一、从挑战极限的航空机油说起
上世纪80-90年代时,我国空军的新锐主力是国产第二代战斗机,民航也刚刚从空军管制下解脱不久,还受到很重的来自空军的影响,而作为老牌国企,长城牌润滑油则为我国民航和解放军空军准备了一系列航空润滑油型号,其中就包括使用至今还挂在长城润滑油官网售卖的4109和4010型航空润滑油。
4109型航空润滑油温度使用范围是-50~175℃,最高200℃,而4010型航空润滑油温度使用范围是-50~205℃,最高220℃,这2型航空润滑油在100℃时运动粘度均不低于3.0,但4010型通过吸收消化80年代中美蜜月期引进的西方技术,改变配方和工艺,将蒸发损失从4109型的18.1降低到了7.3,杂质含量从1.3下降到了1.0。
随着民航和军用飞机的飞行速度和发动机推重比的不断提高,发动机涡轮前温度不断升高,对润滑油高温氧化、高温沉积及润滑性能的要求越来越严格。涡扇发动机主要润滑件为滚动轴承,转速快且负荷大,润滑油循环周期短。当涡扇发动机工作时,涡轮转子的转速约为13000~18000r/min,涡轮前燃气瞬间温度高达1400℃,润滑油除了对发动机进行冷却之外,同时对轴承及涡轮部件起润滑作用。
如果轴承长期处于干摩擦或边界润滑,高温高压的工作状态将会引发轴承发生黏着-撕裂-黏着的恶性循环,最后导致卡死抱轴。据了解,1983年美国TF34发动机因润滑故障导致飞行事故占28%,我军1985年因发动机润滑系统故障引起的空中停车事故占43%。
90年代以来,我国引进了俄制第三代战斗机苏-27和苏-30MK,这2型重型战斗机同时也带来了AL-31F型涡轮风扇发动机——这可以称得上是第一个在国内进入服役的第三代大推力涡扇发动机AL-31F,其支承结构相当复杂,6支点结构、双中介轴承,这导致其润滑结构复杂,高压涡轮和低压涡轮轴常常因为中介轴承润滑不足出现抱轴甚至断轴故障。
为了克服这一缺陷,我国军工人员首先引进了俄制航空涡轮合成油,原空军油料所试验场(即空油所)对引进航空润滑油进行了国产化仿制,被称为928号航空润滑油。
2001年,928航空滑润油开始在第一批仿俄战斗机上试飞测试,结果显示其性能完全满足AL-31F系列发动机的需求。2003年春季,928航空润滑油正式在空军部队使用,主要是对对象是装备AL-31F系列发动机的飞机。目前其累计飞行时间已达20万小时以上。其不仅可以用于AL-31F系列发动机上,还可以用于燃气涡轮启动机和俄制恒速传动装置。
与4109和4010型航空润滑油相比,928型航空润滑油性能明显进步,其酸值相比4010型的0.24,跨越式地下降到了0.028。
在进一步吃透俄国和西方技术的基础上,我国新研发的4106型航空润滑油的性能更是进步显著——其100℃运动粘度相比4010型和928型的不低于3.0上升到了不低于5.0,开口闪点从4010型的不小于210℃进步到了246℃,蒸发损失更是从7.3降低到了4.37。
可以说,928型润滑油与我国二代战斗机所用的4109、4010型润滑油还算不上拉开决定性差距,但这一点,中国军工人和油料人们通过4106型润滑油做到了。而国产第三代战斗机,也是中国航空工业站在俄国航空工业的肩膀上,全面超越「师傅」新的开始。
但很快,伴随着民航产业进一步走向民间,军用飞机大幅度拓宽飞行包线,这又为航空润滑油带来了新的问题:
几十年来,航空润滑油经历了石油基油、合成烃油、双酯油、多元醇酯油等发展阶段。至今已形成以酯类油为主、石油基和合成烃润滑油为补充的格局。石油基油防锈性能好但高温氧化性能差,酯类油润滑防锈性能较差而高温氧化性能较好。
目前,酯类油的使用温度极限是204℃,要求高推重比、超音速巡航的五代机对航空润滑油的使用温度要求已经超出了酯类油所能承受的高温极限,因此航空润滑油以后面临着发动机启动温度更低、工作温度更高及更高载荷的挑战。
由此,面向高温工作,且积碳性能、寿命均有明显提升的4108型航空润滑油应运而生,该型油以多元醇酯为基础油,外加抗氧、抗泡、抗磨等添加剂制成,该型油的蒸发损失仅3.92。基于4108型,我国进一步发展出了用于第四代战斗机超音速巡航所用的全新一代航空润滑油。
所以总而言之,我们其实可以从航空润滑油领域发现一个问题——如果说之前的机油产品是为了某个性能而在另一个性能上妥协,那么如今的机油产品实际上就越来越追求高大全了,而这个高大全的要求,也促使技术人员们开发出了一系列新技术。
二、天上地下,机油的工作原理一样,性能挑战也类似
熟悉汽车的人们可以发现,相比航空润滑油,车载润滑油的优化方向可以说相同而又不同,譬如——汽车对润滑油运动粘度的要求相对航空润滑油就要高一些,但航空润滑油的承载能力指标却又为了确保油料能够形成足用的油膜而显得很高,同时,航空润滑油的挥发性能、高低温性能、泡沫抑制和清洁性能都要比车辆好得多。
在航空航天器走向更高、更快和更强的同时,那些制造先进飞机和发动机的航空航天企业,为应对当今和未来的能源挑战和转型升级需求,也不约而同地将在追求更强的过程中所获得的技术成果运用到了更广的方面。其中作为航空航天领域巨擘的霍尼韦尔,便开始依托自家在航空发动机和航空润滑油上雄厚的技术储备,开发出了一系列汽车用机油产品,在汽车养护领域掀起了一片惊涛骇浪。
结合上面这两点叙述,可以考虑这样一个可能——只要针对汽车发动机特性做针对性开发,将航空润滑油的适应更宽运作包线的相关技术下放到汽车润滑油上,所给车主带来的体验可能就是飞跃性的!
