Авиадвигатели поршневые кратнкий анализ.

ПОРШНЕВЫЕ АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

Картинка:

При проектировании лёгкого самолёта конструктору приходится решать множество проблем. Основная из них – выбор силовой установки.
Весь мировой авиационный опыт говорит о том, что количество марок моторов гораздо меньше количества марок самолётов. Связано это с тем, что моторостроение очень наукоёмкая область машиностроения, требующая больших капитальных затрат на освоение производства конкретного типа мотора.
В отечественной истории есть множество подтверждений этому факту. Так, например, мотор М-11 устанавливался на 88 типов самолётов. Во время Великой Отечественной войны в производстве находилось всего три типа моторов: ВК-105, АМ – 38, АШ – 82, которые устанавливались на 12 типов самолётов.
Конструктор самолёта, за редчайшим исключением, не имеет возможности «заказать» мотор для своего проекта, а вынужден выбирать мотор из того, что есть в его распоряжении на данный момент.
Именно от этого выбора зависит жизненный цикл конструкции, её надёжность, эксплуатационная пригодность. Множество самолётов сошли с производства по причине того, что прекратился выпуск того или иного мотора, а замены ему так и не нашлось.
Цель данной работы – разобраться с состоянием мирового моторостроения на современном этапе (весна 2008 года), проанализировать существующие конструкции, наметить тенденции и перспективы.
Все рассуждения будут вестись в отношении применяемости моторов в России (а также в Африке и Азии), так как российские условия эксплуатации самолётов резко отличаются от европейских и американских (канадских).
Основные отличия таковы:
- Полное отсутствие сети небольших аэродромов с искусственным покрытием. Это приводит к тому, что самолёты вынуждены базироваться на неподготовленных, либо слабо подготовленных площадках с низкой прочностью грунта (не более 2,5 кг/см ) с травяной растительностью.
Это обстоятельство, в свою очередь, приводит к тому, что:
- необходимо обеспечить требуемый зазор между поверхностью аэродрома и концом лопасти воздушного винта,
- применять колёса большого диаметра и ширины,
- очень высокое сопротивление качению самолёта по грунту (в три – пять раз выше, чем на асфальтобетонной ВПП) высокой стартовой тяговооружённости, что можно обеспечить лишь применением силовой установки с большим диаметром воздушного винта (не менее 2500мм).
Именно этот фактор сдерживает появление в России самолётов «секонд – хенд» из США, ибо никакая CESSNA – 172 не взлетит с русского поля.
- Грунтовые площадки базирования лёгких самолётов находятся вдали на неудобьях и бросовых землях, удалённых также и от ремонтных баз и центров снабжения горюче-смазочными материалами.
- Очень большой диапазон среднесуточных и межсезонных колебаний температур от – 30 С зимой до + 40 С летом на юге России. Не каждый импортный мотор может выдержать такие температуры эксплуатации.
- Чрезвычайная дороговизна и малораспространённость специальных авиабензинов вынуждает эксплуатировать моторы на низкосортных отечественных автомобильных бензинах.
Разберём этот вопрос подробнее.
Исходным сырьём для получения бензинов в России является отечественная нефть марки URALS, добывающаяся на северо-востоке России. Это регион новых геологических разломов земной коры богат всевозможными минеральными месторождениями. Эти элементы в запредельных концентрациях присутствуют в российской нефти (особенно сера). Именно из этой нефти и получается российский бензин.
Авиабензины – бензины прямой перегонки нефти – имеют выход 5% – 7%, подвергаются рафинированию (очистке) и этилированию этиловой жидкостью. Поэтому они имеют высокую стоимость.
Они высокостабильны и имеют высокую антидетонационную стойкость, низкое давление насыщенных паров, содержат пусковые фракции. Авиабензины находятся на снабжении крупных эксплуатантов авиатехники, имеющих бензовозы, бензохранилища и прочие службы ГСМ.
Авиабензины практически недоступны для мелкого эксплуатанта.
Именно на авиабензине и должны эксплуатироваться российские авиамоторы АИ – 14, М – 14П, М – 9, АШ – 62.
Автомобильные бензины выгоняют из нефти после отгонки авиабензинов. Бензины прямой перегонки тоже имеют небольшой выход – примерно 10% - 15% и также дороги, поэтому широко не используются. На бензоколонках продаётся только бодяженный малостабильный крекинг – бензин.
Крекинг – бензин получают с помощью крекинг – процесса (пиролиза) нефтяных остатков. Для этого производится нагрев нефти в специальных колоннах без доступа воздуха (температура примерно 400 С) в течение нескольких часов. В результате этого длинные молекулы углеводородов «разламываются» на несколько частей, следовательно, получаются лёгкие фракции.
Но вся беда в том, что длинная углеродная цепочка исходной молекулы была до предела насыщена водородом (все природные углеводороды предельные), а вновь образованные «обломки» молекул имеют с концов незамкнутые углеродные связи. Это приводит к тому, что крекинг – бензин нестабилен. С течением времени обломки молекул вновь собираются в углеродные цепи, восстанавливая разорванные связи. Образуются также как очень короткие молекулы с «заглушенными» торцами, так и сверхдлинные, превышающие по массе во много раз исходные нефтяные молекулы.
Теоретически, новые молекулы могут собираться в цепи огромной длины и кристаллы. Этот процесс называется полимеризацией (осмолением) бензина.
На практике это приводит к осмолению деталей топливной аппаратуры – фильтров,
топливных насосов, карбюраторов, жиклёров, эмульсионных колодцев и т. д., образованию сильнейшего «нагара» (таковым не является) на впускных трубопроводах и особенно на впускных клапанах.
В процессе сгорания бензовоздушной смеси в цилиндре эти молекулы не «успокаиваются» и образуют нагар на днище поршня, стенках камеры сгорания, выхлопных клапанах. Этому нагару ошибочно приписывают масляное происхождение
(якобы масло проникает в камеру сгорания и там сгорает).
Автор имел возможность наблюдать состояние цилиндра мотора LICOMING, эксплуатировавшегося на бензине прямой перегонки L – 100 после 2000 часов и цилиндра такого же мотора, эксплуатировавшегося на бензине Аи – 98. Как говорят в Одессе, это «две большие разницы».
