海軍艦船專用油料綜合評定體系建設(shè)構(gòu)想

王建華，張博，許勝利

(中國人民解放軍92228部隊，北京 100072)

0 引言

隨著海軍新時期軍事戰(zhàn)略方針由近岸防御向近海綜合作戰(zhàn)和遠(yuǎn)海防衛(wèi)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，海軍裝備得到了快速發(fā)展，其建設(shè)思路也逐步由研仿走向自主開發(fā)。為保證裝備用油的安全性，發(fā)達(dá)國家軍方均建有完整、系統(tǒng)、可靠的艦船專用油料綜合試驗評價體系，要求新油品(改型產(chǎn)品)在實裝試驗前，必須在常規(guī)試驗基礎(chǔ)上，通過全尺寸發(fā)動機(jī)臺架試驗或由小型模擬設(shè)備組成的系列綜合評定法進(jìn)行評定驗證[1]。

目前，世界上艦船油料的綜合評定試驗方法有兩條技術(shù)路線。一條是以美國為代表的通過典型臺架試驗綜合評定艦船油料使用性能，該技術(shù)路線試驗充分、有效，可靠性強(qiáng)，至今已被美國和北約等多個國家所采用[2-4]。另一條是以前蘇聯(lián)為代表的原華約組織以部件模擬試驗為主的技術(shù)路線[5-6]，是前蘇聯(lián)在上世紀(jì)五十年代被歐美技術(shù)封鎖的情況下，其科研人員根據(jù)裝備及經(jīng)濟(jì)實力，經(jīng)過六十余年逐步完善發(fā)展起來的一套較完整的評定體系。該技術(shù)路線經(jīng)濟(jì)實用，但在現(xiàn)代油品研發(fā)時，可靠性已受到較大局限。

受試驗手段限制，我軍目前軍用油料多數(shù)僅在常規(guī)試驗和部分簡單模擬試驗基礎(chǔ)上，直接進(jìn)行實裝試驗，以裝備實際運(yùn)行來檢驗油品的可靠性，給裝備帶來較大風(fēng)險。隨著海軍武器裝備建設(shè)步伐不斷加快，動力、控制、傳動等艦船關(guān)鍵設(shè)備對油品質(zhì)量等級要求越來越高，國內(nèi)現(xiàn)有油料評價體系已不能適應(yīng)武器裝備發(fā)展需要，急需建立可靠的艦船專用油料綜合評定體系，以完善和提升我軍艦船油料檢測評定能力。

1 建設(shè)需求分析

1.1 裝備用油發(fā)展的需要

隨著航母和大型驅(qū)逐艦等海軍新型主戰(zhàn)裝備的快速發(fā)展，艦船油料的質(zhì)量對于保障武器裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)水平發(fā)揮及可靠運(yùn)行的重要性越來越明顯。同時，艦船油料研究評定手段相對滯后與裝備快速發(fā)展的矛盾也越來越突出。其中油料與新裝備，尤其是引進(jìn)裝備的適應(yīng)性研究已成為艦船油料科研過程中的瓶頸難題，致使許多新型裝備的用油研究周期長、試驗經(jīng)費(fèi)多，新研油料和選用油料使用性能缺乏科學(xué)系統(tǒng)評價，嚴(yán)重影響油料的供應(yīng)保障，從而一定程度上影響裝備用油安全，制約裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能發(fā)揮。

為了徹底改變目前油料研究評定手段發(fā)展滯后于裝備發(fā)展的局面，確保油料供應(yīng)和裝備用油安全，必須盡快建立和完善艦船油料綜合評定體系。

1.2 艦船油料科研發(fā)展的需要

在不斷拓展軍民融合保障的新形勢下，海軍艦船油料主要依托地方企業(yè)研制、生產(chǎn)，油源渠道多樣化，質(zhì)量不確定性因素增多。隨著海軍使命任務(wù)從近海向遠(yuǎn)海拓展，艦艇編隊補(bǔ)給國(境)外油料也越來越頻繁，油料來源渠道更加復(fù)雜、多樣，對艦船油料質(zhì)量和可靠性要求越來越高。

1.3 軍隊油料科研轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要

作為軍隊油料科研機(jī)構(gòu)，為適應(yīng)總部關(guān)于科研單位轉(zhuǎn)型建設(shè)“五項職能”定位要求，真正承擔(dān)起論證和驗證職能，更好地?fù)?dān)負(fù)起艦船油料選型設(shè)計、試驗檢測、質(zhì)量評定等技術(shù)保障任務(wù)，急需建立健全艦船專用油料試驗評定手段，形成完善的艦船油料綜合評定體系，確保艦船裝備用油安全。

