ریسک آلودگی در روانکارهای هوایی؛ چرا کوچک‌ترین ذره می‌تواند بحرانی شود؟

ریسک آلودگی در روانکارهای هوایی؛ چرا کوچک‌ترین ذره می‌تواند بحرانی شود؟

من سارا مرادی، تحلیل‌گر ارشد روانکاری صنعتی در موتورازین هستم. در صنعت هوانوردی، «پاکیزگی روانکار» یک شاخص لوکس یا اختیاری نیست؛ یک الزام ایمنی است. آلودگی روغن توربین و سیالات هیدرولیک پروازی حتی در ابعاد میکرونی می‌تواند ضخامت فیلم روغن را بشکند، سایش را تشدید کند و در بدترین سناریو، به ازکارافتادگی ناگهانی قطعه منجر شود. وقتی فاصله‌ی بازی قطعاتی مثل سروووالوها یا یاتاقان‌های توربین در مقیاس میکرون تعریف می‌شود، هر ذره‌ٔ بیگانه‌، بالقوه یک «گوه» مکانیکی است.

کلیدواژه‌ی کانونی این مقاله «ریسک آلودگی در روانکارهای هوایی» است. با تکیه بر استاندارد ISO 4406، پایش روغن در هواپیما و بهترین رویه‌های فیلتراسیون، توضیح می‌دهم چرا کنترل ذرات، رطوبت و آلودگی‌های شیمیایی حیاتی است. سه زاویه‌ی اصلی را باز می‌کنیم: رفتار روانکار در حضور آلودگی (سایش سایشی و خستگی، اکسیداسیون تسریع‌شده، افت استحکام فیلم)، تأثیر بر قطعات حساس (یاتاقان توربین، پمپ هیدرولیک، گیربکس)، و نهایتاً هزینه‌های توقف ناوگان و ریسک ایمنی پرواز.

در شرایط عملیاتی ایران، گردوغبار اقلیمی، اختلاف دمایی شدید پایگاه‌ها، و چالش‌های لجستیکی سوخت و نگهداری می‌تواند احتمال آلودگی را افزایش دهد. تجربه‌ی میدانی نشان می‌دهد که بیشتر رخدادهای سایش غیرعادی، از یک زنجیره‌ی ساده شروع می‌شود: درب بشکه‌ی باز، قیف مشترک، یا نمونه‌گیری نادرست. خبر خوب این است که با یک سیستم کنترل آلودگی چندلایه، می‌توان ریسک را به‌صورت معنادار کاهش داد.

این راهنما با رویکرد مبتنی‌بر شواهد و قابلیت اطمینان نوشته شده است تا تیم‌های CAMO، مهندسی و نگهداری ناوگان‌های هوایی کشور بتوانند تصمیم‌های سریع و درست بگیرند؛ با زبان ساده، اما کاملاً فنی و قابل اجرا.

چرا ذرات میکرونی بحرانی‌اند؟ فیزیک تماس و فیلم روغن

در یاتاقان‌های توربین و سروووالوهای هیدرولیک، ضخامت فیلم روانکار معمولاً با مقیاس میکرون قابل‌بیان است. اگر اندازه‌ی ذره با ضخامت فیلم هم‌مرتبه شود، تماس فلز‌به‌فلز، خراش سطحی و «پلکینگ» رخ می‌دهد. ذرات سختِ اکسید فلز یا سیلیکا مثل کاغذ سنباده‌ٔ میکروسکوپی عمل می‌کنند؛ ذرات نرم‌تر هم می‌توانند با مسدودکردن روزنه‌ها یا تشدید کاویتاسیون، عملکرد پمپ را مختل کنند. نتیجه، سایش سایشی، خستگی سطحی و کاهش عمر خستگی رولینگ است.

