Главным способом увеличения КПД теплового двигателя является увеличение его рабочей температуры и давления – и авиационные турбины не исключение. Чтобы выжать из них все возможное, инженерам приходится рассчитывать свои творения на все более жесткие режимы, и им, кажется, это удается благодаря появлению новых конструкционных материалов. Но параллельно приходится вести работу по разработке новых горюче-смазочных материалов, поскольку старые под новые двигатели уже не подходят.

[divider][space height=»20″]

[dropcap color=»#555555″]В[/dropcap] первую очередь это касается масел. Не секрет, что масла при нагревании имеют тенденцию разлагаться, и от этого не избавлены даже самые современные сорта. Но если в эксплуатируемых сейчас двигателях термостабильность масел не является проблемой, то в двигателях нового поколения, рассчитанных на более высокие температуры, их использовать нельзя, особенно там, где не предусмотрен активный отвод тепла от деталей, покрытых лишь тонким слоем масла. Оно неизбежно начнет окисляться, оставляя на поверхностях деталей нагар и переставая выполнять свои прямые функции – а это означает неизбежную поломку.

Одной из важнейших функций масел в двигателе является охлаждение внутренних компонентов, например, подшипников. Забирая от них тепло, масло отдает его через специальные радиаторы топливу, от чего проистекает двойная польза: масло охлаждается и может быть снова направлено вглубь двигателя, а топливо перед попаданием в двигатель подогревается, что устраняет опасность его застывания в подводящих патрубках. Отложение продуктов окисления перегретого масла происходит и внутри труб маслосистемы, а это может привести к снижению их пропускной способности. Результат тот же – двигатель рано или поздно «сгорит».

На первый взгляд, проблему решить просто: нужно создать масло с большей термической устойчивостью. Более того, называется и конкретная группа масел, пригодная для высокотемпературных двигателей – полиолэфирные (ПОЕ), в настоящее время применяющиеся главным образом в холодильной технике. Способны помочь и присадки-антиоксиданты, но тут существует опасность для эластичных прокладок: контакт присадок с ними приводит к деградации резины и разрушению прокладок. Как говорится, хвост вытащил – нос увяз.

Правда, известная фирма Shell утверждает, что разработанное ей еще в 2009 году масло Ascender и обладает высокой термостабильностью, и не разъедает резину, так что беспокоиться не о чем. Это масло пока сертифицировано только для двигателей IAE V2500, но Shell собирается получить одобрение на его использование и на CFM56, а равно и на всех типах новых только разрабатываемых двигателей: Rolls-Royce Trent XWB, Pratt&Whitney PW1000G и CFM Leap-X. Если это удастся, авиакомпаниям, эксплуатирующим самолеты как со старыми, так и с новыми двигателями, не придется заказывать и хранить запасы масел разных сортов, что благотворно скажется на стоимости техобслуживания. Но даже на самой Shell не все уверены, что это возможно. Чем больше инноваций, вроде новых композитных сплавов и керамических подшипников вводят конструкторы в свои двигатели, тем большие и разнообразные требования предъявляются к маслам, а раз так, то закрыть все это многообразие одним-единственным сортом ГСМ скорее всего окажется невозможно.

На фото: визуальное сравнение воздействия масел на прокладку и фильтры (AeroShell Ascender, слева).

Чем легче инженеры пытаются сделать двигатель, тем меньше на нем места остается для смазочной системы, в которой для эффективной работы придется гонять жидкости с гораздо более высокими характеристиками по той же термостабильности, нежели существующие. Изменение конструкций двигателей – те же редукторные турбины или открытый ротор – также может привести к созданию нового комплекса требований к маслам, ведь там масла должны отличаться повышенной вязкостью для обеспечения высокой смазывающей способности.

Так что мечта о едином масле для всех самолетов может так и остаться мечтой, более того – отсутствие масел с необходимыми характеристиками может повлиять на само развитие двигателестроения. Вопрос о том, исчерпали ли себя эфирные масла и не пора ли начинать разработки новых «коммерческих» типов ГСМ для нового поколения двигателей, ожидающегося где-то в 2020-х, остается открытым, но уже сейчас ясно, что проектирование новых двигателей будет тесно связано с параллельной разработкой для них новых ГСМ, и ситуация, когда для разрабатываемого двигателя несложно было подобрать на рынке подходящие масла, уходит в прошлое.

А раз так, России выбиться в ведущие производители (разработчики) авиадвигателей становится еще сложнее. Ибо все синтетические масла для реактивных двигателей (и военных тоже!) у нас изготовляются из иностранного сырья, а производство масел с высокой термостабильностью даже в такой форме просто отсутствует. Правда, они есть в «опытных образцах», но доведение их до массового производства крайне сомнительно: и не из чего их делать, и сертифицировать надо – в первую очередь для «Эрбасов» и «Боингов». Ну и методы производства у нас того… Если одну и ту же марку масла под одно и то же ТУ четыре завода делают по четырем разным рецептурам, о чем можно говорить?