История отечественного авиационного двигателестроения начинается с того, что в 1895 г. в Риге создается Трансмиссионный машиностроительный и чугунолитейный завод, а четыре года спустя, на этот завод приходит 33-летний инженер Теодор Калеп. Полёты братьев Райт, работы Д. П. Рябушинского и Н. Е. Жуковского в открытом ими Кучинском аэродинамическом институте, увлекли Калепа, заслужившего огромный авторитет на заводе.
Именно он даёт заводу название "Мотор", и по его инициативе с ноября 1909 г. предприятие переходит на авиационную тематику. Но собственные разработки требовали времени, а в Европе уже назревала мировая война. Союзники французы, хоть и располагали ротативными 7-цилиндровыми "Гномами" мощностью 50 л. с., скрывали технологические тонкости мотора. Правительство России было вынуждено согласиться с предложением Парижа организовать «отвёрточную» сборку "Гномов" в Москве. В августе 1912 г. по указу Николая II был создан авиационный штаб.
Осенью того же года в Москве за Семёновской заставой на Николаевской улице на базе завода холодной штамповки из жести «В. В. Бонакер» был пущен авиационный моторостроительный завод "Гном-Рон" французской фирмы «Гном-Рон». 15 иностранных рабочих из французских деталей и узлов собирали авиадвигатели «Гном» мощностью 80 л. с. для самолётов "Москва", "Ньюпор-4", "Фарман-16", "Моран-Ж". Выпускалось 7-10 двигателей в мес. В начале войны это предприятие являлось основным поставщиком двигателей для завода "Дукс". К концу 1916 г. «завод "Гном" был расширен вдвое и в зданиях, и оборудованием, причём производство в широкой мере развито привлечением посторонних мастерских». К этому времени на заводе было занято около ста рабочих. Во главе его стояли исключительно иностранцы. В конце 1915 г. завод освоил производство двигателя "Моносупап" мощностью 100 л. с.
Частые изменения в его конструкции, производимые в Париже и передававшиеся в Москву неполно и случайно, нехватка материалов, а главное, инертность администрации привели к тому, что освоение двигателя затянулось. За 1916 г. завод выпустил только 40 экземпляров. Военное ведомство настояло на освоении двигателя "Рон" мощностью 110 л. с. с ресурсом 50 ч., который был совершеннее, экономичнее и надежнее "Гнома". К концу 1916 г. удалось изготовить несколько десятков таких двигателей. Тем временем в Севастопольской авиашколе удачно прошли лётные испытания рижского 60-сильного двигателя "Калеп". В ответ французы стали наращивать выпуск более мощного 9-цилиндрового мотора "Рон", ставшего основным двигателем отечественных истребителей. В 1930 году на основе отдела опытного моторостроения авиационного завода им. М.В. Фрунзе и винтомоторного отдела ЦАГИ был создан Институт авиационных моторов (впоследствии ЦИАМ).
Он дал название Авиамоторной улице, а затем и станции метро Калининского радиуса Центральная администрация фирмы "Гном-Рон" в Париже, стремясь сохранить отделение в полной технической зависимости, не создавала в Москве самостоятельного технического бюро. Как писал военный инженер полковник Д. Б. Яковлев, Москва "не имеет ни конструктивных расчетов, ни правильно организованной связи с технической работой Парижа, а принуждена слепо копировать образцы, довольствуясь неполными, а иногда и неверными данными". В начале 1916 г. Яковлев утверждал, что "из всех русских авиационных заводов Московский завод "Гном" является наиболее косным, медлительным, откровенно отстаивающим свои, иногда очень узко понимаемые коммерческие интересы". Все эти факты были известны верховному командованию русской армии, которое уведомило об этом главнокомандующего французской армией Жоффра, а через него и военного министра Франции. Но и после этого улучшения в деятельности московского отделения завода "Гном-Рон" не наступило.
Боязнь порвать техническую связь с парижским заводом, а главное, сомнение в своих силах остановили руководителей военного ведомства от секвестра завода. Завод остался в частных руках и не сумел сколько-нибудь серьёзно увеличить выпуск продукции. Его средняя месячная производительность в начале 1917 г. составляла 40 двигателей воздушного охлаждения. В 1915 г. в Москву эвакуируется рижский завод "Мотор", и к февралю 17-го в России ежедневно выпускается уже до пяти моторов. Недостающие двигатели покупают у партнеров по Антанте. В 1917 г. на уже существующей площадке в Москве французским предпринимателем был построен завод «Сальмсон», который поставил более 400 моторов для военного ведомства России. Моторы «Сальмсон» устанавливались на самолеты ВХ-4, К-1, К-2, К-3, К-4, Моран-Ж. В 1918 г. все отечественные заводы, производящие авиационные двигатели, были национализированы. В 1920 г. завод «Гном» был переименован в «Икар №2», а завод «Сальмсон» - в «Амстро». В 1924 г. завод «Мотор» был объединен с заводом «Амстро» и назван «Мотор № 4 им. М.В. Фрунзе».
В 1927 г. после объединения «Гнома» с заводом № 4 «Мотор» он стал называться заводом № 24 им. Фрунзе. Все это время предприятие вело лицензионный выпуск зарубежных двигателей: французского Rhone мощностью 120 л.с. (обозначение М-2, начал выпускаться в 1919 г.), американского Liberty мощностью 400 л.с. (М-5, 1924 г.), французского Jupiter VI мощностью 480 л.с. (М-22,1929 г.), немецкого BMW VI мощностью 500 л.с. (М-17,1931 г.). А.Микулин с создателями двигателя М-34 В 1931-1932 гг. завод освоил серийное производство двигателя М-34 мощностью 750 л.с. - одного из самых удачных двигателей в истории авиации. М-34 был создан конструктором А.А. Микулиным, в то время руководителем Центрального института авиационного моторостроения. В 1936 г. двигатель стал именоваться в честь своего разработчика (АМ-34), а сам А.А. Микулин назначен главным конструктором завода №24. АМ-34 и его модификации устанавливались на самолётах-разведчиках Р-7, тяжёлых бомбардировщиках ТБ-3, морских ближних разведчиках МБР-2, на рекордном самолёте АНТ-25, а также на торпедных катерах (морской вариант ГАМ-34бис). Кроме того, созданный на его базе АМ-35 мощностью 1,2 тыс. л.с. устанавливался на истребителях МиГ-3 и бомбардировщиках ТБ-7, а "низковысотный" вариант АМ-38 мощностью 1,5 тыс. л.с. - на самом массовом штурмовике Второй мировой войны Ил-2. В октябре 1941 г. завод им. Фрунзе был эвакуирован в Самару. В Москве остался только цех по ремонту двигателей, где выпускались ещё и 82-мм миномёты. В конце 1941 г. московское производство было преобразовано в отдельный авиаремонтный и миномётный завод №337. На нём возобновилось серийное производство мотора АМ-38, ставшего основной продукцией предприятия на время войны.
В 1942 г. завод получил новый №45, при нем также было организовано ОКБ-45. В свою очередь, завод №24 продолжил развитие в Куйбышеве и стал в итоге самарским "Моторостроителем", специализирующимся на выпуске двигателей для ракет-носителей и стратегической авиации. С конца пятидесятых годов там начался выпуск двигателей для ракет знаменитого семейства Р-7. Московский завод № 45 стал называться Московским производственным объединением «Салют». Фирма «Salmson» с 1919 г. занялась производством автомобилей, и в 1956 г. была куплена фирмой «Рено».
"Из всех поставленных в СССР В-25 в настоящее время сохранился всего один. Эта машина не воевала, а совершила вынужденную посадку на трассе АЛСИБа и много лет пролежала в тайге. Ее восстановили на Новосибирском авиационном заводе и передали в музей в Монино".
Источник: В. Котельников, «Бомбардировщик В-25 "Митчелл"»
Ли-2Т
Ли-2Т - советская версия американского двухмоторного пассажирского самолета DC-3 (DC = Douglac Commercial). История этих машин началась в 1937 году, когда Советский Союз купил у "Douglas Aircraft Company" лицензию на производство его модификации - DC-3-196. "Окончательный объем работ по лицензионному соглашению был зафиксирован нарядом "Амторга" от 30 ноября 1937 г. Согласно ему, советской стороне передавалась вся документация по модификации DC-3-196 по состоянию на 3 июня плюс все изменения, которые будут внесены в чертежи до 1 декабря. Комплектация машины предусматривала моторы Райт SGR-1820-G2, винты "Гамильтон стандард", автопилот. Кроме этого фирма "Дуглас" должна была поставить один готовый самолет в разобранном виде и один на стадии подготовки к сборке (т. е. фактически набор узлов и агрегатов), два комплекта заготовок (отливок, поковок и прочего) и покупных изделий. Отдельный пункт оговаривал помощь фирмы в освоении в СССР процесса гидропрессования ". Источник: В. Котельников, «От DC-3 до Ли-2» («Мир Авиации», №04/1999).
Местом производства лицензицонного Dc-3 определили завод № 84 в подмосковных Химках. Предприятие прежде занималось ремонтом авиатехники и сборкой девятиместного пассажирского самолёта ПС-9 (АНТ-9) из задела завода № 22. Работники заводского КБ пересчитали практически все узлы и агрегаты с учетом изменения материалов и других норм прочности. При пересчёте дюймовые размеры округляли в большую сторону. Кроме того, конструкцию приспособили к использованию отечественных материалов, оборудования и приборов. Но главная сложность заключалась в необходимости освоениия советским авиапромом плазово-шаблонного метода производства. Интересно, что кроме СССР, лицензии на выпуск этой удачной машины купили немцы и японцы. Однако "Фоккер" и "Мицубиси" не смогли освоить новый метод производства и выпускали самолеты из американских агрегатов.
