20世紀40年代早期 , 飛機設計師逐漸認識到相對于機械桿操作系統 ,液壓系統操作起來(lái)反應迅速 、靈敏,更具優(yōu)勢, 于是以礦物油為基礎油的航空液壓油迅速發(fā)展起來(lái) 。美國空軍在 50 年代初已廣泛使用符合美國軍用規范 MIL-H-5606的石油基航空液壓油 ,這種油的最大特點(diǎn)是低溫性能好 ,滿(mǎn)足空軍在低溫環(huán)境下的使用要求 。

航空液壓油是飛機液壓系統的工作介質(zhì)，用于對飛機起落架和襟翼的操縱和驅動(dòng)，對于飛行安全十分重要。根據飛機液壓系統的結構與工作特點(diǎn)，綜述了航空液壓油的性能。介紹了俄羅斯（前蘇聯(lián)），美國和中國航空液壓油的現狀。隨著(zhù)飛機性能的不斷提高，飛機液壓系統朝著(zhù)高溫高壓方向發(fā)展，不燃航空液壓油是航空液壓油的發(fā)展方向。為了提高軍事效益，需研制軍民通用的航空液壓油。隨著(zhù)對環(huán)境保護不斷增強，要求研制無(wú)毒，可生物降解和不對環(huán)境產(chǎn)生危害的環(huán)保型航空液壓油。

前言

飛機液壓系統主要用于完成收放起落架及襟翼等的特定操縱和驅動(dòng)，因此有人把航空液壓系統比作飛機的“肌肉”，而液壓系統中的工作介質(zhì)航空液壓油，則稱(chēng)為飛機的“血液”。

據統計，飛機液壓系統的故障占到飛機機械故障總量的30%左右，其中一半以上都與航空液壓油有關(guān)，因此航空液壓油對于飛行安全十分重要。

1 航空液壓油的性能要求

根據飛機液壓系統的結構與工作特點(diǎn)，對航空液壓油的性能提出了如下要求：

（1）壓縮性小 航空液壓油作為飛機液壓系統的能量傳遞介質(zhì)以操縱飛機起落架及襟翼等特定部件，要求航空液壓油的壓縮性越小越好。壓縮性小，則傳遞的能量損失就越少，就越穩定，準確，迅速，飛機的操縱就越靈敏。

（2）適當的運動(dòng)黏度以及良好的潤滑性能 當航空液壓油的運動(dòng)黏度過(guò)大時(shí)，液壓系統的摩擦力會(huì )增加，功率損失增大，伺服機構動(dòng)作遲緩；當運動(dòng)黏度過(guò)小時(shí)容易產(chǎn)生泄漏，或導致液壓系統中的運動(dòng)部件潤滑不良，因此航空液壓油應具有適當的運動(dòng)黏度以及良好的潤滑性能。

（3）剪切安定性好 航空液壓油在高壓下通過(guò)液壓泵或液壓閥等元件間隙時(shí)會(huì )受到機械剪切作用，剪切作用會(huì )導致航空液壓油的運動(dòng)黏度下降（若航空液壓油中加有黏度指數改進(jìn)劑時(shí)會(huì )更為明顯），直接影響到航空液壓油的使用，因此要求航空液壓油的剪切安定性要好。

（4）黏溫性要好 航空液壓油的工作溫度范圍很寬，要保證航空液壓系統正常工作，就要求航空液壓油須具有良好的黏溫性能，在溫度發(fā)生變化時(shí)，航空液壓油的運動(dòng)黏度隨溫度的變化不能太大。

（5）抗燃性好 航空液壓系統向高溫高壓方向發(fā)展，要求航空液壓油具有良好的抗燃性，避免液壓系統因故發(fā)生泄漏時(shí)，航空液壓油飛濺到高熱的金屬部件上引發(fā)火災，威脅飛機的安全。