Отложившийся нагар препятствует нормальному газообмену мотора, ухудшает работу свечей зажигания (свечи необходимо периодически очищать от нагара), нагретые частички отложений провоцируют калильное зажигание и детонацию мотора. Происходит закоксовывание колец, осмоление моторного масла.
Поэтому авиамотор LICOMING , работавший на бензине L – 100, не требует очистки в течение всего своего ресурса, равного 2200 часам, а моторы, работавшие на бензинах Аи, требуют капитальной очистки через 400 – 500 часов наработки.
Чтобы улучшить эксплуатационные свойства крекинг – бензина его подвергают процессам ароматизации и гидрогенизации.
Ароматизация – попытка «свернуть молекулу в бублик», т.е. замкнуть связи внутри молекулы и получить ароматические углеводороды (бензол и пр.). Процесс происходит при повышенной температуре на платиновых катализаторах. Но сера, содержащаяся в бензине, «отравляет» катализаторы и делает процесс малоэффективным.
Гидрогенизация – насыщение водородом.
Это сложный процесс, идущий при повышенной температуре и требующий сложного оборудования (необходимо получить атомарный водород).
На современных нефтеперегонных заводах в условиях рынка, процессы гидрогенизации, ароматизации и рафинирования нефтепродуктов игнорируются. Крекинг – бензин сразу идёт в продажу.
Не каждый импортный мотор сможет выдержать такое издевательство в течение заявленного ресурса.
Бодяжение – смешивание крекинг – бензина с прочими отходами нефтеперегонки.
При бодяжении бензин насыщается лёгкими фракциями. Пусковые фракции обеспечивают более лёгкий запуск мотора, но повышают давление насыщенных паров. При этом, бензин вскипает в бензонасосах, мембранных полостях, эмульсионных колодцах, поплавковых камерах карбюратора, в результате чего поплавок тонет, что, в свою очередь однозначно ведёт к отказу мотора.
Теперь разберёмся с производителями авиационных моторов.
Чтобы рассортировать эту разношёрстную компанию, введём условную классификацию:
-Непрофессионалы (дилетанты, любители и т.д. неизвестного происхождения – мотоциклисты, газонокосильщики и пр.).
- Автомобилисты: доморощенные,
- Автомобилисты со стажем (немцы),
- Изобретатели РПД,
- Профессионалы - поршневики,
- Профессионалы – газотурбинщики.
Чтобы усилить наглядность изложения, введём в текст значки (иероглифы), обозначающие следующее:
- мотор жив, находится в производстве.
- мотор либо мёртв, либо скоро умрёт.
- мотор умер навсегда, и его производство не может быть восстановлено.
- мотор мёртв, но его производство может быть восстановлено.
Итак, начнём по порядку.
1.НЕПРОФЕССИОНАЛЫ
Мотоциклисты, газонокосильщики и пр., кто занялся производством псевдоавиамоторов в надежде заполнить какой-нибудь сектор рынка.
К ним относятся Rotax, BMW, Jabiru, Rotec, Hirt, Verner, Mistral UL и РМЗ – 640.
Ярчайшим представителем этой группы является австрийская фирма Rotax.
Наиболее мощными двухтактными моторами этой фирмы являются Rotax 532, Rotax 582, Rotax 618, из них R 532 с одинарной системой зажигания, склонный к частым поломкам, из-за чего снят с производства ( ), R 618 чрезмерно перефорсирован, R 582 – разумный компромисс, самый лучший из всех двухтактных двухцилиндровых моторов
( ), имеет правильную конструктивную схему, правильные материалы гильзы и поршня, более или менее правильную цену. Основной недостаток – маленькая мощность, всего 55 – 60 л.с.
Хотя этот мотор и оборудован редуктором, сделать на его базе хороший двухместный самолёт с приемлемыми характеристиками скороподъёмности и максимальной скоростью больше минимальной не представляется возможным . Эти моторы прочно заняли своё место на моторамах мотодельтапланов.
Rotax 912 S имеет тяжелейшую мотоциклетную наследственность. Остановимся на этом моторе подробнее, т.к. он получил широкое распространение в России.
Rotax – фирма газонокосильщиков, гидроциклистов, снегоходчиков. На эти рынки и поставляется её основная продукция. Авиационный же рынок – узкая щель между этими секторами. В связи с этим, на этой фирме никто и никогда не будет изготавливать поршни, кольца, цилиндры и т.п. тех размеров, которые требуются для авиамотора.
Берут только то, что есть на конвейере. Нужного оборудования для изготовления цилиндропоршневой группы (ЦПГ) нет даже в опытном цехе фирмы. Поэтому Rotax навсегда ограничен диаметром цилиндра (не более 82 мм). Так как ход поршня находится в довольно жёсткой пропорции к диаметру цилиндра, то ограничивается и максимальный рабочий объём одного цилиндра и его мощность.
Каким образом создать хоть сколько-нибудь мощный мотор для двухместного самолёта? Необходимо увеличить количество цилиндров и повысить обороты, а, значит, применить редуктор.
Понятно, что для оппозитной схемы число цилиндров может быть 2, 4, 6, 8 и т.д.
Но в жизни не всё так просто. Два цилиндра слишком мало, четыре – хорошо, шесть – хотелось бы.
Rotax пытался создать шестицилиндровый мотор Big Boys, но ничего из этого у него не получилось. Слишком непрочным оказался коленчатый вал. Фирма так и не смогла просунуть верблюда через игольное ушко, потому что невозможно создать коленчатый вал такой длины с ограниченным диаметром коренных и шатунных шеек, какая бы немецкая сталь для этого ни применялась.
Остаётся четыре цилиндра. В результате, при умеренной частоте вращения примерно 5000 оборотов в минуту получено 80 л.с., а при максимальной (из условий прочности шатуна) 5800 оборотов в минуту – 100 л.с.
Это и есть Rotax 912 S ( ).
Что делать дальше? Дальше можно увеличить наддув мотора. Каким образом? Rotax не в состоянии изготовит приводной центробежный нагнетатель (ПЦН), значит, нужно установить автомобильный турбокомпрессор, который подходит к авиамотору так же, как корове седло. В результате получился Rotax 914 ( ).
Дальше этого предела фирма Rotax не продвинется никогда. Итак, имеем 115 л.с. на весьма дорогом и очень ненадёжном моторе.
