➡️ Смотреть видео на YouTube
AirVenture 2021.
Рад вернуться сюда, и сегодня утром мне выпала честь посидеть с Эдом Коллином из Kamgard, джентльменом, который знает о моторных маслах больше, чем большинство из нас.
Мистер Коллин, спасибо, что присоединились ко мне сегодня. Может, начнем с краткого представления? Мне любопытно, где вы выросли и когда и как в вашей жизни возник интерес к моторным жидкостям, что в конечном итоге привело вас к тому, где вы находитесь сегодня?
Спасибо за возможность.
Я вырос в Детройте и был фанатом машин с тех пор, как научился ходить. Я разбирал автомобили, разбирал все, что попадалось под руку, чему мои родители были не особо рады. Но после колледжа я устроился работать в исследовательский центр General Motors и очень заинтересовался химией топлива, смазочных материалов и тем, как двигатель работает с ними и как они влияют на его производительность.
Меня переманили из General Motors в исследовательский центр Exxon, где я проработал 5 лет, а затем переехал в Нью-Джерси и пробыл там 20 лет, руководя лабораторией двигателей в корпоративных исследованиях в группе по передовым смазочным материалам. У меня было настоящее игровое поле — отличные условия, огромные бюджеты и много свободы для экспериментов и разработки новых добавок и формул. Это была для меня работа мечты.
Мой знакомый, который работал в аффилированной компании Exxon, спросил, не заинтересован ли я в разработке нового авиационного масла для поршневых двигателей Exxon. У него еще не было названия, но впоследствии оно стало Elite. Я сказал, что да, с удовольствием, ведь я сам владел маленьким самолетом и любил работать над такими проектами. Я провел первичное исследование этого продукта, сделал маркетинговое исследование и представил Exxon USA свою формулу. Они посмотрели, сказали, что это неплохо, но слишком дорого и экзотично, и поблагодарили меня. В итоге они скопировали продукт Aeroshell с несколькими небольшими изменениями для маркетинга. Это было хорошее масло, но не то, что я бы сделал.
Во время этих исследований я посетил несколько компаний и заводов, включая Continental и Lycoming, и все говорили, что мне нужно обратиться в Aircraft Specialty Services, так как они видят больше стальных деталей, чем кто-либо другой в мире. Я позвонил Грегу Мерреллу, владельцу компании, и рассказал, что работаю над новым маслом для поршневых авиационных двигателей от Exxon. Он пригласил меня к себе, и мы провели выходные, осматривая детали. Мы стали хорошими друзьями. Мы проверили около тысячи деталей, и я был поражен тем, что более 90% красных меток на деталях было связано с коррозией. Ржавчина была причиной того, что детали выходили из строя.
Я вернулся в Exxon с этой информацией, и для меня стало приоритетом защитить масло от ржавчины, что было на первом, втором и третьем местах по важности. Другие аспекты включали чистоту и защиту от износа. Все знают, что авиационные двигатели часто течут, так что я постарался найти решение и для этого, добавив кондиционеры для уплотнителей, чтобы держать двигатели сухими.
Когда Exxon выбрал путь с продуктом, похожим на Aeroshell, Грег спросил меня, не хочу ли я создать продукт для общей авиации. Я сказал: "Да, это будет здорово", но я чувствовал себя более комфортно, если бы переработал его, чтобы не использовать техническую информацию и добавки, разработанные для Exxon Elite. Чтобы быть на безопасной стороне, я взял год на разработку CamGuard. Это сработало очень хорошо, так как некоторые добавки, которые я выбрал для Elite, больше не были доступны. Я нашел другие добавки, которые обеспечивали более высокую производительность для моих целей.
Мы начали продавать CamGuard на Oshkosh в 2001 году, выставив маленькую стойку в палатке, и люди приходили, мы разговаривали с ними, продавали несколько бутылок масла. На тот момент это была просто знакомство с продуктом. На следующий год Грег купил выставочные площади в одном из зданий и установил двойную стойку для Aircraft Specialty и CamGuard. Это был наш первый более серьезный контакт с широкой аудиторией, и мы разговаривали с людьми, продавали им масло и делились знаниями.