Тем не менее, летом 1939 года завод №84 собрал первый ПС-84 (Пассажирский самолет завода №84). К апрелю 1941 года собрали сто машин, треть которых поступила в ВВС СССР, а остальные в ГВФ. В тот же период успешно эксплуатировались два десятка закупленных у американцев DC-3 (115 тысяч долларов за каждую машину).
С началом Великой Отечественной войны завод №84 эвакуировали в Ташкент, где ещё в 1940 году под выпуск ПС-84 и ДБ-3ф начали строить авиазавод №34 . Уже в январе 1942 года ташкентский авиазавод частично возобновил выпуск продукции. В сентябре 1942 года появляется обозначение Ли-2. Самолёт получает название по имени главного инженера завода Бориса Павловича Лисунова. Почему была выбрана фамилия главного инженера, а не директора завода Ярунина - неизвестно. Возможно, дело в иностранном происхождении самолёта. Очень удачно первые две буквы фамилии Лисунов совпадали с началом слова «лицензионный». В пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что личный состав частей, эксплуатировавших самолеты Ли-2, даже после войны расшифровывал это название как «лицензионный второй». Источник: статья Владимира Перова и Олега Растренина, "Ли-2 -"Воздушная лошадка".
У американцев военно-транспортная модификация - C-47 (C - Cargo, т.е. грузовой) появилась в 1940 году, а с начала 1942 года в США начался выпуск модификации С-47 «Skytrain» (с грузовой дверью по левому борту и усиленным полом кабины для перевозки грузов). В Советский Союз по ленд-лизу было поставлено около 700 машин. За тот же период ташкентский авиазавод выпустил около 2258 самолётов Ли-2. К сожалению, наши самолёты выпускались в условиях низкой культуры производства и отличались худшими лётными и эксплуатационными характеристиками. Свою роль сыграли и менее мощные отечественные двигатели М-62ИР (АШ-62ИР), менее удачные винты и куда более скудное радиооборудование.
Ли-2Т CCCP-93914 (№23440808) - послевоенная транспортная модификация (в производстве с 1945 года)
Ли-2Т (39, желтый, №18418809) произведён в январе 1945 года как транспортный самолёт. В музее получил держатели внешней подвески, макет турели и санитарные носилки в салон
Имитация ночного бомбардировщика Ли-2НБ: установлены держатели внешней подвески (максимальная нагрузка 4 бомбы ФАБ-250)
Двигатель М-62 А. Д. Швецова мощностью 1000 л. с., советская версия Wright R-1820 Cyclone 9, стоявшего на DC-3. «Губа» маслорадиаторов под мотогондолой появилась после 1947 года
После окончания Великой отечественной войны на Ташкентском авиазаводе и на авиационном заводе в Комсомольске-на-Амуре начали выпуск транспортного варианта Ли-2Т. В музее находятся два самолёта этого типа:
1) В основной экспозиции представлен Ли-2Т (№18418809). Произведён в январе 1945 года. Эксплуатантом являлись ВВС СССР. Любопытное противоречие: если самолёт был выпущен заводом в военно-транспортном варианте, то откуда в нём багажное отделение и туалет, как на пассажирском Ли-2П? Предположительно, этим переделкам машину подвергли в 1950-ых. В январе 1959 года самолёт передали в музей ВВС в Монино.
Существенно позже на него установили бомбодержатели, макет турели УТК-2 и носилки в салоне (имитация санитарного варианта).
2) В отстойнике находится Ли-2Т CCCP-93914 (№23440808). Зарегистрирован 6 ноября 1965 года. Где эксплуатировался до 1965 года - неизвестно. Дата выпуска также неизвестна, однако производство Ли-2 и его модификаций на Ташкентском заводе было прекращено с 1 апреля 1953 года.
Самолёт был передан в ЛИИ им Громова в г. Жуковском. В 1977 году его списали и передали в музей.
В музее был ещё один Ли-2 (№23440907) с регистрацией CCCP-63905. Зарегистрирован 8 июня 1965 года. Эксплуатантом являлось МАП (Жуковский). Списан в 1977 году. 28 мая 1989 года его доставили в музей. К сожалению, в начале 1990-ых годов он сгорел (как причина упоминается фейрверк), после чего был утилизирован.
См. также:
Douglas C-47A-35-DK Skytrain в Сербском национальном музее авиации (Muzej vazduhoplovstva), Белград
Ли-2Т возле Белорусского государственного музея истории Великой Отечественной войны, г.Минск
Ли-2Т на площадке экспозиции военной техники Центрального музея Великой Отечественной войны, Поклонная гора
Sopwith Triplane
В экспозиции выставлен уникальный летательный аппарат - Sopwith Triplane. Самолёт №5486 оборудованный лыжами, был поставлен Российскому правительству в мае 1917 года для оценки боевых и эксплуатационных качеств, а также изучения возможности организации серийного производства. Удивительно, что этот самолёт сохранился до наших дней, не смотря на все потрясения, преследовавшие Россию. Исторический путь этой машины описал Вячеслав Кондратьев в своей заметке "О бедном триплане замолвите слово ". Цитата:
"В сентябре 1919-го "Триплану" довелось поучаствовать в боях. 24 августа этого года из нескольких авиаотрядов Московского военного округа и инструкторов авиашколы сформировали Авиагруппу Особого назначения (АГОН) для борьбы с прорвавшим фронт и совершавшим рейд по советским тылам кавалерийским корпусом генерала Мамонтова. В приказе о формировании Авиагруппы говорилось, что ей надлежит "уничтожать прорвавшиеся части Мамантова пулеметным огнем сверху и бомбами". В состав группы включили все самолеты авиашколы, имевшие вооружение: семь "Ньюпоров-17", три "Сопвича полуторастоечных", "Фарман-30", "Вуазен", "Эльфауге" (трофейный немецкий LVG C-VI), "Виккерс" FB-19 и Сопвич "Триплан". Авиагруппу возглавил начальник авиашколы Ю.А. Братолюбов, а его "персональной" машиной стал именно "Триплан", который он считал лучшим из имевшихся у него самолетов.
30 августа Братолюбов совершил первый боевой вылет. Обнаружив вражеский обоз, он обстрелял его из пулемета, но вскоре после начала стрельбы отказал синхронизатор и лопасти винта разнесло в щепки. Братолюбов, не растерявшись, отключил двигатель и на планировании приземлился в поле у деревни Крутая. На следующий день к месту посадки на телеге привезли запасной винт. Установив его с помощью механика, Братолюбов благополучно взлетел и вернулся на аэродром. О других боевых вылетах "Триплана" документов не сохранилось. Известно только, что АГОН просуществовала до конца сентября, когда ее расформировали в связи с тем что мамантовцы, закончив свой рейд, ушли обратно за линию фронта. Уцелевшие самолеты и летчики вернулись в Москву. Братолюбова среди них не было - 21 сентября при очередной штурмовке его сбили, захватили в плен и вскоре расстреляли белогвардейцы. Но в тот день он вылетал не на "Триплане".
По окончании Гражданской войны "Триплан" списали, но оставили в авиашколе в качестве учебного пособия. Потом он стал учебным пособием академии ВВС им. Жуковского, а оттуда в конце 1950-х годов попал в Монинский авиамузей. За годы своей долгой "академической" и музейной карьеры самолет лишился "родного" капота, пулемета, приборов, козырька кабины и колес. Сейчас он стоит на нелепых, несоразмерно маленьких колесиках, почти касаясь пола осью шасси
"
Sopwith Triplane
Реактивный сельскохозяйственный самолёт PZL М-15 (CCCP-15105, №1S013-01). Производился в Польше в 1970-ые годы по заказу СССР
Единственный в мире реактивный биплан за свой очень странный вид получил прозвище «Бельфегор»
Voisin Type 3 LAS
Рядом с Sopwith Triplane стоит не менее интересный экспонат - "самолёт похожий на Voisin Type 3 LAS". В 1959 году его передали в музей из Центрального дома авиации и космонавтики вместе с самолётами, чья подлинность не вызывает сомнений: Ла-7, «Сопвич», Миг-15. Вот с тех самых пор и остаётся неизвестным - это оригинальный самолёт или реплика? И если это реплика, то, в каком году её построили, кто это сделал и для чего? В пользу гипотезы о том, что это настоящий биплан начала XX века говорит его сходство с двумя уцелевшими «Вуазенами». По одному экземпляру этих "этажерок" хранится сейчас в музеях Брюсселя и Парижа. Сопоставляя их снимки можно заметить, что у монинского экспоната отсутствуют пулемёт, радиатор двигателя и смотровое окно в полу гондолы (для лучшего обзора вниз и прицеливания при бомбометании). Впрочем, эти детали у брюссельского и парижского «Вуазенов» тоже разнятся.
