海军舰船专用油料综合评定体系建设构想

王建华，张博，许胜利

(中国人民解放军92228部队，北京 100072)

0 引言

随着海军新时期军事战略方针由近岸防御向近海综合作战和远海防卫作战转变，海军装备得到了快速发展，其建设思路也逐步由研仿走向自主开发。为保证装备用油的安全性，发达国家军方均建有完整、系统、可靠的舰船专用油料综合试验评价体系，要求新油品(改型产品)在实装试验前，必须在常规试验基础上，通过全尺寸发动机台架试验或由小型模拟设备组成的系列综合评定法进行评定验证[1]。

目前，世界上舰船油料的综合评定试验方法有两条技术路线。一条是以美国为代表的通过典型台架试验综合评定舰船油料使用性能，该技术路线试验充分、有效，可靠性强，至今已被美国和北约等多个国家所采用[2-4]。另一条是以前苏联为代表的原华约组织以部件模拟试验为主的技术路线[5-6]，是前苏联在上世纪五十年代被欧美技术封锁的情况下，其科研人员根据装备及经济实力，经过六十余年逐步完善发展起来的一套较完整的评定体系。该技术路线经济实用，但在现代油品研发时，可靠性已受到较大局限。

受试验手段限制，我军目前军用油料多数仅在常规试验和部分简单模拟试验基础上，直接进行实装试验，以装备实际运行来检验油品的可靠性，给装备带来较大风险。随着海军武器装备建设步伐不断加快，动力、控制、传动等舰船关键设备对油品质量等级要求越来越高，国内现有油料评价体系已不能适应武器装备发展需要，急需建立可靠的舰船专用油料综合评定体系，以完善和提升我军舰船油料检测评定能力。

1 建设需求分析

1.1 装备用油发展的需要

随着航母和大型驱逐舰等海军新型主战装备的快速发展，舰船油料的质量对于保障武器装备战术技术水平发挥及可靠运行的重要性越来越明显。同时，舰船油料研究评定手段相对滞后与装备快速发展的矛盾也越来越突出。其中油料与新装备，尤其是引进装备的适应性研究已成为舰船油料科研过程中的瓶颈难题，致使许多新型装备的用油研究周期长、试验经费多，新研油料和选用油料使用性能缺乏科学系统评价，严重影响油料的供应保障，从而一定程度上影响装备用油安全，制约装备战术技术性能发挥。

为了彻底改变目前油料研究评定手段发展滞后于装备发展的局面，确保油料供应和装备用油安全，必须尽快建立和完善舰船油料综合评定体系。

1.2 舰船油料科研发展的需要

在不断拓展军民融合保障的新形势下，海军舰船油料主要依托地方企业研制、生产，油源渠道多样化，质量不确定性因素增多。随着海军使命任务从近海向远海拓展，舰艇编队补给国(境)外油料也越来越频繁，油料来源渠道更加复杂、多样，对舰船油料质量和可靠性要求越来越高。

1.3 军队油料科研转型发展的需要

作为军队油料科研机构，为适应总部关于科研单位转型建设“五项职能”定位要求，真正承担起论证和验证职能，更好地担负起舰船油料选型设计、试验检测、质量评定等技术保障任务，急需建立健全舰船专用油料试验评定手段，形成完善的舰船油料综合评定体系，确保舰船装备用油安全。

2 功能定位

舰船油料综合评定体系应能在如下六个方面起到作用：

第一，在新油品研制中，为配方筛选提供可靠的模拟性能评定方法，提高产品台架试验成功率，从而缩短研究周期，节约试验经费。

第二，在老油品改质和拓源生产中，以原工艺油品作为标准油，通过综合评定法进行对比评定后即可使用，减少台架和实际使用试验。

第三，在油品标准制订和修订时，对使用指标可提供充分、可靠的试验依据和技术储备。

第四，在航母等新装备及进口装备用油国产化研究中，提供中外油品性能对比评定平台，加快进口油料国产化研究进程。

第五，在舰船油料应用基础性研究中，可对添加剂复合性能、作用机理、配伍性等提供试验手段。

第六，对拟进入海军油料合格供方目录的油料，进行首次质量评定认可；对已进入合格供方目录的油料，按要求定期进行周期性检验，对其资格进行复验。

3 建设原则

3.1 需求牵引，特色分明

高起点筹划建设我军舰船油料综合评定体系，应当充分吸收借鉴国外先进技术和经验，适当引进欧美和俄罗斯等国先进、实用的仪器设备和试验评定方法。同时，要立足国情军情，根据我军舰船装备特点，结合现有舰船油料科研试验技术基础，自行研制部分试验评定设备。通过“引进”与“自建”相结合，建立具有我军特色和技术优势的舰船油料综合评定体系。

