит из смеси силиконовых жидкостей с эфирами, содержит в составе антиоксидантные, противоизносные присадки и присадки узкой направленности. Жидкость Nycolube 934 применяется для обеспечения работы амортизаторных стоек шасси.
Гидравлическую жидкость Nycolube 934 производит фирма NYCO (Франция). Работы с жидкостью проводились с 1998 г., она может использоваться в диапазоне температур от –60 до +200 °С [29]. Синтетическая жидкость Nycolube 934 является зарубежным аналогом рабочей жидкости 7-50С-3, их сравнительные испытания проводились в ВИАМ, ВНИИ НП и ЦИАМ. Описание свойств гидравлической жидкости Nycolube 934 и жидкости 7-50С-3 представлено в табл. 5 [29].
Таблица 5
Сравнительные свойства гидрожидкостей Nycolube934 и 7-50С-3
Свойства | Значения свойств для гидрожидкостей | |
Nycolube 934 | 7-50С-3 | |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С: 200 20 –60 |
2,2 23,6 1500 |
1,3 22 4200 |
Точка (температура) вспышки в открытом тигле, °С | 201 | 200 |
Температура застывания, °С | –73 | –70 |
Плотность при температуре 20 °С, г/см3 | 0,932 | 0,93–0,94 |
Кислотное число, (мг·КОН)/г | 0,03 | 0,1 |
Содержание воды, мг/кг | 90 | – |
Влияние специальных добавок на эксплуатационные характеристики
Вводимая в состав гидрожидкости эпоксидная присадка действует как акцептор кислоты и используется в качестве ингибитора гидролиза. Антиэрозионная присадка обеспечивает необходимый уровень удельной электрической проводимости. Антикоррозионная присадка гарантирует стабильность жидкости к гидролитической устойчивости. Загущающая присадка оказывает влияние на вязкость гидрожидкости. Стандартный набор присадок содержит антиокислители и ингибиторы коррозии меди, железа, красителя.
Разработка новых зарубежных аналогов гидрожидкостей
для самолетов
В настоящее время самыми востребованными являются гидрожидкости, выпускаемые под марками Skydrol™ и HyJet™.
Компания Solutia Ins (США) выпустила на рынок обновленную жидкость под маркой Skydrol PE-5 на основе эфиров фосфорной кислоты с комплексом присадок. На ее применение получены допуски от таких производителей, как Boeing (кроме самолета В787), Airbus, ATR, Bombardier, Gulstream и COMAC. Гидрожидкость отличается высокой надежностью, имеет продолжительный срок службы, малую плотность (0,993 г/см3) при температуре 25 °С, что в свою очередь позволяет снизить затраты на топливо, жидкость остается подвижной даже при отрицательных температурах (‒54°С) и содержит в своем составе присадки, придающие устойчивость к эрозии, одним из показателей которой является коэффициент объемной деформации. Сравнительные свойства гидрожидкостей Skydrol PE-5 и Skydrol LD-4 представлены в табл. 6 [19].
Таблица 6
Сравнительные свойства гидрожидкостей Skydrol PE-5 и Skydrol LD-4
Свойства | Значения свойств для гидрожидкостей | |
Skydrol PE-5 | Skydrol LD-4 | |
Плотность при температуре 25 °С, г/см3 | 0,993 | 1,006 |
Кинематическая вязкость при температуре ‒54 °С, мм2/с | 1076 | 1185 |
Коэффициент объемной деформации, МПа | 1620,2 | 1592,6 |
Компания ЕххоnМоbil (США) выпустила на рынок жидкость пятого поколения HyJet™-V–этоогнестойкая авиационная гидравлическая жидкость, содержащая в составе эфиры фосфатной кислоты с различными присадками ‒ антикоррозионной, противоизносной, антипенной и т. д. [20].
Для сравнения рассмотрим ряд характеристик жидкостей HyJet™-V и HyJet-IV-Aplus (табл. 7).
Таблица 7
Сравнительные характеристики гидрожидкостей HyJet™-V и HyJet-IV-Aplus
Характеристика | Метод испытания | Значения характеристик для гидрожидкостей | |
HyJet™-V | HyJet-IV-Aplus | ||
Электропроводность при температуре 20 °С, мкСм/см | ASTM D2624 | 0,4 | 1,4 |
Точка (температура) вспышки, F | ASTM D92 | 346 | 349 |
Содержание воды по Карлу Фишеру, % (по массе) | ASTM D6304 | 0,09 | 0,1 |
Одновременно с выпуском новых гидрожидкостей ведется и научно-исследовательская работа в области интеллектуальной собственности, направленная на поиск новых составов и улучшение рабочих характеристик. В патенте [30] указан состав гидрожидкости на основе углеводородного компонента, нафтенового масла >5 % (по массе) и до 95 % (по массе) возобновляемого (переработанного) изопарафинового масла. Предполагаемая область использования – в качестве жидкости для автоматических трансмиссий и для амортизаторов для применения в Арктике.