Какие ещё «прелести» обнаруживаются внутри мотора? Устаревшая форма камеры сгорания с параллельными клапанами, алюминиевый цилиндр с никасиловым покрытием, отсутствие баббитовых вкладышей между коленчатым валом и картером, отсутствие откачивающей секции маслонасоса, электронная (китайская) система зажигания, хронический перегрев бензонасоса.
Алюминиевый цилиндр с никасилом – очень хорошая вещь для гидроциклов и снегоходов, но не очень хорошая для авиамоторов. Дело в том, что не исключена следующая цепь событий:
1. Применение взлётного режима в течение длительного времени при тяжелых аэродромных условиях (плохое состояние ВПП, перегруз, необходимость набора безопасной высоты),
2. Работа на высоких оборотах истоньшает и разрывает масляную плёнку на зеркале цилиндра,
3. Плохой обдув на малой скорости при наборе высоты приводит к увеличению температуры стенки цилиндра,
4. При комбинации 2 и 3 факторов и температуре цилиндра 190 градусов по Цельсию никасиловое покрытие отслаивается, обнажая алюминиевую поверхность цилиндра (срыв никасила),
5. Разогретый поршень сваривается со стенкой цилиндра.
Перечисленные выше процессы происходят чрезвычайно быстро. Это и есть «внезапный отказ» мотора.
Приведём цитату из руководства по эксплуатации Rotax:
«Летать на аппаратах, оснащённых моторами Rotax, можно только в условиях, когда после внезапной остановки двигателя возможна безопасная посадка. При этом, ваш ЛА должен иметь возможность безопасно планировать и совершить посадку с остановленным мотором…
… Двигатель может заклинить или внезапно остановиться в любой момент времени.
… Двигатель непригоден для установки на винтокрылые ЛА». И т.д.
Двигатель дорогой в ремонте потому, что у него чрезвычайно перегружены коренные подшипники коленчатого вала, т.к. применить классические баббитовые вкладыши нельзя, они такую нагрузку не потянут, перегреются и сгорят. Коленчатый вал укладывается непосредственно в расточку алюминиевого картера.
Такое решение распространено в мощных малоресурсных гоночных моторах автомобилей Формулы – 1 и на фирме Альфа-Ромео.
Но всему есть предел, в том числе и сопряжению коленчатый вал – картер.
Если при ремонте классического мотора производят шлифовку коленчатого вала и устанавливают новые ремонтные вкладыши (ремонтных картеров ещё не изобрели), что обходится не очень дорого, то фирма Rotax предлагает своим клиентам насладиться покупкой нового коленчатого вала и нового картера с новыми номерами и выписать новый формуляр.
Итак, R 912 / 914 ( ).
Далее по списку BMW R 1150 RS - «Бавариен Моторен Веерке» Всё то же самое, в более плохом варианте.
Тяжелейшая мотоциклетная наследственность – снят прямо с мотоцикла. Прилеплен редуктор с демпфером. Всего два цилиндра. Никасил. Выжали 95 л.с. Не годится даже для двухместного самолёта. ( ).
HIRTН - Хирт Моторен Веерке. Полная дисквалификация. Только двухтактные моторы любых конфигураций. Постоянные поломки коленчатого вала, задиры гильз и т.д. ( )
Verner 133 MK. В конструкции мотора встречаются такие «перлы», которых нигде более не сыщешь.
Взять хотя бы центральную щеку коленчатого вала толщиной 2 мм! В общем, собрно в одну кучу все имеющиеся под рукою автомобильные запчасти и названо сие авиационным мотором. Этот шедевр выдаёт 84 л.с. на 3300оборотах в минуту.
Рассчитать диаметр винта читатель может самостоятельно.
Такой мотор стыдно ставить даже на дельтаплан. ( )
РМЗ – 640 «Тайга» - Рыбинский моторостроительный завод, Россия. Вечная попытка подражать Rotaxу на свой азиатский манер.
Не рассматривается ввиду полной безнадёжности. ( )
Австралийские призводители - Jabiru и Rotec.
Jabiru - Jabiru Aircraft Pty Ltd – модификации от 80 л.с. до 200 л.с..
Всё было бы очень хорошо, если бы не японская фирма «Hоndа», которая влезла в процесс создания мотора, чтобы получить доступ к авиационному рынку.
Ничего хорошего в том, что автомобилисты вмешиваются в процесс создания авиамоторов нет. Очень скудное мышление, вечное желание навязать всем свои поршни диаметром 82 мм, которые в своём развитии недалеко ушли от мотоциклетных.
Далее, читатель, можешь перечитать историю Rotax 912 S (см. выше).
Всё то же самое, только поршень Honda на несколько миллиметров больше, чем у Rotax. Одно, правда, радует: применение автомобильных шатунов даёт возможность создать коленчатый вал для шестицилиндрового мотора.
Но это предел.
И одно огорчает: Jabiru не способна создать редуктор к своему мотору (нет соответствующего оборудования), но это и к лучшему, т.к. редуктор всё равно бы разваливался, ибо мотор малоцилиндровый ( 4 - 6 вместо 12).
Чтобы не ударить в грязь лицом и показать хоть какую-нибудь мощность приходится форсировать мотор повышением оборотов коленчатого вала до 3000 – 3500 оборотов в минуту, что накладывает ограничения на максимальный диаметр винта 1750 – 1800 мм.
К чему это приводит см. выше.
В общем, Jabiru стоит на одной ступени развития с фирмой Rotax, а моторы стоят тех же денег.( )
Особый разговор о фирме Rotec. Она прошла максимально близко от цели.
Конструкторы из Австралии поклонники американского мотора Kinner B-5 ( любимый мотор Эмили Эрхарт) захотели сделать себе точно такой же. Да вот беда – нет подходящих поршней диаметром 120 мм. Ладно, решили взять поршни от Honda и посмотреть, что получится. А получилась пятицилиндровая безредукторная звезда мощностью 50 л.с. ( ).
Понятно, что такой мотор за такие деньги никому не нужен. Нужно срочно искать выход.
Следующий шаг - поднять обороты коленчатого вала и сделать планетарный редуктор.
Но, видимо, они никогда не держали в руках книги «Масленников, Раппопорт. Конструкция авиационных поршневых двигателей. СССР, 1957г.», в которой чёрным по белому написано, что редукторы могут устанавливаться только на многоцилиндровые моторы: на радиальные 9 цилиндров, и на рядные V – образные 10 – 12 цилиндров.
Сделали, запустили. Редуктор развалился. ( ).
Добавили ещё два цилиндра и получили семицилиндровый мотор R – 2800 мощностью 110 л.с. ни то, ни сё. ( ), почти как Rotax и Jabiru.
Добавили ещё два цилиндра. Получился R – 3600 мощностью 150 л.с. – пик эволюционного развития Rotec ( ).
Мотор хороший, если бы не два «но»:
!. Цена 26000 евро.
2. Работает на бензине L – 100. Эдакий маленький М 14 П, сделанный для Америки.
11. А В Т О М О Б И Л И С Т Ы