2 功能定位

艦船油料綜合評定體系應(yīng)能在如下六個方面起到作用：

第一，在新油品研制中，為配方篩選提供可靠的模擬性能評定方法，提高產(chǎn)品臺架試驗成功率，從而縮短研究周期，節(jié)約試驗經(jīng)費(fèi)。

第二，在老油品改質(zhì)和拓源生產(chǎn)中，以原工藝油品作為標(biāo)準(zhǔn)油，通過綜合評定法進(jìn)行對比評定后即可使用，減少臺架和實際使用試驗。

第三，在油品標(biāo)準(zhǔn)制訂和修訂時，對使用指標(biāo)可提供充分、可靠的試驗依據(jù)和技術(shù)儲備。

第四，在航母等新裝備及進(jìn)口裝備用油國產(chǎn)化研究中，提供中外油品性能對比評定平臺，加快進(jìn)口油料國產(chǎn)化研究進(jìn)程。

第五，在艦船油料應(yīng)用基礎(chǔ)性研究中，可對添加劑復(fù)合性能、作用機(jī)理、配伍性等提供試驗手段。

第六，對擬進(jìn)入海軍油料合格供方目錄的油料，進(jìn)行首次質(zhì)量評定認(rèn)可；對已進(jìn)入合格供方目錄的油料，按要求定期進(jìn)行周期性檢驗，對其資格進(jìn)行復(fù)驗。

3 建設(shè)原則

3.1 需求牽引，特色分明

高起點(diǎn)籌劃建設(shè)我軍艦船油料綜合評定體系，應(yīng)當(dāng)充分吸收借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，適當(dāng)引進(jìn)歐美和俄羅斯等國先進(jìn)、實用的儀器設(shè)備和試驗評定方法。同時，要立足國情軍情，根據(jù)我軍艦船裝備特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有艦船油料科研試驗技術(shù)基礎(chǔ)，自行研制部分試驗評定設(shè)備。通過“引進(jìn)”與“自建”相結(jié)合，建立具有我軍特色和技術(shù)優(yōu)勢的艦船油料綜合評定體系。

3.2 立足現(xiàn)有，突出重點(diǎn)

艦船專用油料綜合評定體系建設(shè)應(yīng)立足目前設(shè)備和方法的基礎(chǔ)條件進(jìn)行更新和補(bǔ)充，重視目前評定方法的繼承性，突出系統(tǒng)性創(chuàng)新。做到引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合；俄羅斯技術(shù)與歐美技術(shù)相結(jié)合；軍內(nèi)資源和地方資源相結(jié)合；先進(jìn)性與實用性相結(jié)合。

3.3 統(tǒng)籌規(guī)劃，配套建設(shè)

艦船專用油料綜合評定體系建設(shè)應(yīng)根據(jù)實際需要和可能，進(jìn)行全面規(guī)劃、合理安排、分步開展。為使艦船油料綜合評定體系盡快形成檢測評定能力，盡早服務(wù)新裝備配套油料科研和技術(shù)保障，在進(jìn)行儀器設(shè)備配套建設(shè)的同時，根據(jù)我軍裝備和油品特點(diǎn)，同步開展引進(jìn)儀器設(shè)備技術(shù)的消化吸收研究和自建評定設(shè)備的技術(shù)和方法研究，制定出相關(guān)艦船油料綜合評定指標(biāo)評定標(biāo)準(zhǔn)體系，確保硬件建設(shè)與能力建設(shè)同步開展、同步完成。

4 建設(shè)基本思路

根據(jù)我軍艦艇專用油料使用部位和使用條件對油品性能的特殊要求，結(jié)合國內(nèi)外油品研發(fā)及性能評價手段的發(fā)展趨勢，參考俄羅斯和美軍相關(guān)油料綜合評定法中的項目和指標(biāo)要求，建立適合我海軍艦艇專用油料的綜合評定體系。

在體系的建設(shè)中應(yīng)以自我建設(shè)為主、引進(jìn)消化吸收為輔，專項建設(shè)與重點(diǎn)方法單項建設(shè)相結(jié)合，以特色油品為突破口，由點(diǎn)到面，逐步形成較為完整的艦船油料綜合評定體系思路，進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。

