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【摘要】：航空润滑油在飞机润滑系统中起着决定性的作用，但在飞机发动机苛刻的工作环境下，润滑油极易发生热氧化衰变。本文主要对航空润滑油的热氧化衰变机理及其影响因素进行了介绍分析。
【关键词】：航空润滑油;热氧化衰变;机理;影响因素
1 引言
飞机在飞行时，由于需要发动机提供源源不断的动力，这使得发动机中各摩擦副部件磨损变大，润滑系统的工作状态也将变得更加苛刻。工作于润滑系统中的航空润滑油也会因为温度升高而使得热氧化衰变变得剧烈，最终导致润滑油的粘度和酸值变大，生成的氧化不溶物含量也会变大[1-3]，这将严重影响飞机发动机摩擦副的正常工作，甚至危及飞行安全。大量实验显示，润滑油在经过高速高温环境工作一段时间后其闪点、凝点和水含量变化不大，其粘度和酸值的变化对润滑油的使用效能影响不大，相比于其它性能指标，润滑油的热氧化安定性是最先超出其正常使用范围的，由此表明氧化衰变成为润滑油失效的主要原因[4]。
2 航空润滑油热氧化衰变的机理
在飞机发动机运行过程中，流过润滑系统金属表面的航空润滑油在高温的作用下，极易与混入的氧气发生氧化反应。氧化过程首先是由抗氧剂的消耗开始（当氧化温度高于抗氧剂的使用温度时，抗氧剂会失效），当抗氧剂消耗到一定程度时，它所改善的理化性能就会急剧变化。基础油的氧化是自由基和过氧化物的烃类发生链式氧化反应。基础油首先生成自由基，具有较高能量，与其他分子相接触，可以把分子链“打断”，产生更多自由基，这样就形成了连锁反应，产生酸、醇、醛、酮等一系列氧化产物。
随着氧化过程的引发，随之而来的链反应过程将迅速破坏润滑油的功效，使其理化性能不断恶化，最后将导致润滑油的粘度、酸值和氧化不溶物的含量不断增加，油液的颜色不断加深。这些由润滑油氧化引起的理化性能变化将直接影響到润滑系统的正常运行，如粘度的增加会导致润滑油流动阻力增加，散热性能降低，发动机的启动不正常;酸值的增加会导致油液对设备的腐蚀性加剧;沉淀物的形成很容易造成油路、过滤器堵塞，加剧设备的磨损，等等[5]。这些结果都将会降低飞机发动机的工作性能及使用寿命。
3 航空润滑油热氧化衰变的影响因素
影响润滑油氧化衰变有很多因素，不仅与其化学组成成分有很大关联，与其使用的外界条件也有着密切关系。
3.1. 润滑油基础油的影响。
矿物航空润滑油的组成成分主要有各种烷烃、环烷烃和芳烃及其衍生物。烃类物质的氧化与烃分子的结构有着密切关系，通常，不含支链的烃类物质抗氧化性能最强，相反，当烃分子中所含的支链数愈多，其抗氧化能量愈差。因此，烷烃所含的支链较多，其抗氧化能力最弱，而芳烃由于其所含的支链最少，其抗氧化能力最强。
合成烃类航空润滑油的基础油组成成分主要是聚α-烯烃（PAO），由于其具有独特的排列整齐的长侧链结构，使其比矿物润滑油具有较好的高温氧化安定性好。
合成酯类航空润滑油是目前使用较广泛的合成润滑油，有双酯、多元醇酯、复酯等，具有良好的高温性能。如合成新戊基多元醇酯航空润滑油，较短的主链、较多的官能团、球状结构的分子组成使得其热氧化安定性可达315 ℃[6]。
3.2. 工作温度及油液中氧溶解度的影响
润滑油的氧化是油品与溶解在其中的氧发生反应而进行的。在常温下，润滑油的氧化速率非常慢。但在高温条件下，油中的氧的溶解度会变大，油品的氧化就会加剧，而且工作温度越高，氧化速率就越快。根据范托夫法则，每当温度提升10 ℃时，其氧化反应速率就会相应的加快1-2倍，因此，温度能在很大程度上影响润滑油氧化反应速率。
3.3. 金属的影响
通常情况下，航空润滑油是用在润滑附件之间以减少相互磨损，但部分金属对润滑油的氧化反应具有较强的催化作用。在航空发动机润滑附件中，不同种类的金属催化能力也不相同，按其催化能力的强弱有如下排序：Pb>Cu>Xn>Fe>Al[7]。
3.4. 其他因素的影响
润滑油在氧化过程中会产生很多氧化中间产物，如过氧化物、醛类化合物、酮类化合物等，这些产物性质较为活泼，能促进润滑油的加速氧化。
参考文献：
[1]谢风，范鸿宇，刘广龙，等. 航空涡轮发动机对润滑油的性能要求与发展趋势[J]. 合成润滑材料，2009，36（3）：20～25
[2]胡建强，刘广龙，谢凤，等. 航空润滑油高温沉积物抑制剂的应用研究[J]. 润滑油，2005，20（6）：45～49
[3]杨颖，宋岩，苑伟康. 航空发动机润滑油应用研究进展[J]. 润滑油，2013，28（4）：6～9
[4]吕伯平，陈名华. 航空油液监测技术[M]. 北京：航空工业出版社，2006：81～87
[5]岳聪伟，姜旭峰，宗营. 航空润滑油氧化衰变影响因素及检测方法综述[J]. 当代化工，2015，44（7）：1586～1588
