Проект авиационного двигателя АМБеС

Бурное развитие техники, начавшееся в первых годах прошлого века, сопровождалось созданием новых типов двигателей и других агрегатов. К примеру, уже в самом начале XX века появилась идея т.н. аксиального двигателя внутреннего сгорания. Эта концепция позволяла значительно сократить вес и размеры двигателя в сравнении с моторами иных типов. Со временем многообещающие идеи добрались до нашей страны, что привело к появлению соответствующих проектов.

Разработкой первого отечественного аксиального двигателя занимались молодые специалисты Александр Александрович Микулин и Борис Сергеевич Стечкин. В будущем они стали выдающимися специалистами в области двигателестроения, но на момент создания первого аксиального мотора им не было даже тридцати лет. Проект двигателя с повышенными характеристиками, по первым буквам имен и фамилий конструкторов, получил название АМБеС. Кроме того, в некоторых источниках встречаются названия АМБС-1 и АМБСС. Малое количество сохранившейся информации не позволяет с уверенностью говорить о принадлежности тех или иных названий.

По имеющимся данным, создание нового двигателя началось примерно в 1915 году. В это время Микулин и Стечкин работали с Николаем Лебеденко, занимавшимся разработкой перспективной боевой машины «Нетопырь», также известной как «Царь-танк». Молодые инженеры помогали старшим товарищам в разработке проекта и строительстве опытной машины. Как известно, проект «Царь-танка» провалился по ряду объективных причин. Тем не менее, у его была, как минимум, одна положительная черта: в ходе этих работ Микулин и Стечкин получили важный опыт в деле создания новой техники.

Б.С. Стечкин, 1929 г.

Танк конструкции Н. Лебеденко оснащался двумя авиационными двигателями Maybach немецкого производства, снятыми со сбитого вражеского дирижабля. Испытания машины показали, что мощности двух двигателей по 240 л.с. каждый недостаточно для обеспечения приемлемых характеристик. В связи с этим А. Микулин и Б. Стечкин решили разработать собственный двигатель, который можно было бы использовать на перспективной технике. Именно в это время появилось обозначение, состоящее из первых букв имен и фамилий инженеров.

Согласно некоторым источникам, работы по проекту АМБеС продолжались до конца лета 1916 года. Проект «Нетопырь» не оправдал надежд, из-за чего работы серьезно затянулись. Кроме того, у Лебеденко закончились деньги, выделенные на его реализацию. Дальнейшая судьба «Царь-танка» и перспективного двигателя для него была под вопросом. Для продолжения проекта Лебеденко принял решение продать проект двигателя зарубежным промышленникам. В августе 16-го состоялись переговоры, темой которых была продажа всей документации по новому двигателю. По некоторым данным, потенциальные покупатели предложили Стечкину и Микулину переехать в США и там продолжить работу. Молодые специалисты отказались и заявили, что русские инженеры не продаются.

Ввиду провала проекта «Царь-танка» А. Микулин и Б. Стечкин прекратили сотрудничество с Н. Лебеденко, но продолжили разработку нового двигателя. К концу 1916 года была подготовлена вся необходимая документация и построен опытный образец. По расчетам, двигатель АМБеС должен был развивать мощность до 300 л.с. при 3000 оборотов в минуту (по другим данным, до 200 л.с. при 2000 оборотов в минуту). Подобные достаточно высокие характеристики позволили перевести перспективный двигатель в категорию авиационных. Предлагаемый мотор мог занять важное место в истории отечественного двигателестроения. Во-первых, он мог стать первым авиадвигателем полностью отечественной разработки, а во-вторых, он мог иметь выдающиеся для своего времени характеристики.

Авторы нового проекта желали максимально сократить габариты и вес двигателя. Кроме того, планировалось обеспечить максимально возможную мощность. Подобные требования привели к появлению оригинальной конструкции, в которой использовались сразу несколько необычных решений. Компактность двигателя должна была обеспечиваться его аксиальной компоновкой с размещением цилиндров параллельно главному валу. Увеличивать мощность предполагалось за счет системы со встречным движением поршней и двухтактного принципа работы. Наконец, из конструкции двигателя планировалось исключить карбюратор, отвечающий за образование бензовоздушной смеси.

Нельзя не отметить, что проект авиационного двигателя АМБеС был крайне смелым и необычным. Микулин и Стечкин собирались использовать в своем проекте аксиальную компоновку, противоположно-движущиеся поршни и прямой впрыск топлива в цилиндры. В дальнейшем все эти идеи нашли свое применение, однако в 1916 году одновременное их использование было поводом для большого удивления, а также для сомнений.

Сохранившаяся кинематическая схема демонстрирует, как был устроен и каким образом должен был работать авиационный двигатель Микулина и Стечкина. Картер двигателя был разделен на три части. В цилиндрической средней имелся блок цилиндров. Передняя и задняя части могли иметь полусферическую или иную форму, необходимую для размещения внутренних механизмов. На продольной оси двигателя размещался главный вал, на выступающей части которого предусматривались крепления для воздушного винта.