Это вторая группа непрофессионалов.
Эволюционно развивается, только в ошибочном направлении. Ни один конструктор автомобильного мотора никогда не думает о том, что его мотор когда–нибудь установят на самолёт, а наоборот, делает всё от него зависящее, чтобы этого не случилось.
Чтобы не утомлять читателя, разберёмся со всякими Subaru, Suzuki, Honda разом.
Отдельно с РПД и Thielert.
Надо понимать, что Subaru, Suzuki, Honda – автомобильные моторы экономкласса. 4-х цилиндровая компоновка – дешевле некуда Немного круче – горизонтальный 6-ти цилиндровый оппозитный Subaru – но и это очень мало для авиамотора.
При конвертировании мотора пытаются его облегчить и выбросить маховик. Затем на мотор ставят редуктор и демпфер, что вновь его утяжеляет. В результате получается запрещённая комбинация – малоцилиндровый мотор с механическим редуктором ( ).
Единственный выход – создать эластичный фрикционный редуктор с ремённой передачей. Но это достаточно сложная задача. Редуктор получается тяжелым и громоздким ( ), а самолёт – перетяжелённым.
Номинальный режим любого автомобильного мотора составляет 35 – 40% от максимального, но об этом вообще никто и никогда не вспоминает. Да и как можно о чём – нибудь забыть, если этого никогда и не знал? А ведь для любого авиационного мотора номинал составляет 75% от максимала (для М-11 - 90%).
До того, как одни горячие головы пытались поставить автомобильный мотор на самолёт, другие не менее горячие головы пытались поставить их на лодки и аэросани (читай книгу В.А.Лазарев. «Автомобильные двигатели в катеростроении»).
Сегодня, в марте 2008 года, можно наблюдать последствия этой бурной деятельности на катерах и лодках не осталось ни одного автомобильного мотора. Не выдержали высоких номинальных режимов. Выжил только дизель ЮМЗ (трактор «Беларусь») на тяжёлых речных баркасах в устье Енисея.
Но дизель ЮМЗ на самолёт не поставишь…
При конверсии автомобильного мотора возникает огромное количество дополнительных проблем:
- радиаторы системы охлаждения трудно компонуются на ЛА,
- выхлопная система тяжела и громоздка ,
- стартёры запуска очень тяжелы,
- стартёрные аккумуляторы тяжелы,
- отсутствуют удобные точки крепления,
- мотор плохо капотируется,
- ненадёжный редуктор и т.д.
Автомобильные моторы прижились на очень тихоходных ЛА с малой потребной мощностью полёта (мотодельтапланы, самолёты с большой площадью крыла) ( ).
Отдельно хочется рассказать о турбодизеле Thielert Centurion 4.0.
Не надо учить немцев делать авиационные моторы. Не надо учить фирму Мерседес делать хорошие автомобильные моторы. Наоборот, надо у них поучиться самим.
Во-первых, Centurion – мотор схемы V – 8, а восемь цилиндров не так уж мало.
Во-вторых, Centurion – дизель, а это значит, что он имеет очень прочный и тяжелый коленчатый вал с большим собственным моментом инерции.
В третьих. Немцы не забыли про маховик.
В четвёртых, впрыск керосина в цилиндры происходит под контролем сложнейшей электронной системы, которая следит за быстротой нарастания давления в цилиндре и тем самым «срезает» пик и «добавляет» давление в конце хода поршня. Так происходит выравнивание крутящего момента по углу поворота коленчатого вала.
Если учесть правильные фазы газораспределения и продувку цилиндра под давлением от турбокомпрессора, то дизель V – 8 работает также равномерно, как и бензиновый V – 12 (шуршит бесшумно, как старенькая бабушкина швейная машинка «Зингер»).
При этом, 4-х литровый мотор развивает мощность 310 л.с. И всё это чудо немецкой техники работает на керосине Jet Fuel и потребляет на семидесяти процентах мощности 44 литра на час.
Одно не радует – цена.
Голый мотор стоит 77 122 евро, а мотор плюс комплект для установки на самолёт, включающий мотораму, радиаторы, маслобаки, патрубки и специально разработанный под мотор воздушный винт «Михль Бауэр» - 141 610 евро. Цифры приведены из журнала Flieger Magazine за март 2008 года.
Как известно, при покупке мотора реально придётся заплатить намного больше,
На круг этот мотор обойдётся вам в 200 000 евро. Это цена немецкого качества. ( )
Экзотика РПД (французская фирма Mistral) – это вечно неразрешимые проблемы:
- отвратительная форма камеры сгорания – клиновая – хуже вообще не бывает.
- вечные проблемы с охлаждением поршня, т.к. он практически не касается стенок цилиндра,
- проблемы с уплотнением камеры сгорания,
- проблемы со смазкой цилиндра,
- проблемы прохода уплотнения и прорыв газов через камеру установки свечей,
- при постоянном термоциклировании происходит изменение геометрии эпитрохоиды цилиндра,
- отслоение износоустойчивого покрытия от стенок цилиндра,
- необходимость собирать мотор из нескольких моноблоков, что усложняет и удорожает конструкцию, и т.д.( )
Переходим к центральной части работы.
П Р О Ф Е С С И О Н А Л Ы - П О Р Ш Н Е В И К И
Для удобства анализа информации разделим всех моторостроителей по группам, причём в расчёт будем принимать лишь тех, кто имеет какое-нибудь производство моторов на данный момент, либо прекратил производство, но моторы находятся в эксплуатации либо находились в эксплуатации до недавнего времени и есть живые свидетели применения этих моторов. Ибо анализ всех конструкций не представляется возможным.
- Дальнее зарубежье – США, Канада, Япония.
- Ближнее зарубежье – Чехия, Румыния.
- СССР до 1991 года.
- Россия после 1991 года.
С Ш А
Много чего хорошего было в США и много чего нет на данный момент. Нет фирмы «Райт», нет «Паккарда», «Кертисса», нет Аллисона, зато есть Licoming. Вот о нём и поговорим.
Когда-то Licoming имел твёрдый военный заказ и делал очень хорошие моторы для учебной авиации. Вспомним, к примеру, Licoming 220 НР – девятицилиндровую безредукторную звезду, которая устанавливалась на учебный биплан «Боинг – Стирман». Именно с этого самолёта и начался современный «Боинг».
Но время идет, всё изменяется, изменился и облик учебного самолёта ВВС США. Учат сразу на реактивных. Licoming навсегда потерял военный заказ, а вместе с ним и возможность производить хорошие моторы.