Ну и чтоб два раза не вставать, пройдёмся по ещё одному мифу. В интернет-рассказах о музее в Монино часто упоминается, что «Вуазен» снимался в кинофильмах «Служили два товарища» и «Новые приключения неуловимых». Это заблуждение. В вышеупомянутых фильмах снимали реплику, сделанную по типу самолёта «Фарман-30». Построил её в 1976 году для съёмок художественного фильма «Воздухоплаватель» старейший ленинградский авиамоделист Евгений Мелентьев. В этом легко убедиться, пересмотрев эти киноленты. Кстати, если будете пересматривать, обратите внимание на важного, усатого лётчика, управлявшего полётом. Это авиаконструктор и историк авиации - Вадим Борисович Шавров, известный созданием самолётов-амфибий (было выпущено 1200 единиц Ш-2) и двухтомной монографией «История конструкций самолётов в СССР». Во время полётов на реплике «Фармана» в картине «Служили два товарища» ему было уже 70 лет.
Интереснейший экспонат - отечественный авиационный дизель АЧ-30Б. Тема использования в авиации силовых установок такого типа активно исследовалась в 1920-ых годах в Германии, США, Франции и Чехословакии. Однако выпускались они в малых количествах. Массовое использование сдерживали существенные недостатки такого типа авиационных моторов. Во-первых, дизель воспринимает большие ударные нагрузками, характерные для процесса сгорания топлива, которое воспламеняется от сжатия, поэтому значительно тяжелее карбюраторного собрата той же мощности. Во-вторых, дизели имеют худшую по сравнению с бензиновыми моторами приемистость. Для их запуска требуется мощный стартер, гораздо более тяжелый, чем у карбюраторного мотора. Борьбу с трудностями инженеры затеяли из-за двух достоинств дизельных моторов: меньший расход топлива по сравнению с карбюраторными моторами, а также меньшая пожароопасность (в качестве топлива использовали керосин).
У Советского Союза имелся свой интерес к авиационным дизелям. Причина крылась в дефиците высокооктанового бензина. Зато в избытке имелись керосин и газойль, получаемые в процессе крекинга нефти, как побочный продукт производства бензина. Наши предки сначала попытались купить работающий импортный образец и наладить его производство. В 1930 году приобрели комплект чертежей и два американских серийных экземпляра "Packard Diesel", конструкции Lionel Woolson. Испытания провели в созданном накануне в Москве Институте авиационного моторостроения (ИАМ) и остались недовольны. Тогда, в 1931 году, был разработан план опытного моторостроения на 1932-1933 годы, который, в частности, предусматривал создание своими силами шести моделей авиадизелей. Несколько исследовательских групп работали над своими проектами.
Наступил 1937 год, а ни одна из групп, кроме Чаромского (ЦИАМ) не выдала рабочего мотора. Разве что харьковская Лаборатория двигателей внутреннего сгорания представила конструкцию, которая легла в основу танкового мотора В-2. Любопытно, что в этот период из Испании доставили обломки двух дизелей Junkers Jumo 205, на которых летал бомбардировщик Юнкерс Ju.86. Из них собрали один мотор, пригодный для изучения на стенде в ЦИАМ. Инженеры пришли к выводу о том, что немецкие дизели радикально отличаются от отечественных и имеют свои недостатки. Через два года изучения трофеев идея их копирования была отброшена. Не знаю, чем наших не устроил Jumo 205 - на них летающие лодки "Люфтганзы" Do18 и Do26 пересекали Атлантику.
Между тем, затяжка с доводкой отечественных дизелей привела к тому, что в 1938 году были арестованы Чаромский и ряд его сотрудников. Впрочем, причины многолетнего отставания от сроков, намеченных в плане 1931 года, крылись не в саботаже отдельных лиц, а в отсталости отечественного машиностроения в области создания топливной аппаратуры. Кстати, те образцы, что всё-таки начали производить перед Великой Отечественной войной, заимствовали компоновку и принципиальные решения немецких устройств (например, плунжерного насоса фирмы "Бош"). Оставшийся на свободе заместитель Чаромского - инженер В.М. Яковлев возглавил отладку АН-1, отныне называвшегося М-40. В мае 1940 года на государственные испытания он представил модификацию с четырьмя турбокомпрессорами ТК-88. Несмотря на неудовлетворительные результаты мотор, решили запускать в серию и оснащать им бомбардировщики Ер-2 и ТБ-7 (он же Пе-8 или АНТ-42).
Тем временем, заключенный Чаромский начал работу в Остехбюро НКВД на заводе № 82. Любопытно, что заново начав работу над авиадизелем, он получил возможность пересмотреть ряд важнейших узлов двигателя с учетом уже накопленного опыта. В мае 1940 года Чаромский представил мотор М-30, который был легче по весу, проще в производстве и оснащался гораздо более надежными турбокомпрессорами ТК-82. Весной 1941 года М-30 и М-40, использовали для оснащения серийных Ер-2 и ТБ-7 (будущие Пе-8). Примерно тогда же началось и сотрудничество Чаромского и Ермолаева (конструктора Ер-2). Недостатки авиадизелей воспринимались как временные, постепенно устранимые, в ходе строевой эксплуатации. Очень уж соблазнительными были теоретические расчёты, обещавшие увеличение дальности полёта ТБ-7 с М-40 в полтора раза относительно машины с бензиновыми двигателями. Сейчас это решение кажется опрометчивым, но учтите ощущение надвигающейся большой войны.
Дизельный авиадвигатель М-30 (АЧ-30Б) конструкции А.Д.Чаромского
7,62-мм авиационные пулемёты ДА и Lewis
Вскоре после начала войны, в ночь на 8 августа 1941 года, 15 флотских ДБ-3 сбросили по 500 кг бомб на Берлин и его окрестности. 10 августа в ночной рейд на столицу Германии должны были уйти самолёты 81-ой авиадивизии: 12 ТБ-7 из 432 ТБАП и 16 Ер-2 из 33 ТБАП. На всех стояли дизельные двигатели, которые должны были обеспечить полёт на предельной дальности и возвращение обратно. Расчёты показывали, что ТБ-7 с новыми моторами М-40Ф могут взять 4000 кг бомб. Во время взлёта у ТБ-7 майора Егорова отказали два правых дизеля М-40Ф, и самолёт потерпел катастрофу. После этого взлёт был прекращён. К цели ушли только 7 ТБ-7 и 3 Ер-2. До Берлина долетели шесть. На свой аэродром вернулся только ТБ-7, оснащенный моторами М-30 (командир майор Угрюмов). ТБ-7 лейтенантов Перегудова и Бидного имел отказы турбокомпресcоров на двух моторах по причине чего сели на подвернувшихся аэродромах.
Вроде бы на этом жёстком уроке пора было прекратить игры с авиадизелями. Уцелевшие ТБ-7 отправляли на казанский завод для переоснащения бензиновыми двигателями. Однако летом 1942 года организовывается новый завод №500 по производству мелких серий авиационных дизелей, а Чаромского выпускают из заключения. Во второй половине 1942 года он представляет модификацию - М-30Б (с 1944 года этот двигатель стал называться по инициалам конструктора - АЧ-30Б). Мотор отличается тем, что наддув осуществлялся не только двумя турбокомпрессорами ТК-82, но и приводным центробежным нагнетателем (ПЦН), заимствованным от двигателя Микулина АМ-38. Нагнетатель обеспечивал устойчивую работу мотора при пониженных расходах топлива и на больших высотах. Этот авиадизель с комбинированным наддувом выпускался на заводе №500 и предназначался для установки на бомбардировщики Ер-2, которые повторно были запущены в серийное производство. Всё бы хорошо, да только вес двигателя существенно вырос. В результате масса пустого Ер-2 с дизельным М-30Б почти на полторы тонны превышала вес бомбардировщика с бензиновыми АМ-37. Это обернулось малой скороподъемностью, большим разбегом. Неспособность лететь на одном моторе без потери высоты означала вынужденную посадку в случае отказа двигателя. Планирование перед посадкой приходилось осуществлять с выключенными моторами.
В 1942 году дизели снова попробовали поставить на Пе-8 (ТБ-7 переименовали в память о погибшем Петлякове). Ремоторизацию прошли два самолёта. Один из них даже совершил боевой вылет. Претензий к М-30 было немного. В процессе испытаний потребовалась замена всего одного М-30Б, т.е. проблемы с надёжностью и ресурсом более-менее решались, но снова были отмечены посадки огромного Пе-8 в режиме планера, с выключенными двигателями. Повторялась картина, как на испытаниях перед войной, когда такие посадки были практически нормой. Таким образом, сохранилась проблема с регуляторами малого газа, из-за ненадежности которых, двигатели порой глохли при рулении и заходе на посадку. В общем, Пе-8 выпускались исключительно с моторами М-82Ф.
Несмотря на то, что весной 1944 года государственные испытания Ер-2 с АЧ-30Б провалились, в сентябре А.Д. Чаромский и В.Г. Ермолаев были отмечены Сталинскими премиями и генеральскими званиями. В декабре 1944 года качество моторов удалось улучшить. На Ер-2 с новым АЧ-30БФ (взлетная мощность 1900 л.с., номинальная - 1500 л.с.) впервые были достигнуты приемлемые взлетные характеристики. АЧ-30БФ отличался системой впрыска дополнительного топлива во входные патрубки турбокомпрессоров. Командование авиации дальнего действия намеревалось перевооружить еще пять полков, прежде летавших на Ил-4. В боевых действиях успели принять участие 327-й и 329-й авиаполки. 7 апреля 1945 года 17 наиболее подготовленных экипажей Ер-2 приняли участие в дневном налете на Кенигсберг. Впоследствии бомбили Берлин и подступы к нему. Остальные авиаполки на Ер-2 участия в боевых действиях не принимали.
