Реально двигатели для малой авиации. Поршневой авиационный двигатель. Используемое топливо – керосин\дизельное топливо

В Научно-производственном центре газотурбостроения «Салют» проводятся опытно-конструкторские работы по созданию нового образца малогабаритного газотурбинного турбовинтового двигателя ТВ-500С мощностью 630 л.с.

Интерес к малой авиации сегодня велик. Проектов – море, и энтузиастов тоже достаточно. Не хватает только одного – оптимального отечественного двигателя. В настоящее время в России не производятся турбовинтовые двигатели мощностью 500 – 700 л.с., необходимые для многофунциональных самолетов. Двигатель также необходим и обычной малой авиации, которая рвется на смену Ан-2. Такие самолеты уже есть, их можно увидеть на МАКСах. Это детища Главного конструктора НКФ «Техноавиа» Вячеслава Петровича Кондратьева: сертифицированные СМ-92, многоцелевой «Финист», кругосветный СМ-2000, модифицированный «Пайпер» и, наконец, двухмоторный «Рысачок», который пока летает с чешскими двигателями. Но в перспективе на него будут поставлены новые турбовинтовые двигатели российского производства.

Сердце будущего ТВД-500С – газогенератор – уже забилось на испытательном стенде Научно-производственного центра газотурбостроения «Салют». Ведущий конструктор Леонид Михайлович Кириллов и его сотрудники вот уже семь лет профессионально решают труднейшую задачу по созданию оригинального двигателя и работают, в основном, на энтузиазме, поскольку никаких дополнительных средств финансирования нет. «Мотор создается «с нуля», а на это требуется, как правило, добрый десяток лет, - говорит Кириллов. - И если в ближайшее время откроется финансирование, то года через три ТВД-500С будет готов к запуску в производство». Однако, по словам ведущего конструктора, технологическая оснащенность и современные технологии, имеющиеся на «Салюте», не потребуют вложений крупных финансовых средств для освоения серийного производства двигателя ТВ-500С. С гордостью показывая новый двигатель на испытательном стенде, Леонид Михайлович поделился результатами успешных испытаний: экспериментальные параметры компрессора газогенератора практически совпали с расчетными. На сегодняшний день завершены обкатка ходовой части газогенератора на испытательном стенде, проверки пусковых и вибрационных характеристик, функционирования новых стендовых систем, исследована работа маслосистемы.

ТВД-500С мощностью 630 л.с. будет выпускаться в двух вариантах – самолетном и вертолетном. Уже сейчас планируется установка таких двигателей с трехлопастными или пятилопастными воздушными винтами на самолеты СМ-92 и «Рысачок».

А теперь подробности, которые обычному читателю, возможно, будут скучны, но интересующимся авиацией и профессионалам - чрезвычайно интересны, так как речь идет о том, каким станет новый ТВД для малой авиации, а то, что он станет, – не сомневайтесь.

Двигатель выполнен по обратной схеме (выхлопное устройство размещено впереди, сразу за редуктором воздушного винта), имеет свободную турбину, кольцевую противоточную камеру сгорания, одноступенчатый центробежный компрессор, редуктор винта и коробку приводов самолетных агрегатов. Турбина компрессора осевая одноступенчатая с охлаждаемыми лопатками соплового аппарата и неохлаждаемыми рабочими. Свободная турбина – осевая одноступенчатая неохлаждаемая. Ротор турбокомпрессора двухопорный. Компрессор изготовлен из титана, корпусные детали также выполнены из титана с истираемым керамическим покрытием по внутренним поверхностям над лопатками центробежного колеса.

Камера сгорания – кольцевая, противоточная с 22 форсунками, завихрительными головками и двумя свечам зажигания. Выхлопное устройство представляет собой кольцевой диффузор, переходящий в расширяющийся канал, который обеспечивает минимальные гидравлические потери. Фланец крепления выхлопной трубы рассчитан для отвода газового потока в любом нужном направлении.

Серийный выпуск и широкое внедрение столь необходимого двигателя во многом решат проблемы российской авиации общего назначения.

Нашей задачей является создание ПЕРВОГО в России серийного авиационного поршневого двигателя, который будет не только не уступать, но и превосходить по показателям зарубежные экземпляры в производительности, экономичности, простоте эксплуатации и будет в разы дешевле. Более того, двигатель МНОГОТОПЛИВНЫЙ.

На сегодняшний день мы спроектировали 3D модель двигателя и провели ряд ключевых расчетов и испытаний. Теперь двигатель необходимо изготовить и испытать на стенде. Для этих целей мы и привлекаем Вас к участию в нашем проекте и, как следствие, развитию России!
Развитие малой авиации определяется целым рядом факторов, один из ключевых - это стоимость летательного аппарата. В настоящее время отечественная легкая авиация развивается крайне медленно и состоит на 99% из импортных летательных аппаратов. Отечественные летательные аппараты не могут конкурировать, ведь абсолютное большинство комплектующих импортное, в том числе сердце - двигатель. Цена на двигатель начинается от 20 000 евро, что можно говорить об окончательной цене летательного аппарата и кто может его себе позволить? Мы хотим в корне изменить ситуацию, чтобы стоимость и эксплуатация летательного аппарата была доступна большинству жителей нашей страны.
Мы не любители, которые решили заново изобрести велосипед. Наша команда состоит из настоящих профессионалов, как из молодых специалистов, так и из заслуженными деятелей, докторов наук, конструкторов, аспирантов, которые многие годы и десятилетия результативно работают в отрасли. Мы работаем на собственном энтузиазме с верой в наше общее Будущее. Более подробно с нашей командой можно ознакомиться на нашем сайте dda.zone
Создана 3D модель двигателя ДДА-120М, на стенде испытана топливная система двигателя. В ДДА-120 мы реализуем совершенно новые СОБСТВЕННЫЕ разработки, которые сделают наш двигатель МНОГОТОПЛИВНЫМ, т.е. позволят работать нашему двигателю на разных видах топлива (авиационный керосин, дизельное топливо, товарные бензины любого октанового числа, например, АИ-92). Для многих это звучит как фантастика, но мы УЖЕ СДЕЛАЛИ ЭТО. Мы провели ряд испытаний на лабораторных установках, так сказать, "в железе", подтвердив работоспособность наших исследований.

