vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2025-61-2-154-164vestich-952Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯTECHNICAL CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERINGИзменение химического состава авиационных масел при их термоконверсииChanges in the chemical composition of aviation oils during their thermal conversionВасилевичС. В.VasilevichS. V.

Василевич Сергей Владимирович – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник.

ул. Уборевича, 77, 220072, Минск

Siarhei V. Vasilevich – Ph. D. (Engineering), Leading Researcher, Belarusian State Aviation Academy.

77, Uborevich Str., 220072, Minsk

svasilevich@yandex.ruШапороваЕ. А.ShaporovaE. A.

Шапорова Елена Анатольевна – кандидат химических наук, доцент кафедры.

ул. Уборевича, 77, 220072, Минск

Elena A. Shaporova – Ph. D. (Chemical), Associate Professor of the Department, Belarusian State Aviation Academy.

77, Uborevich Str., 220072, Minsk

elena.telushenko@gmail.comСтойкоС. О.StoikoS. O.

Стойко Сергей Олегович – начальник центра.

ул. Уборевича, 77, 220072, Минск

Sergey O. Stoiko – Head of the Center, Belarusian State Aviation Academy.

77, Uborevich Str., 220072, Minsk

sergey_14_95@mail.ruБелорусская государственная академия авиацииBelarusian State Aviation Academy202529052025612154164Copyright © Василевич С.В., Шапорова Е.А., Стойко С.О., 20252025Василевич С.В., Шапорова Е.А., Стойко С.О.Vasilevich S.V., Shaporova E.A., Stoiko S.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/952

Представлены результаты экспериментальных исследований изменения химического состава авиационных масел при их термоконверсии. В качестве объектов исследований выступают авиационные масла, широко применяемые в авиационной отрасли Республики Беларусь: МС-8П, ТУРБОНИКОЙЛ 98 (ТН 98) и ТУРБОНИКОЙЛ 600 (ТН 600). Приведено описание условий эксплуатации масел, включая термические режимы. Отмечено, что хотя рассматриваемые масла обладают термической стабильностью в широком температурном интервале, на различных этапах эксплуатации они подвергаются перегревам, приводящим к количественному изменению углеводородного состава, что может способствовать значительному снижению смазывающих свойств, образованию и накоплению механических загрязнений в узлах трения, образованию дефектов и разрушению элементов узлов трения. В ходе исследования определялся химический состав исходных масел, после чего масла прогревались в течение определенного периода. Температурные режимы нагрева выбраны в диапазоне от максимальных рабочих температур, в которых используются эти масла, до минимальных температур вспышки. Для удобства компоненты масел были разделены на восемь групп компонентов. Представлен анализ изменения процентного содержания групп компонентов исследованных масел при их прогреве. Показано влияние времени нагрева на компонентный состав указанных образцов. Полученные результаты могут быть полезны при моделировании работы узлов трения авиационных двигателей и прогнозировании изменений показателей качества масел в условиях их эксплуатации.

The paper describes experimental studies of changes in the chemical composition of aviation oils during their thermal conversion. Aviation oils widely used in the aviation industry of the Republic of Belarus were taken as research objects: MS-8P, TURBONIKOIL 98 (TN 98) and TURBONIKOIL 600 (TN 600). A description of the operating conditions of oils, including thermal conditions, is provided. It is noted that, although the oils in question are thermally stable over a wide temperature range, at various stages of operation they might be overheated, leading to a quantitative change in the hydrocarbon composition. This can lead to a significant decrease in lubricating properties, the formation and accumulation of mechanical impurities in the friction unit, the formation of defects, and destruction of friction unit elements. A description of the methodology for determining the quantitative and qualitative analysis is presented. During the study, the chemical composition of the starting oils was determined, after which the oils were heated for a certain period of time. Warm-up temperatures were selected from the maximum operating temperatures at which these oils are used to the minimum flash points. For convenience, the oil components were divided into eight groups of components. An analysis of changes in the percentage of groups of components of the studied oils during their heating is presented. The effect of heating time on the component composition of these samples is shown, esters, additives and other organic compounds are determined. The results obtained can be useful in modeling the operation of friction units of aircraft engines and predicting changes in oil quality indicators under operating conditions.