Война закончилась, а довести серийные дизели АЧ-30Б до требуемого уровня надежности никак не удавалось. Сколько бы могла длиться эта история - неизвестно, но в марте 1946 года производство Ер-2 и вместе с ней авиадизеля АЧ-30Б и его вариантов прекратили. Причин тому было несколько.
Во-первых, весной 1946 года были по делу, инициированному Василием Сталиным и авиаконструктором А.С. Яковлевым, были арестованы и осуждены руководители авиационной промышленности и командование ВВС СССР.
Во-вторых, на казанском заводе полным ходом развернулись работы по копированию американского бомбардировщика Б-29 (будущий Ту-4), который качественно превосходил Ер-2.
В-третьих, министерство авиапромышленности направило все ресурсы на внедрения в производство газотурбинных двигателей. Например, в Самаре налаживали выпуск РД-10 (советской копии Jumo-004), а в Казани - РД-20 (BMW-003) и РД-21 (BMW-003С).
В.М. Яковлев переехал в Николаев, где занялся реализацией проекта своего двигателя М-501 в качестве судовой установки. Чаромский же занялся изучением и конструированием дизеля по схеме, позаимствованной у немецких Junkers Jumo - с парой поршней, двигающихся встречно в одном цилиндре. Не найдя понимания в авиационной отрасли, он предложил свой компактный дизель в качестве силовой установки для танков. В 1954 году А.Д. Чаромский возглавил группу конструкторов-дизелистов харьковского завода транспортного машиностроения №75. Результатом стали танковые турбодизели 4ТД и 5ТД.
Двигатели Anzani
В 1908 году во Франции конструктор Alessandro Ambrogio Anzani выпустил гоночный мотоцикл с трехцилиндровым карбюраторным мотором воздушного охлаждения мощностью 25 л.с. и весом 65 кг. Двигатель Anzani имел три цилиндра, расположенных под углом 60° друг к другу. 25 июля 1909 года с этим мотором Louis Bleriot совершил свой исторический перелет через Ла-Манш. В дальнейшем мотор Anzani послужил прототипом серии веерообразных и звездообразных авиационных моторов воздушного охлаждения. Росту их популярности помогали очевидные преимущества моторов воздушного охлаждения - малый вес, простота обслуживания и т.д.
24 мая 1910 года в Санкт-Петербурге состоялся первый устойчивый и управляемый полет самолёта отечественной конструкции. Биплан «Гаккель-III», созданый конструктором Яковом Модестовичем Гаккелем, пролетел 200 метров. Сначала Гаккель оснастил свой аэроплан французским двухцилиндровым двигателем «Антуанетт» (25 л.с.). Однако мощности мотора было недостаточно и Гаккель приобрел и установил на машину 35-сильный трехцилиндровый «Anzani». Так как скорость самолета была мала, то двигатель воздушного охлаждения перегревался. Тогда конструктор заменил «Anzani» на немецкий 50-сильный четырехцилиндровый мотор "Аргус". С ним уже стали возможны более продолжительные полёты.
Летом 1902 года французский инженер Leon Levavasseur [ну не умею я правильно исполнять транслитерацию французских фамилий] убедил промышленника Jules Gastambide в том, что авиация будет нуждаться в мощных, легких двигателях, и предложил начать производство таковых. Для большей убедительности инженер предложил назвать линейку двигателей - Антуанетта, в честь дочери инвестора. К 1904 году в Европе большинство гоночных катеров были оснащены этими двигателями. Leon Levavasseur работал над различными проектами, вплоть до моторов с тридцати двумя цилиндрами. В своих изделиях он широко применял такие передовые идеи, как например, непосредственный впрыск топлива (причём количество впрыскиваемого бензина регулировалось изменением хода поршня нагнетательного насоса) и испарительное охлаждение (с конденсацией пара в особом холодильнике и возвратом конденсата в охлаждающую систему мотора специальной помпой). В общем, двигатели "Antoinette" дали сильнейший толчок развитию авиации. В частности, они были установлены почти на всех первых французских самолетах и очень широко применялись вплоть до 1910 года. Не снижало популярность и то, что из-за отсутствия карбюратора "Antoinette" были весьма капризными (особенно при запуске), да и надежность оставляла желать лучшего.
Восьмицилиндровый авиационный мотор водяного охлаждения «Antoinette», 1913 год
Экспериментальный мотор «Гипоцикл» А.В. Нестерова
Двухцилиндровый двигатель Anzani (25 л.с., 1907 год) применялся на моноплане Лихачёва, Гаккель-3, С-3 и др.,
Авиационный мотор Renault (50 л.с.)
Ещё один любопытный представитель французского моторостроения - восьмицилиндровый V-образный Renault воздушного охлаждения, мощностью 50 лошадиных сил. Интересен он тем, что именно на моделях мощностью 50 и 75 л.с., в 1907 году завод Renault впервые применил вентиляторный обдув. Конструкция получилась неплохая, но вот только весил такой мотор воздушного охлаждения больше, чем двигатель с водяным охлаждением.
Прежде чем перейти к осмотру выставленных в музее ротативных двигателей, предлагаю прочесть краткий техминимум. "Основным типом двигателя воздушного охлаждения в Первую мировую войну был так называемый ротативный мотор, в котором цилиндры вместе с картером вращаются вокруг неподвижного коленвала, жестко закрепленного в фюзеляже. Такие моторы со звездообразным расположением цилиндров обладали хорошей равномерностью хода и за счет отсутствия тяжелого маховика (его роль выполнял сам двигатель) имели наименьшую по тем временам удельную массу. К их преимуществам можно отнести также более выгодные условия охлаждения вращающихся цилиндров. Ради этих достоинств приходилось мириться с целым букетом серьезных недостатков, присущих данной схеме.
Во-первых, ротативные моторы отличались повышенным расходом бензина и особенно - масла, которое просто разбрызгивалось при работе через выпускные клапаны, расположенные в головках цилиндров. И механики после каждого вылета, проклиная всё на свете, очищали от полусгоревшей «касторки» нижние поверхности крыльев, фюзеляжа и оперения.
Во-вторых, по понятной причине, никакое обслуживание или регулировка работающего мотора были невозможны. Наконец, в-третьих, ротативные двигатели имели довольно низкий предел частоты вращения, не превышавший как правило 1200-1300 об/мин. При увеличении числа оборотов чрезмерно возрастали центробежные нагрузки на картер и затраты мощности на «прокрутку» самого мотора.
Но несмотря на всё это, ротативный мотор верой и правдой служил авиации вплоть до начала 1920-х годов
".
Источник: Вячеслав Кондратьев, «Авиадвигатели первой мировой войны» - приложение к циклу справочных изданий, посвященных самолетам эпохи Первой Мировой войны.
Авиационный ротативный двигатель Clerget 9Bf
Начнём с девятицилиндрового ротативного двигателя Clerget-Blin 9Bf (максимальная мощность 135 л/с при 1250 об/мин). Его устанавливали на широко известный истребитель Sopwith «Strutter» полуторастоечный (strutter в переводе с английского - «задавака»). Обратите внимание, что на шильдике французского мотора написано Gwynnes Ltd., Hammersmith, London, 1917 год. Дело в том, что кроме производства во Франции, лицензионный выпуск ротативных двигателей конструкции Клерже в годы Первой мировой войны был также налажен в Великобритании на заводах компаний Gwynnes Limited, Ruston Proctor и Gordon Watney. Там же выпускали английские двигатели Bentley BR.1 (заменившие Clerget 9B на истребителях Sopwith Camel) и Bentley BR.2 для истребителей Sopwith 7F.1 Snipe.
Французский ротативный двигатель Clerget 9Bf (9 цилиндров, f - модификация мотора мощностью 130 л.с.) собран Gwynnes Ltd в Великобритании
Двигатель не имел выпускных коллекторов, и когда выпускной клапан на верхней части головки открывался, то выхлопные газы содержащие большое количество касторового масла, выходили непосредственно под капот
Типичный ротативный двигатель истребителя времён Первой мировой был прикрыт капотом лишь частично. Невысокие рёбра цилиндра обеспечивали достаточное рассеивание тепла
Стенки цилиндра были довольно тонкими, и головка, как правило, была единым целым с цилиндром, в результате чего достигалась простая и легкая конструкция двигателя
Авиационный ротативный мотор Gnome Monosoupape «тип В»
Следующий двигатель - французский ротативный мотор Gnome Monosoupape «тип В». Вновь обратимся к работе Вячеслава Кондратьева, «Авиадвигатели первой мировой войны». Цитата:
"Из двигателестроительных одной из самых известных была французская фирма Societe des Moteurs Gnome, в свое время занимавшаяся производством двигателей внутреннего сгорания для промышленного производства.
В 1900 году она купила лицензию на производство маленького одноцилиндрового стационарного двигателя (мощность 4 л.с.) Gnom у немецой фирмы Motorenfabrik Oberursel. Это движок продавался во Франции под французским наименованием Gnome и при этом настолько успешно, что наименование это было использовано в названии фирмы.
Первый вполне надежный и работоспособный ротативный мотор, названный «Гномом», сконструировал в 1908 году французский инженер Лаурен Сегин.
В предвоенные годы этот двигатель получил широкое распространение и повсеместное признание в авиационных кругах. На «Гномах» летало большинство французских, английских, итальянских и русских аэропланов.
...