（6）抗泡沫性能要好 飛機在高空飛行時(shí)外界壓力低，溶解在航空液壓油中的空氣會(huì )析出產(chǎn)生泡沫。若泡沫不能及時(shí)消除，就會(huì )嚴重影響到航空液壓油的壓縮性能，使液壓操縱失靈，進(jìn)而影響到飛機的安全飛行，因此要求航空液壓油應具有良好的抗泡沫性能。

（7）熱氧化安定性要好 航空液壓油長(cháng)期處于高溫環(huán)境中，容易氧化變質(zhì)，產(chǎn)生酸以及不溶性膠質(zhì)，腐蝕或堵塞飛機液壓系統，對液壓系統造成不良影響，威脅到飛機的安全飛行，因此要求航空液壓油的熱氧化安定性要好。

（8）水解安定性要好 航空液壓油中不可避免地含有一定的溶解水，在高溫高壓下航空液壓油可能會(huì )與水發(fā)生水解反應，產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)或者不溶性殘渣，對航空液壓系統產(chǎn)生不良影響。

（9）潔凈性要好 飛機液壓系統（含附件）構造精密，對于機械雜質(zhì)十分敏感，如果航空液壓油的潔凈性不好，含有機械雜質(zhì)，就會(huì )造成液壓系統嚴重磨損，甚至堵塞，對液壓系統造成極大的損害。

（10）相容性要好 在飛機液壓系統中，航空液壓油會(huì )與多種材料直接接觸（包括金屬與非金屬），要保證液壓系統正常工作，要求航空液壓油既不腐蝕金屬部件，也不溶解非金屬密封材料，即與直接接觸材料的相容性要好。

2 航空液壓油的應用現狀

2.1 俄羅斯（前蘇聯(lián)）航空液壓油的應用現狀俄羅斯（前蘇聯(lián)）航空液壓油包括醇系航空液壓油，石油基航空液壓油和合成航空液壓油，目前使用后兩種，且以石油基航空液壓油為主。

2.1.1 醇系航空液壓油

俄羅斯（前蘇聯(lián)）在20世紀40年代使用的醇系航空液壓油包括СГ液體（乙醇和甘油）和СВГ液體（乙醇，甘油和水），分別在夏季和冬季使用。由于СГ 液體和 СВГ 液體的黏溫性能與潤滑性能不好，不能實(shí)現全年通用，且對金屬有腐蝕性，被棄用，由此發(fā)展了石油基航空液壓油。

2.1.2 石油基航空液壓油

俄羅斯（前蘇聯(lián)）在20世紀50年代發(fā)展了石油基航空液壓油，主要包括凡士林液壓油 МВП 與АМГ-10液壓油。凡士林液壓油 МВП 是硫酸精制的石油基油，低溫性能差，現作為儀表油使用。АМГ-10 航空液壓油是 210 ℃~300 ℃的重煤油餾分添加黏度指數改進(jìn)劑和抗氧劑制成的紅色透明液體。

АМГ-10 航空液壓油的 50 ℃運動(dòng)黏度不小于10 mm2/s，閃點(diǎn)（開(kāi)口）不低于 93 ℃，使用溫度范圍為-60 ℃~127 ℃，短期可達150 ℃，具有良好的低溫性能和潤滑性能，不腐蝕橡膠，缺點(diǎn)是抗燃性能，抗剪切性能和熱氧化安定性不夠好，目前廣泛應用于俄制運輸機和戰斗機的液壓系統。

2.1.3 合成航空液壓油

俄羅斯（前蘇聯(lián)）在20世紀70年代研制出了合成航空液壓油（7-50С-3合成航空液壓油）。該合成航空液壓油是以硅油和雙酯為基礎油制成的黃色透明液體，并添加了抗氧劑和抗磨劑，20 ℃運動(dòng)黏度不小于22 mm2/s，閃點(diǎn)（開(kāi)口）不低于200 ℃，使用溫度范圍為-60 ℃~175 ℃，短期可達200 ℃。

