Page 95 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 徐增闯, 等: 硅碳氢润滑油的空间长寿命润滑性能分析 505

conditions, and also test basis for long-life lubrication design of space mechanisms under other similar operating
conditions.
Key words: space lubricant; boundary lubrication; friction and wear; lubrication life

随着航天事业的日益发展,航天载荷运动机构的 本文作者对航天用SiCH润滑油在真空环境下的
长寿命润滑需求越来越高. 航天运动机构的主要失效 边界润滑特性进行研究，分析其在边界润滑条件下的
[1]
模式 通常是由润滑不良引起的摩擦阻力矩过大、运 名义润滑寿命、往复滑动摩擦特性及其影响因素，最
转不稳、旋转精度降低等 [2-3] . 因此要求航天润滑材料 终为空间运动机构的长寿命润滑评价提供量化数据.

须具备长期可靠的使用寿命.
1 试验部分
近几十年以来，有许多种不同化学特性的空间润
滑油 [4-6] 应用在航天运动机构中，使运动机构达到减摩 1.1 材料
抗磨、延长在轨使用寿命的目的 [7-9] . 空间用润滑油主 SiCH润滑油的饱和蒸汽压比815Z润滑油更低，
−8
要包括矿物油、硅油、油脂、全氟聚醚油(PFPE)、硅碳 为8.6×10 Pa (25 ℃)，主要理化指标列于表1中.
氢油(SiCH)和合成碳氢油等 [10-12] . SiCH润滑油 [13-14] 是 1.2 试验方法
相对较新的润滑油. 它是由硅、碳和氢组成的单分子 空间润滑油长寿命润滑性能测试方法流程框图
物质，具有优异的热和流变学性能：宽温度使用范围、 如图1所示. 首先对润滑油的边界润滑性能进行评定，
突出的热稳定性和高低温性能. 尤为可贵的是，不同 主要为真空四球、真空SRV和真空螺旋轨道摩擦
[15]
于PFPE油 和硅油等，SiCH润滑油具有良好的添加 (Spiral Orbit Tribometer，SOT)试验. 三种试验的主要
剂感受性，其载荷添加剂在摩擦表面形成的吸附膜或 目的：(1)纯滑动工况下润滑油的减摩抗磨特性(真空
化学反应膜，能有效地降低摩擦、减少磨损，同时可通 四球)；(2)球盘接触下往复滑动摩擦特性(真空SRV)；
过加入其他添加剂进一步提高性能. 优良的性能使得 (3)近真实工况润滑油的边界润滑性能(真空SOT). 此
SiCH润滑油可满足苛刻的空间环境条件，成为长寿命 后对真空四球、SRV试验后的钢球磨斑进行表面表征
[16]
空间润滑材料的热门备选. 与MACs空间润滑油 相 和分析. 最后对典型空间运动机构(扫描电机)进行
比较，SiCH润滑油更适用于有低温要求的长寿命空间 1:1真空寿命试验验证，进一步验证运动机构的空间长

运动机构润滑. 寿命润滑适应性.
表 1 SiCH润滑油主要理化性能指标要求
Table 1 Main physical and chemical performance requirements for SiCH synthetic hydrocarbon oil

2
Viscosity/(mm /s)
3
Lubricant name Density/(g/cm ) Vapor pressure/Pa, 25 ℃
−20 ℃ 40 ℃ 100 ℃
-8
SiCH 0.849 1 951 56 10 8.6×10

Vacuum four
Optical microscope
ball test
Surface profilometer
Vacuum SOT test Scanning motor vacuum
life test
Scanning electron
microscope (SEM)
Vacuum SRV test
X-ray energy spectrum
(EDS)
Space Lubricant Boundary Surface characterization Motor life verification test
Lubrication Performance and analysis
Evaluation Test Project

Fig. 1 Flow chart for space lubricant long life lubrication test
图 1 空间润滑油长寿命润滑特性测试框图