انتخاب روغن مناسب برای هلیکوپترهای عملیاتی در پرواز پایین و گردوغبار شدید

انتخاب روغن مناسب برای هلیکوپترهای عملیاتی در پرواز ارتفاع پایین و گردوغبار شدید

به‌عنوان سارا مرادی، تحلیل‌گر ارشد روانکاری صنعتی در موتورازین، در این راهنما به انتخاب و مدیریت روانکارهای هلیکوپترهای عملیاتی می‌پردازم؛ به‌ویژه در سناریوهای امدادی، نفت و گاز، مرزی و نظامی که پرواز در ارتفاع پایین، گردوغبار شدید، رطوبت و تغییرات سریع بار واقعیت روزمره است.

«در محیط‌های گردوغبار و عملیات مکرر کم‌ارتفاع، روغن تنها یک مصرفی نیست؛ یک جزء حیاتی برای بقا و ایمنی مأموریت است.»

پروفایل کاری هلیکوپترهای عملیاتی در ایران

پرواز ارتفاع پایین در اقلیم‌های متنوع ایران—از دشت‌های غبارآلود خوزستان تا سواحل شرجی جنوب و ارتفاعات سرد غرب—به معنی مواجههٔ مستمر با ورودی ذرات سیلیسی، رطوبت متغیر، شوک‌های حرارتی، مانورهای مکرر و توقف/استارت‌های پی‌درپی است. در چنین شرایطی، روانکار باید علاوه‌بر روانکاری، نقش حفاظتی-عملیاتی ایفا کند.

• ماموریت‌های امداد و نجات: سیکل‌های کوتاه، هاور طولانی، گردوخاک بلند‌شده از روتور.
• نفت و گاز: بخار نمک، احتمال H₂S در مجاورت میدان‌ها، بارهای متغیر در حمل بار خارجی.
• مرزی و نظامی: تغییرات سریع ارتفاع و سرعت، نشست و برخاست روی زمین سست، مواجهه با ذرات ریزتر.
• آماده‌به‌کاری بالا: فواصل نگهداری فشرده، حساسیت مأموریت به توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده.

پیامد این پروفایل کاری، استرس‌های چندبعدی بر روغن موتور توربوشفت، روغن گیربکس اصلی/کمکی، گریس یاتاقان‌ها و سیالات هیدرولیک است که در ادامه باز می‌کنیم.

استرس‌های وارد بر سامانه‌ها در پرواز کم‌ارتفاع و گردوغبار

روغن موتور توربوشفت

در ارتفاع پایین، مکش هوای گرم/غبارآلود و هاور طولانی، دمای روغن و نرخ اکسیداسیون را بالا می‌برد. ذرات ریز سیلیس اگر از فیلتراسیون ورودی عبور کنند، به‌عنوان سایندهٔ سخت عمل کرده و به افزایش آهن و نیکل در نتایج آنالیز منجر می‌شوند. سیکل‌های داغ/سرد سریع، پایداری برشی افزودنی‌ها و مقاومت فیلم روغن را می‌آزماید.

روغن گیربکس اصلی و کمکی

گیربکس‌ها زیر بارهای ضربه‌ای ناشی از مانور و حمل بار خارجی قرار دارند. تماس دندانه‌ها در رژیم مرزی، نیازمند افزودنی‌های ضد‌سایش و تحمل فشار شدید است تا از پیتینگ/اسکافینگ جلوگیری شود. ذرات ریز می‌توانند در لبه‌های دندانه متمرکز شده و سرعت فرسایش را افزایش دهند.

گریس یاتاقان‌ها و اتصالات

نوسانات گشتاور، ارتعاش و آلودگی به نفوذ گردوغبار سبب برش مکانیکی گریس، اکسیداسیون روغن پایه و شسته‌شدن (wash-out) در رطوبت بالا می‌شود. انتخاب تغلیظ‌کنندهٔ پایدار و افزودنی ضد‌زنگ/خوردگی حیاتی است.

سیستم‌های هیدرولیک

سوپاپ‌های سروو به آلودگی بسیار حساس‌اند. هوادهی ناشی از لرزش و ورود رطوبت (به‌خصوص در سیالات فسفات‌استر مانند Skydrol) می‌تواند به کف، کاویتاسیون و خوردگی الکترولیتی منجر شود. تمیزی سیال و کنترل آب در حد ppm برای تداوم عملکرد ضروری است.