7-50С-3合成航空液壓油的黏溫性能、低溫性能和熱安定性均優(yōu)于石油基航空液壓油，揮發(fā)性小、抗水解性好、抗燃性好，不足的是與液壓系統密封材料的相容性差，主要用于超音速飛機的液壓系統。

2.2 美國航空液壓油的應用現狀

美國的航空液壓油包括石油基航空液壓油和合成航空液壓油。

美國自 20世紀 40年代起 ,采用以礦物油為基礎油的石油基航空液壓油 MIL-H-5606, 但由于礦物油的閃點(diǎn)低 ,當液壓油泄漏時(shí), 易發(fā)生飛機著(zhù)火等事故 ,于是從 50年代開(kāi)始進(jìn)行磷酸酯航空液壓油的研制 。磷酸酯液壓油的抗燃性好, 但缺點(diǎn)是與原有的飛機液壓系統部件不相容, 因此從 60年代末美國開(kāi)始研制以 PAO為基礎油的耐燃液壓油 MIL-H-83282, 80年代研制成功并投入使用。雖然 MIL-H-83282大大降低了飛機著(zhù)火的幾率, 但由于其最低使用溫度為 -40 ℃, 而 MIL-H-5606卻能在-54 ℃的環(huán)境中使用 ,因此 MIL-H-83282只能部分替代 MIL-H-5606。從 20 世紀 80 年代末美國又開(kāi)始研制低溫合成烴耐燃液壓油 MIL-H-87257。該油兼具耐燃與低溫的優(yōu)勢 , 于 1998 年

正式投入使用 , 并將采用逐步換油的方式完全取代MIL-H-5606和 MIL-H-83282。

2.2.1 石油基航空液壓油

美國石油基航空液壓油的軍用規格主要包括MIL-H-81019D標準的航空液壓油。

符合美軍MIL-H-5606

標準的航空液壓油是美國空軍使用最廣泛的航空液壓油，為輕柴油餾分。其最大特點(diǎn)是低溫性能好，不 足 之 處 在 于 可 燃 性 強［閃 點(diǎn)（閉 口）略 高 于

82 ℃］，火焰擴散速度快。

符合美軍：MIL-H-6083 標準的航空液壓油是防銹液壓油，用于液壓系統庫存時(shí)的防銹，不用作液壓系統的工作介質(zhì)，對液壓系統和密封墊無(wú)不良影響，使用溫度為-54 ℃~71 ℃，與其他型號的液壓油不能互換使用。

符合美軍：MIL-H-81019D標準的航空液壓油是超低溫液壓油，工作溫度為-70 ℃~100 ℃，低溫性能優(yōu)良。并且只有符合MIL-H-5606 標準的航空液壓油可以作為其應急航空液壓油，不能與其他航空液壓油互換使用。

2.2.2 合成航空液壓油

美國合成航空液壓油主要包括磷酸酯航空液壓油和合成烴航空液壓油。磷酸酯航空液壓油最突出的特點(diǎn)是抗燃性明顯優(yōu)于石油基液壓油，其他性能也滿(mǎn)足MIL-H-5606標準的要求，但磷酸酯航空液壓油與許多液壓系統密封材料不相容，而軍機的改裝成本太高，故多用于民用航空。

目前磷酸酯航空液壓油的主要標準有美國空軍與汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）的SAE AS-1241D 規范及與波音公司的BMS 3-11規范。

合成烴航空液壓油的規格主要有MIL - H-83282 標 準 、MIL-H-46170B 標 準 、MIL-H-87257 標準和MILH-27601標準等。符合MIL-H83282 標準的 PAO 合成烴航空液壓油的主要特點(diǎn)是抗燃性較好［閃點(diǎn)（閉口）不低于205 ℃］，熱氧化安定性好（工作溫度上限為 205 ℃），比磷酸酯航空液壓油具有更好的材料相容性，不足之處是抗燃性有限，著(zhù)火后能夠繼續燃燒，低溫性不夠好（工作溫度下限為-40 ℃）。