5 建設(shè)方案

我軍艦船油料種類復(fù)雜、品種繁多，全面建設(shè)艦船油料綜合評定體系，經(jīng)費(fèi)和人力保障困難，因此必須突出重點(diǎn)。一是艦船動力主燃料綜合評定法建設(shè)，重點(diǎn)開展軍艦用燃料油和艦船用柴油綜合評定體系研究，與航母主燃料研究實現(xiàn)同步配套；二是艦船動力主潤滑油綜合評定方法建設(shè)，重點(diǎn)開展艦船汽輪機(jī)油和柴油機(jī)油綜合評定體系研究；三是艦船控制系統(tǒng)用油綜合評定方法建設(shè)，重點(diǎn)進(jìn)行艦船液壓油(液)綜合評定體系研究。具體構(gòu)成如圖1所示。

5.1 軍艦用燃料油綜合評定法

軍艦用燃料油屬渣油型燃料油，是海軍艦船蒸汽鍋爐的基本燃料，是海軍最具特色的專用油料[7-8]。隨著現(xiàn)代級驅(qū)逐艦的引進(jìn)和常規(guī)動力航空母艦的服役，軍艦用燃料油不僅將長期存在，其年消耗量還將逐步增加，供應(yīng)保障鏈在將來也必將存在進(jìn)一步拓寬的可能。為了全面評定軍艦用燃料油綜合性能，保證裝備用油安全可靠，需完善軍艦用燃料油綜合評定體系。

軍艦用燃料油的綜合評定體系建設(shè)借鑒了俄羅斯《船舶鍋爐裝置和燃?xì)廨啓C(jī)殘渣燃料油綜合評定法》，以GJB 6156《軍艦用燃料油評定試驗規(guī)程》規(guī)定的項目為基礎(chǔ)，參考部分俄羅斯專用評定方法和自主建設(shè)部分專用方法而建成[9]。

軍艦用燃料油的綜合評定法建設(shè)將圍繞鍋爐重質(zhì)燃料油以下使用性能開展：蒸發(fā)性、燃燒性、沉淀物生成傾向、同各種材料的相容性、泵送性、防護(hù)性、貯存安定性。整套綜合評定法能較全面考察殘渣燃料油的綜合使用性能及與艦船鍋爐間的配伍性。

軍艦用燃料油綜合評定法由24項方法組成，其中包含目前軍艦用燃料油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的全部16個項目；直接采用GJB 6156《軍艦用燃料油評定試驗規(guī)程》規(guī)定的1個項目(噴油嘴霧化特性試驗)，改進(jìn)1個項目(鍋爐燃燒熱態(tài)試驗)；借鑒俄羅斯綜合評定法5項；借鑒民用船舶燃料油產(chǎn)品方法1項。項目體系構(gòu)成見表1。

表1 軍艦用燃料油綜合評定方法項目組成

表1(續(xù))

5.2 軍用柴油綜合評定法

軍用柴油綜合評定法可直接借鑒俄羅斯現(xiàn)行的《高速柴油機(jī)燃料綜合評定法》開展。

俄羅斯現(xiàn)行的高速柴油機(jī)燃料(輕柴油)的綜合評定體系由10個項目組成(見表2)，其中標(biāo)準(zhǔn)方法(ГОСТ方法)4項，專用評定法6項。目前已引進(jìn)了其中的5套設(shè)備和相應(yīng)方法，其中2項為標(biāo)準(zhǔn)方法，3項為專用評定法。其他5個項目中，已引進(jìn)了2項方法，剩下的3個項目可直接依托國內(nèi)設(shè)備進(jìn)行自建，無需從俄方引進(jìn)。

表2 船舶高速柴油機(jī)燃料(輕柴油)的綜合評定方法體系

5.3 艦用汽輪機(jī)油綜合評定法

艦用汽輪機(jī)組與工業(yè)用汽輪機(jī)組在結(jié)構(gòu)上有較大的區(qū)別。由于艦艇螺旋槳轉(zhuǎn)速較低(300 r/min以下)，而汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速一般在5000 r/min以上，因此動力必須經(jīng)過變速齒輪箱來傳送，而民用汽輪機(jī)組一般沒有齒輪箱裝置。因此，艦用汽輪機(jī)油對抗磨性能要求更高。艦用汽輪機(jī)由于受艦艇空間大小、位置的限制，汽缸軸封距離較短，使用中蒸汽易竄入潤滑系統(tǒng)，因此潤滑油應(yīng)具有良好的防銹、破乳化性能和良好的環(huán)境適用性。此外，艦用汽輪機(jī)油用量較大，單機(jī)組用量在20 t以上，換油時程序復(fù)雜，維護(hù)工作量大，因此應(yīng)具有良好的氧化安定性能。