Чтобы не умереть с голоду, Licoming стал работать на рынке гражданских авиамоторов для частного пользования. Такая «конверсия» не прошла бескровно. От мотора пришлось отсечь всё лишнее, перейти на более дешёвые технологии, заменить дорогие материалы более дешёвыми, отказаться от производства собственных магнето, генераторв, поршневых колец и т.д.
Для гражданского самолёта не важна большая мощность и весовое совершенство мотора. Важнее другие его свойства:
- мотор должен легко компоноваться на самолёт,
- капот мотора должен быть красивым,
- удобный обзор вперёд через мотор,
- отсутствие «нижних» цилиндров, необходимости выворачивать свечи, прокручивать коленчатый вал и т.д. во избежание гидроудара,
- электрический запуск,
- простая маслосистема,
- эффективный глушитель, простой выхлопной коллектор и многое другое.
Этим требованиям может отвечать только мотор горизонтальной оппозитной компоновки. 4-х, 6-ти, 8-ми цилиндровый, безредукторный.
Чтобы носовая часть самолёта не выглядела массивной, мотор максимально обжимается по габаритам. От этого в первую очередь страдает радиус кривошипа коленчатого вала, так как именно он и определяет поперечные габариты мотора. Мотор получается короткоходным. Чтобы сохранить приемлемую мощность, приходится непропорционально увеличивать диаметр цилиндра, растёт продольный размер мотора. Очень сложно уменьшить межцилиндровое расстояние при большом диаметре поршня. Приходится срезать все рёбра с боковой поверхности головки цилиндра. Начинаются проблемы с охлаждением.
Восьмицилиндровые моторы ненадёжны – длинный и нежёсткий коленчатый вал склонен к частым поломкам из-за крутильных колебаний.
Попытка установить на Н–8 редуктор – провалилась, так как число цилиндров 8 гораздо меньше 12.
В результате всех этих компромисов и получились современные Licoming 320, 360, 540 серий с различными системами топливопитания.
О применимости к российским условиям скажем следующее:
- Отсутствие редуктора плюс короткий ход поршня приводят к тому, что свою мощность мотор выдаёт на 2750 оборотах в минуту. Это, в сою очередь, приводит к тому, что диаметр винта не может быть больше 1900 мм.
- При таких оборотах необходимо использовать дорогие металлические воздушные винты.
- Работает только на американском (либо финском) бензине L – 100, американском масле EXXON – ELIT.
- Проблемы с охлаждением на малоскоростном самолёте.
- Малая тяга силовой установки.
- Высокая стоимость нового мотора.
LICOMING секонд-хенд.
В Америке есть огромное количество моторов, отработавших свой ресурс, либо снятых с неисправных самолётов. Есть местные умельцы, которые их ремонтируют в своих гаражах. Затем этот мотор, не имеющий никаких гарантий, поступает в продажу на дикий рынок под каким-нибудь новым названием (брендом) «Mattituk», «Rad Gold», «ХР-360» и т.д. Стоят эти изделия народных американских промыслов 18000 – 24000$.
Чтобы легче было преодолеть таможню, мотор разбирают на запчасти (главное, чтобы хватило деталей, чтобы позже собрать его вновь). Но всё равно транспортировка и таможня удорожают мотор до 28000 – 30000$.
Всё то же самое плюс-минус 5% можно сказать и о Канадской фирме «Теледайн Континентал Моторс» - сокращённо CONTINENTAL. Хотя качество и конструкция мотора гораздо выше, чем у LICOMING.
Всё-таки «Континентал» произошёл от «Роллс–Ройса».
Американская фирма Cessna всегда ставила на свои самолёты моторы «Континентал». До тех пор, пока разрешал Конгресс США.
В Россию моторы «Контнентал» попали на самолёты Ил–103 и Як–112.
Яковлевцы были просто поражены малой тягой мотора (после нашего М-14П). Як-112 не летал, а просто безвольно мотался в воздухе. На сегодняшний день из-за отсутствия заказов фирма прекратила своё существование ( ).(CONTINENTAL)
П Р А Т Т э н д У И Т Н Е Й (Канада)
Пратт энд Уитней тоже имеет английское происхождение. Специализация – радиальные моторы воздушного охлаждения. В 1946 году, опираясь на немецкие разработки (ЮМО-004), полностью перешёл на производство газотурбинных моторов и с 1946 не выпустил ни одного поршневого. Зато до 1946 года фирма выпустила их очень много.
После окончания Второй Мировой войны всем стало очевидно, что эпоха поршневых боевых самолётов безвозвратно ушла. На складах авиации Военно-Морского флота США
(NAVY) хранилось огромное количество P&W.
Практичные американцы попытались продать все эти моторы в частные руки. Цены упали до цены металлолома.
Какое-то количество моторов забрали любители и коллекционеры, часть пошла на переплавку.
Фирма GRUMMAN «положила глаз» на мотор P&W660НР, который применялся на учебном самолёте Т-5. Выкупив всю партию моторов (около 1600 шт), фирма спроектировала под него сельскохозяйственный самолёт GRUMMAN - AG CAT, который стал основным самолётом сельскохозяйственной авиации США (Эдакий маленький американский Ан-2)
Когда все закупленные моторы были использованы, выпуск самолётов этого типа был прекращён ( ).
О газотурбинных P&W читай ниже.
Я П О Н И Я
Япония исторически сильна своим моторостроением. Боевые самолёты Второй Мировой войны имели современные авиационные моторы, ничем не уступавшие ни немецким, ни американским, ни английским (Накаджива, Кавасаки, Мицубиши и т.д.).
После поражения в войне Япония подверглась тотальному ограблению со стороны США. «Победители» отобрали у Японии весь торговый и военный флот, все японские самолёты пошли на переплавку в американские печи, из Японии вывезли всё тяжёлое машиностроительное оборудование.
Америка также «выковырнула» все авиационные мозги из черепной коробки Японии.
Япония в короткий срок восстановила разрушенное хозяйство страны, однако, авиацией больше не занималась.
Внутренние авиалинии Японии микроскопической длины, к тому же японцы быстро научились выпускать автомобили и делать хорошие дороги. В Китай летать было незачем, а до развитых цивилизованных центров Европы слишком далеко.
Природное трудолюбие Японцев плюс дешёвый морской транспорт плюс удобное расположение промышленных центров вблизи морских портов привело к тому, что страна, не имеющая своих запасов железной руды, занялась машиностроением.
Бурное развитие получило и моторостроение, в том числе, для автомобилей и мотоциклов.