美海陸軍均采用PAO（聚α-烯烴）合成烴航空液壓油，MIL-H-87257 標準和MIL-H-27601 標準都是在 MIL-H-83282標準的基礎上進(jìn)一步改進(jìn)而來(lái)，分別提高了 PAO合成烴航空液壓油的防腐性、低溫性和高溫性。

2.3 國產(chǎn)航空液壓油的應用現狀

國產(chǎn)航空液壓油包括石油基液壓油和合成航空液壓油。

2.3.1 國產(chǎn)石油基航空液壓油

我國石油基航空液壓油包括 10 號航空液壓油，12號航空液壓油和15號航空液壓油，軍用航空液壓油主要為15號航空液壓油。

10 號航空液壓油以 230 ℃~305 ℃餾分為基礎油，并添加有黏度指數改進(jìn)劑、抗氧劑和染色劑（蘇丹紅）等。10 號航空液壓油的使用溫度為-55 ℃~100 ℃，低溫性好，但高溫性不足，并且長(cháng)期使用后黏度會(huì )下降。

12號航空液壓油采用240 ℃~300 ℃的餾分為基礎油，能滿(mǎn)足美軍MIL-H-5606B標準。與 10 號航空液壓油相比，12 號航空液壓油更換了黏度指數改進(jìn)劑，提高了抗氧劑的含量，使用溫度為-54 ℃~125 ℃，短期可達150 ℃。

由于國際通航的需要，15號航空液壓油是參照美軍MIL-H-5606E標準研制的。與 10 號航空液壓油和 12 號航空液壓油相比，15號航空液壓油增加了黏度指數改進(jìn)劑的含量，提出了顆粒污染控制的要求，增加了抗氧劑的含量，使用溫度范圍為-54 ℃~135 ℃，短期可達150 ℃。

2.3.2 國產(chǎn)合成航空液壓油

我國合成航空液壓油主要包括 RP-4350 號航空液壓油、HFS N15合成烴抗燃航空液壓油和昆侖HFDU合成酯抗燃液壓油等。

RP-4350 號 合 成 烴 航 空 液 壓 油 滿(mǎn) 足MIL-H-83282D 標準，具有一定的抗燃性，使用溫度范圍為-40 ℃~205 ℃，目前用于直-9等直升機的液壓系統。

HFS N15 合成烴抗燃航空液壓油用于海豚直升機液壓系統，其質(zhì)量指標符合美軍MIL-H-83282標準，具有一定的抗燃性，但是其低溫性能稍差。

昆侖 HFDU 合成酯抗燃液壓油具有良好的抗燃性、抗磨性以及高溫性能。

3 發(fā)展方向

3.1 航空液壓油通用化

隨著(zhù)飛機性能不斷地提高，飛機液壓系統朝著(zhù)高溫高壓方向發(fā)展，對于航空液壓油抗燃性的要求也將越來(lái)越高。由于石油基液壓油本身不具備抗燃性的缺陷以及目前合成航空液壓油的抗燃性還存在一定的局限性等，研制新型不燃航空液壓油來(lái)替代現有的可燃型航空液壓油是航空液壓油發(fā)展的必然趨勢，航空液壓油將向不燃化方向發(fā)展。

考慮到軍民融合，軍用航空液壓油和民用航空液壓油也應當通用，這樣才能在緊急情況下盡可能地提高軍事效益。由于軍機的改裝花費極高，因此應當基于軍機液壓系統的現狀和發(fā)展趨勢研制能夠軍民通用的航空液壓油，使航空液壓油向通用化方向發(fā)展。

3.2 生物降解型航空液壓油

隨著(zhù)對環(huán)境保護的不斷增強，要求研制無(wú)毒，可生物降解，不對環(huán)境產(chǎn)生危害的環(huán)保型航空液壓油也是航空液壓油發(fā)展的必然趨勢。