Не совсем удачной конструктивной особенностью ранних «Гномов» были автоматические впускные клапаны, ввинченные в донца поршней. Напряженный режим работы клапанов нередко приводил к их поломкам. Особенно часто ломались пружины. Устав бороться с этим злом, Сегин решил вообще отказаться от впускных клапанов, применив так называемую фонтанную продувку цилиндров, при которой роль клапана играет сам поршень.
Так появился «Гном-Моносупап», что в переводе с французского означает буквально «одноклапанный». Двигатель пошел в серию в 1914 году. В больших количествах выпускались его семицилиндровая («тип А») и девятицилиндровая («тип В») модификации. «Тип А» развивал 80 л.с, «тип В» - 100 л.с.
"
Авиационный ротативный мотор Le Rhone 9J
В 1915 году объединились две французские компании Societe des Moteurs Gnome и Societe des Moteurs Le Rhone. Через год, в 1916, они совместно выпустили удачный ротативный авиамотор 9J. У первой модификации имелось семь цилиндров, но в этом же году появились девятицилиндровые версии 9C (80 л.с.), 9Jа (110 л.с.), 9Jb и 9Jby (по 130 л.с.). Двигатель 9J был экономичнее и надёжнее предшественников - усовершенствованный игольчатый карбюратор обеспечивал устойчивую работу мотора на всех режимах полета. К особенностям мотора также можно отнести наличие управляемых впускных клапанов в головках цилиндров и специальных трубопроводов от картера к цилиндрам для подвода топливо-воздушной смеси. Постепенно «Гномы» были вытеснены из фронтовой авиации. Morane-Saulnier, Nieuport, Sopwith и многие другие истребители стран Антанты использовали этот двигатель.
Авиационный ротативный мотор Le Rhone 9J (110 л.с.), разработанный французской компанией Societe des Moteurs Gnome et Rhone
Из-за вращения цилиндров топливо-воздушная смесь не может быть подведена к ним привычным нам порядком, поэтому подаётся туда из картера по трубам впускного коллектора
Управляемый впускной клапан в головке цилиндра
Любопытно, что за год до начала Первой Мировой войны, германская фирма Motorenfabrik Oberursel организовала лицензионное производство французских ротативных двигателей Gnome. Немцы дали этим двигателям обозначение "U-серия" (от немецкого слова Umlaufmotor, обозначающего ротативный двигатель). Удивительно, но факт - после начала войны немцы не потеряли доступа к французским технологиям. Копия Le Rhone 9J якобы без разрешения производилась на Motorenfabrik Oberursel. Хорошо известный истребитель, триплан Fokker Dr.I, был оснащён именно клоном 9J, получившим в Германии название Oberursel UR.II.
Что же касается положения дел с ротативными авиадвигателями в нашем родном Отечестве, то оно изложено в замечательной статье, которую написал Юрий, автор сайта "Авиация, понятная всем ". Называется она "Ротативный двигатель. Чумазый вояка… ". Цитата:
"Перед войной военное ведомство купило лицензии на постройку ротативных двигателей "Гном" из деталей, изготовляемых во Франции. Их сборка производилась на заводе французского общества "Гном-Рон", созданном в 1912 г. в Москве на Ткацкой улице.
Выпускавшийся заводом двигатель имел ненадежную конструкцию, его наиболее слабыми частями были обтюраторы (латунные манжеты), применявшиеся вместо поршневых колец. Часто ломались пружины автоматического впускного клапана. Ресурс двигателя составлял 30 ч. Эти крупные недостатки заставили завод в конце 1915 г. перейти к производству двигателя "Моносупап" мощностью 100 л. с. Частые изменения в его конструкции, производимые в Париже и передававшиеся в Москву неполно и случайно, нехватка материалов, а главное, инертность администрации привели к тому, что освоение двигателя затянулось. За 1916 г. (на 1 ноября) завод выпустил только 40 экземпляров
".
Cоветский авиационный двигатель М-4 (Испано-200), копия французского мотора Hispano-Suiza 8Bb
"В рамках программы развития автомобильной и авиационной промышленности в конце 1916 г. у французов приобрели лицензию на мотор 8В. Заплатило за нее государство. В декабре того же года Экипажно-автомобильная фабрика П. Ильина в Москве, собиравшая английские двигатели "Санбим", начала осваивать выпуск 200-сильного мотора "Испано-Сюиза" 8В. Но, по данным Управления воздушного флота (УВФ), вплоть до апреля 1918 г. ни одного мотора фабрика не сдала. Заказ на 200 таких же двигателей получил и завод "Анатра" в Одессе. Там, по-видимому, к выпуску "Испано" даже не приступали.
В декабре 1918 г. штаб РККВФ выдал заводу "Мотор" в Москве заказ на 100 таких двигателей под названием "Русский Испано" или "Испано-200". Два головных образца требовалось предъявить к 1 января 1920 г. За основу взяли модель 8Вb с понижающим редуктором, но переработали конструкцию в соответствии с имевшимся оборудованием, материалами и комплектующими. Например, на экземпляре, представленном в Политехническом музее в Москве, от французских аналогов отличаются днище картера и устройства запуска ручным стартером. Весь 1919 г. ушел на освоение технологии и подготовку оснастки. Значительные задержки были вызваны нехваткой комплектующих, в частности, магнето, необходимостью освоения технологии отливки алюминиевых поршней, а также отъездом из России французских специалистов. Первый мотор был выпущен только в июле 1920 г., его испытания завершили 24 марта 1921 г. Он был на 4 кг тяжелее оригинала, а его надежность оставляла желать лучшего.
К этому времени он уже порядком устарел. На Западе появились более мощные и совершенные типы двигателей. До конца 1922 г. изготовили всего 36 экземпляров, далее "Русский Испано" сняли с производства как устаревший. Выпущенные моторы использовались в качестве запасных для импортных самолетов. В 1923 г., после введения унифицированной системы обозначений авиационных двигателей, "Испано-200" переименовали в М-4 или М4-200
".
Развитием М-85, М-86 стал двигатель М-87. Работы по новому мотору были начаты Назаровым весной 1936 года, проект получил наименование М-85В.
На М-85В предусматривалось увеличение степени сжатия и внедрение нового ПЦН с центральным входом (ранее вход воздуха осуществлялся по улитке). Летом 1936 года Назаров был переведен на завод №16 в Воронеже. На место Назарова был назначен инженер Владимиров, который продолжил работы по проекту М-85В, переименованному в М-87. Владимиров предложил еще один вариант двигателя с использованием двухскоростного нагнетателя. Этот вариант позднее получил наименование М-88. Разрабатывать двухскоростной ПЦН поручили бригаде под руководством Водолажского. Владимиров проработал в должности главного конструктора до конца 1937 года, когда его сменил Филин. Работы по двигателю велись что называется ни шатко ни валко и тем не менее к концу 1937 года завод №29 вымучил три опытных экземпляра М-87, которые передали на заводские испытания. Так как отставание от планов развития линии Мажоров к этому времени составляло уже год, параллельно, не дожидаясь результатов испытаний, запустили в работу малую серию М-87. Процесс испытаний выявил большое количество дефектов, ресурс М-87 не превышал 50 часов. Кадровые выводы последовали незамедлительно и Филин был арестован. В начале 1938 года на заводе появился новый главный конструктор – Туманский. Состояние дел на заводе и в ОКБ-29 сложилось к этому моменту незавидное. Требовалось довести серийные М-85 и М-86, запустить в серию М-87, закончить проектные работы и передать на испытания М-88.
Кадровая чехарда, распыление сил на одновременные работы по М-85, М-86, М-87 и М-88 привели к тому, что были провалены все планы по выпуску двигателей. Для исправления сложившейся ситуации было принято решение об усилении кадрового состава ОКБ-29, для чего с завода № 26 была направлена группа специалистов во главе с Климовым. Этой группе предстояло довести до кондиций М-87, в котором был выявлен целый букет неприятностей - разрушался механизм привода ПЦН, выкра¬шивались шестерни редуктора, ломались поршневые пальцы, прогорали днища поршней. Группа Климова за полгода решила проблемы, которые не удавалось победить два года. В октябре 1938 года, с опозданием на полтора года, первая партия из 70 двигателей, получивших наименование М-87А, была принята военпредами. До конца 1938 года было выпущено более 700 двигателей.. Работы по доводке М-85 и М-86, которые так и не дали результатов свернули, а их выпуск прекратили.
Степень сжатия по сравнению с М-86 было на М-87 поднята с 5,5 до 6,7, новая конструкция нагнетателя позволила повысить высотность. Мощность на границе высотности была поднята с 800 до 950 л.с., взлетная мощность составляла 925 л.с., вес по сравнению с М-86 увеличился всего на 5 кг.
В конструкцию М-87А была увеличена площадь оребрения, изменено резьбовое соединение с гильзой, изменена геометрия камеры сгорания, увеличено число поршневых колец. Ресурс двигателя был доведен до 100 часов.
Дальнейшим развитием стал двигатель М-87Б, на котором усилили картер, снова увеличили площадь оребрения, при изготовлении гильз ввели технологию азотирования, установили новый карбюратор и регулятор частоты вращения. Ресурс двигателя довели до 150 часов.
Имелась еще модификация М-87Д, которая серийно не выпускалась.