3.2 立足现有，突出重点

舰船专用油料综合评定体系建设应立足目前设备和方法的基础条件进行更新和补充，重视目前评定方法的继承性，突出系统性创新。做到引进与自主创新相结合；俄罗斯技术与欧美技术相结合；军内资源和地方资源相结合；先进性与实用性相结合。

3.3 统筹规划，配套建设

舰船专用油料综合评定体系建设应根据实际需要和可能，进行全面规划、合理安排、分步开展。为使舰船油料综合评定体系尽快形成检测评定能力，尽早服务新装备配套油料科研和技术保障，在进行仪器设备配套建设的同时，根据我军装备和油品特点，同步开展引进仪器设备技术的消化吸收研究和自建评定设备的技术和方法研究，制定出相关舰船油料综合评定指标评定标准体系，确保硬件建设与能力建设同步开展、同步完成。

4 建设基本思路

根据我军舰艇专用油料使用部位和使用条件对油品性能的特殊要求，结合国内外油品研发及性能评价手段的发展趋势，参考俄罗斯和美军相关油料综合评定法中的项目和指标要求，建立适合我海军舰艇专用油料的综合评定体系。

在体系的建设中应以自我建设为主、引进消化吸收为辅，专项建设与重点方法单项建设相结合，以特色油品为突破口，由点到面，逐步形成较为完整的舰船油料综合评定体系思路，进行规划建设。

5 建设方案

我军舰船油料种类复杂、品种繁多，全面建设舰船油料综合评定体系，经费和人力保障困难，因此必须突出重点。一是舰船动力主燃料综合评定法建设，重点开展军舰用燃料油和舰船用柴油综合评定体系研究，与航母主燃料研究实现同步配套；二是舰船动力主润滑油综合评定方法建设，重点开展舰船汽轮机油和柴油机油综合评定体系研究；三是舰船控制系统用油综合评定方法建设，重点进行舰船液压油(液)综合评定体系研究。具体构成如图1所示。

5.1 军舰用燃料油综合评定法

军舰用燃料油属渣油型燃料油，是海军舰船蒸汽锅炉的基本燃料，是海军最具特色的专用油料[7-8]。随着现代级驱逐舰的引进和常规动力航空母舰的服役，军舰用燃料油不仅将长期存在，其年消耗量还将逐步增加，供应保障链在将来也必将存在进一步拓宽的可能。为了全面评定军舰用燃料油综合性能，保证装备用油安全可靠，需完善军舰用燃料油综合评定体系。

军舰用燃料油的综合评定体系建设借鉴了俄罗斯《船舶锅炉装置和燃气轮机残渣燃料油综合评定法》，以GJB 6156《军舰用燃料油评定试验规程》规定的项目为基础，参考部分俄罗斯专用评定方法和自主建设部分专用方法而建成[9]。

军舰用燃料油的综合评定法建设将围绕锅炉重质燃料油以下使用性能开展：蒸发性、燃烧性、沉淀物生成倾向、同各种材料的相容性、泵送性、防护性、贮存安定性。整套综合评定法能较全面考察残渣燃料油的综合使用性能及与舰船锅炉间的配伍性。

军舰用燃料油综合评定法由24项方法组成，其中包含目前军舰用燃料油产品标准中规定的全部16个项目；直接采用GJB 6156《军舰用燃料油评定试验规程》规定的1个项目(喷油嘴雾化特性试验)，改进1个项目(锅炉燃烧热态试验)；借鉴俄罗斯综合评定法5项；借鉴民用船舶燃料油产品方法1项。项目体系构成见表1。

表1 军舰用燃料油综合评定方法项目组成

表1(续)