浸淫航空航天产业多年的霍尼韦尔恰恰就有这样的想法——基于航空润滑油相关技术,霍尼韦尔的工程师在汽车润滑油上使用了多元蜂巢油膜技术,这种技术不仅能使润滑油在严苛路况下为发动机提供全面精密的优质保护,更能提高燃烧效率,降低油耗。
详细来说,蜂巢状分子结构通过紧密的网状格子结构,将油分子与其他抗磨添加剂紧紧吸附在摩擦面上,让油膜坚固强韧,时刻紧密吸附在发动机及零部件表面,油膜具备卓越的抗高温和抗氧化和剪切稳定性,即使在发动机高速运转时,油体也能保持高度粘性,提高燃烧效率。
在机油论坛上,有大神把霍尼韦尔机油送到了实验室,得出了一个重要结论:比金美孚1号价格更低,性能更好。
霍尼韦尔V9 0W-20机油在100℃时的运动粘度达到了8.51,闪点温度不高于230℃,蒸发损失不大于8.46,多项性能达到或超过了航空润滑油水准,大部分性能相比传统车载润滑油显著提高,特别针对新型欧系大排量豪华发动机开发研制,同时满足国六排放的TGDI(涡轮增压直喷)发动机要求,有效保护发动机及后处理装置,减少尾气有害物的排放。
冬日里,冷启动喷油头喷出的汽油会被积碳大量吸收,导致冷启动的混合气过稀,使得启动困难直到积碳吸收的汽油饱和才容易着车,着车后吸附在积碳上的汽油又会被发动机的真空吸力吸入汽缸内燃烧,又使混合气变浓,发动机的可燃混合气时稀时浓,造成冷启动后怠速抖动。由于气温越低,冷启动所需要的油量越大,积碳的存在就越会影响冷启动的顺利与否。而由于霍尼韦尔在航空航天领域多年的浸淫,因此,霍尼韦尔所出品的润滑油也就先天具备了航空润滑油才具备的高低温工作性能——即使在寒区冰冷气候条件下,霍尼韦尔的润滑油也可以轻松启动发动机。
对于需要用到6L机油的新款大众EA888三代2.0T高功率增压发动机来说,霍尼韦尔机油的性价比是非常出色的,尤其是相对美孚1号这种传统豪强的顶级产品线,仅仅6成的价格获得更好的性能。
目前,霍尼韦尔的产品线很齐全,H7系列可以列为对标嘉实多磁护全合成的产品,H8系列则是银美孚/极护,而H9和V9,则是对标金美孚的产品线,技术指标拉满,非常适合各种高压缩比、高增压发动机使用。
当然,如果你家里是一台普普通通、上了年份的代步车,那么我觉得途虎上另一个品牌——驾驰更有性价比。
驾驰的跟霍尼韦尔追求性能的极致不同,它在主流价格区间发力。驾驰的产品线分为经典、先锋、尊享三个系列,其中的销量王者就是经典系列——平时149元/次,包含4L机油+机滤+人工费。而在大促期间甚至可以做到99元一次,而且用的是「全合成」机油。
这对于目前美、嘉、壳三个头部品牌的全合成机油保养动辄三倍的价格来说,还是非常能打的。驾驰机油之所以做到极致性价比,一方面是它主要借助线上渠道销售,没有层层经销网络增加成本,另一方面是找到了美嘉壳的源头工厂——SK集团做代工。因此能够同时兼顾低价和品质。
20世纪是科技追求更高更快更强的世纪,而21世纪就是科技向下兼容、拓展频谱的世纪,以前从未想象过的性能现在能触手可及,这可能就是科技发展的乐趣与意义所在!