Двигатель М-87
Объем - 38,65 литра
Мощность - 925 л.с. у земли, 950 л.с. на высоте 4500 метров
Удельная мощность – 20,7 л.с.\литр, 0,675 кг.\л.с.
aviator 2017-07-07T22:40:36+00:00
Ротативные авиационные двигатели «Gnome» (Гном).
Первый вполне надежный и работоспособный авиационный ротативный двигатель , названный «Gnome», сконструировал в 1908 году французский инженер Лаурен Сегин. В предвоенные годы этот двигатель получил широкое распространение и повсеместное признание в авиационных кругах. На ротативных двигателях фирмы «Societe des Moteurs Gnome» с воздушным охлаждением летало большинство французских, английских, итальянских и русских аэропланов. Моторы Сегина строились в пяти- и семицилиндровых вариантах. В первом случае их мощность составляла 50-60 л.с., масса — 76 кг, во втором — соответственно — 70-80 л.с. и 94 кг.
Двигатель «Gnome» был один из нескольких популярных роторных двигателей военных самолетов времен Первой Мировой войны. Коленчатый вал этого двигателя крепился к корпусу самолета, в то время как картер и цилиндры вращались вместе с пропеллером. Двигатель уникален тем, что его впускные клапана расположены внутри поршня. Работа данного двигателя осуществляется по всем известному циклу Отто. В каждой заданной точке каждый цилиндр двигателя находится в различной фазе цикла.
Преимущества данного двигателя:
-нет необходимости в установке противовесов;
-цилиндры постоянно находятся в движении, что создает хорошее воздушной охлаждения, что позволяет избегать системы жидкостного охлаждения;
-вращающиеся цилиндры и поршни создают вращающийся момент, что позволяет избегать применение маховика.
Недостатки:
-усложняет маневрирование самолета из-за т.н. гироскопического эффекта;
-плохая система смазки, поскольку центробежные силы заставляи смазочное масло скапливать на перефирии двигателя. Масло приходилось смешивать с топливом для обеспечения надлежащего смазывания.
В дальнейшем на базе «Gnome» был разработан ротативный двигатель «Gnome Omega», имевший немалое количество модификаций и устанавливавшийся на самые различные самолеты. Известны так же другие массово производившиеся двигатели этой фирмы. Например, «Gnome 7 Lambda» – семицилиндровый, мощностью 80 л.с. и его продолжение «Gnome 14 Lambda-Lambda» (160 л.с.), двухрядный ротативный двигатель с 14-ю цилиндрами.
Фирмы «Societe des Moteurs Gnome» и «Sociеtе des Moteurs Le Rhоne» первоначально соперничали, но потом объединились и с 1915 года уже работали совместно под названием «Sociеtе des Moteurs Gnome et Rhоne».
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 50 л.с. Схема 1.
Двигатель «Gnome» мощностью 50 л.с. Схема 2.
Двигатель «Gnome 7 Omega».
Двигатель «Gnome 7 Omega Lambda» на самолете (без капота).
Список источников:
В.Кондратьев. Фронтовые самолеты Первой мировой войны.
Журнал «Двигатель» №№ 5-6 за 2000 г.
Фотоархив Петра Заики.
Сегодня поговорим о двигателе, эра расцвета которого пришлась на тот период времени, когда авиация еще не вышла из состояния «летающих этажерок», но когда эти самые этажерки уже чувствовали себя в воздухе достаточно уверенно.
Истребитель Sopwith Camel F.1 с двигателем Clerget 9B.
Основные принципы самолето- и двигателестроения быстро принимали устойчивые очертания. Появлялось все больше моделей двигателей для аэропланов, а вместе с ними как новые победы, так и новые проблемы в двигателестроении. Конструкторы и инженеры стремились (как это, вобщем-то, происходит и сейчас:-)) максимально облегчить двигатели и при этом сохранить или даже увеличить их тяговую эффективность.
На этой волне и появился ротативный двигатель для тогдашних аэропланов. Почему именно для аэропланов? Да потому что сам по себе этот тип двигателя был разработан даже значительно раньше первого полета братьев Райт.
Однако обо всем по порядку. Что из себя представляет ротативный двигатель…. На английском rotary engine (что, кстати, на мой взгляд странно, потому что этим же словом обозначается роторный двигатель (двигатель Ванкеля)). Это двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры с поршнями (их нечетное количество) расположены радиально в виде звезды, обычно четырехтактный.
Рабочее топливо - бензин, воспламенение происходит от свечей зажигания.
По внешнему виду он очень похож на появившийся практически одновременно с ним и хорошо нам сегодня известный радиальный (звездообразный) поршневой двигатель. Но это только в неработающем состоянии. При запуске ротативный двигатель на неосведомленного о нем человека производит сильное впечатление.
Работа ротативного двигателя.
Происходит это потому, что уж очень необычно, на первый взгляд, выглядит его работа. Ведь вместе с винтом вращается и весь блок цилиндров, то есть, по сути дела весь двигатель. А вал, на котором происходит это вращение закреплен неподвижно. Однако в механическом плане ничего необычного тут нет. Просто дело привычки:-) .
Топливо-воздушная смесь из-за вращения цилиндров не может быть подведена к ним обычным порядком, поэтому попадает туда из картера, куда подводится через полый неподвижный вал от карбюратора (или устройства его заменяющего).
Впервые в патент на ротативный двигатель получил французский изобретатель Félix Millet в 1888 году. Тогда этот двигатель поставили на мотоцикл и показали его на всемирной парижской выставке в 1889 году.
Ротативный двигатель Félix Millet на мотоцикле.
Позже двигатели Félix Millet ставились на автомобили, один из которых принял участие в первой в мире автомобильной гонке Paris–Bordeaux–Paris в 1895 году, а с 1900 года эти двигатели ставили на автомобили французской фирмы Darracq.
В дальнейшем инженеры-изобретатели стали обращать внимание на ротативный двигатель уже с точки зрения применения его в авиации.
Первым в этом плане был бывший ньюйоркский часовщик Stephen Balzer, создавший свой ротативный двигатель в 1890 году и ставший автором (совместно с инженером Charles M. Manly) первого в истории двигателя, разработанного конкретно для аэроплана, известного под названием Manly-Balzer engine.
Практически одновременно с ним работал американский инженер Adams Farwell, строивший автомобили с ротативными двигателями с 1901 года.
Открытый картер двигателя Le Rhône 9J.
По некоторым сведениям принципы конструкции его двигателей были взяты за основу производителями знаменитых впоследствии двигателей «Гном».
Что же так привлекало инженеров в ротативном двигателе? Что в нем такого полезного для авиации?
Есть две основные особенности, которые и являются его главными положительными качествами. Первая - это самый малый (по тому времени) вес по сравнению с двигателями той же мощности. Дело в том, что частоты вращения тогдашних двигателей были невысокие и для получения необходимой мощности (в среднем тогда порядка 100 л.с. (75 кВт)) циклы воспламенения топливовоздушной смеси давали о себе знать весьма ощутимыми толчками.
Чтобы этого избежать двигатели снабжались массивными маховиками, что, естественно, влекло за собой утяжеление конструкции. Но для ротативного двигателя маховик был не нужен, потому, что вращался сам двигатель, имеющий достаточную массу для стабилизации хода.
Такие двигатели отличались плавностью и равномерностью хода. Зажигание производилось последовательно в каждом цилиндре через один по кругу.
Второй особенностью было хорошее охлаждение. Металлургическая промышленность в те времена была не настолько развита, как сейчас и качество сплавов (в плане термостойкости) было не слишком высоким. Поэтому требовалось хорошее охлаждение.
Скорости полета самолетов были не высокие, поэтому простое охлаждение набегающим потоком стационарного движка было недостаточным. А ротативный двигатель здесь находился в более выгодном положении, потому что сам вращался с достаточной для эффективного охлаждения скоростью и цилиндры хорошо обдувались воздухом. При этом они могли быть как гладкими, так и оребренными. Охлаждение было достаточно эффективным даже при работе двигателя на земле.
Теперь отвлечемся на пару полезных роликов о работе ротативного двигателя. Первый – это моделирование его работы на компьютере. Во втором показана работа “внутренностей” двигателя Le Rhône.
Расцвет ротативных двигателей пришелся на первую мировую войну. В то время авиация уже достаточно серьезно участвовала в боевых действиях и воздушные бои не были редкостью. Самолеты и двигатели для них производились всеми крупными участниками войны.
Из двигателестроительных одной из самых известных была французская фирма Société des Moteurs Gnome, в свое время занимавшаяся производством двигателей внутреннего сгорания для промышленного производства. В 1900 году она купила лицензию на производство маленького одноцилиндрового стационарного двигателя (мощность 4 л.с.) Gnom у немецой фирмы Motorenfabrik Oberursel. Это движок продавался во Франции под французским наименованием Gnome и при этом настолько успешно, что наименование это было использовано в названии фирмы.
Ротативный двигатель Gnome 7 Omega.
В дальнейшем на базе Гнома был разработан ротативный двигатель Gnome Omega, имевший немалое количество модификаций и устанавливавшийся на самые различные самолеты. Известны так же другие массово производившиеся двигатели этой фирмы. Например, Gnome 7 Lambda – семицилиндровый, мощностью 80 л.с. и его продолжение Gnome 14 Lambda-Lambda (160 л.с.), двухрядный ротативный двигатель с 14-ю цилиндрами.
Двигатель Gnome Monosoupape.
