О перспективах и новых сферах применения современных поршневиков

Сборка новейшего поршневого двигателя М105. Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

Продолжение. Начало здесь

Двигатель-долгожитель

С переходом авиации на реактивную тягу поршневые моторы из нее не ушли полностью, но сфера их применения существенным образом сократилась. Винтовые поршневые моторы остались в малой и специальной авиации. На таких двигателях, начиная с послевоенного периода и по сегодняшний день, летают легкие спортивно-пилотажные, учебно-тренировочные, санитарные, сельскохозяйственные и различные специализированные самолеты.

В большинстве своем это небольшие одномоторные (реже двухмоторные) машины, относящиеся к легкому или сверхлегкому классу, что, в свою очередь, предопределило их силовую установку. Ею стал компактный надежный поршневой авиадвигатель мощностью в среднем от 200 до 500 лошадиных сил. 

Особо отметим тот факт, что одним из важнейших качеств, выходящих на первый план, стала универсальность послевоенного поколения таких моторов. С некоторыми изменениями они могли устанавливаться на несколько различных типов самолетов и даже на летательные аппараты других типов, например — на автожиры, легкие вертолеты и БПЛА.

Учебно-тренировочный Як-52 с двигателем М-14П в полете. Фото: интернет-музей российской авиации «Авиару.рф»

Одним из лучших поршневых авиационных двигателей стал созданный в начале 1950-х М-14, более известный как АИ-14. Коллектив моторостроителей под руководством Александра Ивченко (отсюда обозначение АИ) создал целое семейство надежных поршневиков.

М-14/АИ-14 — это поршневой 9-цилиндровый однорядный четырехтактный звездообразный двигатель воздушного охлаждения мощностью 255-420 л.с. Насчитывается около 15 основных модификаций этого мотора, различных по своему предназначению, характеристикам и эксплуатационным качествам. «Четырнадцатый» серийно выпускался на Воронежском механическом заводе, его главным конструктором был Иван Веденеев. 

Различные модификации мотора устанавливались и устанавливаются в настоящее время на следующие типы летательных аппаратов: самолеты Ан-14, Як-12Р, Як-12М, Як-12А, Як-18А, Як-18Т, Як-18П, Як-18ПМ, Як-18ПС, Як-50, Як-52, Як-54, Як-55, Су-26/26М, Су-29, Су-31, PZL-104 «Вильга», вертолеты Ка-15, Ка-18, Ка-26. Советский двигатель по лицензии выпускался в Польше. Поршневые авиационные двигатели семейства М-14/АИ-14 остаются в широкой эксплуатации во многих странах мира и сегодня, что еще раз доказывает надежность, неприхотливость и высокие летно-эксплуатационные качества этих замечательных моторов.

Поршневые технологии XXI века

В наше время у поршневых авиационных двигателей появилась еще одна сфера применения — беспилотные летательные аппараты. Сегодня весь мир переживает бум беспилотников, сравнимый с событиями начала прошлого века, когда начала развиваться пилотируемая авиация. Различные БПЛА все больше входят в нашу жизнь и осваивают все новые и новые сферы применения. Для различных классов современных беспилотных аппаратов требуются и разные силовые установки.

Одним из применяемых сегодня типов моторов для БПЛА наряду с турбовинтовыми, турбореактивными и электрическими являются поршневые авиационные двигатели. В июле этого года Объединенная двигателестроительная корпорация Госкорпорации Ростех на международной промышленной выставке ИННОПРОМ представила актуальные разработки в данной области — новейшие поршневые двигатели для беспилотников АПД-13 и М105.

Поршневой двигатель для гражданских беспилотников АПД-13. Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

Двигатель АПД-13 относится к сверхлегкому классу, его мощность составляет 13 лошадиных сил. Он уже прошел наземные и летные испытания. Этот мотор представляет собой двухцилиндровый двухтактный двигатель воздушного охлаждения, разработанный с применением передовых технологий и инженерных решений. АПД-13 имеет небольшие габариты, его вес составляет 3,4 кг, рабочий объем равняется 130 куб. см, а ход поршня равен 37,5 мм. Но, несмотря на такие скромные, на первый взгляд, данные, новый российский сверхлегкий поршневик способен обеспечить многочасовой полет гражданских БПЛА на высоте до 3000 м. Двигатель отличается оптимальным расходом топлива, а благодаря внешнему смесеобразованию обеспечивается снижение нагрузки на цилиндры, поддерживается высокий уровень экологичности и эффективное регулирование расхода топлива на разных полетных режимах. АПД-13 надежно запускается и стабильно работает на разных оборотах благодаря примененному принудительному искровому зажиганию.

Для более тяжелых аппаратов и легкой пилотируемой авиации требуется уже двигатель другого класса. Символично, что второй поршневой авиадвигатель М105 имеет такой же индекс, что и легендарный советский авиадвигатель времен Великой Отечественной войны, на котором воевали знаменитые истребители Як-1, Як-7, Як-9, Як-3, ЛаГГ-3, бомбардировщики Пе-2 и некоторые другие боевые машины. Новый М105 имеет мощность 115 «лошадей» и предназначается не только для беспилотников — его установка возможна на легкие гражданские самолеты и автожиры. «Сто пятый» представляет собой компактный инжекторный четырехтактный четырехцилиндровый авиационный поршневой двигатель, оснащенный турбонаддувом. Масса его составляет 75 кг, рабочий объем равняется 1211 куб. см с ходом поршня 61 мм.

Поршневой двигатель М105. Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

По заявлению разработчиков, одним из главных достоинств М105 являются его высокие эксплуатационные качества. Благодаря примененным в конструкции передовым инженерным решениям двигатель сможет работать в течение 10 лет при назначенном ресурсе в 2000 часов. «Сто пятый» обладает конкурентоспособными характеристиками и может заменить иностранные аналоги. По словам генерального конструктора ОДК Юрия Шмотина, линейка авиационных поршневых двигателей Ростеха будет расширяться.

Россия — авиационная страна, одна из немногих в мире способная производить по полному циклу летательные аппараты различных классов, для которых нужны разные авиадвигатели. Поршневые моторы, применяющиеся в малой авиации и БПЛА, обладают определенными преимуществами перед реактивными двигателями: они расходуют меньше топлива, дешевле в производстве и проще в обслуживании. При этом последние серийные разработки в этом направлении относятся к советскому периоду, и в настоящее время отечественная малая авиация летает преимущественно на иностранных двигателях.

Разработка новых российских поршневых двигателей важна не только для производителей беспилотников. Она создает основу для развития всей малой авиации — учебной, спортивной, транспортной, специальной. Именно такие силовые установки способны вернуть России собственную линейку легких самолетов, не зависящую от зарубежных поставщиков.