Но и это ещё не все, в процессе реализации проекта ДДА-120 мы планируем создать полноценное ОКБ и завод для серийного производства наших двигателей, с хорошими заработными платами, в том числе для молодых специалистов, а так же дальнейшие, уже собственные инвестиции, полученные от реализации двигателя, в отрасль.

В 2016 году нас поддержал Фонд Бортника по программе СТАРТ-1, поэтому мы достигли таких выдающихся результатов! Следующий этап - создание прототипа. На это необходимы значительные вложения, именно поэтому мы и привлекаем Вашу поддержку.
ВСЕ ГОВОРЯТ об импортозамещении, о науке, о производстве, а МЫ ДЕЛАЕМ это! И без Вашей поддержки нам очень тяжело. У Вас есть реальная возможность не разговором, а делом поучаствовать в развитии целой отрасли, создать новые рабочие места, способствовать популяризации науки в России.

Александр Аркадьевич Гомберг

В последнее время в России можно наблюдать два процесса, противоположные по направлению.

С одной стороны, в частной собственности становится все больше авиатехники различных классов и типов, в основном импортного производства, разрабатываются и строятся отечественные самолеты, упрощаются организационные процедуры производства полетов. А с другой стороны, сокращается количество аэродромов для любительских и тренировочных полетов (особенно вблизи крупных городов), растут цены на авиатехнику. В целом, можно констатировать, что развитие легкомоторного бизнеса в России сильно отстает от европейских государств и США и Канады.

При этом специфика нашей страны с ее огромными пространствами, недостаточно развитыми сетями автомобильных дорог и значительных малонаселенных территорий диктует необходимость в легких ЛА. На государственном уровне этот вопрос периодически всплывает, но дальше деклараций дело не двигается. Частная инициатива сводится в основном к появлению центров обучения пилотов-любителей на основе импортной техники, небольших аэроклубов и авиакомпаний локального или ведомственного характера.

Основой для успешного развития легкомоторной техники является наличие и доступность двигателей различного класса, приспособленных к условиям эксплуатации на просторах нашей Родины. А условия эти сильно отличаются от развитых зарубежных стран, и прежде всего отсутствием авиационных бензинов. Впрочем, авиатехника с газотурбинными двигателями и некоторыми дизельными, работающими на реактивном топливе (керосине) вроде бы этой проблемой не озадачена. А зря! Ведь легкие ЛА - в основе своей - техника внеаэродромного базирования, и наличие и доступность авиационного керосина весьма условна, ведь у дачи или коттеджа склад ГСМ не организуешь, а и при полетах на максимальные расстояния по пути и в конечной точке маршрута аэродрома может и не встретится! Вот и получается, что популярные ныне вертолеты "Робинсон-44" летают вокруг "бочки с бензином LL100". Да и организовать серьезные коммерческие перевозки при цене этого бензина в 50 руб. за литр, а скажем, в Якутии его цена доходит до 100 руб. за литр. Многочисленные Ан-2 стоят на приколе. Стоимость летного часа на четырехместном вертолете "Робинсон 44" с одним поршневым мотором почти вдвое превышает стоимость летного часа восьмиместного Ми-2 с двумя ГТД-350, и это при том, что удельный расход топлива этих двигателей просто ужасающий по современным меркам - 1 кг топлива на 1 кВт мощности в час!

Стоит ли убеждать кого-либо в том, что нам нужна отечественная авиатехника, а без отечественных же двигателей эти перспективы весьма сомнительны. Что же реально можно сделать сегодня по авиационным моторам?

Освоение в массовом производстве легких и мощных электродвигателей, особенно бесколлекторного типа, а также основных комплектующих (аккумуляторные батареи большой емкости, контроллеры и системы управления) привело к бурному развитию БПЛА самолетного и вертолетного типа (взлетной массой до 10 кг) и систем на их основе во всех промышленно развитых странах мира, и широкому их применению в военной и гражданской областях. Эти двигатели кроме других привлекательных характеристик, имеют также и привлекательные цены. Производители - в основном Китай и страны Юго-Восточной Азии.

По малоразмерным двухтактным (и четырехтактным) двигателям - то же: массовое производство двигателей привело к появлению большого количества БПЛА (ДПЛА) взлетной массой до 100 кг. В России - БПЛА "ШМЕЛЬ", "ТИПЧАК" и др. Топливом является двухтактная смесь бензин-масло (в пропорции 40/1).

Малоразмерные (авиамодельные) ГТД (даже в варианте ТВД и ТВлД) тягой до 20 кг уже представлены на рынке. Также могут использоваться не только в авиамоделях, но и в малоразмерных БПЛА.

Это основные двигатели для пилотируемой любительской авиации, наиболее популярные во всем мире. Имеют массовый спрос, однако отличаются монопольно высокими ценами, что сильно ограничивает их применение в нашей стране. Типичные представители ХИРТ, РОТАКС 503, РОТАКС 582.