از زاویه‌ی ترمودینامیکی، هر خراش یا حفره، «نقطه‌ی داغ» و محل شروع اکسیداسیون است. این یعنی اکسیدشدن روغن سریع‌تر می‌شود، لاک و وارنیش تشکیل می‌شود و ویسکوزیته و افزودنی‌ها دچار تغییر می‌گردند. کاهش استحکام فیلم (film strength) و از دست‌رفتن «مرز محافظ» در سرعت‌های بالا می‌تواند به اسکورینگ یاتاقان ختم شود. حتی اگر خرابی فاجعه‌آمیز رخ ندهد، کارایی افت می‌کند و فاصله تا اورهال کاهش می‌یابد.

منابع آلودگی در ناوگان هوایی ایران

ذرات جامد

منشأ ذرات می‌تواند بیرونی یا داخلی باشد: گردوغبار محیطی در آشیانه‌های باز، آلودگی ناشی از ابزار و قیف مشترک، خوردگی داخل مخازن یا سایش طبیعی قطعات (wear debris). در پروازهای مناطق کویری یا سطوح عملیاتی بدون پوشش مناسب، بار گردوغبار بیشتر است.

رطوبت و آب

رطوبت از هوای مرطوب، میعان شبانه، یا مخلوط‌شدن غیرمجاز وارد مدار می‌شود. در روغن‌های استری توربین (مانند روغن‌های مطابق MIL-PRF-23699)، انحلال محدود آب ممکن است رخ دهد، اما تشکیل «آب آزاد» کاملاً غیرقابل‌قبول است؛ زیرا باعث کاویتاسیون، خوردگی ریزحفره‌ای و تسریع اکسیداسیون می‌شود.

آلودگی شیمیایی و متقاطع

ترکیب‌شدن سوخت، سیالات پاک‌کننده، یا مخلوط‌شدن ناخواسته‌ی روغن هیدروکربنی با سیال هیدرولیک هوایی بر پایه‌ی فسفات‌استر (Skydrol) می‌تواند به تورم الاستومرها، افت کارایی افزودنی‌ها و ایجاد لجن بیانجامد. در پایگاه‌های شلوغ، استفاده از ظروف حمل مشترک یا برچسب‌گذاری نامناسب، عامل تکرارشونده‌ی آلودگی متقاطع است.

پیامدها بر رفتار روانکار: از سایش تا اکسیداسیون تسریع‌شده

سایش سایشی و خستگی

ذرات هم‌اندازه با ضخامت فیلم، با عبور مکرر از منطقه‌ی تماس، می‌توانند خراش‌های موازی مسیر روانکاری ایجاد کنند. این الگو در تحلیل رگه‌ی سایش (ferrography) قابل مشاهده است. ترک‌های خستگی از این نواحی آغاز می‌شوند و به پوسته‌پوسته شدن سطح می‌انجامند.

اکسیداسیون تسریع‌شده و وارنیش

حضور فلزات واسطه (iron, copper) به‌صورت کاتالیستی اکسیداسیون را تسریع می‌کند. اکسیدها و رزین‌ها به‌صورت لایه‌های نازک وارنیش روی سوپاپ‌ها و یاتاقان‌ها می‌نشینند و باعث چسبندگی و گیرکردن اجزا می‌شوند. شاخص MPC و آزمون FTIR می‌توانند روند تشکیل وارنیش را نشان دهند.

کاهش film strength و شکست مرزی

آلودگی می‌تواند افزودنی‌های ضدسایش و ضدسایش‌مرزی را مصرف کند یا از کار بیندازد. در نتیجه، در سرعت/بار بالا، فیلم هیدرودینامیک پایدار نمی‌ماند و تماس مرزی رخ می‌دهد. پیامد عملی، افزایش دما، نویز و لرزش و نهایتاً کاهش عمر قطعه است.

اثر بر قطعات حساس: یاتاقان توربین، پمپ هیدرولیک، گیربکس

– یاتاقان‌های توربین: ذرات ساینده موجب اسکورینگ و افزایش دمای موضعی می‌شوند. تغییرات ناگهانی در چگالی ذرات آهن (PQ Index) همراه با افزایش TAN و افت ویسکوزیته، زنگ خطر خرابی قریب‌الوقوع است. یک مورد میدانی متداول، افزایش آهن و آلومینیوم پس از کار بر روی فیلترها بدون رعایت تمیزی ابزار است.