Что меня приводит к следующему вопросу. Я пилот и владелец самолета, летаю на Bonanza с IO 550. Я знаю, что мне нужно масло для моего двигателя, но я не знаю, как оно работает и что я могу сделать, чтобы помочь маслу делать свою работу. Можете ли вы рассказать, какие задачи и цели выполняет масло в двигателе, особенно с точки зрения пилота или владельца самолета?
Сначала я немного более технически объясню, что делает масло в двигателе. Оно смазывает. Есть разные виды смазки: пленочная смазка, при которой части не соприкасаются, а разделяются масляной пленкой, называемой гидродинамической, что является техническим термином.
Затем возникает контакт «металл к металлу», и необходимо смазать этот интерфейс. Примером может служить кулачок и толкатель, и это называется граничным трением.
Позвольте сказать, что гидродинамическая смазка встречается в основных подшипниках, подшипниках шатунов и на шейках валов. Также есть определенные участки цилиндров, например, места, где они проходят между двумя частями и касаются их обеих, когда поршни двигаются вверх и вниз, а поршневые кольца двигаются быстро, затем останавливаются и меняют направление. Таким образом, режим смазки меняется с каждым тактом.
Следующий важный аспект, особенно в авиационных двигателях, — это механизм, с помощью которого тепло выводится из двигателя. Оно передается в масло, разбрызгивается на заднюю сторону поршней, температура которых значительно превышает 400 градусов. Масло поглощает это тепло и затем отводится через масляный cooler (охладитель), отдает тепло воздуху и тем самым поддерживает работу двигателя.
Следующее, что делает масло, — это удержание загрязняющих частиц в подвешенном состоянии. И вот здесь авиационные двигатели отличаются значительно от других двигателей внутреннего сгорания.
Я называю авиационные двигатели «ограниченными загрязнением». Это реальная причина, по которой меняют масло в авиационных двигателях: не потому, что оно разлагается, а потому что оно так сильно загрязняется. Оно загрязняется тем, что называется blow-by — это газ, который проходит мимо поршневых колец во время сжимающего и рабочего хода в каждом цикле четырехтактного двигателя.
Если у вас, например, двигатель Continental 550, который потребляет 14-15 галлонов топлива в час, то вы осознаете, что ваш двигатель добавляет 6, 8, 10 унций топлива в масло каждый час. Это огромное количество. Просто подумайте об этом: один кварт — это 32 унции, и каждый час в ваше масло добавляется еще 8 унций «жидкой дряни». И я предполагаю, что это для исправного двигателя с хорошо работающими кольцами, верно? Да, это много загрязнений.
Большая часть этого выходит через вентиляцию, так что не вызывает вреда, но есть небольшое количество, которое частично прореагировало. Я могу подробно объяснить этот процесс, но думаю, что это не обязательно, так как все материалы об этом доступны на нашем сайте в виде видео.
Так вот, сгоревшее топливо, реактивное топливо, которое попадает в картер, продолжает реагировать в картере и не выходит через вентиляцию. И речь идет о каплях топлива и газах, которые вызывают почти все проблемы в авиационных двигателях. Это — кислоты, которые окисляют масло в картере и способствуют коррозии, а также ответственны за практически все отложения, которые мы видим в двигателях. Это действительно вредная вещь.
Последнее, за что отвечает масло, — это поддержание уплотнителей, которые сохраняют масло в двигателе. Масло защищает и смазывает эти уплотнители, позволяя им выполнять свою работу по удержанию масла внутри двигателя, не позволяя ему вытекать наружу.
Итак, это четыре основные функции масла. И оно выполняет их в каждом двигателе, но в авиационном двигателе это немного иначе, особенно из-за воздействия тепла, которое играет намного более важную роль.
Загрязнения — это особенно важная проблема для авиационных двигателей.
Как же автомобильные двигатели отличаются? У них такая же проблема или нет? И если нет, то почему?