Основные типоразмеры двигателей для легкомоторной авиации : в классе мощности от 0,5 до 40 л.с., тип двигателя – электрический или бензиновый двухтактный, назначение – сверхмалые и малые БПЛА, мотопарапланы, взлетная масса – от 0,5 до 120 кг. В классе мощности от 45 до 120 л.с., тип двигателя – бензиновый двухтактный/четырехтактный, назначение – легкие одномоторные и двухмоторные ЛА любительского класса, БПЛА, взлетная масса – от 300 до 1500 кг. В классе мощности от 120 до 300 л.с., тип двигателя – бензиновый четырехтактный, назначение – одно- и двухмоторные самолеты, вертолеты, дирижабли профессионального класса, взлетная масса – от 600 до 3000 кг. В классе мощности от 360 до 420 л.с., тип двигателя – М14(М9Ф) ВМЗ, назначение –спортивные и учебные самолеты, взлетная масса – от 1200 до 2000 кг. В классе мощности от 250 до 450 л.с., тип двигателя – газотурбинный турбовинтовой/турбовальный(со свободной турбиной и редуктором), назначение – одно- и двухмоторные самолеты, вертолеты, дирижабли профессионального класса, взлетная масса – от 1200 до 5000 кг.

В нашей стране в 1990-1995 гг. были разработаны конкурентоспособные двигатели ДД700/45Р (45 л.с.) и ИЖ-МОТИВ-700 (60 л.с.). Серийное производство могло бы разбить монополию зарубежных производителей - их качество и основные характеристики были на необходимом уровне, а по ресурсу, эксплуатационным характеристикам и ремонтопригодности они были лучше приспособлены к условиям эксплуатации в России и странах СНГ. Стоимость для потребителя могла быть втрое ниже, чем у зарубежных конкурентов!

К сожалению, серийное производство организовать не удалось. Отечественные производители и эксплуатанты вынуждены платить непомерно высокую цену за двигатели, что сдерживает развитие легких ЛА. Сегодня обеспечить серийный выпуск этих моторов не представляется возможным, так как производитель основных комплектующих (ИЖМАШ) производство мотоциклетных двигателей закрыл, а других подходящих деталей цилиндропоршневой группы у нас нет.

Наиболее популярными двигателями для любительской авиации сегодня являются четырехтактные четырехцилиндровые двигатели комбинированного охлаждения оппозитные ROTAX 912 (90…115 л.с.) и ROTAX 914 (120…135 л.с.) Эти двигатели по конструкции являются более-менее удачным компромиссом между авиационными и автомобильными, обладают приемлемыми характеристиками. Но для профессиональной авиатехники не используются. Цены на них также можно считать монопольно высокими, так что потребители ищут возможные замены: от Limbach до переделки автомобильных Subaru. Появились также двигатели Jabiru (80 л.с.). Однако полноценной замены на рынке пока нет. Отечественных разработок в этом классе нет, и скорее всего не будет, так как отсутствуют подходящие детали цилиндро-поршневой группы, а налаживать с нуля их серийное производство нерентабельно. О совместном или лицензионном производстве фирма Rotax переговоры вести отказывается!

В классе мощности 120…300 л.с. доминируют четырехтактные "Лайкоминг" и "Теледайн Континентал" (теперь это одна фирма) воздушного и комбинированного охлаждения. Эти моторы уже относятся к категории профессиональных, и серьезная авиатехника (самолеты, вертолеты) используют их повсеместно. Однако для условий нашей страны из-за отсутствия авиационных бензинов их применение весьма ограничено (учебные полеты в зоне аэродрома).

Для российских условий необходимы двигатели профессионального класса, работающие на отечественных автомобильных бензинах, обладающие высокой степенью надежности. Такими двигателями являются моторы "ЛОМ-ПРАГА" (Чехия). Модификации М332С и М337С имеют хорошие весовые характеристики, прекрасные потребительские качества и применяются на отечественных самолетах (Аэроволга ЛА-8, Су-38Л, "Фермер" и др.) и дирижаблях Ау-30. Есть целый ряд проектов новых ЛА, включая вертолеты и экранопланы, а также хорошие перспективы по ремоторизации классических образцов импортной техники. Самолет "Цессна 172ЛОМ" уже 7 лет летает в России. Для более широкого применения необходимо создание сервисно-ремонтных центров в России, есть планы по организации серийного производства двигателей "ЛОМ-ПРАГА" М332С, М337С и воздушных винтов V-541 V-546 на базе ЭМЗ им. Мясищева. Предполагается совместная разработка двигателя М440 мощностью 280…320 л.с. Там же планируется производство некоторых ЛА с этими двигателями.

Так как в России практически полностью утеряны "секреты" разработки и производства поршневых авиадвигателей, участие чешских партнеров в создании такого производства - единственная возможность возродить отечественное двигателестроение и создать базу для разработки и производства отечественных пилотируемых и тяжелых беспилотных ЛА.

Знаменитый двигатель М-14П (и модернизация М9Ф) в небольших количествах еще выпускаются на ВМЗ, однако сегодняшним требованиям для транспортных (коммерческих) ЛА он уже не удовлетворяет. Однако остается непревзойденным для спортивной авиации. Можно надеяться, что его производство сохраниться, а качество не будет ухудшено при модернизациях!