الزامات انتخاب روانکار برای هلیکوپتر عملیاتی

انتخاب روانکار باید بر مبنای توصیهٔ سازنده، کلاس سیال/روغن، و داده‌های میدانی باشد. ویژگی‌های زیر در محیط کم‌ارتفاع و غبارآلود بحرانی‌اند:

• پایداری در برابر آلودگی و جدایش آب: دمولسیبیلیتی مناسب و مقاومت در برابر لجن/وارنیش.
• ضد‌سایش و تحمل بار: افزودنی‌های EP برای گیربکس، AW برای هیدرولیک.
• ضد‌اکسیداسیون قوی: مهار رادیکالی و آمینی/فنولی پایدار در دماهای بالا.
• تحمل دمایی و شاخص ویسکوزیته بالا: حفظ فیلم روغن در گرمای هاور و سرمای ارتفاعات.
• کنترل کف و آزادسازی هوا سریع: کاهش ریسک کاویتاسیون و تاخیر فرمان.

روغن موتور توربوشفت

روغن‌های سنتتیک با پایهٔ استری/پولی‌آلفااولفین با بسته افزودنی ضد‌اکسیداسیون قوی و مقاومت برشی بالا ترجیح دارد. ویسکوزیتهٔ پایدار در 100°C، نقطه اشتعال بالا و عدد اسیدی (TAN) پایین در شروع سرویس، برای کنترل اکسیداسیون و لاک ضروری است. پاکیزگی ذرات باید مطابق دستورالعمل سازنده نگه داشته شود.

روغن گیربکس اصلی/کمکی

انتخاب روغن دندهٔ هوایی با افزودنی‌های EP کنترل‌شده (سازگار با متریال) و پایداری برشی ممتاز اهمیت دارد. آزمون‌های ضد‌پیتینگ/اسکافینگ و قابلیت جدایش آب، معیارهای کلیدی‌اند. وجود نشانگرهای فلزی روی مگنت‌پلاگ‌ها باید پایش شود.

گریس یاتاقان

گریس با روغن پایهٔ سنتتیک مقاوم به اکسیداسیون، تغلیظ‌کنندهٔ پایدار حرارتی (مانند پلی‌یوریا/کمپلکس لیتیوم پیشرفته) و افزودنی ضد‌زنگ توصیه می‌شود. انتخاب گرید NLGI بر اساس سرعت خطی و دمای کار و برنامهٔ ری‌گرید مناسب انجام گیرد.

روغن هیدرولیک هوایی

برای بسیاری از سیستم‌های هلیکوپتر، سیالات فسفات‌استر تیپ Skydrol یا سیالات هیدرولیک هوایی مخصوص با سطح تمیزی بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. سازگاری با الاستومرها، کنترل آب محلول، عدد اسیدی و شاخص تمیزی ذرات باید به‌صورت روندی مدیریت شود. آزادسازی هوا و پایداری در برابر کف از پیش‌نیازها است.

مدیریت آلودگی: گردوغبار، رطوبت و ذرات

راهکار مؤثر، پیشگیری و فیلتراسیون چندمرحله‌ای است:

• ورودی هوا: استفاده از فیلترهای ورودی با راندمان بالا و پایش افت فشار.
• تنفسی‌ها و ونت‌ها: فیلترهای تنفسی ضد‌رطوبت/ذرات روی مخازن، بازرسی دوره‌ای.
• فیلتراسیون روغن و سیال: فیلترهای با ضریب بتا بالا (مثلاً β₆≥200 یا طبق OEM)، پایش DP و تعویض مبتنی بر حالت.
• فیلتراسیون آفلاین (Kidney-Loop): در توقف‌های کوتاه برای رسیدن به کد تمیزی هدف.
• کنترل رطوبت: خشک‌کن‌های تنفسی و پایش Karl Fischer؛ در Skydrol کنترل ppm آب حیاتی است.
• مگنت‌پلاگ‌ها و استرینرها: ثبت روند ذرات فرومغناطیس؛ همبست با PQ Index/ferrous density.