Блок цилиндров вмещал, по разным данным, два или четыре цилиндра, в каждом из которых располагалось по два поршня. Оригинальная компоновка подразумевала помещение двух поршней в одном цилиндре с объединением камер сгорания. К поршням шарнирно крепились шатуны. Второй конец шатуна так же на шарнире соединялся с планшайбой механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращение вала.

Кинематическая схема двигателя АМБеС

Внутри полусферических крышек картера располагались два механизма «планшайба-стержни». Главным элементом такого механизма была шайба, установленная на главном валу под углом к его оси. Шайба закреплялась в специальной обойме с подшипником, что позволяло ей оставаться на своем месте и не поворачиваться вместе с валом. Возле внешнего края шайбы предусматривались крепления для шарниров шатунов. Двигатель имел два подобных механизма, каждый был связан со своей группой поршней.

Двигатель АМБеС предлагалось оснастить системой непосредственного впрыска топлива в цилиндры. Форсунки этой системы должны были находиться в центральной части стенок цилиндров, в пределах рабочего объема. Через них предполагалось впрыскивать топливо, что позволяло отказаться от отдельного карбюратора с соответствующим выигрышем в весе и сложности конструкции.

Принцип работы предложенного двигателя был достаточно прост. Каждая пара поршней, находящаяся внутри одного цилиндра, при движении навстречу друг другу должна была сжимать бензовоздушную смесь, после чего происходило ее поджигание при помощи свечи. Расходясь в стороны под давлением образовавшихся газов, поршни через шатуны должны были воздействовать на шайбы механизма преобразования. Те, качаясь по кругу, должны были воздействовать на свои обоймы и главный вал двигателя.

Как и многие более поздние двигатели со встречным движением поршней, АМБеС должен был работать по двухтактной схеме. В таком случае все операции выполнялись в ходе одного цикла движения поршня и одного оборота главного вала. В ходе первого такта производилась продувка камеры сгорания, во время второго – впрыск топлива с последующим сжатием и поджиганием смеси.

Двигатель Микулина и Стечкина, по расчетам мог развивать мощность до 300 л.с. при 3000 оборотов в минуту (по другим данным, до 200 л.с. при 2000 тыс. оборотов в минуту). Подобный мотор представлял большой интерес как для авиаконструкторов, так и для создателей иной техники. Новый двигатель по своей расчетной мощности превосходил большинство существовавших в то время моторов, что позволяло говорить о его больших перспективах.

Разработка проекта АМБеС завершилась в конце 1916 года. В следующем году начались испытания опытного мотора. Прототип установили на стенд и запустили. По имеющимся данным, первый экземпляр нового двигателя смог проработать только около трех минут. После этого некоторые элементы конструкции получили повреждения, из-за двигатель пришлось отключить.

А.А. Микулин

Двигатель разобрали и изучили. Осмотр деталей позволил определить, какие повреждения они получили, и почему произошла авария. Во время работы началась деформация нескольких шатунов, что привело к нарушению работы всей конструкции. Кроме того, на поверхности некоторых деталей, контактировавших друг с другом, были обнаружены задиры. Все это не позволяло продолжать испытания.

Как показало обследование поврежденного двигателя, основной причиной проблем стали неподходящие материалы, использовавшиеся при изготовлении двигателя. Ввиду отсутствия нужных сортов стали предприятию-изготовителю пришлось использовать имевшееся железо. Использованный материал не в полной мере соответствовал требованиям по прочности и другим параметрам, из-за чего детали двигателя не выдержали нагрузки.

По всей видимости, А. Микулин и Б. Стечкин не имели возможности собрать нормальный прототип своего двигателя с применением деталей из правильных материалов. Как следствие, все работы по перспективному проекту были остановлены. Единственный прототип, по-видимому, отправился в переплавку. Каких-либо его фотографий не сохранилось. В некоторых источниках упоминается, что в 1919 году Микулин и Стечкин представили новый вариант своего двигателя с расчетной мощностью до 500 л.с. Подробности этого проекта, если он существовал, неизвестны.

Ввиду отсутствия необходимых материалов и технологий проект АМБеС был закрыт. Авиация не получила новый мощный двигатель отечественной разработки. В дальнейшем А. Микулин и Б. Стечкин продолжили работу по тематике перспективных двигателей различного назначения, но не разрабатывали проекты, подобные АМБеС. И все же следует отметить, что все основные особенности этого двигателя – аксиальная компоновка, противоположно-движущиеся поршни и прямой впрыск топлива в цилиндры – позже дошли до применения на практике, хотя и в разных конструкциях. Тем не менее, прямые аналоги двигателя Микулина и Стечкина, полностью копирующие его архитектуру, не создавались.

Источник: http://topwar.ru/77620-proekt-aviacionnogo-dvigatelya-ambes.html



По материалам:
http://smena-online.ru/
http://opoccuu.com/
http://znanierb.ru/
http://ngpedia.ru/
http://commi.narod.ru/
http://douglas-self.com/
Пономарев А. Н. Советские авиационные конструкторы. — М.: Воениздат, 1977