Газотурбинные двигатели все больше применяются для ЛА взлетной массой до 5 т. Наиболее востребованные из них на сегодняшний день PT-6 и Walter M601 в многочисленных исполнениях, однако их мощность великовата для современных потребностей рынка. Необходимы турбовинтовые и турбовальные двигатели мощностью 300…450 л.с. с хорошими показателями надежности и ресурса, а также низкой массой и высокой топливной эффективности. Так, для вертолета "Робинсон 66" фирмой "Ролс-Ройс" разрабатывается двигатель RR300 мощностью 300 л.с. и уже находиться в опытной эксплуатации.

Предприятием "Мотор Сич" и КБ "Прогресс" (Украина) много лет разрабатывается двигатель АИ-450 мощностью до 500 л.с., однако серийно пока не выпускается. Выпускается его версия в качестве ВСУ с заниженными параметрами. Такой двигатель был бы востребован в России для пилотируемой и беспилотной авиатехники.

В нашей стране в конце 80-х годов на базе двигателя МД-120 ("Гранит", "Салют") были начаты работы по турбовинтовому и турбовальному двигателям, были созданы и испытаны натурные образцы, однако работы прекратились.

Другие разработки пока находятся на "бумажной" стадии и их реальные перспективы совершенно неопределенные. Такие работы ведутся в КБ ПР "Салют" и в КБ "Аэросила". Двигатели такого класса могут быть востребованы отечественными и зарубежными потребителями и работы в этом направлении проводить совершенно необходимо. В отличие от ситуации с поршневыми моторами, где обойтись без зарубежного опыта сегодня невозможно, для успешной разработки и последующего производства ГТД в нашей стране есть все необходимое. Пока мы можем констатировать, что отсутствуют даже серьезно проработанные ТТ и ТЗ. Так, например, одной из важных особенностей таких двигателей должна быть возможность работы на дизельном топливе!

Заключение

С 1 апреля 2010 г. в центральном регионе России действует уведомительный принцип организации полетов легких ЛА, что открывает перспективы развития легкомоторной авиации. Необходимым условием для этого является серийное производство отечественных авиадвигателей в тех классах и типоразмерах, где возможно рентабельное производство.

А это поршневые авиадвигатели 140…250 л.с. "ЛОМ-ПРАГА" и новые ГТД мощностью 250…450 л.с.

Давайте попытаемся осознать, что нам надо от двигателя для СЛА? Каким он должен быть?

Начнем с самого простого. Мотор должен быть не просто нам по карману, он должен быть максимально дешевым. Идеальный вариант - дармовым. Идем на свалку, подбираем брошенные железяки, разбираем, заменяем, доводим и т. д. и т. п. Сомневающиеся и наиболее доверчивые могут поручить это сделать кому-то другому. Например солидной фирме, в которой работают знающие специалисты. Уверены, что они сделают хорошо. Мы вполне можем доверять авторам статей, касающихся приведения в летное состояние известных автомобильных моторов - б/у, разумеется.

Однако подобные действия очень напоминают историю о том, как сделать пистолет из шпингалета. Скажем ответ сразу. Единственной готовой деталью к пистолету является шпингалет, который станет бойком. Все остальное нужно будет изготавливать с нуля.

Так и мотор со свалки имеет некоторые детали, годные к производству. Остальное придется покупать, делать, дорабатывать. Как только мы ухватим этот кусочек сыра, обнаружим, что дальнейшие события развиваются уже в пределах мышеловки. И откупаться придется приличными деньгами.

Конечно, если ваши потребности ограничены аэродромными полетами по кругу несколько раз в году, то для вас удачный двигатель с разборки станет блестящим выходом. В конце концов, по Сеньке и шапка. Нужно только помнить о своих ограничениях.

Ну а если хочется чего-то большего, в калашный ряд например, то придется позолотить ручку. Вопрос только - кому и за что?

Из сказанного следуют названные ранее вопросы. Если мы платим приличные деньги, то обязаны понимать, за что именно.

Исторически сложилось так, что поначалу для СЛА требовался предельно легкий неприхотливый движок. Таковыми были двухтактные мотоциклетные. Имея малую мощность, воздушное охлаждение, они работали на пределе и быстро выходили из строя. Их высокие обороты вынуждали использовать воздушные винты малого диаметра, которые не могли развить достаточную тягу. Развитие СЛА потребовало немало крови и пота. Хотелось чего-то сильного и надежного. Эпохой было применение моторов от снегоходов. Их применяли во всем мире. Мы знаем "Буран" со своим РМЗ-640. Это была сила (до 30 л. с.!), но сомнительная надежность. Перегревался. На "Ротаксах" эту проблему решили нестандартно для авиации - сделали жидкостное охлаждение.

Таким образом, достаточно большой мощности достигли высокими оборотами, которые понизили редуктором, а проблему охлаждения - радиатором. Обратите внимание - в большой авиации, как правило, нет ни высоких оборотов, ни жидкостного охлаждения. А у нас в СЛА они есть. К этому привел исторический путь развития СЛА.

Однако хорошо ли это?

Тот же "Ротакс 503" демонстрирует нам величайшую надежность воздушного охлаждения при мощности в 50 л. с. Может, нам не обязательно иметь и высокие обороты и достаточно иметь воздушное охлаждение?

Чем в наше время так интересны четырехтактные двигатели? Своей надежностью. Это главное, за что мы готовы платить. Платить деньгами, большим весом, сложностью установки и обслуживания. Давайте осознаем, что при этом мы сходим с пути, который был задан началом развития СЛА, - мы отказываемся от очень легкого и простого движка. Мы вынуждены брать тяжелую и сложную винтомоторную установку на основе четырехтактного двигателя. Это нужно для нашего благополучия. Мы хотим летать свободно и не бояться, что наш мотор вдруг остановится и поставит нас в очень неудобное положение.