США стали присматриваться к своему трудолюбивому соседу по Тихому океану. «А почему бы не отдать авиационное моторостроение Японии?» - подумали американцы. – «Пусть работают. Тем более, что Honda пытается прорваться и на авиационный рынок».
И вот Licoming и Honda совместно приступили к проектированию нового авиамотора для американского рынка, причём контрольный пакет акций принадлежал США.
Японцы быстро создали отличный мотор, лишённый всех недостатков Licoming. Мотор прошёл заводские испытания и рекламировался в журнале Sport Аviation.
Но в самый последний момент, возможно, опасаясь что японцы завалят все рынки моторами нового поколения и Licoming останется без работы, американцы дали «полный назад» и проект рухнул ( ).
Г Е Р М А Н И Я
Никакого профессионального авиамоторостроения на сегодняшний день нет.
Б Л И Ж Н Е Е З А Р У Б Е Ж Ь Е
Ч Е Х И Я
Чехи – вечные гастарбайтеры Германии. Всему, что умеют делать, чехи научились либо в Германии (до 1945 года), либо в СССР в составе СЭВ. Поэтому Чешское моторостроение подразделяется на три этапа: немецкий, советский и постперестроечный.
После поражения в Первой Мировой войне Германия была вынуждена какое-то время выполнять условия Версальского договора, который ограничивал развитие её Военно-промышленного комплекса. Германии запрещалось строить корабли водоизмещением более 10000 тонн, подводные лодки, дирижабли, тяжелые танки, самолёты., а также авиационные моторы мощностью более 100 л.с.
Что делать? Вывести моторостроение на сопредельные территории! Но не во Францию же, и не в дикую Польшу. А в самый развитый промышленный центр Чехии – Прагу.
Профессор Хельмут Вальтер чтобы не терять времени даром приступил к проектированию мотора мощностью 160 л.с.для будущей учебной авиации.
Это была шестицилиндровая рядная машина воздушного охлаждения, спроектированная по всем правилам высочайшего инженерного искусства тех лет. Производство начали с усечённой до четырёх цилиндров версии мотора мощностью 105 л.с. (100 плюс-минус 5 л.с. – разброс параметров серийных моторов).
Моторы нарекли именами «Вальтер–минор-4» и «Вальтер-минор-6», а завод в Праге получил название «Завод Вальтера».
Именно с этими моторами полетел «Клемм», после него был «Мессершмит-108, дедушка и отец легендарного Вf – 109.
Но неизлечимой болезнью всех «Вальтеров» стал маленький диаметр цилиндра (105мм), который сохранился и по сей день в моторах М332, М337, Аи-14RА, М14П.
Не связанные никакими договорами англичане в то же самое время делали для учебной авиации 4-х цилиндровые моторы с диаметром цилиндра 140 мм. Именно этот мотор «Джипси мейджер» и обеспечил успех английскому самолёту первоначального обучения «Тайгер-Мотс», эдакому По-2 на английский манер.
В России до сих пор можно найти «Вальтеры», т.к. они выпускались некоторое время по инерции после восстановления производства в послевоенный период до раскола «Завода Вальтер» на две части.
Эти моторы устанавливались на самолёты «Аэро», «Супер Аэро», «Тренер» Z126, Z226,Z326, которые поставлялись в СССР, а также в ремонтные фонды аэроклубов.
На базе этих моторов был создан лёгкий самолёт для аэродромного базирования ( ).
С О В Е Т С К И Й П Е Р И О Д .
После Второй Мировой войны встал вопрос о политическом устройстве Европы. Здесь столкнулись интересы двух противоборствующих сил. С одной стороны блок НАТО, с другой – СССР. Каждая из них стремилась обеспечить своё политическое и экономическое влияние на контролируемой территории. СССР организовал Совет экономической взаимопомощи (СЭВ).
Задачей СЭВ было развить сеть экономической кооперации и наладить связи СССР с Восточной Европой. В этой связи СССР выступил донором и вынес часть своих предприятий на неосвоенные промышленные территории Чехии, Польши, Румынии, Югославии.
Было решено передать этим странам технологии производства тепловозов (Ченстохов), судостроения (Гданьск), авиастроения (Водоходы) и пр.
В области самолётостроения – передать производство лёгких учебных самолётов Як-18У и самолётов Ан-2 в Польшу, моторов М14П в Румынию, Чехам оставить производство самолётов Zlin Z226, Z326 и Morava.
Чешская фирма LET начала разработку самолёта L-410 – ухудшенного варианта Ан-28. Требовался мотор.
Совместно с русскими конструкторами чехи разработали газотурбинный мотор «Walter М601» и приступили к его производству на «Заводе Walter». Так как руководство «Вальтера» не пожелало сохранить на своём заводе производство поршневиков, мотивируя это нехваткой производственных мощностей, то встал вопрос о создании отдельного предприятия для производства поршневых моторов LOM PRAGA.
Решено было также приурочить к этому процессу глубокую модернизацию моторов «Walter-Minor-4» и «Walter-Minor-6».
Изменениям подверглись: конструкция головок цилиндров, Механизм газораспределения, система питания топливом. Вместо швейцарских магнето «Сцинтилла-Вертекс» были установлены чешские магнето PAL. Моторы получили также приводные центробежные нагнетатели
В наследство от старых «вальтеров» достался только неизменный диаметр цилиндра 105мм. Потому что если увеличить диаметр цилиндра, то придётся увеличивать межцилиндровое расстояние, делать новый коленчатый вал, новый картер и т.д. Иными
словами, делать новый мотор, под который придётся создавать новое технологическое оборудование. И на это не пошли.
В результате компромисса получились довольно необычные моторы: М332 мощностью 140 л.с. и М337 мощностью 210 л.с. при 2750 оборотах в минуту на воздушном винте.
При таких оборотах коленчатого вала необходимо применять металлические винты диаметром не более 1900 мм. Эти винты не развивают большой тяги на малых скоростях, а область применения названных моторов – лёгкие учебные самолёты и пятиместная Morava (2 х 210 л.с. на 5 человек).
Эти самолёты имеют затяжной взлёт и должны базироваться на аэродромах с искусственным покрытием взлётно-посадочной полосы.
В постперестроечный период завод LOM-PRAGA находится в глубоком экономическом кризисе, так как основной потребитель его продукции - СССР – перестал существовать, а Россия находится ещё в более глубоком кризисе.
Хотя в Москве есть дилер «LOM-PRAGA», количество продаж в Россию микроскопическое, всего несколько мотор

