Авиационные дизели в СССР. АН-1, М-40, М-30

Данный материал из жж нашего уважаемого коллеги p_d_m выкладывается на сайт в продолжение темы, поднятой в статье «Дизельфайтер МиГ-2. Пролог».

1. Плюсы и минусы авиадизелей

" + "

Важным достоинством дизельмоторов считалось отсутствие системы зажигания. Удельный расход топлива у дизелей меньше на 25…35 %. Дизельное топливо менее пожароопасно, чем бензин, у него больше плотность, а значит, для размещения топлива одинаковой массы требуются баки меньшего объема, что чрезвычайно привлекательно для авиации. Кроме того, изменение мощности дизеля в зависимости от высоты имеет более благоприятный характер, нежели у бензинового мотора. Режим работы дизеля регулируется, как правило, не только количеством подаваемой в цилиндры смеси, но и ее качеством (коэффициентом избытка воздуха).[1]

" — "

Эти достоинства дизельмотора сделали его чрезвычайно привлекательными в глазах авиаконструкторов (и создателей боевых гусеничных машин). Но всякая бочка меда чревата возможностью присутствия некоторого количества дегтя, которого в данном случае хватало. Во-первых, из-за высокой степени сжатия максимальное давление в цилиндре дизеля примерно вдвое больше, чем у бензинового двигателя, поэтому все детали кривошипно-шатунного механизма приходится выполнять более прочными, а, значит, и более тяжелыми. Во-вторых, из-за высокой степени сжатия для запуска дизеля требуется мощное и более тяжелое пусковое устройство. В-третьих, сгорание топлива в цилиндре дизеля сопровождается значительными пиковыми нагрузками, что порождает нежелательные колебательные процессы и требует применения массивных демпфирующих устройств. И, наконец, дизель имеет худшую приемистость по режимам работы, нежели бензиновый мотор.[1]

Ну и еще небольшое дополнение:

       Так, в постановлении ЦК ВКП(б) от 15 ноября 1930 г. весьма остро ставился вопрос о необходимости рационального использования нефтепродуктов, ускорении перевода транспортных и других машин на использование тяжелого топлива. Иными словами, требовалось срочно найти массового потребителя керосина и газойля, производившихся промышленностью в процессе крекинга нефти одновременно с бензином, но не находивших сбыта.[2]

2. Авиационные дизели разработки ОНД ИАМ и ОТБ НКВД

В СССР до промышленного производства дошло семейство дизельных авиадвигателей АН-1/М-40/АЧ-30.

2.1. Первый этап. АН-1.

РДД(АНТ-36) с АН-1

АН-1 (Н-1, Нефтяной-1) начал разрабатываться в Отделе нефтяных двигателей ИАМ (Института авиационных моторов) А.Д.Чаромским по заданию 1931 года в рамках большой программы по созданию "нефтяных" моторов для авиации.

Дальнейшая хронология: 

• Лето 1933 — первый опытный образец
• 1933-1934 — стендовые испытания
• Октябрь-ноябрь 1935 — первые государственные испытания, в которых двигатель показал номинальную мощность в 750л.с., максимальную — 814л.с. Ресурс — 50 часов, вес двигателя — 1021кг. 
• Лето 1936 года — госиспытания на самолете РД-Д (АНТ-36). По результатам испытаний планировалось запустить двигатель в серию с производством 2000 штук в год. 
• 1936 — АН-1А с односкоростным нагнетателем.
• Июль 1936 — АН-1Ф — форсированный.
• Январь 1937 — испытания АН-1А. Максимальная мощность — 913л.с., вес 1040кг.
• Малая серия АН-1А.
• Январь 1938г. Государственные испытания варианта с турбокомпрессорами — АН-1РТК. Номинальная мощность 1000 л.с., взлетная — 1200 л.с.
• Май 1938. Испытания АН-1А на ТБ-3Д.
• Май-апрель 1939. Госиспытания АН-1Ф.
• 1940 г. Модификация АН-1РТК с измененной системой наддува, с четырьмя турбонагнетателями Э-88. Мощность 1000/1250 л.с., масса 1100 кг.

2.2. Авиадизель Яковлева. М-40

Осенью 1938 Чаромский и ряд других сотрудников ЦИАМ как "враги народа" очутились в "шарашке" — ОТБ НКВД при заводе №82. 

Работы над АН-1 велись уже В.М. Яковлевым. 

В 1940 году АН-1РТК переименовали в М-40. Четыре ТК-88 обеспечивали 1000л.с. до высот 5,5-6 км, взлетная мощность — 1250л.с.

М-40Ф — форсированная до 1500/1250л.с. версия "сорокового", 1940год. Ее (опять) решили выпускать серийно заводе. Далее все пошло по традиционному для советского авиапрома сценарию: завод в 40м ничего не произвел, двигатель провалил госиспытания и т.д. В результате ТБ-7 взлетел не с серийными М-40Ф, как это предусматривалось планами, а с собранными в ЦИАМ более-менее доведенными М-40. В январе-феврале 41 года ТБ-7 с М-40 прошел государственные испытания.

