Недавно решил изучить ситуацию с разработкой и производством, казалось бы, совсем не самой важной линейки авиадвигателей - поршневых. Их не ставят на огромные лайнеры и красивые истребители, однако недооценивать их значимость как минимум неправильно, что отчетливо выяснилось в 2022 году. Вообще, начиная с 1950-х годов их развитию в нашей стране уделялось очень мало внимания. Да и в целом в мире, как минимум до появления нового поколения легких винтовых самолетов на них "подзабили", ведь зарождалась куда более сложная, многообещающая и перспективная реактивная эра.
Начиная с 60-х годом стремительный прогресс в развитии турбовинтовых и особенно турбореактивных моторов сделал данную тематику не такой острой. По сути все развитие на этом поприще остановилось с массовым появлением АН-2 на региональных маршрутах при Хрущеве. На более крупные самолеты, начиная с Ил-18 и Ан-24 ставили уже турбовинтовые двигатели. Летают себе кукурузники, да и ладно. Казалось что нужды вернуться к созданию нового поколения таких двигателей больше нет и не предвидится. Пока уже в современной России впервые не возникла (примерно после августа 2008 года) потребность в создании более менее крупных БПЛА. А им, внезапно, нужен поршневой двигатель, и на порядок более совершенный чем у Ан-2.
На первом этапе пошли привычным путем - приобрели лицензию у Израиля, в чьих аппаратах в качестве силовых установок используются самые популярные и даже эталонные (потому что копируют все в основном с них ) моторы австрийской фирмы Rotex. Однако, события последующих лет показали, что поставки даже таких маломощных двигателей отнюдь не гарантированы по причине санкций, пандемии да и вообще лучше иметь свой двигатель. А еще лучше - целую линейку.
Линейка поршневых бензиновых авиадвигателей серии АПД
Проектирование бензиновых двигателей ГМЗ «Агат» вёл с 2010 г. в инициативном порядке. В то время в России практически полностью отсутствовало промышленное производство поршневых авиадвигателей (АПД) для легких самолетов, вертолетов, БЛА и мотопланеров. Однако, отрасль сверхлёгкой авиации (СЛА) и беспилотников (БПЛА, БЛА) более-менее развивалась, и в условиях отсутствия отечественных моторов приходилось закупать и применять АПД зарубежного производства. Так, например, турецкий ударный беспилотник Bayraktar TB2 использовал канадский АПД Rotax 912 (пока канадцы не перестали им его продавать после конфликта в Нагорном Карабахе), а американский MQ-1 Predator — Rotax 914 (это модель 912 с турбонаддувом), наш БПЛА Орион тоже оснащался Rotax 914.
В 2013 году в целях импортозамещения в сфере АПД перед рядом отечественных научных, конструкторских и производственных организаций была поставлена задача проведения НИОКР по перспективным поршневым авиадвигателям, в т.ч. в интересах МО РФ. Интересно, что для крупных двигателестроительных предприятий и ОКБ поршневые двигатели — «ширпотреб» и «большая головная боль».
Российский и мировой опыт показал, что создание и выпуск АПД эффективнее разворачивать на небольших специализированных предприятиях. В итоге, в России в данной сфере формируется новая кооперация вне структуры АО «ОДК».
В 2013 году заводу «Агат» поручают выполнение госзаказа по созданию в кооперации АПД в сжатые сроки и подготовке их к серийному производству в 2017 году, а в 2015 году ГМЗ «Агат» становится головным предприятием в России по выпуску АПД.
Хочется отметить — эти двигатели не какие-то лицензионные копии, а именно разработаны и производятся в России на 100% из отечественных комплектующих. Они созданы в рамках ОКР шифр «Траектория – Б».
Как видим, и у нас иногда случаются позитивные стратегии запуска с нуля инновационных производств вне периметра госкорпораций, что не может не радовать.
На данный момент линейка двигателей включает в себя следующие агрегаты:
АПД-110/120 (Агат-Б) — 4-цилиндровый оппозитный (В4) бензиновый 1,76 л на 140 л.с. (изначально рассчитывался на 120 л.с., поэтому такое обозначение). Мотор с комбинированным охлаждением (жидкостное — для головок цилиндра, воздушное — для рубашек цилиндра), искровым зажиганием и распредёленным впрыском топлива с электронным управлением, турбокомпрессором и встроенным понижающим редуктором. Масляная система с «сухим» картером и внешним маслобаком.