Широко известен двигатель Gnome Monosoupape (один клапан), начавший выпускаться в 1913 году и считавшийся одним из лучших двигателей в начальный период войны. Этот «лучший двигатель»:-) имел всего один клапан, использовавшийся и для выхлопа и для забора воздуха. Для поступления топлива в цилиндр из картера, в юбке цилиндра был сделан ряд специальных отверстий. Двигатель был бескарбюраторный и из-за упрощенной системы управления был легче и потреблял, к тому же меньше масла.
Подвод топлива в цилиндр Gnome Monosoupape. Crank Case - картер, Ports - подводящие отверстия.
Управления у него не было практически никакого. Был только топливный кран, подававший бензин через специальную форсунку (или распылитель) в полый неподвижный вал и далее в картер. Этим краном можно было пытаться обогащать или обеднять топливо-воздушную смесь в очень узком диапазоне, от чего было мало толку.
Пытались использовать с целью управления изменение фаз газораспределения, но быстро от этого отказались, потому что начали гореть клапана. В итоге движок постоянно работал на максимальных оборотах (как, впрочем и все ротативные двигатели:-)) и управлялся только отключением зажигания (об этом чуть ниже:-)).
Другой известной французской фирмой, производившей ротативный двигатели была фирма Société des Moteurs Le Rhône, начавшая свою работу с 1910 года. Одними из самых известных ее двигателей были Le Rhône 9C (мощность 80 л.с.) и Le Rhône 9J (110 л.с.). Характерной их особенностью было наличие специальных трубопроводов от картера к цилиндрам для подвода топливо-воздушной смеси (немного похоже на входные коллектора современных ДВС).
Двигатель Le Rhone 9C.
Ротативный двигатель Le Rhone 9J.
Le Rhône и Gnome первоначально соперничали, но потом объединились и с 1915 года уже работали совместно под названием Société des Moteurs Gnome et Rhône. Двигатель 9J был, вобщем-то, уже их совместным продуктом.
Интересно, что вышеупомянутая германская фирма Motorenfabrik Oberursel в 1913 году закупила лицензии на производство теперь уже французских ротативных двигателей Gnome (хотя и была родоначальницей этого брэнда, можно сказать:-)) и чуть позже двигателей Le Rhône. Их она выпускала под своими наименованиями: Gnome, как U-серия и Le Rhône, как UR-серия (от немецкого слова Umlaufmotor, обозначающего ротативный двигатель).
Например, двигатель Oberursel U.0 был аналогом французского Gnome 7 Lambda и устанавливался первоначально на самолет Fokker E.I., а двигатель Oberursel U.III – это копия двухрядного Gnome 14 Lambda-Lambda.
Истребитель Fokker E.I с двигателем Oberursel U.0 .
Германский двухрядный Oberursel U.III, копия Gnome 14 Lambda-Lambda.
Вообще фирма Motorenfabrik Oberursel всю войну в довольно большом количестве производила двигатели-клоны французских моделей, которые потом ставились на самолеты, являвшиеся противниками французов и их союзников в воздушных боях. Вот такие фокусы жизни:-) …
Среди других известных двигателестроительных фирм значится также французская фирма Société Clerget-Blin et Cie (интересное для русского уха слово Blin в названии означает фамилию одного из учредителей, промышленника Эжена Блина:-)) со своим известным движком Clerget 9B.
Двигатель Clerget 9B.
Двигатель Clerget 9B на истребителе Sopwith 1½ Strutter.
Истребитель Sopwith 1 1/2 Strutter с двигателем Clerget 9B.
Многие двигатели производились в Великобритании по лицензиям. На этих же заводах выпускали английские двигатели разработки Walter Owen Bentley (того самого Бентли) Bentley BR.1 (заменившие Clerget 9B на истребителях Sopwith Camel) и Bentley BR.2 для истребителей Sopwith 7F.1 Snipe.
На двигателях Bentley в конструкции поршней впервые были применены алюминиевые сплавы. До этого на всех движках цилиндры были чугунные.
Ротативный двигатель Bentley BR1.
Ротативный двигатель Bentley BR2.
Истребитель Sopwith 7F.1 Snipe с двигателем Bentley BR.2
Теперь вспомним о других особенностях ротативного двигателя, которые, так сказать, плюсов ему не прибавляют:-) (чаще всего как раз наоборот).
Немного об управлении. Современный (стационарный, конечно:-)) поршневой двигатель, неважно рядный он или звездообразный, управляется относительно легко. Карбюратор (либо инжектор) формирует нужный состав топливо-воздушной смеси и с помощью дроссельной заслонки пилот может регулировать подачу ее в цилиндры и, тем самым, менять обороты двигателя. Для этого по сути дела существует ручка (или педаль, как хотите:-)) газа.
У ротативного двигателя все не так просто:-) . Несмотря на разницу конструкций, большинство ротативных двигателей имели на цилиндрах управляемые впускные клапана, через которые и поступала топливо-воздушная смесь. Но вращение цилиндров не позволяло применять обычный карбюратор, который бы поддерживал оптимальное соотношение воздух-топливо за дроссельной заслонкой. Состав смеси, поступающей в цилиндры нужно было корректировать для достижения оптимального соотношения и устойчивой работы двигателя.
Для этого обычно существовал дополнительный воздушный клапан (“bloctube”) . Пилот устанавливал рычаг газа в нужное положение (чаще всего полностью открывая дроссель) и потом рычагом регулировки подачи воздуха добивался устойчивой работы двигателя на максимальных оборотах, производя так называемую тонкую регулировку. На таких оборотах обычно и проходил полет.
Из-за большой инерционности двигателя (масса цилиндров все же немаленькая:-)), такая регулировка часто делалась «методом тыка», то есть определить нужную величину регулировки можно было только на практике, и эта практика была необходима для уверенного управления. Все зависело от конструкции двигателя и опыта пилота.
Весь полет проходил на максимальной частоте вращения движка и если ее по какой-либо причине надо было снизить, например для посадки, то действия по управлению должны были быть обратного направления. То есть пилоту нужно было прикрыть дроссель и потом опять регулировать подачу воздуха в двигатель.
Но такое «управление» было, как вы понимаете, достаточно громоздким и требующим времени, которое в полете не всегда есть, особенно на посадке. Поэтому гораздо чаще применялся метод отключения зажигания. Чаще всего это делалось через специальное устройство, позволяющее отключать зажигание полностью или в отдельных цилиндрах. То есть цилиндры без зажигания переставали работать и двигатель в целом терял мощность, что и нужно было пилоту.
Этот метод управления широко применялся на практике, но тянул за собой и кучу проблем. Топливо, вместе, кстати, с маслом, несмотря на отключение зажигания, продолжало поступать в двигатель и, несгорев, благополучно его покидало и затем скапливалось под капотом. Так как движок очень горячий, то опасность серьезного пожара налицо. Тогдашние «легкие этажерки» горели очень легко и быстро:-) .
Пример защитных капотов на двигателе (защита от масла двигатель Gnome 7 Lambda) на самолете Sopwith Tabloid.
Поэтому капоты для двигателей имели внизу вырез примерно на одну треть периметра или на худой конец серьезные дренажные отводы, чтобы вся эта гадость могла быть удалена набегающим потоком. Чаще всего, конечно, она размазывалась по фюзеляжу.
Кроме того свечи в неработающих цилиндрах могли оказаться залитыми и замасленными и повторный запуск поэтому был не гарантирован.
К 1918 году французская двигателестроительная фирма Société Clerget-Blin et Cie (ротативные двигатели Clerget 9B), исходя из очевидной опасности использования способа снижения мощности путем отключения зажигания, в руководстве по эксплуатации своих двигателей рекомендовала следующий метод управления.
При необходимости снижения мощности двигателя пилот перекрывает подачу топлива закрытием дросселя (ручкой газа). При этом зажигание не отключается, и свечи продолжают «искрить» (предохраняя себя от замасливания). Винт вращается в результате эффекта авторотации, и при необходимости запуска топливный клапан просто открывается в то же положение, что и до закрытия. Двигатель запускается…
Однако, по отзывам пилотов, которые в наши дни летают на восстановленных или точных копиях самолетов того времени, все-таки самый удобный режим снижения мощности – это отключение зажигания, несмотря на всю «грязь», которую при этом извергают ротативные двигатели:-) .
Самолеты с такими движками вообще особой чистотой не отличались. Про топливо в отключенных цилиндрах я уже сказал, но ведь было еще и масло. Дело в том, что из-за вращающегося блока цилиндров, возможность откачки топлива из картера была весьма проблематична, поэтому организовать полноценную систему смазки было нельзя.
Схема топливо- и маслопитания ротативного двигателя Gnome 7 Omega.
Но без смазки никакой механизм работать не будет, поэтому она, конечно, существовала, но в о-о-очень упрощенном виде. Масло подавалось прямо в цилиндры, в топливо-воздушную смесь.На большинстве двигателей для этого существовал небольшой насос, подававший масло через полый (неподвижный, как уже известно:-)) вал по специальным каналам.
В качестве смазывающего масла использовалось касторовое, самое лучшее по тем временам масло (природное растительное) для этих целей. Оно, кроме того не смешивалось с топливом, что улучшало условия смазки. Да и сгорало в цилиндрах оно только частично.
Пример замасливания (темные пятна) двигателя Gnome 7 Omega полусгоревшим касторовым маслом.