А раз так, то нам придется критически оценить свое, так сказать, имущество.

"Инвентаризация" оказывается несложной и недолгой. В нашем активе такие двигатели, как "Ротакс 912", "Сузуки", "Субару", "Лимбах", VW. Все остальное - экзотика.

Первые три имеют жидкостное охлаждение и редуктор. А последние два "обделены судьбой" - их, увы, не имеют.

"Ротакс 912", как правило, блистает своей новизной. "Сузуки" и "Субару" всегда имеют богатое, хотя и темное автомобильное прошлое - их последнее местопребывание - битый автомобиль или склад металлолома.

"Транспортеровский" (автобусный) VW оттуда же. Но мы о нем говорить не будем.

"Лимбах" новый аристократ, как говорится, еще тот. Он стоит недешево. Его приобретение должно быть финансово обосновано. Однако "Лимбах" после капремонта, осуществленного одноименной фирмой-производителем, чуть ли не вдвое дешевле (в том числе ощутимо дешевле "Ротакс 912") и надежен не менее нового.

А вот VW совершенно новый оказывается в положении невидимки. Он стоит совсем недорого - не дороже хорошо обработанных автомобильных б/у моторов. Он доступен, надежен, прост в обращении, аскетичен в питании. И главное - их летает в мире огромное количество, но мы о них почти ничего не знаем.

О них и речь.

Прежде чем перечислять достоинства VW, сначала о его истории.

С тех пор, как в послевоенной Германии началось массовое производство знаменитого автомобиля "Фольксваген Жук", его четырехцилиндровый оппозитный двигатель воздушного охлаждения привлекает внимание конструкторов легких летательных аппаратов всего мира.

Этот двигатель удивительно похож на классические четырехтактные оппозиты "Лайкоминг" и "Континенталь", и не только внешне. "Жук" работает в том же самом, наиболее оптимальном, диапазоне оборотов. Это позволяет устанавливать воздушный винт непосредственно на коленчатый вал, а также обеспечивает низкий удельный расход топлива и большой ресурс. Двигатель удивительно прост, насколько может быть прост четырехтактный четырехцилиндровый двигатель. Сравните его с фотографиями навороченных автомобильных двигателей, и вы это поймете без всяких комментариев.

Вероятно, исторически первым примером применения "Жука" на легких самолетах был Jodel D-9 ,конструкции Жана Деламонте. Этот одноместный самолетик появился во Франции сразу после войны, на нем стоял сначала движок объемом 990 см3 и мощностью 26 л. с. Потом ставили более мощные.

В дальнейшем появилось еще немало ставших знаменитыми одноместных самолетов, на которых использовались двигатели "Жук" первых выпусков мощностью до 34 л. с. Например: Druine Turbulent, Tipsy Nipper, Headwind, Taylor Monoplane.

С конца 60-х годов благодаря энтузиастам автомобильного спорта и тюнинга получили распространение двигатели "Жук" с увеличенным объемом. Стандартный коленвал с ходом 69 мм позволяет получить объем до 1915 см3, а с увеличенным ходом - до 2700 см3. Самое примечательное, что сухая масса двигателя при этом почти не изменяется.

Настоящей рабочей лошадкой среди этих моторов следует считать 1835-кубовый. На его основе стали строить уже двухместные самолеты.

В 70-е годы в Европе появились сертифицированные авиационные двигатели на основе "Жука". Их выпускают три фирмы: Limbach Flugmotoren, Sauer (Германия) и JPX (Франция).

Компания Limbach Flugmotoren за 30 лет выпустила уже более 6000 двигателей.

Они применяются на различных летательных аппаратах с полетной массой до 900 кг и отлетали уже более 16 млн. часов! Фирма Sauer производит весьма ограниченное количество своих моторов.

Двигатель JPX 4T60

Был первоначально разработан для серийно выпускавшегося во Франции двухместного клубного самолета Robin ATL. Общий налет этих двигателей уже превышает 550 тыс. часов.

Ну, а что такое VW? Двигатель является авиационной версией известного автомобильного двигателя VW Beetle и предназначен для использования на сверхлегких и экспериментальных летательных аппаратах. Его предшественником вполне можно считать Continental А-65 мощностью 65 л. с. и весом 80 кг. Он стоял на таких известных самолетах, как Piper Cub, Taylorcraft, летающих по сей день. Этот мотор производился с 1937 г. и был снят с производства в 1970 г. И начиная с 60-х годов до появления "Ротакс 912" в Америке альтернативы мотору VW не было! Он присутствовал на всех ЛА, где нужна была мощность менее 100 л. с. Так сказать, микро-Lycoming. До сих пор на нем летают чуть ли не все американские любительские самолеты. Там его так и называют - Beetle (Жук). Также их много и в Австралии. Их количество трудно оценить. Все чаще VW появляется и на дельталетах. Опыт эксплуатации в авиации превышает 40 лет.

Летающего "Жука" можно купить в разобранном виде у американской фирмы GPAS. Сделай сам - кит-набор!

Кропотливый процесс селективной сборки включает в себя выравнивание с помощью бормашины объемов головок цилиндров, а также масс поршней и шатунов. Процесс предусматривает ряд проверок, во время которых детали мотора обмеряются, несколько раз собираются и разбираются. Отметим особо - речь идет о совершенно новом двигателе, как говорят, "нулевом".