1996年 ,美國空軍開(kāi)始研制一種既可直接替代MIL-H-5606和 MIL-H-83282又具有生物降解性能的航空液壓油 。這種可生物降解的液壓油使用溫度范圍應在 -40 ～ 135 ℃或 -54 ～ 135 ℃之間, 并與現在的液壓油相容 , 與現在的系統設計相一致 。

換句話(huà)說(shuō),要有相似的體積模數 、密度、粘壓性能等 。同時(shí)希望它兼具 MIL-H-5606和 MIL-H-83282的優(yōu)點(diǎn) ,即低溫性能 ,耐燃性, 以及 135 ℃、168 h的氧化腐蝕安定性 。MIL-H-87257以及所有的候選油都通過(guò)了生物降解性能測試。實(shí)際上 , MIL-H-83282也接近指標 。最初的試驗結果表明雖然這些油都只能部分滿(mǎn)足軍用規范的要求 , 但是通過(guò)配方改進(jìn)和進(jìn)一步的研究, 未來(lái)研制可直接替換 MIL-H-5606和 MIL-H-83282、并同時(shí)具有生物降解性能的航空液壓油仍具有可行性。

3.3 航空液壓油取代防銹液壓油作為零件儲存用油成為未來(lái)發(fā)展方向

二壬基萘磺酸鋇 (BaSN)作為腐蝕抑制劑成功應用于兩種軍用防銹液壓油 MIL-H-6083和 MIL-H-46170 中。這兩種油被美國空軍和海軍用作零件儲存用油。一方面, 使用后的含鋇防銹液壓油是危險的廢料 ,處理起來(lái)花費巨大 ;另一方面 , 當儲存零件被重新安裝到飛機上, 殘存的防銹液壓油遇高溫(>121 ℃)而分解, 分解產(chǎn)物會(huì )導致液壓系統產(chǎn)生一系列運作問(wèn)題 。如飛機閥門(mén)粘連 、過(guò)濾器阻塞 、油泵腐蝕等。 1995年 , 相關(guān)部門(mén)建議用航空液壓油 MIL-H-83282取代防銹液壓油來(lái)儲存零件 。

為了考察可行性, 美國空軍實(shí)驗室與美國 Dayton大學(xué)研究院共同進(jìn)行了航空液壓油與防銹液壓油對于液壓系統零件儲存性能的對比試驗。將軸承 、活塞和液壓泵分別用航空液壓油和防銹液壓油存放(其中, 由于 MIL-PRF-5606和 MIL-PRF-6083將逐步從軍事航空應用中淘汰 , 所以在液壓泵儲存試驗中沒(méi)有選用這兩種油。)。儲存 3年 , 每年檢查軸承、活塞和油泵腐蝕情況 , 3年后儲存油泵進(jìn)行耐久性測試。結果發(fā)現, 無(wú)論儲存在哪種液壓油中的軸承、活塞和液壓泵都沒(méi)有腐蝕 ,儲存在航空液壓油中的液壓泵比儲存在防銹油中的液壓泵甚至處于更好的狀況。

3.4 高溫航空液壓油

未來(lái),隨著(zhù)液壓系統操作溫度的不斷提高 ,如果還用相對不穩定的防銹液壓油來(lái)儲存零件 , 勢必會(huì )給液壓系統帶來(lái)更多的運作問(wèn)題。用航空液壓油取代防銹液壓油儲存零件, 不僅可以解決這個(gè)隱患 ,還能減少防銹液壓油給環(huán)境帶來(lái)的污染 。