هدف‌گذاری تمیزی ذرات باید تابع توصیهٔ سازنده باشد؛ اما برای سیستم‌های هیدرولیک حساس، رسیدن به حدود ISO 4406 در بازهٔ 14/12/9 تا 16/14/11 و برای روغن گیربکس/موتور سطحی نزدیک به این حدود، در بسیاری کاربردها متداول است.

برنامهٔ تعویض، پایش وضعیت و آنالیز روغن

تعویض مبتنی بر کیلومتر یا ساعت پرواز به‌تنهایی در شرایط گردوغبار کافی نیست. ترکیب «پایش وضعیت روغن» با «بازرسی میدانی» و «تاریخچهٔ مأموریت» بهترین نسبت آمادگی/هزینه را می‌دهد:

• ویسکوزیته در 40/100°C و شاخص ویسکوزیته: کشف برش پلیمر یا رقیق‌شدن.
• عدد اسیدی (TAN) و اکسیداسیون (FTIR): رصد پایان عمر افزودنی‌ها و تمایل به لاک/وارنیش.
• فلزات سایش (ICP، PQ Index/ferrous density): تشخیص فرسایش دندانه/یاتاقان.
• شمردن ذرات (ISO 4406): کنترل کارایی فیلتراسیون و ورود آلودگی محیطی.
• آب کل (Karl Fischer): به‌ویژه در سیالات فسفات‌استر؛ کنترل خوردگی و هیدرولیز.
• تست پچ/بصری: شناسایی فیبر، سیلیس یا لاک.

الگوریتم تصمیم‌گیری پیشنهاد می‌شود: اگر دو یا بیش از دو شاخص از حدود هشدار عبور کرد (مثلاً رشد TAN همراه با افزایش ذرات و PQ)، اقدام اصلاحی شامل فیلتراسیون آفلاین، تعویض جزئی/کلی و بررسی آب‌بندی انجام شود. تعویض‌های زودهنگام بدون داده، هزینهٔ چرخه‌عمر را بالا می‌برد.

تفاوت شرایط عملیاتی: اثر بر انتخاب روانکار

هلیکوپترهای عملیاتی در مقایسه با هواگردهای معمول آموزشی/مسافربری فرودگاهی، با تنش بیشتری از نظر گردوغبار، هاور طولانی و تغییرات بار مواجه‌اند. این موضوع مستقیماً انتخاب روانکار و رویکرد نگهداری را تغییر می‌دهد. جدول زیر جمع‌بندی تفاوت‌ها و پیامدهای انتخاب روانکار را نشان می‌دهد.

چک‌لیست انتخاب و نگهداری روغن برای هلیکوپتر عملیاتی

1. تایید سازگاری: گرید/استاندارد روغن و سیال دقیقاً مطابق توصیهٔ سازندهٔ هواگرد.
2. پاکیزگی اولیه: دریافت/ذخیره‌سازی روغن با کنترل کد ISO و فیلتر انتقال.
3. پایداری در برابر آلودگی: انتخاب روغن با دمولسیبیلیتی مناسب و آنتی‌اکسیدانت قوی.
4. فیلتراسیون: انتخاب فیلتر با β مناسب و مانیتور افت فشار؛ برنامهٔ تعویض مبتنی بر حالت.
5. مدیریت رطوبت: تنفسی‌های خشک‌کن، نمونه‌گیری منظم و اقدام اصلاحی در عبور از حدود.
6. آنالیز روندی: ویسکوزیته، TAN، ذرات، آب، فلزات سایش؛ تفسیر روند نه تک‌نقطه.
7. بازرسی مگنت‌پلاگ/استرینر: ثبت تصویری و همبست با نتایج آزمایشگاهی.
8. گریس‌کاری هوشمند: انتخاب NLGI مناسب، برنامهٔ ری‌گرید کوتاه‌تر در گردوغبار/رطوبت.
9. کنترل کف/هوا: مشاهدهٔ شفافیت سایت‌گلاس، صداهای کاویتاسیون، پاسخ هیدرولیک.
10. مستندسازی: اتصال داده‌های پروازی (هاور، گردوغبار) به پروندهٔ روغن برای تصمیم‌گیری LCC.