VW имеет долгоживущий алюминиевый картер. Стартер мощностью 1,04 кВт. Не имеет трамблера, зато имеет авиационное магнето Slick 4316. Свечи автомобильные Bosch W8AC с адаптерами для экранированных высоковольтных проводов Slick. Карбюратор Zenith 1821. Бензин 95-й. Масло минеральное, например фирмы Delphi, стоимостью не более 2 долларов за литр. Весит мотор со всем оборудованием и маслом не более 78 кг.

Испытания проводились на телеге С-5 с крылом Мэверик-2. Приборную доску дополнили приборами контроля температуры выхлопа и давления на всасывании.

На максимальной частоте вращения 3600 об/мин мотор развивает мощность более 65 л. с. Это значение зависит от качества сборки. На частоте 3400 об/мин и соответствующей мощности несколько более 60 л. с. движок может работать всю свою жизнь без остановки. А жить ему до первого возможного капремонта назначено не менее 1000 часов. Обращаем внимание читателя - ресурс в 1000 часов и более не есть чьи-то хотелки. Данный ресурс подтвержден статистическими данными астрономического числа испытаний и наблюдений. Один из участников американского авиационного компьютерного форума сообщил, что после налета в полторы тысячи часов его взяло сомнение и он разобрал свой VW. И не знал, что с ним дальше делать. На всякий случай поменял кольца. И поверьте, это не исключение.

В связи с этим позволим себе нескромный вопрос, так сказать, на засыпку. А что лежит в основе заявлений, что восстановленный б/у автомобильный двигатель, например, "Сузуки" или "Субару", имеет ресурс в 1000 часов? Тот факт, что подобный мотор может пройти 100-150 тыс. километров до капремонта еще не означает, что его ресурс в полете будет 1000 часов и более. Как работает автомобильное колесо и как работает воздушный винт? У колеса есть коробка передач, которая на любых приемлемых скоростях движения возвращает двигатель в оптимальный щадящий режим работы. Воздушный же винт почти всегда заставляет работать автомобильный мотор на оборотах, не намного меньших максимальных. Так работал бы наш мотор на автомобиле без коробки передач. Поэтому 100 тыс. км со скоростью 100 км/ч в течение 1000 часов имеет совсем мало общего с тем, когда тот же двигатель начнет крутить прожорливый пропеллер. Какими испытаниями и измерениями подтверждены эти 1000 часов? Сколько времени и кем они проводились? Неужели все это время мотор ездил только на одной передаче? Как нам видится, здесь больше предположений и веры, чем проверенных знаний. Еще раз подчеркнем - речь идет об автомобильном моторе.

Как и Lycoming, двигатель VW рассчитан на работу с воздушным винтом в щадящем режиме и поэтому является авиационным. Ресурс таких моторов подтвержден практически.

Были проведены летные испытания VW. Использовался деревянный моноблочный винт серии ЦАГИ СДВ-1 диаметром 1,5 м. В полете чувствовалось, что тяга вполне достаточна. При полетном весе в 340 кг на скорости 80 км/ч скороподъемность 4 м/с. Вращение винта при этом 3300 об/мин, мощность 62 л. с., КПД винта 0,52. Соответствующая расчетная тяга в полете 108 кг. При этом винт несколько тяжеловат - мотор раскручивает его на скорости 120 км/ч всего до 3400 об/мин. Тем не менее скороподъемность на 120 км/ч весьма заметна - 1,5 м/с.

Как и любому воздушному мотору, для VW нужно организовывать охлаждение. В этом нет ничего сложного. Воздухозаборники из миллиметрового алюминия получаются очень легкими.

Двигатель был также испытан при работе на месте на частоте 2400 об/мин, соответствующей крейсерскому полету с двумя пилотами (полетный вес 420 кг). Температура воздуха была 5°С. За пол часа работы температура головок цилиндров доползла до 210°С, а масла до 95°С. По причине отсутствия маслорадиатора. Расход горючего - 9,2 л/ч. Удельный расход бензина не более 200 г/л.с. ч.

В полете температура головок цилиндров меняется в соответствии с изменением режима работы мотора. На повышенных оборотах она медленно растет, при уменьшении оборотов она быстро падает. Максимально допустимая температура головок цилиндров 250°С. Минимальная 100°С. Комфортная для двигателя 160-190°С.

Вопреки расхожему мнению мотор воздушного охлаждения охладить легче, чем жидкостного. В последнем тепло сначала передается от стенки цилиндров в жидкость, потом от жидкости посредством радиатора в воздух. И это при небольшой разности температур между горячей жидкостью и не очень горячими цилиндрами, между жидкостью с температурой около 100°С и воздухом. Каждый из посредников обладает своим тепловым сопротивлением. При воздушном охлаждении этих посредников нет. Тепло сразу от цилиндров передается в воздух. Разность температур между ребрами цилиндров и воздухом заметно больше. Именно этот факт также является причиной высокой экономичности моторов воздушного охлаждения, так как они имеют более высокий термодинамический КПД.

При полете в холодную погоду ниже 5°С обмерзает впускной трубопровод. Желательно сделать его подогрев как на "Лимбахе". Карбюратор Zenith 1821 подает топливно-воздушную смесь вертикально вверх. Поэтому запуск холодного двигателя требует предварительной заливки горючего в цилиндры, например, посредством праймеров. Либо просто отсоединить резиновую трубу от впускного патрубка и залить бензин шприцем. Запуск мгновенный.