高溫液壓油的研制主要為了滿(mǎn)足高性能飛機的需要,用以改善整個(gè)飛機的熱控制,減少所需要的冷卻或絕熱系統 。允許在這樣高的溫度下工作的液體需要有熱穩定性和潤滑性。候選的高溫液壓油包括高精制礦物油 , 合成加氫 PAO、硅烴 (SiHC)和全氟聚醚(PFPAE)。以前兩種為基礎油的航空液壓油最終有相應的軍用規范 MIL-H-27601A和MIL-H-27601B,這兩種航空液壓油的使用溫度范圍為 -40～ 288 ℃,而 SiHC和 PFPAE可持續使用于溫度范圍為 -54 ～ 357 ℃的環(huán)境中 ,但這兩種油產(chǎn)量較小, 價(jià)格較高 。前三種都屬于抗燃液壓油 ,而 PFPAE屬于不燃液壓油 ,并且它的體積模數較小 ,密度較大 , 需要專(zhuān)用的液壓系統與之匹配。

3.5 航空液壓油性能需要提升

長(cháng)期以來(lái), 為了盡可能減少由于液壓油著(zhù)火引起的飛行事故,提高軍用飛機的安全性能 ,美國空軍一直致力于航空液壓油耐燃性的提高 。由于環(huán)保意識的日益增強 , 在兼顧液壓油

耐燃性的同時(shí), 油品的生物降解性和低毒性也變得越來(lái)越重要 。液壓系統零件儲存試驗表明 , 用航空液壓油取代防銹液壓油儲存零件不僅防銹效果好 ,而且可以防止殘存的防銹劑給飛機帶來(lái)的運作問(wèn)題 ,還能減少對環(huán)境的污染 。

未來(lái) ,隨著(zhù)高性能飛機的不斷發(fā)展, 為了在壓力增加、電流刺激、溫度升高的情況下油品的性能不會(huì )受到影響, 液壓油熱穩定性的提高也成為發(fā)展方向。

4 常用航空液壓油

航空液壓油主要用作航空液壓系統傳動(dòng)機構的工作液，也是各種要求較高的液壓機械的理想工作介質(zhì)。具有良好的高低溫性能、粘溫性、抗剪切性、氧化安定性和液壓傳遞性能，使用溫度為-54℃-135℃?？寡趸捕ㄐ钥蓾M(mǎn)足各種新型飛機液壓系統的使用要求。

4.1 15號航空液壓油GJB1177-1991

主要用作航空液壓傳動(dòng)機構的工作液，可替代國產(chǎn)10號、12號航空液壓油和美國MIL-H-5606E液壓油。

2013年對標準進(jìn)行修訂為GJB1177A-2013，本次修改將名稱(chēng)改為：15號航空液壓油規范。同時(shí)增加周期性檢驗的檢驗周期為2年，對鋇含量要求不大于10 mg/kg,并且對基礎油的密度耍求，與鑒定時(shí)的樣品相比，密度變化不應大于0.008kg/m3;對腐蝕和氧化安定性金厲片，增加了陽(yáng)極鎘，刪除了腐蝕和氧化安定性試驗條件為135°C、168h的A型產(chǎn)品，還將防銹劑含量由適量改為0.05%±0.01%(質(zhì)量分數)。

   GJB1177A-2013規范

4.2 10號航空液壓油（天空）SH0358-1995

主要用作航空液壓傳動(dòng)機構的工作液，同時(shí)還可用于其它高性能液壓系統的工作液。如數控機床、乙酰胺循環(huán)泵、高壓乙烯輸送泵及船舶起重機、甲板機械、挖掘機、起錨機、大型吊車(chē)、雷達車(chē)和鐵路、電器開(kāi)關(guān)等。由于本產(chǎn)品有很低的凝點(diǎn)，所以還可用于極寒地區的上述各種設備并可替代倒冷油使用。使用溫度為-70℃以上。

     SH0358-1995規范

4.3 10號航空液壓油（地面用油）Q/SYYM0024-2000

10號航空液壓油（地面用油）主要用作各種要求較高的液壓系統的工作液，以及嚴寒地帶與機場(chǎng)地面的各種液壓機械設備。如數控機床、乙醇胺循環(huán)泵、高壓乙烯輸送泵及船舶起重機，甲板機械、