5.2 军用柴油综合评定法

军用柴油综合评定法可直接借鉴俄罗斯现行的《高速柴油机燃料综合评定法》开展。

俄罗斯现行的高速柴油机燃料(轻柴油)的综合评定体系由10个项目组成(见表2)，其中标准方法(ГОСТ方法)4项，专用评定法6项。目前已引进了其中的5套设备和相应方法，其中2项为标准方法，3项为专用评定法。其他5个项目中，已引进了2项方法，剩下的3个项目可直接依托国内设备进行自建，无需从俄方引进。

表2 船舶高速柴油机燃料(轻柴油)的综合评定方法体系

5.3 舰用汽轮机油综合评定法

舰用汽轮机组与工业用汽轮机组在结构上有较大的区别。由于舰艇螺旋桨转速较低(300 r/min以下)，而汽轮机转速一般在5000 r/min以上，因此动力必须经过变速齿轮箱来传送，而民用汽轮机组一般没有齿轮箱装置。因此，舰用汽轮机油对抗磨性能要求更高。舰用汽轮机由于受舰艇空间大小、位置的限制，汽缸轴封距离较短，使用中蒸汽易窜入润滑系统，因此润滑油应具有良好的防锈、破乳化性能和良好的环境适用性。此外，舰用汽轮机油用量较大，单机组用量在20 t以上，换油时程序复杂，维护工作量大，因此应具有良好的氧化安定性能。

随着汽轮机技术的不断发展，汽轮机组蒸汽温度和工作压力的不断提高、装机容量的不断增大，使得汽轮机运行环境变得更为苛刻，对汽轮机油的使用性能和运行的可靠性提出了更高的要求。长期以来，由于缺乏合适的汽轮机组零部件和整机台架，为适应舰艇装备的使用需要，舰用汽轮机油的综合使用性能必须通过实装适应性试验进行考察，使研制和选用的舰用汽轮机油周期延长、费用增加。因此，必须建立舰用汽轮机油综合评定法。

美军舰用汽轮机油性能先进、评定手段较为全面，故本方法体系主要参考美军方法建立，同时，考虑到中俄装备和油品间的继承性，部分方法借鉴和采用俄罗斯汽轮机油综合评定法[10-11]。

结合研究与论证结果，舰用汽轮机油综合评定法由11项基本理化性能、12项模拟使用性能和4项综合使用性能，共27项方法组成。其中11项基本理化性能直接采用目前产品标准中规定的项目和方法；模拟使用性能较目前产品标准增加了润滑性能、过滤性和贮存安定性检测要求。另外，氧化安定性增加仪器分析法PDSC方法，气泡性能增加空气释放性能，破乳化性能开展介电常数法研究。为了更可靠地评定油品的综合使用性能，增加了FZG齿轮试验、轴承腐蚀适应性试验、阀黏结试验和汽轮机组全尺寸台架试验。项目体系构成见表3。

表3 舰用汽轮机油综合评定方法项目组成

表3(续)

5.4 舰用柴油机油综合评定法

舰船柴油机一般为中高速柴油机，而民用船舶柴油机则一般为低速十字头二冲程柴油机，两者对润滑油性能要求截然不同。从国内外舰船柴油机油的现状来看，舰船柴油机油和陆用型柴油机油的基本使用性能大体相同。但由于舰船柴油机在使用过程中，需要用淡水冷却汽缸套，用海水冷却淡水和柴油机油，柴油机油进水(淡水和海水)的概率很大。这就要求舰船柴油机油除了应具备与陆用型柴油机油相同的使用性能外，还必须具备良好的分水性、抗水洗性和防锈性等[12]。另外，陆用型CD等级以上的柴油机油，二冲程和四冲程发动机是分开的，例如CD2、CD4。而舰船柴油机油为了简化品种，二冲程和四冲程发动机采用同种油料，因此舰船柴油机油应同时兼顾二冲程和四冲程柴油机的使用要求。为了正确评价舰船柴油机油上述特殊使用性能，必须建立相应的专用综合评定法。

舰用柴油机油综合评定法，是在总结前期舰用柴油机油评定试验规程的基础上，借鉴和吸收利用部分美军和俄罗斯舰用柴油机油先进的、成功的评定试验程序和试验方法而组成的。

根据论证，舰用柴油机油综合评定法由11项基本理化性能、9项模拟使用性能和3项综合使用性能，共23项评定方法组成。其中9项基本理化性能与产品标准方法一致。9项模拟使用性能中，与原评定试验规程相比增加了曲轴箱试验、混溶性、添加剂均匀性和贮存稳定性4个项目。与原评定试验规程相比，综合性能评定中增加了二冲程柴油机台架试验。项目体系构成见表4。