– پمپ‌ها و سروووالوهای هیدرولیک: سروووالوها به سطوح تمیزی بسیار بالا نیاز دارند. ذرات ۴–۱۰ میکرون می‌توانند لبه‌های اسپول را می‌خراشند و باعث شیرینگی، گیرکردن یا هیسترزیس کنترل شوند. در پمپ‌های پره‌ای/پیستونی، ذرات باعث خراش روی صفحات لغزنده و افت راندمان حجمی می‌شوند.

– گیربکس‌ها و APU/IDG: ذرات سخت، میکرواسپالینگ روی دنده‌ها ایجاد می‌کنند. وجود رطوبت، ریزحباب و کف، ضخامت فیلم را کاهش می‌دهد و منجر به میکرواسپالینگ و نویز می‌شود. تحلیل آهن، کروم و نیکل همراه با شمارش ذرات، الگوی سایش دندانه‌ها را آشکار می‌سازد.

استانداردهای تمیزی: ISO 4406 و حدود پیشنهادی

کد پاکیزگی ISO 4406 با سه عدد (برای ≥۴، ≥۶ و ≥۱۴ میکرون) سطح ذره‌ای را بیان می‌کند. توصیه‌های OEM ممکن است بین ناوگان‌ها متفاوت باشد و باید مرجع اصلی تصمیم‌گیری باشد. با این حال، دامنه‌های زیر برای درک ریسک و اولویت‌بندی فیلتراسیون مفیدند:

توضیح: مقادیر فوق راهنمای عملی هستند. برای هر تایپ هواگرد، مستندات OEM/CMM را مرجع قرار دهید. معیار رطوبت: عدم وجود آب آزاد و کنترل آب حل‌شده با کارل‌فیشر؛ حد مجاز معمول وابسته به سیال و OEM است.

استراتژی‌های کنترل آلودگی: از فیلتراسیون تا مدیریت انبار

– فیلتراسیون چندمرحله‌ای: استفاده از فیلترهای β با راندمان بالا (مثلاً β200 در 6 μm) در خط و بای‌پس. ترکیب فیلتر فشار، بازگشت و خط له‌له برای کنترل پیوسته‌ی ذرات.

– دیسیکنت بریدرها: نصب تنفس‌گیرهای رطوبت‌گیر روی مخازن و درام‌های استوک برای حذف بخار آب و گردوغبار.

– dehydration و حذف آب: برای روغن‌های استری توربین، خارج‌کردن آب آزاد با سانتریفیوژ یا خلأ. برای Skydrol، اطمینان از عدم ورود آب و استفاده از جاذب‌های سازگار.

– کنترل وارنیش: استفاده‌ی موردی از فیلتراسیون الکترواستاتیک/رزینی برای کاهش پیش‌سازهای وارنیش، همراه با پایش MPC.

– مدیریت انبار و حمل: درام‌های پلمب، برچسب‌گذاری رنگی برای جداسازی روغن توربین و Skydrol، ظرف‌های حمل اختصاصی و درب‌دار، و منع کامل قیف مشترک.

– روش‌های کاری تمیز: پاکیزگی ابزار، پارچه‌های بدون پرز، و آموزش مستمر تکنسین‌ها. هر نقطه تماس انسان با سیال باید تمیز و کنترل‌شده باشد.

پایش وضعیت و تحلیل روغن: تصمیم مبتنی‌بر داده

پایش وضعیت روغن ترکیبی از آزمون‌های آزمایشگاهی و آنلاین است. برای روغن توربین: شمارش ذرات طبق ISO 4406، کارل‌فیشر (ppm آب)، TAN، ویسکوزیته، FTIR، MPC، و چگالی آهن (PQ). برای Skydrol: ذره‌شماری، هدایت الکتریکی، اسیدیته/ثبات، و ارزیابی آلودگی متقاطع. روندها مهم‌تر از تک‌عددها هستند.

