АКТУАЛЬНАЯ ТЕМА

Александр Гомберг, генеральный директор ООО "Мотив"

Строки популярного марша - "Все выше, и выше, и выше..." - долгое время являлись своеобразным символом отечественной авиации. Действительно, прогресс в этой области был настолько стремительным, а успехи - столь впечатляющими, что чувство гордости законным образом возникало у всех, так или иначе причастных к созданию, производству и эксплуатации авиационной техники. Динамичное развитие авиастроения последние 50 лет в немалой степени было связано с совершенствованием двигателей, преимущественно газотурбинных. Старые-добрые "поршневики" - прямые потомки моторов 30-х гг. - постепенно отшли в тень, укрывшись в "экологической нише" легкомоторной и спортивной авиации.

На сегодняшний день считается эффективным применение "поршневиков" мощностью, не превышающей 300 л.с. В самом классическом варианте - это четырехтактные двигатели воздушного охлаждения. Используемые сегодня двигатели мало отличаются по конструкции и техническим характеристикам от своих предшественников, несмотря на значительный прогресс в автомоторостроении. Есть все основания считать, что "старики" еще не скоро сдадут свои позиции и скромно перейдут рубеж веков.
На сегодняшний день выжили конструктивные схемы двигателей со звездообразным расположением цилиндров (их обычно от 5 до 9 в одной плоскости), рядной схемы (4 - 6 цилиндров) и оппозитные (от 2 до 8 цилиндров).

Исторически развитие авиационных моторов шло параллельно с автомобильными, однако в 50-е гг. их пути разошлись. Может сложиться впечатление, что прогресс в области авиационных "поршневиков" остановился, в то время как автомобильные их собратья вышли на новые рубежи. И не случайно. Так, с ростом требований к автомобилям рабочий цикл их двигателей стал смещаться в сторону больших запасов мощности для обеспечения лучших динамических характеристик автомобиля, в то время как потребные мощности для равномерных участков движения остались теми же или даже снизились. Что же касается легких ЛА, то, хотя среднестатистическая продолжительность их полета несколько сократилась, потребная мощность в крейсерском полете осталась прежней и составляет до 80 % от "максимала". Другим важным фактором замедления темпов развития авиационных двигателей стало сокращение инвестиций в эту область техники.
Схема звездообразного двигателя родилась, как чисто авиационная, и других применений практически не имела. Такая схема расположения цилиндров обеспечивает минимальную удельную массу двигателя, что невозможно реализовать на других схемах. Классический представитель этой технической традиции, доживший до наших дней - российский М-14П. Этот двигатель можно считать идеальным для спортивно-пилотажных самолетов. Успехи отечественных пилотажных машин "Як" и "Су", признанных во всем мире, во многом определяются этим мотором. В то же время большой мидель таких двигателей накладывает существенные ограничения на места их установки, ухудшает аэродинамические характеристики самолета. В эксплуатации они недостаточно эргономичны, требуют хорошей аэродромной базы и частого проведения регламентных работ. Их экономические показатели отстают от требований сегодняшнего дня. Дальнейшее улучшение их характеристик весьма затруднительно.
Оппозитная схема расположения цилиндров встречается не только в авиации. Отличные данные получились у автомобильных двигателей "Фольксваген", " Порше", "Субару". На базе двигателя "Фольксваген" были созданы авиационные "Лимбахи", фирма "Порше" также выпустила авиационный вариант своего мотора, а двигатели "Субару" используют любители для самодельных ЛА. "Оппозитки" имеют достаточно малый удельный вес, небольшой "лоб", образуют ряд модификаций с 4, 6 и 8 цилиндрами. Эта схема позволяет легко "впитывать" все современные достижения автомобилистов. Прочные позиции фирм "Лайкоминг" и "Теледайн Континентал" на рынке авиадвигателей во многом определяются удачным выбором конструктивной схемы. Новые двигатели фирмы "Ротакс" также являются оппозитными. Не будет преувеличением, если мы будем считать "оппозитку" оптимальной схемой для авиации общего назначения.
Рядная схема - самая привычная для нас, поскольку большинство отечественных автомобильных моторов имеет аналогичное расположение цилиндров. Преимуществом рядных двигателей является наименьший мидель, а недостаткам - не самые лучшие значения удельной массы. Многие зарубежные фирмы традиционно производят такие моторы. Так, чешский завод "Вальтер" выпускает авиационные "рядники", начиная с 1912 года! В настоящее время завод "ЛОМ" в Праге производит их прямых потомков ЛОМ332 и ЛОМ337, которые пользуются спросом в России благодаря высокой надежности, простоте обслуживания и "всеядности".
V-образное расположение цилиндров в авиации использовалось для мощных моторов жидкостного охлаждения, но в настоящее время серийных двигателей такой схемы никто не выпускает. Возможно, это связано с историческими обстоятельствами, а, быть может, и с тем, что конструктивно охлаждение двигателя воздухом в этой схеме затруднено.
Практически все четырехтактные моторы - бензиновые карбюраторные или с впрыском топлива низкого давления. В топливной системе применяют беспоплавковые карбюраторы, обеспечивающие выполнение "перевернутого" полета.
Привод воздушного винта осуществляется напрямую от коленчатого вала или через редуктор с небольшим передаточным отношением. Невысокие обороты двигателя обеспечивают длительный ресурс и высокую надежность. Расплатой за эти показатели являются низкая литровая мощность и не слишком передовые значения расхода топлива. Тепловой режим двигателя таков, что вполне достаточно охлаждать цилиндры воздухом от набегающего потока или от вентилятора, поток от которого распределяется системой дефлекторов. Однако работа по улучшению конструкции двигателей привела к использованию комбинированной системы охлаждения - в этом случае головка цилиндра охлаждается жидкостью, а оребренная гильза - воздухом. Привод механизма газораспределения осуществляется с помощью штанг-толкателей от распределительного вала, расположенного внутри картера, а у звездообразных двигателей - от профилированных шайб.

Особенностью авиационных "четырехтактников" является масляная система типа "сухой картер" с откачивающим насосом повышенной производительности, системой суфлирования и маслорадиатором. Отдельная система обеспечивает привод механизма изменения шага воздушного винта. Чаще всего системы шумоглушения у четырехтактных двигателей нет. Такое решение, конечно, вынужденное, но вряд ли стоит мириться с таким положением в дальнейшем.
Совершенствование двигателей идет по пути замены агрегатов на более современные, часто автомобильного типа. Рабочий процесс и конструкция цилиндро-поршневой группы меняются медленно, но, быть может, такой консерватизм оправдан?
В заключение следует подчеркнуть: хотя удельные параметры авиационных четырехтактников могут быть даже "хуже", чем у их автомобильных собратьев, однако эти "ископаемые" выжили не случайно. Соблазн найти им альтернативу чрезвычайно велик, и такие попытки делаются постоянно, но надежды разработчиков редко сбываются. Проблема гораздо сложнее чем выглядит на первый взгляд. Наши зарубежные коллеги, выпуская двигатели классических схем, насытили ими внутренний рынок и вполне могут позволить себе поиск в области экзотических схем. В России же стоило бы вначале обеспечить наших потребителей недорогими обычными моторами, тем более, что рынок таких двигателей в России есть. Прогнозы говорят даже о возможном его расширении при выполнении двух условий: снижении цены и обеспечения возможности использования отечественных топлив и масел.