В патенте [31] представлена гидрожидкость биологического происхождения на основе углеводородного базового масла с улучшенной гидролитической стабильностью.
В патенте [32] заявлено о стойкости гидравлического масла и авиационного топлива к растворителю. В составе гидрожидкости присутствует сера, содержатся форполимеры и растворитель, а также органические наполнители. Возможно применение в космической отрасли.
Заключения
Широко используемые гидрожидкости типа Skydrol™ и HyJet™ применяются с 1940 г. В дальнейшем эти гидрожидкости усовершенствовали по различным спецификациям ‒ меняли компоненты составов и применяли передовые технологии. С годами изменилась самолетостроительная промышленность, возрос коммерческий интерес к охвату все большего сегмента рынка. Выпуск указанных гидрожидкостей налажен по всему миру.
Внедрение в производство абсолютно новых типов гидрожидкостей – это максимально дорогостоящая инвестиция для производителей, поэтому в мире практикуется улучшение свойств и качества уже существующих на рынке гидрожидкостей. Работы ведутся по всему миру, в России также разрабатывают новые составы и патентуют изобретения.
Кратко проанализируем основные свойства гидравлических жидкостей, которые применяются в настоящее время на территории РФ, таких как Skydrol LD-4, Nycolube 934 и НyJet-IV-Аplus, для выявления их достоинств и недостатков.
Достоинством жидкости марки Skydrol LD-4 перед другими рассматриваемыми ранее гидрожидкостями является малая плотность, однако имеющиеся характеристики у гидрожидкостей марок Skydrol 500B-4 и НyJet-IV-Аplus, такие как температуры вспышки, самовоспламенения, воспламенения и самовозгорания, превосходят показатели аналогичных характеристик для гидрожидкости Skydrol LD-4, что является в свою очередь таким же достоинством [19, 25].
Гидрожидкость марки Nycolube 934 в основном уступает отечественной жидкости марки 7-50С-3 по показателю кинематической вязкости, что формально можно отнести к ее недостаткам [29].
На отечественном рынке появился новый продукт – авиационное синтетическое гидравлическое масло марки АСГИМ [33], производство которого налажено в АО «НПЦ Спецнефтьпродукт». Масло АСГИМ поставляют таким промышленным предприятиям, как ПАО «Сухой», ПАО «Яковлев», ОАО «НПО Гидромаш» и т. д. В настоящее время ведутся работы по внедрению масла АСГИМ на российский рынок.
- Каблов Е.Н. Всероссийскому институту авиационных материалов – 80 лет // Деформация и разрушение материалов. 2012. № 6. С. 17–19.
- Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7–17.
- Каблов Е.Н. Современные материалы – основа инновационной модернизации России // Металлы Евразии. 2012. № 3. С. 10–15.
- Бузник В.М., Каблов Е.Н. Состояние и перспективы арктического материаловедения // Вестник РАН. 2017. Т. 87. № 9. С. 827–839.
- Каблов Е.Н. Роль химии в создании материалов нового поколения для сложных технических систем // Тез. докл. ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Екатеринбург: УрО РАН, 2016. С. 25–26.
- Бузник В.М., Каблов Е.Н. Технологии получения и адаптации материалов для применения в Арктике // Тез. докл. сателлитной конф. «V Междунар. конференция-школа по химической технологии» ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Волгоград: ВолгГТУ, 2016. С. 9–10.
- Сухотин А.М., Зотиков В.С., Казанкина А.Ф. и др. Негорючие теплоносители и гидравлические жидкости: справочное руководство. Л.: Химия, 1979. 235 с.
- Коняев Е.А., Немчиков М.Л. Авиационные горюче-смазочные материалы: учеб. пособие. М.: МГТУ ГА, 2013. С. 75–79.
- Каблов Е.Н., Кутырев А.Е., Вдовин А.И., Козлов И.А., Афанасьев-Ходыкин А.Н. Исследование возможности возникновения контактной коррозии в паяных соединениях, используемых в конструкции двигателей авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 4 (65). Ст. 01. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 25.09.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-4-3-13.
- Тарасова П.Н., Слепцова С.А., Лаукканен С., Дьяконов А.А. Уплотнительные материалы на основе политетрафторэтилена для авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2022. № 1 (66). Ст. 05. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 27.09.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2022-0-1-51-64.
- Каблов Е.Н., Бакрадзе М.М., Громов В.И., Вознесенская Н.М., Якушева Н.А. Новые высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для аэрокосмической техники разработки ФГУП «ВИАМ» (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1 (58). С. 3–11. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11.
- Ветрова Е.Ю., Щекин В.К., Курс М.Г. Сравнительная оценка методов определения коррозионной агрессивности атмосферы // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 1 (54). С. 74–81. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-74-81.