Автомобильные двигатели не сталкиваются с такой проблемой. Причина, по которой авиационные двигатели имеют такие проблемы, заключается в том, что они воздушного охлаждения. В воздушных охлаждаемых двигателях части двигателя должны работать в очень широком диапазоне температур. Используются разные материалы, такие как сталь и алюминий. Когда вы комбинируете различные материалы в двигателе, который не контролируется по температуре, вам необходимо оставить значительные зазоры, чтобы защитить, например, поршень. Если алюминиевый поршень слишком сильно разрастается от нагрева, а стальной цилиндр не меняет размеров, если зазора недостаточно, поршень может застрять в цилиндре. Поэтому зазор нужно делать достаточно большим, чтобы он работал, но чем больше зазор, тем больше загрязнений попадает в масло.
Если вы посмотрите на нашу вырезку цилиндра Lycoming (этот материал был предоставлен компанией Lycoming), то вы увидите, что с поршнем в нижней мертвой точке, зазор настолько велик, что поршень почти «плавает» вокруг. При этом благодаря сужению и конусности цилиндра этот зазор сужается, но при комнатной температуре или ниже зазор очень большой, а затем, когда цилиндр нагревается, зазор сокращается.
Это основное различие между автомобильным и авиационным двигателем. Автомобильные двигатели охлаждаются водой, что позволяет контролировать температуру гораздо более точно. За счет этого можно значительно уменьшить зазоры, что позволяет создать более плотные допуски. Для обоих типов двигателей допуски могут быть одинаковыми, но зазоры в авиационном двигателе существенно больше.
Теперь мне понятно, почему так важна замена масла: все эти загрязнители попадают в масло, и я уверен, что когда его способность удерживать загрязняющие вещества достигает предела, его нужно менять, так?
Именно, вы правильно используете нужный термин, потому что люди говорят о синтетических базах или синтетических маслах, и синтетические масла, которые мы используем в авиации и автомобилях, — это только одна маленькая часть всего существующего спектра синтетических масел. Есть много разных синтетических масел, и мы столкнулись с проблемами с синтетическими маслами в авиации, потому что они не могут выдержать загрязнение. Вот в чем проблема.
Масла на минеральной основе лучше справляются с этим и помогают диспергатору удерживать загрязняющие вещества в подвешенном состоянии, в то время как синтетические масла не могут этого делать. Люди думают, что проблема в свинцовых частицах, например, в частицах свинцового бромида, но на самом деле проблема в компонентах горения. Как только диспергатор исчерпывает свои ресурсы, его единственная функция — захватывать частично сгоревшие молекулы топлива в масле и удерживать их в подвешенном состоянии до того момента, как вы сольете масло. Он не захватывает грязь, не захватывает металлические частицы, не влияет на процесс «обкатки» и не взаимодействует с металлом сильно. Его единственная работа — бороться с этими продуктами горения топлива. Поскольку автомобильные двигатели проходят гораздо более длительные интервалы между заменами масла, чем авиационные — там следует учесть и продукты окисления самого масла.
Как пилот, я также слышал, что температура масла важна, и стандартное требование таково, что она должна быть достаточно высокой, чтобы вода могла испаряться. Я не совсем понимаю, как этот процесс работает, возможно, тут больше нюансов, чем просто выкипание. Можете рассказать немного об этом?
Так что происходит, если температура масла слишком низкая или слишком высокая? Какой диапазон температур является оптимальным?
У нас в самолетах есть датчики температуры масла, но существует несколько различных температур масла в зависимости от того, где вы измеряете. Если вы измеряете в картере, это одна температура, если на выходе из охладителя масла — она будет значительно ниже, если на входе в охладитель — она будет на 25–35 градусов выше. Поэтому важно понимать, где измеряется температура в системе.