نمونه‌گیری باید از شیر نمونه استاندارد، روی مدار گرم و پایدار و با بطری‌های تمیز ISO کلاس انجام شود. خطاهای رایج شامل نمونه‌گیری از ته مخزن، تماس دست با درپوش، و برچسب‌گذاری ناقص است. سامانه‌های پایش آنلاین ذره (laser particle counter) و سنسورهای رطوبت می‌توانند هشدار زودهنگام بدهند؛ اتصال این داده‌ها به سیستم نگهداری پیش‌بینانه و هوش مصنوعی، تشخیص الگوهای پیش‌خرابی را ممکن می‌کند.

تطبیق نتایج با کد پاکیزگی هدف و تصمیم‌های عملیاتی (فلاشینگ، تعویض فیلتر، یا خروج هواپیما از خط پرواز) باید در چارچوب ماتریس ریسک شرکت انجام شود. این یعنی «پایش هوشمند روغن» نه فقط داده جمع می‌کند، بلکه اقدام اصلاحی را زمان‌بندی می‌کند.

اقتصاد توقف ناوگان و ایمنی پرواز

هر رویداد AOG، هزینه‌ی مستقیم و غیرمستقیم دارد: تأخیر، خسارت اعتباری، هزینه تغییر برنامه‌ی خدمه و مسافر. تجربه‌ی ناوگان‌ها نشان می‌دهد سرمایه‌گذاری در فیلتراسیون و پایش، نسبت منفعت به هزینه‌ی قابل‌توجهی دارد؛ کاهش تنها یک رخداد گیرکردن سروووالو می‌تواند هزینه‌ی تجهیز پایش آنلاین یک پایگاه را جبران کند. از منظر ایمنی، کنترل آلودگی بخشی از SMS و CAMO است و به‌عنوان یک «سد دفاعی» در مدل Swiss Cheese عمل می‌کند. هرچه لایه‌های دفاعی (انبار تمیز، فیلتر مناسب، نمونه‌گیری درست، تحلیل سریع) بیشتر و سالم‌تر باشند، احتمال هم‌ترازی رخنه‌ها کمتر است.

چک‌لیست عملی کاهش و پایش آلودگی در ناوگان هوایی

• تفکیک کامل ظروف حمل: ست سبزرنگ برای Skydrol و آبی برای روغن توربین؛ برچسب با کد QR.
• دیسیکنت‌بریدر روی تمام درام‌ها و مخازن سرویس؛ ثبت تاریخ نصب و رنگ‌پریدگی.
• فیلترکارت با فیلتر β≥200 @6 μm و میکرومتر برای پایش افت فشار؛ برنامه‌ی PM فیلتر.
• نمونه‌گیری گرم از پورت استاندارد، بطری کلاس تمیز، شست‌وشوی سه‌مرحله‌ای بطری با سیال فرآیند.
• آموزش فصلی تکنسین‌ها درباره‌ی آلودگی متقاطع و خطاهای رایج نمونه‌گیری.
• بازرسی بصری فیلترهای بازگشت برای نشانه‌های وارنیش و ذرات غیرعادی.
• پایش دوره‌ای ISO 4406، TAN، کارل‌فیشر، FTIR، PQ؛ تعریف آستانه‌های اقدام.
• انبارش در دمای کنترل‌شده، به‌دور از نور مستقیم و رطوبت؛ اولویت مصرف FIFO.
• جلوگیری از قیف و پارچه‌ی مشترک؛ استفاده از دستمال بدون پرز کلاس صنعتی.
• ممیزی ابزار: آچار و اتصالات را قبل از کار با سیال تمیز کنید؛ کلاه‌کپ موقت برای خطوط باز.
• برنامه‌ی dehydration دوره‌ای برای مدارهایی که سابقه‌ی آب دارند.
• قرارداد SLA با آزمایشگاه تحلیل روغن برای گزارش سریع و تفسیر قابل‌اقدام.
• اینترفیس داده‌ی پایش آنلاین با نرم‌افزار نگهداری پیشگیرانه جهت هشدار و دستورکار خودکار.