- Лаптев А.Б., Барботько С.Л., Николаев Е.В. Основные направления исследований сохраняемости свойств материалов под воздействием климатических и эксплуатационных факторов // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 547–561. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-547-561.
- Виноградов С.С., Никифоров А.А., Демин С.А., Чесноков Д.В. Защита от коррозии углеродистых сталей // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 242–263. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-242-263.
- MIL-PRF-87257B (SENSYN 87257) // Sentinel Canada. Industrial Chemicals and Lubricants: офиц. сайт. URL: https://sentinelcanada.com/hydraulic-fluid/mil-prf-87257b/ (дата обращения: 20.11.2023).
- Авиационный справочник AeroShell. Ed. 18. The AeroShell Book. Shell Aviation, 2003. Р. 194–200.
- What types of hydraulic fluids are used in aircraft? // Компания Brennaninc: офиц. сайт. URL: https://blog.brennaninc.com/what-types-of-hydraulic-fluids-might-you-find-in-an-aircraft (дата обращения: 30.08.2023).
- Гидравлическая жидкость X/C 5606J Aviation // Компания «СанТрип»: офиц сайт. URL: https://us-packaging.ru/phillips66-aviation/catalog/gidravlicheskie-masla/gidravlicheskaya-zhidkost-x-c-5606j-aviation/?ysclid=lpay68fcj5586863736 (дата обращения: 21.11.2023).
- Eastman aviation solutions // Eastman Chemical Company: офиц сайт. URL: https://www.eastman.com/Literature_Center/A/AFRUS009.pdf (дата обращения: 21.11.2023).
- Огнестойкая авиационная гидравлическая жидкость HyJet™ V // Exxon Mobil Corporation: офиц. сайт. URL: https://www.exxonmobil.com/ru-ru/aviation/pds/gl-xx-hyjet-v (дата обращения: 21.11.2023).
- Седова Л.С., Долгова Е.В. Производство гидрожидкостей для авиационной техники в России (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 8 (114). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 04.09.2023). DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-8-65-76.
- ГОСТ 20734–75. Жидкость рабочая 7-50С-3. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1975. 4 с.
- МОП-1313500-01–2021. Межотраслевой ограничительный перечень топлив, масел, смазок, специальных жидкостей, консервационных материалов и присадок, разрешенных к применению в вооружении, военной и специальной технике. М.: 25 ГосНИИ Химмотологии Минобороны России, 2021. С. 46–50. URL: https://ens.mil.ru/files/MOP-2021.pdf (дата обращения: 25.09.2023).
- ГОСТ 6794–2017. Масло АМГ-10. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2019. 14 с.
- Aviation lubricants, greases, fluids, oils & fuels // Exxon Mobil Corporation: офиц. сайт. URL: https://www.exxonmobil.com/en/aviation/products-and-services/products/hyjet-iv-a-plus (дата обращения: 21.11.2023).
- Авиационная гидравлическая жидкость Mobil Aero HF: свойства и характеристики // Exxon Mobil Corporation: офиц. сайт. URL: https://www.mobil.com/en-us/aviation/pds/gl-xx-mobil-aero-hf-series?ad=semD&an=msn_s&am=modifiedbroad&q=mil+h+5606+hydraulic+fluid&o=29593
- &qsrc=999&l=sem&askid=22e4232a-71aa-4021-bc7d-7a040b240feb-0-ab_msm (дата обращения: 21.11.2023).
- Технический паспорт на гидравлическую жидкость Hydraunycoil FH 51 // NYCO Company: офиц сайт. URL: https://www.nyco-group.com/wp-content/uploads/TDS_Hydraunycoil_FH51RU_1E4.pdf (дата обращения: 21.11.2023).
- Технический паспорт на минеральное масло ROYCO® 756 // Aircraft Spruce & Specialty Co. ANDEROL Inc. Specialty Lubricants. URL: https://www.aircraftspruce.com/catalog/pdf/Royco756.pdf (дата обращения: 21.11.2023).
- Технический паспорт на гидравлическую жидкость Nycolube 934 // NYCO Company: офиц. сайт. URL: https://www.nyco-group.com/wp-content/uploads/TDS_Nycolube_NL934_1E2.pdf (дата обращения: 21.11.2023).
- Hydraulic fluid composition: pat. US 11053448B2; appl. 21.12.17; publ. 06.07.21.
- Hydraulic fluids from renewable isoparaffins: pat. WO 2015/192072 A1; appl. 12.06.15; publ. 17.12.15.
- Hydraulic fluid and fuel resistant sealants: pat. US 20190010370 A1; appl. 07.07.17; publ. 10.01.19.
- Масло авиационное синтетическое гидравлическое АСГИМ // Компания «СПЕЦНЕФТЬПРОДУКТ»: офиц. сайт. URL: http://snp-gsm.ru/products/asgim/ (дата обращения: 11.09.2023).