隨著汽輪機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)組蒸汽溫度和工作壓力的不斷提高、裝機(jī)容量的不斷增大，使得汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境變得更為苛刻，對汽輪機(jī)油的使用性能和運(yùn)行的可靠性提出了更高的要求。長期以來，由于缺乏合適的汽輪機(jī)組零部件和整機(jī)臺架，為適應(yīng)艦艇裝備的使用需要，艦用汽輪機(jī)油的綜合使用性能必須通過實裝適應(yīng)性試驗進(jìn)行考察，使研制和選用的艦用汽輪機(jī)油周期延長、費(fèi)用增加。因此，必須建立艦用汽輪機(jī)油綜合評定法。

美軍艦用汽輪機(jī)油性能先進(jìn)、評定手段較為全面，故本方法體系主要參考美軍方法建立，同時，考慮到中俄裝備和油品間的繼承性，部分方法借鑒和采用俄羅斯汽輪機(jī)油綜合評定法[10-11]。

結(jié)合研究與論證結(jié)果，艦用汽輪機(jī)油綜合評定法由11項基本理化性能、12項模擬使用性能和4項綜合使用性能，共27項方法組成。其中11項基本理化性能直接采用目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的項目和方法；模擬使用性能較目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)增加了潤滑性能、過濾性和貯存安定性檢測要求。另外，氧化安定性增加儀器分析法PDSC方法，氣泡性能增加空氣釋放性能，破乳化性能開展介電常數(shù)法研究。為了更可靠地評定油品的綜合使用性能，增加了FZG齒輪試驗、軸承腐蝕適應(yīng)性試驗、閥黏結(jié)試驗和汽輪機(jī)組全尺寸臺架試驗。項目體系構(gòu)成見表3。

表3 艦用汽輪機(jī)油綜合評定方法項目組成

表3(續(xù))

5.4 艦用柴油機(jī)油綜合評定法

艦船柴油機(jī)一般為中高速柴油機(jī)，而民用船舶柴油機(jī)則一般為低速十字頭二沖程柴油機(jī)，兩者對潤滑油性能要求截然不同。從國內(nèi)外艦船柴油機(jī)油的現(xiàn)狀來看，艦船柴油機(jī)油和陸用型柴油機(jī)油的基本使用性能大體相同。但由于艦船柴油機(jī)在使用過程中，需要用淡水冷卻汽缸套，用海水冷卻淡水和柴油機(jī)油，柴油機(jī)油進(jìn)水(淡水和海水)的概率很大。這就要求艦船柴油機(jī)油除了應(yīng)具備與陸用型柴油機(jī)油相同的使用性能外，還必須具備良好的分水性、抗水洗性和防銹性等[12]。另外，陸用型CD等級以上的柴油機(jī)油，二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)是分開的，例如CD2、CD4。而艦船柴油機(jī)油為了簡化品種，二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)采用同種油料，因此艦船柴油機(jī)油應(yīng)同時兼顧二沖程和四沖程柴油機(jī)的使用要求。為了正確評價艦船柴油機(jī)油上述特殊使用性能，必須建立相應(yīng)的專用綜合評定法。

艦用柴油機(jī)油綜合評定法，是在總結(jié)前期艦用柴油機(jī)油評定試驗規(guī)程的基礎(chǔ)上，借鑒和吸收利用部分美軍和俄羅斯艦用柴油機(jī)油先進(jìn)的、成功的評定試驗程序和試驗方法而組成的。

根據(jù)論證，艦用柴油機(jī)油綜合評定法由11項基本理化性能、9項模擬使用性能和3項綜合使用性能，共23項評定方法組成。其中9項基本理化性能與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方法一致。9項模擬使用性能中，與原評定試驗規(guī)程相比增加了曲軸箱試驗、混溶性、添加劑均勻性和貯存穩(wěn)定性4個項目。與原評定試驗規(guī)程相比，綜合性能評定中增加了二沖程柴油機(jī)臺架試驗。項目體系構(gòu)成見表4。

表4 艦用柴油機(jī)油綜合評定方法項目組成

5.5 艦船石油基液壓油綜合評定法

液壓油在液壓系統(tǒng)中的作用是傳遞靜壓能，對系統(tǒng)進(jìn)行潤滑，同時還起防銹、防腐、冷卻等作用。液壓油是液壓技術(shù)的一個重要組成部分。近年來，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率等方面取得了重大突破，許多性能全面的液壓油規(guī)格也隨之出現(xiàn)，從而也帶動了相關(guān)試驗方法的全面發(fā)展。試驗方法已經(jīng)成為開發(fā)新一代液壓油必不可少的測試平臺和篩選手段，也為液壓油的生產(chǎn)、采購和使用提供了可靠、可行的技術(shù)支持。目前，國際上比較先進(jìn)的液壓油試驗方法標(biāo)準(zhǔn)主要由ASTM、ISO、英國石油學(xué)會(IP)以及日本工業(yè)調(diào)查協(xié)會(JISC)等組織制定[13]。