авиационные маслахимический составгазовая хромато-масс-спектрометриятермоконверсияaviation oilschemical compositiongas chromatography-mass spectrometrythermal conversionReferencesStudy on rheological properties of aviation lubricating oil under conditions of heavy load, high speed, and high temperature / Z. Li, X. Zhao, D. Zheng [et al.] // Industrial Lubrication and Tribology. – 2019. – Vol. 71, № 4. – P. 525–531. https://doi.org/10.1108/ILT-09-2018-0345Li Z., Zhao X., Zheng D., Wang T., Gu L., Wang L. Study on rheological properties of aviation lubricating oil under conditions of heavy load, high speed, and high temperature. Industrial Lubrication and Tribology, vol. 71, no. 4, pp. 525–531. https://doi.org/10.1108/ILT-09-2018-0345Study of thermal-oxidative stability of synthetic oils for aircraft gas turbine engines and helicopter gearboxes / L. S. Yanovskiy, V. M. Ezhov, M. A. Ilina, K. V. Sharanina // Мир нефтепродуктов. – 2021. – № 2. – С. 52–56. https://doi.org/10.32758/2071-5951-2021-0-2-52-56Yanovskiy L. S., Ezhov V. M., Ilina M. A., Sharanina K. V. Study of thermal-oxidative stability of synthetic oils for aircraft gas turbine engines and helicopter gearboxes. World of Oil Products the Oil Companies Bulletin, 2021, no. 2, pp. 52–56. https://doi.org/10.32758/2071-5951-2021-0-2-52-56Dellis, P. S. The automated spectrometric oil analysis decision taking procedure as a tool to prevent aircraft engine failures / P. S. Dellis // Tribology in Industry. – 2019. – Vol. 41, № 2. – P. 292–309. https://doi.org/10.24874/ti.2019.41.02.15Dellis P. S. The automated spectrometric oil analysis decision taking procedure as a tool to prevent aircraft engine failures. Tribology in Industry, 2019, vol. 41, no. 2, pp. 292– 309. https://doi.org/10.24874/ti.2019.41.02.15Trendak, M. Influence of oil service life on selected performance parameters of an aircraft piston engine / M. Trendak, J. Czarnigowski // Combustion Engines. – 2023. – Vol. 194, № 3. – P. 78–83. https://doi.org/10.19206/CE-168334.Trendak M., Czarnigowski J. Influence of oil service life on selected performance parameters of an aircraft piston engine. Combustion Engines, 2023, vol. 194, no. 3, pp. 78–83. https://doi.org/10.19206/CE-168334Диагностика авиационных двигателей путем оценки металлической загрязненности масел / К. И. Грядунов, А. Н. Козлов, М. Л. Немчиков, И. С. Мельникова // Высокие технологии гражданской авиации. – 2019. – Т. 22, № 3. – С. 35–44. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-3-35-44.Gryadunov K. I., Kozlov A. N., Nemchikov M. L., Mel’nikova I. S. Aviation engines diagnostics by estimating the metal contamination in oils. Civil Aviation High Technologies. 2019, vol. 22, no. 3, pp. 35–44 (in Russian). https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-3-35-44Determination of service life of aviation oils / V. G. Kuznetsov, G. T. Novosartov, A. I. Echin [et al.] // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. – 1985. – Vol. 21. – P. 596–598. https://doi.org/10.1007/BF00730134Kuznetsov V. G., Novosartov G. T., Echin A. I., Bakunin V. N. Determination of service life of aviation oils. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 1985, vol. 21, pp. 596–598. https://doi.org/10.1007/BF00730134Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Часть 1 / В. А. Алтунин, К. В. Алтунин, М. Р. Абдуллин [и др.] // Тепловые процессы в технике. – 2021. – T. 13, № 12. – С. 530–542. https://doi.org/-10.34759/tpt-2021-13-12-530-542Altunin V. A., Altunin K. V., Abdullin M. R., Lvov M., Shchigolev A., Platonov E., Yusupov A., Aliev I., Yanovsky L., Yanovskaya M. Some ways to improve engines and power plants of the “NK” brand. Part 1. Thermal processes in technology, 2021, vol. 13, no. 12, pp. 530–542 (in Russian). https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-12-530-542Проблемы систем смазки авиационных двигателей / В. А. Алтунин, К. В. Алтунин, М. В. Львов [и