[6]李斌，谢凤. 航空发动机润滑油简介[J]. 合成润滑材料，2014，41（1）：24-25
[7]张爽. 浅谈润滑油氧化安定性的影响因素[J]. 黑龙江科技，2013，（25）：19
【关键词】：航空润滑油;热氧化衰变;机理;影响因素
1 引言
飞机在飞行时，由于需要发动机提供源源不断的动力，这使得发动机中各摩擦副部件磨损变大，润滑系统的工作状态也将变得更加苛刻。工作于润滑系统中的航空润滑油也会因为温度升高而使得热氧化衰变变得剧烈，最终导致润滑油的粘度和酸值变大，生成的氧化不溶物含量也会变大[1-3]，这将严重影响飞机发动机摩擦副的正常工作，甚至危及飞行安全。大量实验显示，润滑油在经过高速高温环境工作一段时间后其闪点、凝点和水含量变化不大，其粘度和酸值的变化对润滑油的使用效能影响不大，相比于其它性能指标，润滑油的热氧化安定性是最先超出其正常使用范围的，由此表明氧化衰变成为润滑油失效的主要原因[4]。
2 航空润滑油热氧化衰变的机理
在飞机发动机运行过程中，流过润滑系统金属表面的航空润滑油在高温的作用下，极易与混入的氧气发生氧化反应。氧化过程首先是由抗氧剂的消耗开始（当氧化温度高于抗氧剂的使用温度时，抗氧剂会失效），当抗氧剂消耗到一定程度时，它所改善的理化性能就会急剧变化。基础油的氧化是自由基和过氧化物的烃类发生链式氧化反应。基础油首先生成自由基，具有较高能量，与其他分子相接触，可以把分子链“打断”，产生更多自由基，这样就形成了连锁反应，产生酸、醇、醛、酮等一系列氧化产物。
随着氧化过程的引发，随之而来的链反应过程将迅速破坏润滑油的功效，使其理化性能不断恶化，最后将导致润滑油的粘度、酸值和氧化不溶物的含量不断增加，油液的颜色不断加深。这些由润滑油氧化引起的理化性能变化将直接影響到润滑系统的正常运行，如粘度的增加会导致润滑油流动阻力增加，散热性能降低，发动机的启动不正常;酸值的增加会导致油液对设备的腐蚀性加剧;沉淀物的形成很容易造成油路、过滤器堵塞，加剧设备的磨损，等等[5]。这些结果都将会降低飞机发动机的工作性能及使用寿命。
3 航空润滑油热氧化衰变的影响因素
影响润滑油氧化衰变有很多因素，不仅与其化学组成成分有很大关联，与其使用的外界条件也有着密切关系。
3.1. 润滑油基础油的影响。
矿物航空润滑油的组成成分主要有各种烷烃、环烷烃和芳烃及其衍生物。烃类物质的氧化与烃分子的结构有着密切关系，通常，不含支链的烃类物质抗氧化性能最强，相反，当烃分子中所含的支链数愈多，其抗氧化能量愈差。因此，烷烃所含的支链较多，其抗氧化能力最弱，而芳烃由于其所含的支链最少，其抗氧化能力最强。
合成烃类航空润滑油的基础油组成成分主要是聚α-烯烃（PAO），由于其具有独特的排列整齐的长侧链结构，使其比矿物润滑油具有较好的高温氧化安定性好。
合成酯类航空润滑油是目前使用较广泛的合成润滑油，有双酯、多元醇酯、复酯等，具有良好的高温性能。如合成新戊基多元醇酯航空润滑油，较短的主链、较多的官能团、球状结构的分子组成使得其热氧化安定性可达315 ℃[6]。
3.2. 工作温度及油液中氧溶解度的影响
润滑油的氧化是油品与溶解在其中的氧发生反应而进行的。在常温下，润滑油的氧化速率非常慢。但在高温条件下，油中的氧的溶解度会变大，油品的氧化就会加剧，而且工作温度越高，氧化速率就越快。根据范托夫法则，每当温度提升10 ℃时，其氧化反应速率就会相应的加快1-2倍，因此，温度能在很大程度上影响润滑油氧化反应速率。
3.3. 金属的影响
通常情况下，航空润滑油是用在润滑附件之间以减少相互磨损，但部分金属对润滑油的氧化反应具有较强的催化作用。在航空发动机润滑附件中，不同种类的金属催化能力也不相同，按其催化能力的强弱有如下排序：Pb>Cu>Xn>Fe>Al[7]。
3.4. 其他因素的影响
润滑油在氧化过程中会产生很多氧化中间产物，如过氧化物、醛类化合物、酮类化合物等，这些产物性质较为活泼，能促进润滑油的加速氧化。
参考文献：
[1]谢风，范鸿宇，刘广龙，等. 航空涡轮发动机对润滑油的性能要求与发展趋势[J]. 合成润滑材料，2009，36（3）：20～25
[2]胡建强，刘广龙，谢凤，等. 航空润滑油高温沉积物抑制剂的应用研究[J]. 润滑油，2005，20（6）：45～49
[3]杨颖，宋岩，苑伟康. 航空发动机润滑油应用研究进展[J]. 润滑油，2013，28（4）：6～9
[4]吕伯平，陈名华. 航空油液监测技术[M]. 北京：航空工业出版社，2006：81～87
[5]岳聪伟，姜旭峰，宗营. 航空润滑油氧化衰变影响因素及检测方法综述[J]. 当代化工，2015，44（7）：1586～1588
[6]李斌，谢凤. 航空发动机润滑油简介[J]. 合成润滑材料，2014，41（1）：24-25
[7]张爽. 浅谈润滑油氧化安定性的影响因素[J]. 黑龙江科技，2013，（25）：19