表4 舰用柴油机油综合评定方法项目组成

5.5 舰船石油基液压油综合评定法

液压油在液压系统中的作用是传递静压能，对系统进行润滑，同时还起防锈、防腐、冷却等作用。液压油是液压技术的一个重要组成部分。近年来，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率等方面取得了重大突破，许多性能全面的液压油规格也随之出现，从而也带动了相关试验方法的全面发展。试验方法已经成为开发新一代液压油必不可少的测试平台和筛选手段，也为液压油的生产、采购和使用提供了可靠、可行的技术支持。目前，国际上比较先进的液压油试验方法标准主要由ASTM、ISO、英国石油学会(IP)以及日本工业调查协会(JISC)等组织制定[13]。

舰船石油基液压油综合评定法是根据舰船液压系统对液压介质的性能要求，在GJB 4366-2002《舰船石油基液压油》和GB 11118.1-94《矿物油型和合成烃型液压油》标准中HM和HV产品性能评定指标的基础上，结合液压油发展趋势，重点参考目前国际上最有代表性的美国Denison HF-0、Vickers I-286-S 以及欧洲的DIN 51527(Ⅱ)规格中相关评价方法而建立，方法体系包括基本理化性能评定、模拟使用性能评定和综合使用性能评定。

根据论证，舰船石油基液压油综合评定方法拟由10项基本理化性能、13项模拟使用性能和2项综合使用性能，共25项方法组成。其中10项基本理化性能直接采用目前产品标准中规定的项目和方法；模拟使用性能较目前产品标准增加了过滤性、清洁度和体积模量3个项目，对橡胶密封材料相容性进行改进；综合使用性能从发展角度出发，开展Denison T6H20C叶片/柱塞混合泵台架研究。项目体系构成见表5。

表5 舰船液压油综合评定方法项目组成

表5(续)

5.6 舰船水基难燃液压液综合评定法

舰船水基难燃液压液综合评定法是以GJB 5336-2005《HS15/H难燃液压液》和GB/T 21449-2008《水-乙二醇型难燃液压液》中规定的项目为基础，借鉴部分美军标MIL-H-22072C(AS)《弹射器液压油H-579》中的模拟及台架试验方法而形成。

根据论证，舰船水基难燃液压液综合评定法由9项基本理化性能、17项模拟使用性能和2项综合使用性能，共28项评定方法组成。其中9项基本理化性能中，直接采用标准方法7项，参考MIL-H-22072规范建立两项方法；17项模拟使用性能中，直接采用国内外标准方法10项(部分需引进设备)，需进行方法研究的7项；2项综合性能评定中泵试验台架需专项研究。项目体系构成见表6。

表6 舰船水基液压液综合评定项目及方法

表6(续)

6 结束语

在广泛收集国内外相关资料的基础上，从舰艇装备对油料性能的实际需求出发，借鉴国外先进经验，结合我军装备的特点，论证提出了采用基本理化性能试验、模拟使用性能试验和综合使用性能相结合的6类海军最具特色的舰船专用油料的综合评定体系构成，为构建海军舰船专用油料试验平台奠定了基础。

建立一套完整的舰船油料综合评定体系不是一蹴而就。体系建设中，除仪器等硬件外，试验方法与评价指标也是其不可缺少的重要组成部分。标准和方法的研究与建立是科研院所发展的重要方向。为使舰船油料综合评定法尽快形成检测评定能力，尽早服务新装备配套油料科研和技术保障，在进行仪器设备配套建设的同时，根据我军装备和油品特点，同步开展引进仪器设备技术的消化吸收研究和自建评定设备的技术方法研究，制定出舰船油料综合评定相关的指标评定标准体系。因此要在坚持“建”的同时，加强综合评定技术、试验方法和相关标准的研究工作，抢占舰船油料综合评定技术的制高点，形成特色和优势。

另外，一套成熟的研究方法一定需要一个长期的检验过程，在实践中查漏补缺和改进，所以建立健全一整套完善的舰船油料综合评定体系，需要注重基础研究和应用研究工作的结合，进而走向专业化和精品化之路。