Как только вы знаете, где она измеряется, важно поддерживать стабильность температуры, потому что температура масла определяет, сколько воды растворится в масле. Это устанавливает равновесие в зависимости от общей средней температуры масла. Помните, я говорил, что температура на нижней части поршня составляет около 400-450 градусов? Так вот, вода при попадании на это место быстро испаряется. Вам не нужно много времени, чтобы выгнать всю воду, однако вода должна пройти через остальную часть двигателя и встретиться с холодными металлическими частями, где она снова конденсируется и возвращается в масло. Поэтому вам нужно подняться в воздух, чтобы дать двигателю достичь равновесия, и это минимизирует количество воды в картере и в масле.
Числа могут быть немного сложными, опять же из-за расположения датчика температуры масла, но в идеале температура масла должна быть в среднем от 180 до 210 градусов. Если температура масла ниже, то равновесие воды слишком высоко, и мы обычно видим больше коррозии. Это по Фаренгейту.
Температура масла значительно выше 220 градусов приближается к красной черте для большинства производителей. Вы начнете замечать снижение вязкости, что отражается в давлении масла. И вы можете наблюдать это при каждом полете, видя, как температура масла постепенно повышается. Так что это важно отслеживать.
Зеленая зона или допустимая температура для большинства самолетов — это диапазон от 180 до 210-215 градусов. Когда я летаю зимой, обычно мне трудно достичь этого диапазона. И я слышал, хотя сам этого не делал, что некоторые люди используют изоленту, чтобы частично заблокировать воздушный вход в охладитель масла. Что вы думаете об этом?
В зависимости от того, насколько холодно, вы можете. Некоторые самолеты имеют двери охладителя масла, которые можно открывать и закрывать, как «коровьи флапсы» — это очень удобно. У других есть комплекты для зимней адаптации, которые, по сути, представляют собой металлические листы, блокирующие полностью или частично охладитель масла, прикрепленные на месте. Это очень хорошо сделано. А для нас, остальных, нам приходится делать кое-что по-другому: мы идем в авиационное отделение «Home Depot», берем алюминиевую ленту и заклеиваем часть охладителя масла, чтобы поддерживать температуру масла. Это бывает полезно.
Еще один совет, который я слышал, — это что после каждого полета мне следует снять крышку заливной горловины масла и щуп, чтобы дать пару воды выйти, пока двигатель еще горячий. Это хорошая идея для предотвращения коррозии и накопления воды?
Любое действие, которое помогает вывести воду из картера, — это хорошая идея. Насколько много воды, конечно, зависит от ситуации. Я обычно снимаю щуп и крышку заливной горловины, крышка диаметром полтора дюйма, и вижу, как из нее выходит пара. Я однажды положил холодное металлическое средство рядом, чтобы посмотреть, сколько воды выйдет, и это было довольно много. Было ли это пару миллилитров — точно не знаю, но важно избавиться от этой воды. Я всегда снимаю крышку и щуп, и оставляю эти отверстия открытыми, пока не собираюсь покидать аэропорт, после чего снова закрываю.
Теперь немного сменим тему. Когда я заправляюсь топливом, конечно, меня интересует, сколько это стоит, но я никогда не обращаю внимания на то, откуда это топливо, какая компания его поставляет. Есть ли различия между компаниями, и особенно с учетом новостей о безсвинцовом топливе, есть ли что-то, о чем нам, владельцам самолетов, стоит знать в контексте нашей беседы?
Что касается свинцового авиатоплива, то существует лишь несколько производителей, и они обязаны соблюдать очень строгие технические требования. Я видел лишь несколько проблем, вызванных некорректным производством топлива, и это были случаи коррозии, когда поршни превращались в белую пыль. Но такие случаи были редки, и за 30 лет это случалось всего дважды — это был вопрос контроля качества, а именно проблемы с добавлением реагентов для устранения свинца.
Что касается нового безсвинцового авиатоплива, то я принимал участие в разработке технической документации для людей из George Brawley и Gambi, общался с ними много лет о топливах, о том, что они пытаются сделать, и о том, как я могу им помочь. И я очень рад, что они наконец-то убедили FAA признать их работу и подтвердить ее. Сейчас мы проходим процесс получения STC (одобрения на использование).
Что касается этого топлива, то, насколько мне известно и что я видел, у его использования нет никаких недостатков.