مدیریت هزینه چرخه‌عمر و قابلیت‌اطمینان مأموریت

در ناوگان هلیکوپتری عملیاتی، هر توقف برنامه‌ریزی‌نشده هزینهٔ فرصت و ریسک مأموریت دارد. ترکیب سه محور زیر، هزینه چرخه‌عمر را بهینه می‌کند:

• پیشگیری داده‌محور: پیاده‌سازی پایش وضعیت روغن و ادغام با برنامهٔ PM برای تعویض هدفمند.
• مدیریت آلودگی: سرمایه‌گذاری در فیلتراسیون آفلاین، تنفسی‌های باکیفیت و رویه‌های سوخت‌گیری/روغن‌کاری پاک.
• سیاست انبار: چرخش موجودی، ظروف دربسته و انتقال از طریق فیلتر به‌منظور حفظ پاکیزگی.

در عمل، کاهش یک درجه در کد ISO 4406 می‌تواند فرسایش مرزی را ملموساً کم کند و فاصلهٔ سرویس مؤثر را افزایش دهد. این سود در سطح ناوگان، به بهبود آمادگی و کاهش LCC تبدیل می‌شود.

پرسش‌های متداول

برای پروازهای گردوغبار، مهم‌ترین شاخص آزمایشگاهی کدام است؟

شمردن ذرات (ISO 4406) در کنار PQ Index/ferrous density ترکیب مؤثری برای پایش سایش و ورود آلودگی است. اگر همزمان TAN و ذرات رشد کنند، خطر اکسیداسیون/لاک و فرسایش مرزی جدی است. تفسیر روندی و قیاس با خط مبنا، اساس تصمیم‌گیری است.

آیا افزایش دفعات تعویض، همیشه بهتر از فیلتراسیون آفلاین است؟

خیر. تعویض زودهنگام بدون داده، هزینهٔ چرخه‌عمر را بالا می‌برد و لزوماً تمیزی مطلوب ایجاد نمی‌کند. در بسیاری سناریوها، فیلتراسیون آفلاین تا رسیدن به کد هدف همراه با تعویض جزئی، اثربخش‌تر و اقتصادی‌تر است.

در سیستم‌های با سیال فسفات‌استر (Skydrol) چه حساسیتی وجود دارد؟

این سیالات به آب و ناسازگاری الاستومر حساس‌اند. کنترل ppm آب، پایش TAN و استفاده از قطعات سازگار الزامی است. ورود آب می‌تواند به هیدرولیز، خوردگی و افت عملکرد سوپاپ‌های سروو منجر شود.

چه زمانی تغییر نوع گریس منطقی است؟

وقتی نتایج آنالیز گریس مصرف‌شده نشان‌دهندهٔ اکسیداسیون سریع، شسته‌شدن در رطوبت یا برش شدید باشد، انتخاب گریس با تغلیظ‌کنندهٔ پایدارتر (مثلاً پلی‌یوریا) و روغن پایهٔ سنتتیک با افزودنی ضد‌زنگ قوی می‌تواند فاصلهٔ ری‌گرید را بهبود دهد.

هدف تمیزی برای سیستم هیدرولیک حساس چیست؟

بسته به سازنده متفاوت است، اما سطوحی در حدود 14/12/9 تا 16/14/11 (ISO 4406) برای حفظ عملکرد سوپاپ‌های دقیق متداول است. معیار نهایی همواره دستورالعمل OEM است.

جمع‌بندی

انتخاب روغن هلیکوپتر عملیاتی در پرواز ارتفاع پایین و گردوغبار شدید، یک تصمیم فنی-اقتصادی مبتنی بر قابلیت‌اطمینان است. در این محیط، روانکار باید در برابر آلودگی، اکسیداسیون، بار ضربه‌ای و رطوبت مقاوم باشد و در عین‌حال با استاندارد سازنده تطابق کامل داشته باشد. موفقیت ناوگان وقتی حاصل می‌شود که انتخاب درست محصول با مدیریت آلودگی (فیلتراسیون چندمرحله‌ای، کنترل رطوبت) و پایش وضعیت روغن (روند ویسکوزیته، TAN، ذرات و فلزات سایش) همراه گردد. نتیجه، افزایش آماده‌به‌کاری مأموریتی، کاهش سایش اجزا و بهینه‌سازی هزینه چرخه‌عمر است—به‌ویژه در شرایط عملیاتی ایران که تنوع اقلیمی و گردوغبار، خطای نگهداری را نمی‌بخشند.