Очень интересная тема . Хотелось бы продолжения.На чем же все таки летать?

Я думаю на чем угодно, только не на Ротаксе, изначально дорогой и с маленьким ресурсом.
Не может же Австрия быть центором моторостроения. Есть еще такие страны как Япония, Германия, да и тот же уже Китай.

JakBil пишет:Я думаю на чем угодно, только не на Ротаксе, изначально дорогой и с маленьким ресурсом.
Не может же Австрия быть центором моторостроения. Есть еще такие страны как Япония, Германия, да и тот же уже Китай.

Полностью согласен.
Придется лепить что то из автоконверсии-ПЕЧАЛЬНО

kuk пишет:
Придется лепить что то из автоконверсии-ПЕЧАЛЬНО

Не спеши лепить....
Вот можно свеженькое посмотреть по моторам

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

дизель [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Admin пишет:

kuk пишет:
Придется лепить что то из автоконверсии-ПЕЧАЛЬНО

Не спеши лепить....
Вот можно свеженькое посмотреть по моторам

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

дизель [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Спасибо !!!Классные двигло.Не нашел цен на дизельные.????
Эти двигателя от 160 л.с.используются от 4 местных ЛА.
На 750 можно использовать от 100 л.с.Хотя запас мощности никогда не помешает
Будет ракета или грузовик

JakBil пишет:Я думаю на чем угодно, только не на Ротаксе, изначально дорогой и с маленьким ресурсом.
Не может же Австрия быть центором моторостроения. Есть еще такие страны как Япония, Германия, да и тот же уже Китай.

Странно почему на РОТАКСАХ летают пол мира?
Г Е Р М А Н И Я
Никакого профессионального авиамоторостроения на сегодняшний день нет.
Я П О Н И Я
Япония исторически сильна своим моторостроением. Боевые самолёты Второй Мировой войны имели современные авиационные моторы, ничем не уступавшие ни немецким, ни американским, ни английским (Накаджива, Кавасаки, Мицубиши и т.д.).
После поражения в войне Япония подверглась тотальному ограблению со стороны США. «Победители» отобрали у Японии весь торговый и военный флот, все японские самолёты пошли на переплавку в американские печи, из Японии вывезли всё тяжёлое машиностроительное оборудование.
Америка также «выковырнула» все авиационные мозги из черепной коробки Японии.
КИТАЙ -комментарии излишни

kuk пишет:Япония исторически сильна своим моторостроением

Наверно в Японии не очень развито любительское самолетовладение, место для аэродромов мало, плюс наверно налоги что то я не слышал об легкой авиации в Японии по примеру Америки, где летают все.
Вледствии чего делать авиа двигатели просто не для кого, в отличии от лодочных которые пользуются спросом в самой Японии.