艦船石油基液壓油綜合評定法是根據(jù)艦船液壓系統(tǒng)對液壓介質(zhì)的性能要求，在GJB 4366-2002《艦船石油基液壓油》和GB 11118.1-94《礦物油型和合成烴型液壓油》標(biāo)準(zhǔn)中HM和HV產(chǎn)品性能評定指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合液壓油發(fā)展趨勢，重點(diǎn)參考目前國際上最有代表性的美國Denison HF-0、Vickers I-286-S 以及歐洲的DIN 51527(Ⅱ)規(guī)格中相關(guān)評價方法而建立，方法體系包括基本理化性能評定、模擬使用性能評定和綜合使用性能評定。

根據(jù)論證，艦船石油基液壓油綜合評定方法擬由10項基本理化性能、13項模擬使用性能和2項綜合使用性能，共25項方法組成。其中10項基本理化性能直接采用目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的項目和方法；模擬使用性能較目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)增加了過濾性、清潔度和體積模量3個項目，對橡膠密封材料相容性進(jìn)行改進(jìn)；綜合使用性能從發(fā)展角度出發(fā)，開展Denison T6H20C葉片/柱塞混合泵臺架研究。項目體系構(gòu)成見表5。

表5 艦船液壓油綜合評定方法項目組成

表5(續(xù))

5.6 艦船水基難燃液壓液綜合評定法

艦船水基難燃液壓液綜合評定法是以GJB 5336-2005《HS15/H難燃液壓液》和GB/T 21449-2008《水-乙二醇型難燃液壓液》中規(guī)定的項目為基礎(chǔ)，借鑒部分美軍標(biāo)MIL-H-22072C(AS)《彈射器液壓油H-579》中的模擬及臺架試驗方法而形成。

根據(jù)論證，艦船水基難燃液壓液綜合評定法由9項基本理化性能、17項模擬使用性能和2項綜合使用性能，共28項評定方法組成。其中9項基本理化性能中，直接采用標(biāo)準(zhǔn)方法7項，參考MIL-H-22072規(guī)范建立兩項方法；17項模擬使用性能中，直接采用國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)方法10項(部分需引進(jìn)設(shè)備)，需進(jìn)行方法研究的7項；2項綜合性能評定中泵試驗臺架需專項研究。項目體系構(gòu)成見表6。

表6 艦船水基液壓液綜合評定項目及方法

表6(續(xù))

6 結(jié)束語

在廣泛收集國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，從艦艇裝備對油料性能的實際需求出發(fā)，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，結(jié)合我軍裝備的特點(diǎn)，論證提出了采用基本理化性能試驗、模擬使用性能試驗和綜合使用性能相結(jié)合的6類海軍最具特色的艦船專用油料的綜合評定體系構(gòu)成，為構(gòu)建海軍艦船專用油料試驗平臺奠定了基礎(chǔ)。

建立一套完整的艦船油料綜合評定體系不是一蹴而就。體系建設(shè)中，除儀器等硬件外，試驗方法與評價指標(biāo)也是其不可缺少的重要組成部分。標(biāo)準(zhǔn)和方法的研究與建立是科研院所發(fā)展的重要方向。為使艦船油料綜合評定法盡快形成檢測評定能力，盡早服務(wù)新裝備配套油料科研和技術(shù)保障，在進(jìn)行儀器設(shè)備配套建設(shè)的同時，根據(jù)我軍裝備和油品特點(diǎn)，同步開展引進(jìn)儀器設(shè)備技術(shù)的消化吸收研究和自建評定設(shè)備的技術(shù)方法研究，制定出艦船油料綜合評定相關(guān)的指標(biāo)評定標(biāo)準(zhǔn)體系。因此要在堅持“建”的同時，加強(qiáng)綜合評定技術(shù)、試驗方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，搶占艦船油料綜合評定技術(shù)的制高點(diǎn)，形成特色和優(yōu)勢。

另外，一套成熟的研究方法一定需要一個長期的檢驗過程，在實踐中查漏補(bǔ)缺和改進(jìn)，所以建立健全一整套完善的艦船油料綜合評定體系，需要注重基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究工作的結(jié)合，進(jìn)而走向?qū)I(yè)化和精品化之路。