А удалялось оно оттуда после выполнения своих функций вместе с отработанным газами через выпускной клапан. И расход его при этом был очень даже немаленький. Средний движок, мощностью около 100 л.с. (≈75 кВт, 5-7 цилиндров) за час работы расходовал более двух галлонов (английских) масла. То есть около 10 литров вылетало «на ветер».
Ну что тут скажешь… Бедные механики:-) . Масло, сгоревшее и не совсем, топливная смесь, оставшаяся после дросселирования движка, сажа… все это оседало на самолете, и все это нужно было отмывать. Причем масло это отмывалось очень плохо. Из-за этого на старых снимках самолеты частенько «щеголяют» грязными пятнами на крыле и фюзеляже.
Но и летчики – люди мужественные:-) . Ведь из движка выходила касторка. А это, как известно, очень хорошее слабительное (в аптеках раньше продавалась, не знаю, как сейчас). Конечно, двигатель был закрыт капотом, и снизу, как я уже говорил, был вырез для удаления всей грязи. Но ведь кабина открытая и воздушный поток – штука не всегда управляемая. Если чистая касторка попадала на лицо и потом внутрь… Последствия предугадать…. наверное было не сложно:-) …
Следующая особенность ротативных двигателей, которую я бы тоже не назвал положительной была связана с управляемостью аэропланов, на которых стояли такие движки. Немалая масса вращающегося блока представляла собой по сути дела большой гироскоп, поэтому гироскопический эффект был неизбежен:-) .
Пока самолет летел прямолинейно, его влияние не было сильно заметно, но стоило начать совершать какие-либо полетные эволюции, как сразу проявлялась гироскопическая прецессия. Из-за этого и вкупе с большим крутящим моментом массивного блока цилиндров при выбранном правом вращении винта самолет очень неохотно поворачивал влево и при этом задирал нос, но зато быстро делал правые развороты с большой тенденцией к опусканию носа.
Такой эффект с одной стороны очень мешал (особенно молодым и неопытным пилотам), а с другой был полезен при проведении воздушных боев, в так называемых «собачьих свалках» (dogfights). Это, конечно, для опытных летчиков, которые могли с толком использовать эту особенность.
Очень характерен в этом плане был известный самолет Sopwith Camel F.1 Королевских ВВС, считавшийся лучшим истребителем Первой Мировой. На нем стоял ротативный двигатель Clerget 9B (как примечание добавлю, что в последствии также ставился и английский Bentley BR.1(150 л.с.)). Мощный (130 л.с.), но достаточно капризный двигатель, чувствительный к составу топлива и к маслу. Мог запросто отказать на взлете. Но именно благодаря ему и особенностям компоновки фюзеляжа (рассредоточению полезного оборудования) Camel был очень маневренен.
Истребитель Sopwith Camel F.1 с двигателем Clerget 9B .
Истребитель Sopwith Camel F.1 (реплика).
Маневренность эта, правда, доходила до крайности. В управлении истребитель был необычайно строг и вообще имел кое-какие неприятные особенности. Например, большое желание войти в штопор на малой скорости:-) . Он абсолютно не подходил для обучения молодых пилотов. По некоторой статистике за время войны в боевых действиях на этом аэроплане погибло 415 пилотов, а в летных происшествиях – 385. Цифры красноречивые…
Однако опытные пилоты, хорошо его освоившие, могли извлечь большую пользу из его особенностей и делали это. Интересно, что из-за нежелания Camel-а быстро разворачиваться влево, многие пилоты предпочитали делать это, так сказать, «через правое плечо»:-) . Поворот вправо на 270º получался значительно быстрее, чем влево на 90º .
Основным и достойным противником для Sopwith Camel F.1 был немецкий триплан Fokker Dr.I с двигателем Oberursel UR.II (полный аналог французского Le Rhône 9J). На таком воевал Барон Ма́нфред А́льбрехт фон Рихтго́фен (Manfred Albrecht Freiherr von Richthofen), знаменитый «Красный барон».
Триплан Fokker Dr.I
Германский двигатель Oberursel-UR-2. Копия Le Rhône 9J.
Истребитель-триплан Fokker Dr.I (современная реплика, правда двигатель у нее не ротативный).
Fokker DR1, современная реплика с настоящим ротативным двигателем.
Триплан Fokker Dr.I незадолго до гибели "Красного Барона".
За время войны ротативные двигатели достигли своего полного расцвета. При имеющихся запросах армии, несмотря на свои недостатки они очень хорошо подходили для решения, так сказать, триединой задачи «мощность – вес – надежность». Особенно, что касается легких истребителей. Ведь именно на них в подавляющем большинстве такие движки стояли.
Более крупные и тяжелые самолеты продолжали летать, используя традиционные рядные движки.
Однако авиация развивалась бурными темпами. Требовалась все большая мощность двигателей. Для стационарных рядных это достигалось путем увеличения максимального количества оборотов. Возможности совершенствования в этом направлении были. Улучшались системы зажигания и газораспределения, принципы образования топливовоздушной смеси. Применялись все более совершенные материалы.
Это позволило к концу Первой Мировой войны поднять максимальную величину оборотов стационарного двигателя с 1200 до 2000 об/мин.
Однако, для ротационного двигателя этот было невозможно. Организовать правильное смесеобразование было нельзя. Все приходилось делать «на глазок», поэтому расход топлива (как и масла) был, мягко говоря, немаленьким:-) (в том числе, кстати, из-за постоянной работы на больших оборотах).
Какие-либо внешние регулировочные работы на двигателе, пока он находится в запущенном состоянии само собой были невозможны.
Повысить частоту вращения тоже не получалось, потому что сопротивление воздуха быстро вращающемуся блоку цилиндров было достаточно большим. Более того, при увеличении скорости вращения, сопротивление росло еще быстрее. Ведь, как известно, скоростной напор пропорционален квадрату скорости (ρV2/2, где ρ – плотность воздуха, V – скорость потока). То есть если скорость просто растет, то сопротивление растет в квадрате (примерно:-)).
При попытках на некоторых моделях двигателей начала войны поднять обороты с 1200 об/мин до 1400 об/мин сопротивление поднималось на 38%. То есть получалось, что возросшая мощность двигателя больше тратилась на преодоление сопротивления, чем на создание полезной тяги воздушного винта.
Немецкой фирмой Siemens AG была сделана попытка обойти эту проблему с другой стороны. Был выполнен 11-цилиндровый двигатель так называемой биротативной схемы (наименование Siemens-Halske Sh.III). В нем блок цилиндров вращался в одну сторону с частотой 900 об/мин., а вал (ранее неподвижный) в другую с той же частотой. Суммарная относительная частота составила 1800 об/мин. Это позволило достичь мощности в 170 л.с.
Биротативный двигатель Siemens-Halske Sh.III .
Истребитель Siemens-Schuckert D.IV .
Истребитель Siemens-Schuckert D.IV в берлинском музее.
Этот двигатель имел меньшее сопротивление воздуху при вращении и меньший крутящий момент, мешающий управлению. Устанавливался на истребителе Siemens-Schuckert D.IV , который по мнению многих специалистов стал одним из лучших маневренных истребителей времен войны. Однако производиться начал поздно и сделан был в небольшом количестве экземпляров.
Существующее положение Siemens-Halske Sh.III не поправил и не смог опять поднять ротативные двигатели на должную высоту.
Недостатков у них, как видите, хватало. Ко всему прочему могу еще добавить, что движки эти были достаточно дороги. Ведь из-за большой быстро вращающейся массы все детали двигателя должны были быть хорошо отбалансированы и четко подогнаны. Плюс сами материалы были недешевы. Это приводило к тому, что, например, двигатель Monosoupape по ценам 1916 года стоил порядка 4000$ (что в переводе на курс года 2000-го составляет примерно 65000$). Это при том, что в движке-то, вобщем-то, по нынешним понятиям:-) , ничего особенного-то нет.
Ко всему прочему моторесурс всех таких двигателей был невысок (вплоть до 10-ти часов между ремонтами) и менять их приходилось часто, несмотря на высокую стоимость.
Все эти недостатки копились и в конце концов чаша оказалась переполнена. Ротативный двигатель широко использовался и совершенствовался (по мере возможности) вплоть до конца войны. Самолеты с такими движками некоторое время использовались во время гражданской войны в России и иностранной интервенции. Но в целом их популярность быстро пошла на спад.
Совершенствование науки и производства привели к тому, что на сцену уверенно вышел последователь ротативного двигателя – радиальный или звездообразный двигатель с воздушным охлаждением, который не сходит с нее и по сей день, работая, между прочим, в содружестве с рядным поршневым авиационным двигателем с жидкостным охлаждением.
Ротативный двигатель, оставив яркий след в истории авиации, занимает теперь почетное место в музеях и на исторических выставках.
На этом заканчиваю:-) . В заключение как всегда кое-какое интересное видео. Первый ролик – запуск восстановленного двигателя Гном 1918 года выпуска. Далее три ролика о работе двигателя и полетах восстановленного Sopwith Camel F.1, а также Fokker Dr.I (на заднем плане:-)). Интересного вам просмотра и до встречи…
P.S. Один из моих читателей (Александр) совершенно справедливо указал мне на то, что в ролике, где вместе с Сопвичем летает современная реплика германского триплана, движок у этого триплана не ротативный. Абсолютно верно. Я, увлекшись Сопвичем, не обратил на это внимание:-) . Прошу прощения у читателей и помещаю ролик (и фото), где в полете современная реплика Фоккера с настоящим ротативным движком. Самолет здесь классно показан:-) …
