Мотор для легкого самолета



Где взять достойные двигатели для малой авиации

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.

Читайте также:  Мотор печки москвич 412 мощность

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.

Источник

ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ЛЕГКОМОТОРНОЙ АВИАЦИИ: СТАРЫЕ ПРОБЛЕМЫ И НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

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.

Читайте также:  Мотор прост 6 букв

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.

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!

Читайте также:  Моторное масло шеврон для лодочных моторов

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.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Поделиться с друзьями