др.] // Тепловые процессы в технике. – 2021. – Т. 13, № 8. – С. 357–384. https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-8-357-384Altunin V., Altunin K., Lvov M., Shchigolev A., Aliyev I., Yanovskaya M. Problems of lubrication systems for aircraft engines. Thermal processes in technology, 2021, vol. 13, no. 8, pp. 357–384 (in Russian). https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-8-357-384Экспериментальная установка для исследования влияния электростатических полей на теплообмен и процесс осадкообразования в моторном авиационном масле при его вынужденной конвекции / В. А. Алтунин, М. В. Львов, А. А. Щиголев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2023. – № 7. – C. 113–123. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2023-7-113-123Altunin V. A., Lvov M. V., Shchigolev A. A., Yusupov A. A., Yanovskaya M. L. Experimental installation for the study of the influence of electrostatic fields on heat exchange and the process of sedimentation in motor aviation oil with its forced convection. BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2023, no. 7, pp. 113–123 (in Russian). https://doi.org/10.18698/0536-1044-2023-7-113-123Термоконверсия авиационных масел / Е. А. Шапорова, С. В. Василевич, С. О. Стойко, В. В. Щур // Научный вестник МГТУ ГА. – 2023. – Т. 26, № 5. – С. 65–80. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2023-26-5-65-80Shaporova Е. А., Vasilevich S. V., Stoiko S. O., Shchur V. V. Thermal conversion of aviation oils. Civil Aviation High Technologies, 2023, vol. 26, no. 5, pp. 65–80 (in Russian). https://doi.org/10.26467/2079-0619-2023-26-5-65-80Результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в условиях вынужденной конвекции моторного авиационного масла марки МС-20 / В. А. Алтунин, М. В. Львов, А. А. Юсупов [и др.] // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2023. – № 6. – С. 1–20. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2023-6-2285Altunin V. A., Lvov M. V., Yusupov A. A., Shchigolev A. A., Pukachev I. R., Yanovskaya M. L. Results of experimental studies of thermal processes under conditions of forced convection of MS-20 aviation engine oil. Engineering Journal: Science and Innovation, 2023, no. 6, pp. 1–20 (in Russian). https://doi.org/10.18698/2308-6033-2023-6-2285Johnson, D. W. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms / D. W. Johnson // Aerospace Engineering / ed. G. Dekoulis. – IntechOpen, 2018. https://doi.org/10.5772/intechopen.82398Johnson D. W. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms. Dekoulis G. (ed.). Aerospace Engineering. IntechOpen, 2018. https://doi.org/10.5772/intech-open.82398Термическое разложение основы авиационного синтетического смазочного масла / Nan Wu, Zhimin Zong, Yiwei Fei, Jun Ma [et al.] // Нефтехимия. – 2018. – Т. 58, № 2. – С. 208–214. https://doi.org/10.7868/S0028242118020132Nan Wu, Zhimin Zong, Yiwei Fei, Jun Ma, Feng Guo. Thermal decomposition of aviation synthetic lubricating oil base. Petrochemistry, 2018, vol. 58, no. 2, pp. 208–214 (in Russian). https://doi.org/10.7868/S0028242118020132Johnson, D. W. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms / D. W. Johnson // Recent Progress in Some Aircraft Technologies / ed. R. K. Agarwal. – IntechOpen, 2016. https://doi.org/10.5772/62394Johnson D. W. Turbine engine lubricant and additive degradation mechanisms. Agarwal R. K. (ed.) Recent Progress in Some Aircraft Technologies. IntechOpen, 2016. https://doi.org/10.5772/62394Исследование влияния структуры сложноэфирных основ на термоокислительную стабильность масел / Б. П. Тонконогов, Л. Н. Багдасаров, К. А. Попова, С. С. Агабеков // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2018. – Т. 61, вып. 2. – С. 73–79. https://doi.org/10.6060/tcct.20186102.5598Tonkonogov B. P., Bagdasarov L. N., Popova K. A., Agabekov S. S.Study of the influence of the structure of ester bases on the thermal-oxidative stability of oils. