随着新一代航空发动机功率的不断提升,高速、高温、长航时等工况对航空润滑油的高热安定性和高温润滑等性能提出了更高的要求。在苛刻工况下航空润滑油极易出现的变黑、积炭、高温结焦等问题,严重影响润滑油的正常使用以及飞行安全。本论文针对4050合成航空润滑油使用中出现的高温结焦、换油频繁等问题,通过实际用油情况结合高温氧化加速模拟装置,对4050合成航空润滑油中结焦物质的结构、组成、来源进行分析和氧化工况模拟,探究氧化衰变规律,进而为建立有效预防和控制结焦的技术手段提供支撑。本文选取了不同时间的4050合成航空润滑油油样,利用理化性能检测和现代分析技术相结合的手段,分析各油样的理化性能指标和对应油样中化合物结构组成,探讨4050合成航空润滑油高温氧化衰变反应机理。同时对润滑油氧化生成的结焦颗粒进行萃取分离（二氯甲烷、石油醚等）,分析样品颗粒和提取液的组成结构;应用薄膜油膜氧化试验和曲轴箱模拟结焦试验对4050及其基础油进行氧化模拟,研究其在薄膜油膜氧化和厚油氧化时结焦的机制,揭示实际工况下4050合成航空润滑油高温结焦规律。研究发现,随着氧化时间的增加,4050氧化油样酸值逐渐增加,运动粘度趋势呈现为曲线平滑上升、出现跳跃点后直线下降及波动平衡三个阶段,4μm和6μm直径分子数量与14μm、21μm直径分子数量逐渐增加,4050合成航空润滑油中的抗氧添加剂逐渐消耗,润滑油裂解产物增多,抗氧剂的消耗是导致润滑油基础油高温裂变的根本原因。结焦颗粒存在C、H、O、N等主要元素,少量Al、Fe、Zn、Cu、Ca及Si等元素,表明结焦颗粒是来自润滑油高温氧化衰变后的大分子聚合,部分结焦粘滞在壁面或尘土上逐渐生长。同时通过模拟氧化试验,发现短时的薄油氧化是形成结焦的主要途径。根据实验结果推测,油样结焦规律为在薄油氧化过程中抗氧剂在高温及金属催化作用下瞬间消耗,润滑油进行热裂解反应和热氧化反应,生成烯烃、醇、酸等小分子反应中间体,这些小分子在高温下进一步发生氧化、环化、酯化和聚合反应,变成大分子,逐渐产生亚粒子颗粒,从而在发动机机械部件中产生结焦。