جمع‌بندی مدیریتی

کنترل آلودگی در روانکارهای هوایی یک پروژه‌ی صرفاً فنی نیست؛ یک سیستم مدیریت ریسک است. با تعریف اهداف پاکیزگی بر مبنای ISO 4406، استانداردسازی نمونه‌گیری، استقرار فیلتراسیون مؤثر و استفاده از تحلیل داده، می‌توانید احتمال رخدادهای پرریسک را به‌طور چشمگیر کاهش دهید. توصیه‌ی من: یک «نقشه‌ی پاکیزگی» برای هر هواگرد تدوین کنید که در آن کدهای هدف، نقاط نمونه‌گیری، آستانه‌های اقدام و مسئولیت‌ها مشخص باشد. سپس با ممیزی‌های دوره‌ای، شکاف‌ها را ببندید. سرمایه‌گذاری در تمیزی روانکار، بازگشت سرمایه‌ی مستقیم دارد و مهم‌تر از آن، به ایمنی روانکاری و اعتماد مسافر کمک می‌کند. موتورازین می‌تواند در انتخاب فیلتر، طراحی برنامه‌ی پایش و تفسیر نتایج، همراه شما باشد.

پرسش‌های متداول

هر چند وقت یک‌بار باید روغن توربین و Skydrol را نمونه‌گیری کنیم؟

بستگی به نوع هواگرد و چرخه‌ی پروازی دارد، اما به‌طور معمول هر 200–400 ساعت یا ماهانه برای ناوگان‌های پرترافیک مناسب است. پس از هر مداخله‌ی تعمیراتی یا علائم غیرعادی (نویز، دما، هشدار سیستم)، نمونه‌گیری خارج از برنامه انجام دهید. مهم‌تر از دوره‌ی ثابت، پایش روندها و آستانه‌های اقدام تعریف‌شده توسط OEM و سیاست داخلی است.

کد ISO 4406 بهتر است چقدر باشد؟

برای سروووالوهای هیدرولیک، کد 15/13/10 یا پاک‌تر غالباً به‌عنوان هدف عملی در نظر گرفته می‌شود. برای روغن یاتاقان‌های توربین، 16/14/11 هدف محافظه‌کارانه‌ای است. با این حال، مستندات OEM مرجع نهایی هستند. کد بالاتر از هدف، به معنای اقدام اصلاحی (تعویض فیلتر، فلاشینگ، بررسی منبع ذرات) است.

چگونه بین ذره‌شماری و فلزات سایش (ICP/PQ) جمع‌بندی کنیم؟

ذره‌شماری، تعداد ذرات معلق در بازه‌های اندازه را می‌دهد؛ ICP فلزات محلول/ریز و PQ چگالی آهن مغناطیسی را می‌سنجد. افزایش همزمان ISO و PQ نشان‌دهنده‌ی سایش فعال است. افزایش ISO بدون افزایش PQ می‌تواند از آلودگی خارجی باشد. تفسیر درست، نیازمند مشاهده‌ی روند و همبستگی چند شاخص است.

آلودگی رطوبت چه نشانه‌هایی در سیستم ایجاد می‌کند؟

کف و ریزحباب، تغییر رنگ، افزایش TAN و در مواردی خوردگی ریزحفره‌ای. در پمپ‌ها ممکن است کاویتاسیون و لرزش افزایش یابد. آزمون کارل‌فیشر برای کمی‌سازی آب حل‌شده ضروری است. وجود هر مقدار آب آزاد غیرقابل‌قبول است و باید منشأ آن شناسایی و رفع شود.

آیا می‌توان روغن توربین‌های مختلف یا Skydrol را مخلوط کرد؟

مخلوط‌کردن بدون تأیید OEM توصیه نمی‌شود. حتی در کلاس‌های یکسان، بسته‌ی افزودنی و سازگاری الاستومری می‌تواند متفاوت باشد. آلودگی متقاطع بین روغن‌های هیدروکربنی و Skydrol بسیار پرخطر است و به تورم اورینگ‌ها و خرابی سریع منجر می‌شود. تفکیک کامل زنجیره‌ی تأمین و ابزار حمل الزامی است.