"Новейшие научные достижения" 17-25 марта 2014 года .

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ/9. Авиация и космонавтика

Д. пед. н. (к.т.н.) Кузнєцова О.Я., Нетреба Ж.М., Кліщ І. К.

Національний авіаційний університет, Україна

УДОСКОНАЛЕННЯ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ГІДРАВЛІЧНИХ РІДИН В КОНТЕКСТІ МЕХАНІЗМУ НЕПЕРЕРВНОГО МОНІТОРИНГУ БЕЗПЕКИ АВІАЦІЇ

На виконання завдання ІКАО [1] про розроблення механізму неперервного моніторингу безпеки авіації, слід визначити показники якості, які можуть бути індикаторами рівня якості гідравлічної рідини при тривалому використанні. З цією метою були проведені дослідження по визначенню хімічного складу товарних гідравлічних рідин АМГ-10 та «Гідронікойл» FH-51. Результати досліджень [3] показали, що за вуглеводневим складом рідина «Гідронікойл» FH-51 є аналогом рідини АМГ-10, але містить у 3 рази менше парафінових вуглеводнів, на 13,8 % більше нафтенових та у 4 рази більше ароматичних вуглеводнів. Більший вміст ароматичних вуглеводнів є причиною того, що гідравлічна рідина «Гідронікойл» FH-51 має нижчу окислювальну стабільність, чим АМГ-10. Обидві гідравлічні рідини містять антипінну поліорганосилоксанову присадку. До складу рідини АМГ-10 введено антиокиснювальні присадки іонол і феніл-α-нафтиламін. До складу рідини «Гідронікойл» FH-51 введена тільки антиокиснювальна присадка феніл-α-нафтиламін. Встановлено [4], що при тривалому використанні хімічні перетворення в молекулах вуглеводнів гідравлічної рідини «Гідронікойл» FH-51 спочатку перебігають в напрямі зменшення вмісту легких вуглеводнів (нафтенів та парафінів), а далі відбуваються вторинні хімічні перетворення продуктів цих реакцій з утворенням легких вуглеводнів. Проте, утворені легкі вуглеводні не відтворюють первинний хімічний склад товарної рідини і, відповідно, її експлуатаційні властивості. Продукти деструкції нафтенових та парафінових вуглеводнів, вступають в хімічні реакції в напрямі утворення ароматичних та кисневмісних молекул, внаслідок чого утворюються висококиплячі сполуки. Хімічні реакції деструкції парафінових вуглеводнів перших фракцій, деструкції та дегідрування нафтенових структур перших фракцій і їх ущільнення, ущільнення нафтено-ароматичних вуглеводнів других фракцій, ущільнення ненасичених нафтено-ароматичних вуглеводнів залишків протікають в умовах нестаціонарної дифузії атмосферного кисню. Встановлено, що концентрація молекул вуглеводнів у гідравлічній рідині «Гідронікойл» FH-51 з часом експлуатації описується таким узагальненим рівнянням:

,

де - концентрація молекул вуглеводнів у товарній рідині.

Відповідно, для нафтенових вуглеводнів перших фракцій рідини «Гідронікойл» FH-51 коефіцієнти набувають таких значень ; % відн./год⁶; для нафтенових вуглеводнів других фракцій рідини «Гідронікойл» FH-51 - ; % мас./год⁵; для нафтенових вуглеводнів у гексановому концентраті залишків рідини «Гідронікойл» FH-51 -; % відн./год⁴; для ароматичних вуглеводнів у бензольній фракції залишків рідини «Гідронікойл» FH-51 - ; % відн./год⁵.

На підставі отриманих експериментальних даних щодо зміни хімічного складу рідини «Гідронікойл» FH-51 під час тривалого використання вдалося визначити показники якості, які можуть виступати індикаторами зміни її експлуатаційних властивостей, а саме:

· температура спалаху у відкритому тиглі;

· кінематична в’язкість при 50°С;

· кислотне число (КЧ).

У табл. 1 подано результати визначення температури спалаху у відкритому тиглі зразків гідравлічних рідин АМГ-10 та «Гідронікойл» FH-51. Як бачимо, у зразках обох рідин спостерігається збільшення значень температури спалаху у відкритому тиглі із збільшенням часу напрацювання. Такий напрям зміни цього показника якості цілком природний, оскільки експериментально встановлено, що хімічні перетворення вуглеводнів супроводжуються утворенням вторинних легких сполук.