Анализируй, не анализируй, а готовое изделие делается совсем по другому алгоритму. Факторов сотни. От возможностей достать сам агрегат, до его доведения до ума. Мне анализ нужен только при прохождении ВЛЭКа. А в моторо рожании, где взять, как доставить, чем пришпилить, и куда поставить. Где взять плиту 20...25 мм, желательно Д16 и размером 500 х 600 мм. Правильно, в Америке   У нас можно то же, без проблем, но только всю сразу, три на полтора метра, за полторы штуки зелени. Слава Богу шкивы и ремень достал, за 200, а в начале лета просили штуку баксов. Так ведь еще надо подогнать, отработать схему, придумать натяжку ремня, с учетом применениа ВИШа. Вот и проходит в анализе не один месяц. Реалии требуют своей жертвы. И основной критерий - оптимизированная статистика и личные возможности. Когда то "анализ" показывал на МП-800Б, сегодня полный реверс. Вес СУ отодвинут на второй план, в угоду стоимости и желания не тратить десять лет на проект. А самое противное, что опять не могу загрузить фотографии, ни через радикал, ни через имадж ап.

Да нет, против самого анализа, я ничего не имею. Совсем ничего, даже вкладышей на КВ не имею. Но все же решил довериться японцам. Мото СУ ближе к авиамоторам, в сравнении с авто СУ. Их нормальный диапазон оборотов за 50%. И там они себя чувствуют гораздо уверенней авто СУ. Главное, не пытаться изменить условия работы агрегатов СУ. В них все агрегаты на месте и оптимизированы в работе. Т.е. надо брать СУ как есть и как есть использовать. Естественно с потерей ожидаемого маленького веса. Вес будет всего на 20% меньше авто конверсии. Но тут либо дешево, но сердито, либо придется продавать квартиру и покупать авиа двигатель. Вместе с всей инфраструктурой по обслуживанию и контролю за качеством ГСМ. Я выбрал для себя несколько основных опорных моментов. Распространенность, наличие и возможность быстро и недорого достать запчасти, невысокая цена самого агрегата, достаточная мощность для двухместного самолета LSA. Наличие 4-х цилиндров и желательно не в ряд, хотя и в ряд сойдет. Инжектор или карбы? Лучше карбы, электроника попроще будет. Возможность получения нормальных ресурсных характеристик - максимальные эксплуатационные обороты всегда не выше 80% от макс. доп. Редуктор? Сама КПП СУ. А что ей сделается, в конце концов? Напоминаю, мы говорим не о мелкой серии, а просто, для себя любимого. Один, два СУ и один, два ЛА в течении десяти лет. И еще интересно, что я буду думать, когда все это сделаю и начну эксплуатировать. Не разочаруюсь ли? Но и мотопомпа МП800Б доводящая желудок до гастрита, и РМЗ-шка, доводящая себя саму до язвы в поршнях и много много других, в том числе и водоплавающих, не заставили разочароваться в приобретенном опыте. Все было в свое время и в свое время прошло. Язва правда осталась     

Суханов Александр пишет:А самое противное, что опять не могу загрузить фотографии, ни через радикал, ни через имадж ап.

Раз и в дамках [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Да, просто сервер мой на эти загрузки, имеет свой взгляд. И даже на этот сайт весьма криво смотрит, пытаясь приравнять его к "Одноклассникам".    
По двигателю. Я пока нормальной статистики применения в нашем деле по мотоциклетным двигателям не нашел. Она появится, но позже. Свою СУ уже на процентов 70 изготовил. Вернее ее обвес. Су штатная. А поделится хочу следующим. При сравнительном анализе различных силовых установок пользуются определенными параметрами. Один из них, поступательная скорость поршня в цилиндре. Для справки привожу некоторые значения данной скорости для различных СУ   [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]
АШ-62ИР :        ход 174,5    2100об/мин.        Vп ср= 12,2 м/с
М-14П :            ход 130      2850 об/мин.       Vп ср = 12,3 м/с
Subaru EJ-154 : ход 85        5200 об/мин.       Vп ср = 14,7 м/с   при    4400об/мин. Vп ср = 12,5 м/с
Это номинальные обороты. Если я пересчитаю для своего мотора (Хонда VFR 750), получу при
номинальных оборотах 6400 (65 л.с.) ход поршня 49,5 мм  Vп ср = 11,6 м/сек. Естественно, крутящий момент, развиваемый  такой СУ и рядом не стоял с моментами выше описанных СУ. Но по скорости поршня ожидается нормальный ресурс ЦПГ.
Ну а при взлетных 8000, Vп ср = 14 м/сек. Что то же не очень и много. Реально мотор крутит 11000 об/мин. И хотя этот анализ сравнительный, т.е. в сравнении с авиационными СУ, но, думаю с учетом некоторых затруднений в приобретении авиа СУ, реально видеть картину в разрезе сравнения с другими типами СУ.
За топик стартером остается право на редактирование моих сентенций   (новое слово для меня, на Риа.Ру о моих трактатах, было применено).   

Yakov-Dnepr пишет:Я думаю на чем угодно, только не на Ротаксе, изначально дорогой и с маленьким ресурсом.
Не может же Австрия быть центором моторостроения. Есть еще такие страны как Япония, Германия, да и тот же уже Китай.

Я, как бы мысленно, то же согласен. Но как подумаю, сколько времени я провожу над своим мотором  
Все же при наличии достаточных средств, хотелось бы просто купить и поставить. А оставшееся время проводить над любимой