АПД-250/300 (Агат-Д) — 6-цилиндровый оппозитный (В6) дизельный 3,3 л на керосине на 300 л.с. С жидкостным охлаждением, системой топливопитания аккумуляторного типа с общей рампой (CommonRail) с электронным управлением и турбокомпрессором. Масляная система с «сухим» картером и внешним маслобаком. Данный мотор поначалу создавался с привлечением австрийской инжиниринговой компании AVL(участвовало российское представительство ООО «АВЛ») и изначально в проекте было много компонентов зарубежного производства. Но по результатам ОКР (презентация в PDF) все элементы топливной аппаратуры и системы управления были заменены на отечественные. В работах принимали участие ООО «АБИТ» (комплексная система управления), ОАО «Турботехника» (турбина) и другие российские фирмы.
Сейчас, в 2022 году, этот 300-сильный двигатель испытывает ярославская «Компания Дизель», создающая катера из полиэтилена низкого давления для охотников, рыбаков, МЧС, рыбоохраны и в качестве прогулочных судов.
Также нельзя не упомянуть о младшем брате данных установок - АПД-80, который уже в этом году должен заместить собой австрийские двигатели «Jabiry» в БПЛА Форпост-РУ. Освоение серийного производства как раз намечено на текущий – 2023 год.
А по ссылке ниже представлена вся линейка (АПД) компактных двигателей для беспилотников, легких вертолетов и компактных самолетов.
Линейка АПД по данным Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ).
Также активно развивается проект более мощного АПД-500, созданного на базе автомобильного двигателя проекта Кортеж. Тот в свою очередь был разработан в первой половине 2010-х годов при активном участии фирмы Porsche Engineering. Недавно самолет Як-52 с таким предсерийным мотором уже совершил первые пробежки на испытательном аэродроме. В ближайшие 2 года можно ожидать завершение испытаний и старт его серийного производства в дополнении к младшим моделям АПД-80/110-120/250-300. Как видим, на старте не обошлось без реверс-инжиниринга и закупок импортных компонентов, а в случае с АПД-500 и сам исходный двигатель был создан с помощью иностранной компании. Однако полученная база позволила в 5-8 летний срок наверстать как минимум 30-летнее отставание и получить целую линейку современных поршневых моторов, да еще и без выделения миллиардов в бюджеты не очень эффективных госкорпораций.
РПД-100Т и РПД-150Т
Помимо двигателей внутреннего сгорания V-образной и оппозитной схем ФГУП “ЦИАМ” разрабатывает и продвигает два проекта роторно-поршневых двигателей мощностью 100–150 л.с. – РПД-100Т и РПД-150Т.
В 2020 г. во ЦИАМ успешно завершен проект «Гибрид», выполненный по заказу ФПИ, в рамках которого создан наддувный модуль, позволяющий разрабатывать 1-, 2- и 3-х секционные РПД мощностью от 50 до 350 л.с. (в перспективе – до 500 л.с.), со значительной долей унификации деталей и узлов, возможностью адаптации в СУ различных ЛА. На этом проекте подробно останавливаться уже не буду, хотя отрадно что ведутся и альтернативные проработки по данной тематике.
К сожалению, помимо собственно разработки нового поколения легких винтовых авиадвигателей, долгие годы паршиво дела обстояли и с испытательными стендами для них. Логично, ведь когда нет новых моделей, то и запроса на соответствующую испытательную инфраструктуру тоже не возникнет. Однако буквально на днях соответствующий стенд был запущен.
В ЦИАМ введён в эксплуатацию новый комплекс для испытаний поршневых авиадвигателей
В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») запущен в работу новый винтомоторный стенд, являющийся частью испытательного комплекса. С его вводом в эксплуатацию стендовая база ЦИАМ расширила свои возможности по испытаниям авиационных поршневых двигателей (АПД).
Разработанное в Институте оборудование позволяет проводить комплексное тестирование АПД мощностью до 650 л.с. и полноценно исследовать работу силовой установки легких летательных аппаратов с капотом и штатным воздушным винтом в условиях, приближенных к реальной компоновке в составе ЛА.
В заключении стоит отметить, что процесс становления всей данной линейки еще не доведен до конца. По имеющимся данным можно осторожно предположить, что освоение всей линейки именно в серийном производстве займет еще 2-4 года в зависимости от приоритета и текущей готовности. Двигатели АПД-250/300 и особенно АПД-110/120 практически освоены, а вот по АПД-80 и тем более АПД-500 промышленности как раз и потребуется еще пара лет. Отрадно читать, что по этой тематике, где еще 10 лет назад компетенции были полностью утрачены, удалось запустить такую масштабную работу и уже получить первые результаты. В следующих статьях попробую собрать информацию по электромоторам в сверхмалом сегменте (в основном под бпла), а также по главной боли легкой гражданской, спортивной и вертолетной авиации - в лице двигателей ВК-650/800/1600.
