В зависимости от вида техники авиамасла условно делят по областям применения – на масла для поршневых авиамоторов, для газотурбинных двигателей самолетов, а также для различных агрегатов вертолетов. Для различных видов ГТД также применяются разные масла: так, если в ТРД используют маловязкие масла, то в ТВД – более вязкие, что обусловлено наличием у последних редуктора воздушного винта.
Масла для поршневых двигателей работают в тяжелых условиях, создаваемых высокими температурами в зоне поршневых колец, внутренней части поршней, клапанов и других деталей. Для обеспечения смазывания двигателя в условиях высоких температур, давлений и нагрузок применяют высоковязкие масла, подвергнутые специальной очистке. Отечественное производство сегодня предлагает для поршневой авиации масло селективной очистки МС-20. Оно применяется в поршневых двигателях самолетов сельскохозяйственной, малой и спортивной авиации, в частности, Ан-2, Як-18Т, Як-52, «Вилга-35», Zin-142 и т.п. Но к настоящему времени в стране существует дефицит малосернистой нефти, которая может обеспечить получение качественного масла МС-20 с низким содержанием серы и кокса.
Масла для ТРД в связи с конструктивными особенностями газотурбинных двигателей работают в существенно иных условиях. Они должны отвечать следующим требованиям:
– надежное смазывание всех узлов и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах рабочих температур от -50 до +200°С;
– пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до температуры -50°С);
– однородный и стабильный фракционный состав, что обусловливает минимальную испаряемость фракций и сохраняет вязкостные характеристики масла в течение всего времени работы двигателя;
– высокие антиокислительные свойства и минимальное окисление в двигателе при рабочих температурах 150-200°С и выше;
– минимальная вспениваемость, высокая температура самовоспламенения;
– неагрессивность по отношению к металлам, сплавам, резинотехническим изделиям, покрытиям, клеям и другим материалам.
В России широкое распространение получили авиамасла на минеральной основе: масло МС-8п и рабочее консервационное масло МС-8рк.
Масло МС-8п производится из западно-сибирских нефтей, а также из смеси западно-сибирских и приуральских нефтей и применяется, в частности, на самолетах гражданской авиации Ил-62, Ил-76, Ил-86, Ту-134, Ту-154, Як-40 и т.п. Оно обеспечивает работоспособность ГТД при температуре масла до 150-175°С. Масло МС-8рк изготовляется на базе МС-8п и применяется для консервации двигателей дозвуковых и сверхзвуковых самолетов, в т.ч. в военной авиации.
Более дорогими, но и располагающими более высокими эксплуатационными характеристиками являются авиамасла на синтетической основе, широко используемые за рубежом с 70-х гг. прошлого столетия. Они обеспечивают длительный ресурс и работоспособность ГТД до температур 200-225°С. Одно из лучших синтетических масел отечественного производства – ИПМ-10. Это синтетическое углеводородное масло с комплексом высокоэффективных присадок работоспособно в интервале температур от -50 до +200°С. Область применения – силовые установки самолетов гражданской и военной авиации (Ил-86, Ил-96-300, Ту-22М3, Ту-160, Ту-214, Як-42, Ан-74, Ан-124, Су-25, Су-27, МиГ-29), вертолетов (Ми-26, Ка-226 и др.), а также турбохолодильники систем кондиционирования летательных аппаратов.
Кроме того, отечественной промышленностью освоен выпуск двух синтетических масел, несущих марку ВНИИНП (Всероссийский НИИ по переработке нефти). Синтетическое диэфирное масло ВНИИНП-50-1-4ф, работоспособное при температурах до 175-200°С, применяется в авиационных двигателях гражданских и военных самолетов (Ил-96-300, Ту-204/214, Як-42, Ан-74, Ан-124, Су-25, Су-27, Су-30, МиГ-31 и др.). Синтетическое диэфирное масло ВНИИНП-50-1-4у с эффективной композицией антиокислительных присадок, позволяющих применять масло при температуре от -60 до +200°С. Допущено к применению во всех авиационных ГТД и может заменять масло ВНИИНП-50-1-4ф, будучи совместимым с ним во всех соотношениях. ВНИИНП-50-1-4у используется как одно из основных в военной авиационной технике (например, на истребителях МиГ-29) и рекомендуется для применения на перспективной технике до рабочей температуры 200°С, кратковременно – до 220°С.
Более перспективным является синтетическое высокостабильное масло ПТС-225 на основе сложных эфиров пентаэритрита и синтетических жирных кислот C5-C9. Оно работоспособно в интервале температур от -60 до +225°С, обладает улучшенными вязкостно-температурными свойствами, высокой термоокислительной стабильностью и рекомендовано к применению в современной авиационной технике взамен имеющихся нефтяных и синтетических авиамасел, а также в качестве унифицированного масла для отработки новых теплонапряженных авиационных ГТД. К сожалению, из-за отсутствия сырья и многокомпонентности композиции, осложнивших производство масла ПТС-225, выпуск его практически прекращен.
Еще один вид синтетического масла – ВТ-301 – разработан на основе кремнийорганической жидкости с присадкой и характеризуется максимальной, по сравнению с другими маслами, термоокислительной стабильностью, низкой летучестью, хорошими низкотемпературными свойствами. Его можно использовать в газотурбинных двигателях с температурой масла на выходе из двигателя до 250-280°С. Это масло будущего.
Масла для ТВД, особенностью конструкции которых является наличие многоступенчатых редукторов, предназначенных для передачи больших усилий и работающих при больших частотах вращения, должны обладать повышенной вязкостью. Основные требования, предъявляемые к маслам для ТВД, следующие:
– пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах;
– высокие противоизносные и противозадирные свойства;
– устойчивость к окислению в условиях высоких температур (150-175 °С), контакта с воздухом и различными авиаматериалами;
– инертность по отношению к металлам, сплавам, резинам, покрытиям, клеям и другим конструкционным материалам;
– минимальные вспениваемость и испаряемость.
В системах смазки ТВД применяются нефтяные и синтетические масла. Основными смазочными материалами являются маслосмеси, получаемые смешением на местах потребления авиамасел МС-8П и МС-20. Маслосмесь СМ-4,5 – смесь авиационных масел МС-8п и МС-20 в соотношении 75:25 – предназначена для применения в самолетах с турбовинтовыми двигателями типа АИ-20 (например, Ан-12 и Ан-32) и АИ-24 (Ан-24, Ан-26, Ан-30) и т.п. Унифицированное масло на нефтяной основе с комплексом присадок МН-7,5у, разработанное в свое время для применения в ТВД всех типов при температуре масла на выходе из двигателя до 150°С, в настоящее время из-за отсутствия сырья не выпускается, его производство утрачено.
Масла для вертолетов отличаются от ранее рассмотренных тем, что они используются для смазки не только самих двигателей, но и других агрегатов – редукторов, других элементов трансмиссии, шарниров втулок несущего и рулевого винтов.
Для смазывания редукторов трансмиссии вертолетов ранее широко использовали различные смеси масел. Например, на вертолетах Ми-8 для летней эксплуатации до температуры -10°С применяли смесь масел СМ-11,5 (75% МС-20 и 25% МС-8п), а для зимней эксплуатации – смесь СМ-8. В редукторах хвостовой трансмиссии вертолетов летом широко использовали масло МС-20 и трансмиссионное масло ТСгип, а в зимнее время из-за их плохих низкотемпературных свойств – смесь МС-20 с МС-8п и смесь ТСгип с жидкостью АМГ-10 (маслосмесь СМ-9).