Авиационные двигатели АШ-82 конструкции А.Д. Швецова – модификации с непосредственным впрыском топлива

Мало того, этот двигатель стал основой для силовой установки первых советских тяжелых вертолетов Ми-4, который эксплуатировался в СССР до конца 1980-х гг., и Як-24.

СССР, начало испытаний – весна 1942 г.

 

М-82НВ («Непосредственный впрыск») опытный, 14-цилиндровый двухрядный звездообразный мотор воздушного охлаждения с повышенной за счет улучшения работы топливной системы мощностью.

 

К разработке модификации в КБ-19 Наркомата авиапромышленности в Перми приступили на рубеже 1942 г., воспользовавшись как экспериментальным заделом, накопленным ЦИАМ и этим КБ в предвоенный период, так и результатами изучений иностранных моторов и их документации – трофейных немецких и полученных из США и Великобритании по ленд-лизу. Общее руководство разработкой осуществлял Главный конструктор КБ-19 Аркадий Дмитриевич Швецов.

 

Непосредственный впрыск на авиамоторе М-82НВ был применен впервые в СССР, но ранее проводились опыты на ДВС другого назначения. Также использовался опыт разработки дизельных двигателей.

 

 

Двигатель делался как модификация серийного М-82Ф, в конструкцию которого поэтапно были введены следующие изменения:

• карбюратор заменен агрегатом непосредственного впрыска топлива, а всасывающие клапаны цилиндров – форсунками, которые готовили и подавали под давлением бензовоздушную смесь в камеры сгорания, что повысило КПД мотора;
• введено фланкирование зубьев неподвижной шестерни редуктора, что повысило надежность и ресурс механизма;
• металлический диск фрикциона передачи ПЦН заменен металлокерамическим, что улучшило сцепление, устойчивость и надежность работы передачи.

Стендовые испытания мотора начались предположительно в марте 1942 г. Была получена номинальная мощность, соответствующая 1700 л.с. боевой мощности на форсаже (т.е. с максимальным наддувом на 2-й скорости ПЦН).

 

В начале весны 1942 г. приступили и к летным испытаниям мотора, для чего был переоборудован один тяжелый бомбардировщик ТБ-7 – работа выполнена силами ОКБ И.Ф. Незваля и завода № 22 (г. Казань).

Зимой 1941-1942 гг. на заводе № 19 началось изготовление опытной серии моторов для стендовых и летных испытаний – они несколько отличались друг от друга по конструкции и комплектации, получая доработки по их результатам.

 

Устанавливался на самолетах:

• опытный дальний бомбардировщик Ильюшин Ил-4 (первая половина 1942 г., модификация испытаний не выдержала и в серию не запущена);
• опытный ближний бомбардировщик Сухой Су-2 № 25095 и 26096 (летные испытания начались летом 1942 г., на этом самолете был выполнен основной объем отработки мотора в полете, но 05.08.42 г. самолет № 26096 потерпел аварию, Сухой добился продолжения испытаний, но решение о продолжении выпуска самолета Су 2 не было принято;
• опытный истребитель Лавочкин Ла-5НВ (построен во второй половине 1942 г., двигатель прошел испытания в составе самолета с удовлетворительной оценкой, но ни этот мотор, ни самолет в серию не запускались, т.к. по степени редукции мотор не подходил к установке на истребители, а ко времени окончания этих испытаний накопились значительные изменения и в конструкции мотора, и самолета – они пошли в серию под обозначениями Ла-5ФН и М-82ФН в 1943 г.) и др.

Хотя мотор М-82НВ на снабжение ВВС КА принят не был, испытания показали перспективность совершенствования авиадвигателей за счет перехода на непосредственный впрыск.

 

КБ-19 было поручено вести дальнейшую доводку двигателя М-82НВ в следующих направлениях:

• устранение общих дефектов;
• создание специальной высотной модификации (ранее главным был рост мощности, что достигалось уменьшением границ высотности);
• создание модификаций редукторов с разным передаточным отношением для легких самолетов с воздушными винтами малого диаметра и тяжелых с винтами большого диаметра, которые требовали меньших оборотов выходного вала.

Дальнейшая доводка мотора шла под обозначением М-82ФН, но в некоторых документах продолжало использоваться обозначение М-82НВ.