Единственное, о чем нужно вспомнить, особенно к осени, так это о зазорах свечей. Спокойная и бесперебойная работа движка убаюкивает пилота. За время долгих полетов зазоры свечей увеличиваются с 0,4-0,5 мм до 0,5-0,6 мм. Наступает холодная осень. По инструкции теперь требуется зазор 0,3-0,4 мм - почти вдвое меньший. В результате на посадке на холостых оборотах мотор может воспользоваться своим правом остановиться. Причем случайным образом. Причина только в свечах.

Установка двигателя не представляет особой трудности. Простые требования к режиму охлаждения, предосторожности при подводке топлива, электропроводки не содержат ничего оригинального. Регламент обслуживания VW предусматривает ряд простых проверок раз в 50 часов. Среди них замена масла, проверка зазоров клапанов, состояния свечей и др. Замена свечей раз в 150 часов.

Что касается двигателей жидкостного охлаждения, то компоненты их системы охлаждения требуют постоянного внимания и существенно увеличивают объем работ по техническому обслуживанию. В большой авиации давно известно, что хороша та система, которой на борту самолета нет. Особенно если ее наличие не приводит к повышению ЛТХ. Общей отличительной чертой как современных автомобильных двигателей, так и "Ротаксов" является большое количество дополнительного оборудования, в том числе и размещенного не на двигателе. Если его не установить, двигатель не выдаст всех лошадок. Так происходит, например, с 912-м, который не выдаст заявленной мощности как без специального настроенного выхлопа, так и без впускного ресивера. В результате 80 лошадиных сил при рабочем объеме всего 1,2 литра достаются дорогой ценой. Силовая установка производит впечатление удручающе сложного и тяжелого устройства.

Широко распространенное мнение о значительном прогрессе автомобильных двигателей по сравнению с авиационными на самом деле является мифом. Компания Porsche пыталась в 80-е годы прошлого столетия создать авиационный двигатель на базе своего знаменитого 911-го. Вроде бы все правильно, и охлаждение воздушное, и схема - оппозит. Только вот снова редуктор и 5600 оборотов. Получили 200 л. с. при массе 214 кг, неясные перспективы по ресурсу и никакого снижения удельного расхода топлива по сравнению с классикой.

По материалам публикаций журнала

Виталий Селиванов ,
заслуженный летчик-испытатель РФ

Паровоз не может быть красивее своего котла» – так в начале века говорили инженеры-паровозостроители. На заре авиации из-за отсутствия легкого двигателя летать начинали на планерах с гор, используя потоки обтекания. Только создание легкого, работающего на бензине, двигателя внутреннего сгорания, наконец, дало старт аппаратам тяжелее воздуха. Бензиновый двигатель (с запасом топлива) был в десять раз легче, чем такой же по мощности двигатель электрический с аккумулятором или паровой с водой и топливом. Братья Райт, французы, немцы, а за ними и в России, кстати, только летом 1910 года, сто лет назад взлетело три аппарата: А.С. Кудашева, Я.М. Гаккеля и И.И. Сикорского. Правда, на всех аппаратах были импортные бензиновые двигатели «Анзани» 25 и 35 л.с.

Грех не вспомнить наших великих предков, но, к несчастью, у нас и сейчас с двигателями для небольших самолетов почти те же проблемы. В наследие от СССР нам достался всего один серийный поршневой двигатель М-14. Двигатель простой, надежный, неприхотливый к топливу и маслу. Не боится морозов. Сравнительно недорогой, если летать на нем не очень много. За это и любят двигатель М-14.

На чем же летают сейчас, в «малой авиации», т.е. сверхлегкие и легкие летательные аппараты? Наиболее распространены, известны и почти везде в мире обслуживаются двигатели австрийской фирмы Rotax 912 и 914. Мощностью 80–100 л.с. , они устанавливаются на аппараты взлетной массой до полутонны, с экипажем до двух человек. Это учебные и туристские, любительские аппараты.

Как только потребуется выполнять фигуры сложного пилотажа вдвоем (с инструктором), потребуется более прочный и тяжелый самолет взлетной массой 800–1000 кг (например, По-2, Як-18, Як-52). При этом с двигателем в 100–160 л.с. половину летного времени придется затрачивать на набор потерянной за пилотаж высоты с вертикальной скоростью 2–3 м/сек. А если захочется набирать высоту побыстрей, то и двигатель подойдет как раз М14. На нем можно получить в наборе до 10 м/сек, да и потеря высоты за пилотаж будет гораздо меньше. Конкурентами М14 выступают американские Lycoming и Teledyne Continental, чешские Walter, немецкие Centurion. Lycoming и Teledyne Continental капризны при запуске на земле даже летом, то им жарко – то холодно, зимой в воздухе вообще не запустить. Они употребляют только «свои», дорогие, импортные бензин и смазку, но все их минусы перевешиваются двумя плюсами:
1. Работают на «максимале» без ограничения по времени.
2. Расход топлива в 2 раза меньше, чем у нашего М14.

Если свести основные технические и экономические показатели двигателей в одну таблицу с задачей получения стоимости затрат на работу двигателя с налетом самолета до полного использования ресурса – 10 тыс. летных часов – получим таблицу.

Из нее видно, что за 10 000 часов налета на нашем М-14 придется заплатить на 30% больше чем на ТВД Alison и почти в три раза больше против дизеля Centurion. А вот двигатель М601, хотя и стоит почти в три раза дороже, чем М-14, но каждая его лошадиная сила обходится эксплуатанту в три раза дешевле, чем у М-14. Поэтому если мы хотим получить самолет для основного обучения по курсу военного летного училища, где вынуждены работать интенсивно и обеспечивать очень большой налет, то самолет, конечно, нужно иметь с ТВД, и пока лучше М601 серийного двигателя не видно!

