一、综述
当航空发动机工作时,发动机滑油系统为发动机轴承及附件齿轮箱内部齿轮等部件提供润滑、散热、清洁和防腐保护。一旦滑油系统失效,很容易导致发动机压气机、涡轮轴承或齿轮箱内部齿轮因无法得到充分润滑而产生机械损伤,继而对发动机运行安全产生直接影响。
由于现代发动机的工作温度和载荷条件非常高,滑油系统工作时,滑油会经历温度和压力大幅度的变化,并长时间接触热空气和不同材质的材料(金属、密封橡胶等),因此,这对滑油的热稳定性、抗氧化能力、与各种材料的相容性以及负载能力等提出非常高的要求。因此,本文挑选Eastman Turbo oil常见滑油ETO2197和ETO2380,从它们的特性和应用方面分析对不同型号发动机及其附件的影响。
二、发动机滑油系统的工作特点
图1:RB211发动机滑油系统
以RB211型号发动机为例,滑油贮存在滑油箱中,滑油泵提供压力,使滑油经过滑油滤、燃油滑油热交换器(FCOC)等组件,进入各轴承腔和附件齿轮箱及其传动装置中,轴承腔采用篦齿封严气动密封,从轴承腔回油管返回通常是油气混合的形式,经过油气分离器和回油滤最终返回滑油箱,形成一个循环。整个过程滑油会和不同材质的材料接触,尤其是一些橡胶材料,若相容性较差将直接影响橡胶材料的稳定性和密封性。
待发动机停车后,滑油泵停止工作,滑油产生的热量不能主动散发,需要自然冷却,在此阶段滑油容易产生积碳,形成结焦。
三、ETO2197、ETO2380与Mobil Jet Oil II滑油的简单对比
目前西北国际货航选用的发动机滑油统一为Mobil Jet Oil II。与之对比,Eastman的ETO2197为高性能高温滑油(规范号:MIL-23699-HTS/AS5780 HPC),ETO2380是标准性能非高温滑油(规范号:MIL-23699-STD/AS5780 SPC),从产业标准上分析,两种型号滑油与Mobil Jet Oil II一致,均为MIL-REF-23699与AS5780批准;从性能特性上分析,ETO2380与Mobil Jet Oil II完全一致;三种滑油在理化参数方面基本相近。从收集到的各项数据及使用实例反馈,ETO2197、ETO2380与Mobil Jet Oil II的主要差异集中在积碳问题和封圈腐蚀问题。
图2:典型积碳问题
四、针对不同型号发动机/APU厂家手册推荐
不同型号的发动机/APU在厂家手册中推荐了允许使用的滑油型号,通过查询各机型AMM及相应发动机/APU/附件厂家手册,针对BP2380和BP2197两种滑油的适用性情况、分析结果及使用风险点具体如下:
1.针对B737(CFM56-3)飞机
依据AMM和厂家发布服务通告SB 79-0001,ETO2197和ETO2380均允许使用于CFM56-3发动机,但根据SB 79-0001中明确要求,若使用ETO2197滑油,发动机需执行SB 72-1079(category 2)/79-0080(category 3)/79-0082(category 2)。从上述SB的背景中可以了解,使用ETO2197滑油会使AGB/润滑组件内某些件号磁性封严加速老化从而导致漏油,ETO2380滑油未反馈此影响;
依据AMM12-13-41、AMM12-13-21及SB 79-0001,ETO2197和ETO2380均允许使用于CFM56-3的起动机和CSD,且未反馈使用过程中存在风险;
依据AMM12-13-31,ETO2197和ETO2380滑油均允许使用于APS2000和GTCP85-129型号的APU。
2.针对B757(RB211-535E4)飞机
依据AMM、CMM和罗罗滑油手册,ETO2197和ETO2380均允许使用于B757的RB211-535E4发动机、起动机、IDG和APU,且未反馈有积碳或腐蚀等异常情况。
3.针对B767/B747(CF6-80C2)飞机
依据AMM和SB79-0001,ETO2197和ETO2380适用于CF6-80C2发动机,同时SB 79-0001明确指出,使用ETO2197能减少积碳,然而也被证实该滑油导致Viton A型O型封圈性能退化;
依据AMM 12-13-02和SB79-0001,ETO2197和ETO2380适用于CF6-80C2发动机的起动机,ETO2197可以能减少积碳,但同样也可能导致Viton A型O型封圈性能退化;
依据AMM12-13-03,满足MIL-PRF-23699 Class STD(Standard)或者MIL-PRF-7808 Grade 3的滑油均可使用,ETO2197和ETO2380适用于CF6-80C2发动机的IDG。
依据AMM,ETO2197和ETO2380滑油适用于GTCP331-200ER和PW901A型号的APU。
4.针对B767(PW4000)飞机
依据AMM12-22-01及SB 238,ETO2197和ETO2380适用于PW4000发动机,同时SB 238明确指出,已经证实ETO2197能减少积碳,然而也被证实该滑油导致AS3208/AS3209材料的封圈性能退化;
依据AMM 12-13-02,ETO2197和ETO2380适用于PW4000发动机的起动机;
依据AMM 12-13-03,滑油满足MIL-PRF-23699 Class STD(Standard)或者MIL-PRF-7808 Grade 3均可,ETO2197和ETO2380适用于PW4000发动机的IDG;
依据AMM 12-13-04,ETO2380和ETO2197均适用于GTCP331-200ER型号的APU。
五、实际运行经验分析:
AMM手册中CAUTION指出ETO2197会缩短某些密封件的寿命,可能对部分封圈造成腐蚀从而导致漏油,部分型号发动机对使用该型滑油有限制。
从行业经验来看,近年ETO2197滑油会侵蚀轴承腔特氟龙封严,国外出现过因特氟龙封严脱落后堵塞滑油回油管路导致空停的案例。目前,国内CFM56-7B/5B因使用ETO2197滑油出现了高滑耗问题。而ETO2380目前在国内航空公司使用范围较小,无法形成可参考的使用数据。
经询问KLM Engine Services,对方在1997年之前运行的CF6发动机均使用ETO2380型号滑油,曾发生过多起CF6 D-sump回油管由于积碳堵塞导致6#轴承失效的问题(见图3),更换为ETO2197后情况改善,后续分析此积碳堵塞问题更多出现在运行短航段比和短停时间少的情况,滑油得不到充足时间回油冷却。厂家针对这一风险,制定了一系列定期检查措施进行预
图3:CF6 D-sump回油管积碳
六、结论
综上所述,从厂家手册可以了解,ETO2380以及ETO2197与Mobil Jet Oil II一样,适用于不同型号发动机/APU及其附件,但从厂家服务通告以及国内乃至全球各型号滑油使用情况分析,ETO2197属于高性能滑油,更适用于新型大推力发动机,对Viton A材质封圈有一定腐蚀性,积碳情况优于Mobil Jet Oil II;ETO2380与Mobil Jet Oil II特性一致,但国内运行样本数据较少,在MRO的反馈中,CF6发动机使用此型号滑油在短航段比或短短停时间时出现过轴承和回油管路积碳情况。
因此,若使用ETO2197作为Mobil Jet Oil II的替代产品,需关注发动机Viton A材质封圈的使用情况,并结合送修更换为合适材质封圈;若使用ETO2380,运行初期需关注积碳情况,并针对不同型号发动机拟定检查时限和范围严格执行检查要求。