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii, Seriya Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya = ChemChemTech, 2018, vol. 61, iss. 2, pp. 73–79 (in Russian). https://doi.org/10.6060/tcct.20186102.5598Смазочные масла для турбовальных двигателей и редукторов вертолетов / Л. С. Яновский, В. М. Ежов, А. А. Молоканов, К. В. Шаранина [и др.] // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2012. – № 11. – С. 16–20.Yanovsky L. S., Ezhov V. M., Molokanov A. A., Sharanina K. V., Kirsanov A. V. Lubricating oils for turboshaft engines and helicopter gearboxes. Trenie i smazka v mashinakh i mekhanizmakh = Friction and lubrication in machines and mechanisms, 2012, no. 11, 16–20 (in Russian).Thermal Degradation of Aviation Synthetic Lubricating Base Oil / N. Wu, Z. Zong, Y. Fei [et al.] // Petroleum Chemistry. – 2018. – Vol. 58, № 3. – P. 250–257. https://doi.org/10.1134/S0965544118030179Wu N., Zong Z., Fei Y., Ma J., Guo F. Thermal Degradation of Aviation Synthetic Lubricating Base Oil. Petroleum Chemistry, 2018, vol. 58, no. 3, pp. 250–257. https://doi.org/10.1134/S0965544118030179.Зиновьев, В. Е. Обоснование возможности и целесообразности применения мобильного оборудования для регенерации отработанных гидравлических масел наземных транспортно-технологических средств / В. Е. Зиновьев, Ю. С. Зиновьева // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2022. – № 2. – С. 19–27.Zinovev V. E., Zinovieva J. S. Substantiation of the possibility and expediency of using mobile equipment for the regeneration of spent hydraulic oils of ground transportation and technological vehicles. Transport. Transport facilities. Ecology, 2022, no. 2, pp. 19–27 (in Russian).A comparison of fresh and used aircraft oil for the identification of toxic substances linked to aerotoxic syndrome / D. Megson, X. Ortiz, K. J. Jobst [et al.] // Chemosphere. – 2016. – Vol. 158. – P. 116–123. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.05.062Megson D., Ortiz X., Jobst K. J., Reiner E. J., Mulder M. F. A., Balouet J.-C. A comparison of fresh and used aircraft oil for the identification of toxic substances linked to aerotoxic syndrome. Chemosphere, 2016, vol. 158, pp. 116–123. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.05.062Коагуляция и ультрафильтрация: гибридный процесс очистки отработаных масел / С. В. Федосов, А. В. Маркелов, А. В. Соколов, Ю. П. Осадчий // Мембраны и мембранные технологии. – 2022. – Т. 12, № 5 – С. 341–350. https://doi.org/10.31857/S2218117222050054Fedosov S. V., Markelov A. V., Sokolov A. V., Osadchy Yu. P. Coagulation and ultrafiltration: a hybrid process for waste oil purification. Membranes and membrane technologies, 2022, vol. 12, no. 5, pp. 341–350 (in Russian). https://doi.org/10.31857/S2218117222050054Авиационное масло МС-8П // Масла и смазки для вашего бизнеса. – URL: https://profi-oil.pro/ru/aviatsionnoemaslo-ms-8p/ (дата обращения: 19.10.2023).Aviation oil MS-8P. Oils and lubricants for your business. Available at: https://profi-oil.pro/ru/aviatsionnoe-masloms-8p/ (accessed 19 October 2023) (in Russian).Авиамасла. – URL: https://expresoil.ru/aviamasla (дата обращения: 19.10.2023).Aviation oils. Available at: https://expresoil.ru/aviamasla (accessed 19 October 2023) (in Russian).TurbonycOil 98. – URL: https://trast-aero.com/ru/catalog/Masla-i-smazki/TURBONIKOL-98.html (дата обращения: 19.10.2023).TurbonycOil 98. Available at: https://trast-aero.com/ru/catalog/Masla-i-smazki/TURBONIKOL-98.html (accessed: 19 October 2023) (in Russian).NYCO TURBONYCOIL 600. – URL: https://www.petromineral.ru/katalog/nyco/masla-dlya-gtd-dlya-aviatsionnoypromyshlennosti/nyco-turbonycoil-600.html (дата обращения: 19.10.2023).NYCO TURBONYCOIL 600. Available at: https://www.petromineral.ru/katalog/nyco/masla-dlya-gtd-dlya-aviatsionnoypromyshlennosti/nyco-turbonycoil-600.html (accessed 19 October 2023) (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.