Самолет нужен, конечно, пилотажный, с эксплуатационной перегрузкой до 7, достаточно высотный (7–10 км), следовательно, с герметичной кабиной. Наиболее подходящий из имеющихся и обслуживаемых в России двигателей для планируемого самолета – это чешский Walter М601. Его аналоги Pratt&Whittney поновей, поэкономичней, но системы их технического обслуживания и опыта эксплуатации в России нет. Дизельный двигатель на пилотажный самолет с временем полета 0,5–1,5 часа пока ставить рано – тяжел (в Интернете у танкистов есть очень дельный сравнительный анализ преимуществ и недостатков газотурбинного и дизельного двигателей).

Пока получается, что самое дешевое летное обучение – на планере при запуске с лебедки. За 3 евро (120) рублей вас на планере забросят на высоту 500 м, откуда вы будете спокойно снижаться примерно 8–10 минут или можете уйти на свободное парение. За планерами следуют ультралайты с взлетным весом до 500 кг и двигателями Rotax 912 и 914, мощностью 80–100 л.с. На них можно проводить обучение полетам по кругу, простому пилотажу, полетам по маршруту. Это даст налет 30–40 часов и выход на уровень пилота-любителя. Заниматься таким обучением могут частные летные школы или ДОСААФ. Справка: уже проектируются сверхлегкие летательные аппараты, на которых будут использоваться электродвигатели с аккумулятором до 30 минут полета. И дешево, и экологически чисто, малошумно и безопасно.

Следующий этап: пилотажный учебный поршневой самолет. Одним из предпочтительных вариантов мог быть яковлевский самолет «Кадет». На нем можно учить сложному и высшему пилотажу, полетам строем и ночью. Но заставить военных пересесть снова на поршневой самолет будет очень трудно, полеты физически тяжелы, а оплата и льготы будут занижены. Поэтому такие машины, скорее всего, пригодятся ДОСААФ и частным летным школам. Двигатель все же придется менять – слишком дорог в эксплуатации – на 30% дороже, чем вдвое более мощный ТВД М601.

Если за единицу стоимости летного часа принять стоимость полета на самолете УТС с ТВД с максимальной скоростью около 500 км/ч, то, в зависимости от максимальной скорости самолета, можно получить соотношение цен летного часа на различных самолетах.

На графике четко видно, что до максимальной скорости 500 км/ч, цена самолета увеличивается плавно линейно, со скорости от 500 до 800 км/ч растет по параболе и далее почти линейно уходит вверх. Отсюда вывод: нет смысла увеличивать максимальную скорость УТС с ТВД более 500–600 км/ч, так как небольшое увеличение скорости обходится слишком дорого и в цене самолета, и в эксплуатации. Видимо, по этим причинам уменьшили мощность двигателей заказчики самолета Pilatus РС-7МК из ЮАР.

Если УТС с ТВД будет иметь скорость захода на посадку менее 150 км/ч, то необходимость в поршневом самолете первоначального обучения для военного училища может отпасть, и эта задача может быть решена на УТС с ТВД с меньшими затратами.

Для основной подготовки в летном училище, конечно, как и во всем мире, остро необходим УТС с ТВД («Авиапанорама» №№ 1 и 2, 2010).

Мы видим, как с помощью государства поддерживается авиапромышленность Китая, Индии, Бразилии и других развивающихся стран. Даже Турция планирует выпустить в 2011 году свой УТС с ТВД. Наш крупный бизнес – в основной массе технически малограмотный – покупает в первую очередь недвижимость и предметы роскоши. Кстати, и до революции наши финансисты не очень-то жертвовали на технический прогресс. Ведь не у нас, а на западе были установлены крупные призы за перелет через Ламанш и за другие рекордные полеты.

С отменой запретительной системы использования воздушного пространства, обещанного в 2008 году, теперь в конце 2010 года, вероятно, все же откроется большой российский рынок для небольших частных самолетов. Эту ситуацию государство могло бы использовать для развития собственного производства легких летательных аппаратов. Можно, как Китай и Индия, покупать партии лучших зарубежных самолетов, с правом их последующего производства. Но гораздо важнее для нас, авиационной промышленности и любителей авиации, это покупка и лицензионное производство лучших, самых распространенных и надежных двигателей Rotax, Teledyne Continental, Pratt&Whittney со шкалой мощности не производимых в России до сего времени. Имея широкий спектр выбора двигателей, наша авиационная промышленность смогла бы обеспечить российский рынок нужными самолетами. Исторические примеры только подтверждают это. Так было с Ли-2, так было с покупкой английских реактивных двигателей «Нин-1» и «Дервент-V», в результате получили самый массовый истребитель мира МиГ-15 и почти такой же массовый фронтовой бомбардировщик Ил-28.

На что хотелось бы обратить особое внимание. Наша национальная привычка к нищете породила массовую тенденцию: сделаем, что получится, а потом в серии доведем. Нужно помнить, чему учат студентов авиационных ВУЗов: доработка эскиза обойдется в цену резинки и карандаша (копейки), макета – в цену затраченного пиломатериала (тысячи рублей), опытного образца самолета – в миллионы рублей, а доработки серийного самолета потребуют очень больших денег, что может привести к краху всей программы вообще. Для исключения таких промахов нужно любить заказчика и делать все своевременно, чтобы наше изделие было лучше, чем у конкурентов.