Таблиця 1

Температура спалаху у відкритому тиглі зразків гідравлічних рідин АМГ-10 та FH-51

Рідина	Товарна, °С	500 годин нальоту, °С	1000 годин нальоту, °С	3600 годин нальоту, °С	Норма, °С
АМГ-10	99	100	101	102	не менше 93
FH-51	95	97	98	99	не менше 82

Як було встановлено в ході досліджень, ці вторинні сполуки за хімічним складом не відтворюють первинні, тому експлуатаційні властивості гідравлічної рідини не зберігаються з часом експлуатації. За специфікацією MIL-H-5606 на гідравлічну рідину «Гідронікойл» FH-51 показник якості температура спалаху у відкритому тиглі нормується як не менше 82°С. Відповідно паспорту якості на гідравлічну рідину АМГ-10 за ГОСТ- 6794-75 показник якості температура спалаху у відкритому тиглі нормується як не менше 93°С і верхньої межі також не має. Отже, у зв’язку з цим показник якості температура спалаху у відкритому тиглі не може виступати таким, який здатен визначити початок погіршення їх експлуатаційних властивостей під час тривалого використання.

Знайдено залежність кінематичної в’язкості при 50°С від наробітку для досліджуваних гідравлічних рідин:

Для гідравлічної рідини АМГ-10 коефіцієнти мають таке значення: , ; ; - час, години. Для гідравлічної рідини FH-51 коефіцієнти мають наступне значення: , ,.

Встановлено, що впродовж 500 годин напрацювання гідравлічної рідини в гідросистемі ПС показник якості кінематична в’язкість при 50°С для АМГ-10 зменшується до 9,85 мм² /с, для «Гідронікойл» FH-51 – до 13,30 мм² /с. Відповідно сертифікату якості на гідравлічну рідину АМГ-10 за ГОСТ- 6794-75 показник якості кінематична в’язкість при 50°С нормується не менше 10,19 мм² /с. За специфікацією MIL-H-5606 на гідравлічну рідину «Гідронікойл» FH-51 цей показник якості нормується не менше 13,00 мм² /с. Отже, для АМГ-10 має значення нижче нормативного, а для рідини «Гідронікойл» FH-51 − на межі нормативного, нижче якого згідно з чинною інструкцією гідравлічну рідину використовувати в гідросистемі ПС заборонено [2] .

Знайдено залежності кислотного числа від наробітку для досліджуваних гідравлічних рідин:

Для гідравлічної рідини АМГ-10 коефіцієнти мають таке значення: мг KOH на 1 г; ; ; .

Для гідравлічної рідини «Гідронікойл» FH-51 коефіцієнти мають наступне значення: мг KOH на 1 г; ; ; .

Встановлено, що через 300 годин напрацювання в гідросистемі ПС показник якості «кислотне число» для гідравлічної рідини АМГ-10 збільшується до 0,04 мг KOH на 1г, а для «Гідронікойл» FH-51 – до 0,063 мг KOH на 1г, що перевищує нормоване чинними інструкціями значення. Відповідно паспорту якості на гідравлічну рідину АМГ-10 за ГОСТ- 6794-75 показник якості «кислотне число» нормується не більше 0,03 мг KOH на 1г мастила. За специфікацією MIL-H-5606 на гідравлічну рідину «Гідронікойл» FH-51 цей показник якості нормується теж не більше 0,03 мг KOH на 1г мастила. Отримані результати показують, що відповідно чинним інструкціям [2], гідравлічні рідини АМГ-10 та «Гідронікойл» FH-51 з такими значеннями показника якості «кислотне число» використовувати в гідросистемі ПС не можна. При чому показник якості «кислотне число» гідравлічної рідини «Гідронікойл» FH-51 збільшується з наробітком швидше, чим гідравлічної рідини АМГ-10, що свідчить про її нижчу окислювальну стабільність.

Таким чином, показники якості «кінематична в’язкість при 50°С» та «кислотне число» можуть бути обрані такими, що здатні виявити початок змін експлуатаційних властивостей гідравлічних рідин під час тривалого використання. У зв’язку з цим, з’являється можливість прогнозування рівня якості гідравлічних рідин під час тривалого використання, що уможливлює призначати періодичність контролю якості гідравлічних рідин у цей період та створити, згідно завдань IKAO, механізм неперервного моніторингу безпеки гідравлічної системи повітряного судна на основі знайдених науково-обґрунтованих параметрів.

Література

1. Doc 9735. «Руководство по непрерывному мониторингу в рамках Универсальной программы проверок организации контроля за обеспечением безопасности полетов», ИКАО, 2011. - http://www.icao.int.

2. Інструкція з забезпечення заправлення повітряних суден паливно-мастильними матеріалами і технічними рідинами в підприємствах цивільного авіаційного транспорту України. Наказ Державіаслужби № 416. - www/uazakon.com/documents/date bh/pg gsnwsb/pg7.htm.

3. Кузнєцова О.Я., Нетреба Ж.М. Порівняльний аналіз структурно-групового складу товарних рідин АМГ-10 та FH-51 для гідравлічних систем літаків / Вопросы химии и химической технологии. – 2008. – № 4. – С. 90-92.

4. Кузнєцова О.Я., Нетреба Ж.М. Кінетика хімічних перетворень вуглеводнів робочої рідини FH-51 під час експлуатації повітряного судна / Наукоємні технології. – К.: НАУ, – 2010. – № 2 (6). – С.39-42.