Апрель 1941 года — начало испытаний Ер-2 с М-40Ф.

После авантюры М.В. Водопьянова в августе 41го (налет на Берлин ТБ-7, часть из которых была с дизелями Яковлева, один — с М-30) работы над М-40Ф прекращены. 

2.3. М-30. Несбывшиеся надежды.

Пока Яковлев пытался побороть М-40 Чаромский в "шарашке" соорудил М-30(с 1944 года АЧ-30).
М-30 был проще в производстве, надежней, допускал большее форсирование, оснащался ТК-82. Под дизель Чаромского также создавались версии Ер-2 и ТБ-7.

М-30Ф — форсированный, июнь 41. 1750л.с. взлетная мощность, 1500л.с. — номинал.

В марте 42 года было принято решение ликвидировать производственную базу Чаромского — завод №82, оборудование и штат которого передавали заводу №45. Однако уже в июне того же года создается завод №500, для мелкосерийного производства авиадизелей. В это же лето выпускают на волю Чаромского.

М-30Б появился во второй половине 1942 года. В нем наддув осуществлялся не только двумя ТК, но и ПЦН (от двигателя Микулина АМ-38). Нагнетатель обеспечил устойчивую работу мотора при пониженных расходах топлива и на больших высотах работы. 

Как ни странно двигатель получился вполне надежным. Во всяком случае по сравнению с бедолагой М-40. Запущен в серийное производство с 4го квартала 1943 года. 

Конец 1943 — М-30БФ — форсированный до 1900 лошадей (на взлете) М-30Б. Испытывался на переоборудованном Ер-2. Конец 44 года — 50 часов работы на заводских испытаниях. Март 45го — 100 часов.

АЧ-30Б выпускался серийно на заводе №500 и, немного позже, №45. К концу 1944 выпущено 543 серийных авиадизеля. К этому времени гарантированный ресурс достиг 100 часов — вполне нормальная цифра для авиапрома СССР. Весной 1945 испытывался АЧ-30Б с ресурсом 200 часов. 
Летали на них Ер-2. 

Начало 1944 года — АЧ-31. Взлетная мощность — 1900л.с., номинал 1500 л.с. Изменен коленвал, другие усовершенствования. С марта 45 стал называться АЧ-32. 

Март 1945 — АЧ-31Б — вариант АМ-30БФ с усиленным картером и иным передаточным отношением редуктора. 100 часов ресурса на заводских испытаниях в апреле. Взлетная мощность — 2200л.с., номинальная на высоте 0м — 2000л.с.

В 1945 году выпущено: завод №45 — 382 АЧ-30Б, №500 — 397 АЧ-30Б и 32 АЧ-31. 

В первые месяцы 1946 выпущено на "пятисотом" еще 26 АЧ-30Б и 11 АЧ-30БФ.

В марте 1946 была похоронена программа выпуска усовершенствованного Ер-2 — единственного потребителя авиадизелей. Не в последнюю очередь из за проблем с надежностью серийных моторов и с задержками в доводке и выпуске АЧ-31Б. Другие причины — отсутствие энтузиазма у Сухого к чужой машине (Ер-2 стал его проектом после смерти от тифа Ермолаева), развитие реактивной авиации, запуск в серию Ту-4, репрессии в наркомате авиапромышленности, и т.д. 

Семейство АН-1/М-40/АЧ-30 имело родственные связи с М-34. АН-1 повторял многие технические решения микулинского мотора, кроме того, на М-30Б (как уже говорилось) использовался ПЦН от АМ-38.

Танковый В-2, который стоял на Т-34 и так же, как и Н-1, разрабатывался по программе "нефтяных" авиадвигателей (носил индекс Н-3). На одном из этапов его доводки использовались наработки ОНД ЦИАМ.

Не менее танковый ТД-30Б — конверсия М-30Б.
АН-1М и М-50 — дизели для катеров.

3. Что летало с дизелями Чаромского и Яковлева?

Ер-2 с АЧ-30Б последних серий

4. ТТХ 

1. Бензин на АЧ-30БФ использовался для форсирования авиадвигателя и вспрыскивался дополнительно к дизельному топливу.

Источники:

1. В.Котельников, А.Медведь. Авиационные дизели, или Тернистый путь А.Д.Чаромсого. Журнал "Двигатель", 2002. №2-5
2. Е. Зубов. Легендарный В-2: три страницы судьбы.
3. В.Котельников. Отечественные поршневые авиационные моторы.
4. А.Медведь, Д.Хазанов. Дальний бомбардировщик Ер-2. Журнал "Авиамастер" 1999 №2
5. и т.д.

источник: http://p-d-m.livejournal.com/35840.html