 

 

М-82НВ ТК-3 проект, высотный вариант мотора М-82НВ (ФН) с турбокомпрессором.

 

Предполагался к использованию в проектах высотных самолетов ВР-ВБ и ВИ конструкции (модификации Пе-2 с компрессором ТК-3, созданные Главным конструктором Путиловым в ОКБ-22).

 

М-82ФНВ улучшенный, проект, двигатель для скоростных самолетов бомбардировочной авиации.

 

модификация мотора М-82Ф с улучшенным агрегатом непосредственного впрыска топлива в цилиндры. Мотор предполагался к установке на самолеты:

• фронтовой бомбардировщик Туполев Ту-2 «стандартного типа»;
• дальний бомбардировщик Поликарпов НБ (самолет «Т»).

В ходе проектирования модификации в конструкцию мотора были внесены дальнейшие изменения, а обозначение было изменено на М-82ФН. Тем не менее, в документации самолетов Ту-2С и НБ продолжало использоваться обозначение М-82ФНВ, хотя они получили серийные моторы М-82ФН (АШ-82ФН).

 

М-82ФН (АШ-82ФН) серийный, унифицированный двигатель для скоростных самолетов всех классов.

 

Дальнейшее развитие серийного мотора М-82Ф и опытного М-82НВ с устройством непосредственного впрыска топлива в цилиндры с помощью агрегата НБ‑3 (в серии – НБ‑3У, разработчик – ЦИАМ, Н.А. Косберг, изготовитель – завод № 296 им. Ф.Э. Дзержинского, до войны находился в г. Харьков).

 

Помимо системы подачи топливовоздушной смеси мотор имел другие отличия от М-82Ф:

• вся конструкция усилена (прежде всего – поршни, картер);
• оребрение головок цилиндров увеличено на 27%;
• увеличен диаметр штоков выхлопных патрубков;
• увеличено сечение всасывающих труб;
• доработан привод ПЦН.

Подробные данные мотора – см. табл.

 

Для испытаний мотора в полете была выделена ЛЛ на базе самолета Пе-8 (ранее предназначавшаяся для испытаний американского мотора Pratt-Whitney R-1830), на которой экспериментальная мотоустановка была смонтирована на месте кабины штурмана – это была одна из первых таких ЛЛ в СССР). Испытания прошли в начале 1943 г. с положительной оценкой, мотор М-82ФН был рекомендован к принятию на снабжение ВВС КА и к запуску в серийное производство.

 

 

Двигатель выпускался в двух вариантах, отличавшихся степенью редукции:

• 9/16 для истребителей (воздушные винты малого диаметра);
• 11/16 для бомбардировщиков и штурмовиков (воздушные винты увеличенного диаметра).

Топливо: бензин 4Б-78, октановое число 94-95, плотность 0,735 г/см.куб.

 

Двигатели М-82ФН выпускались серийно заводами № 19 (Молотов – Пермь, РСФСР и № 29 – после возвращения из эвакуации в Запорожье, УССР) с 1943 по 1950 г. в массовых количествах. Применялись на ЛА, указанных в списке ниже и в табл. и поставлялись на экспорт в составе тех ЛА, которые сами поставлялись на экспорт и отдельно на поддержание их эксплуатации.

Устанавливался на самолетах:

• серийный истребитель Лавочкин Ла-5ФН (первый самолет с мотором этой модификации, в массовой серии с лета 1943 г., этот мотор устанавливался на многих последующих опытных модификациях самолета Ла-5);
• опытный дневной дальний бомбардировщик с улучшенными летными данными Ильюшин Ил-4 2М-82НВ дневного применения на замену штатных моторов, 1943 г.);
• серийный истребитель Лавочкин Ла-7 (при установке на самолеты Ла-7 изменялась регулировка наддува, первый полет самолета 30.01.44 г., в большой сери с середины 1944 г., этот мотор устанавливался на многих последующих опытных модификациях самолета Ла-7);

• опытный дальний бомбардировщик Поликарпов НБ («Т», первый полет 23.05.44 г., не был запущен в серию из-за смерти Главного конструктора и расформирования ОКБ-51, вследствие чего задание было отменено);
• пассажирский, гражданский и военный транспортный Ильюшин Ил-12 (доработанный лрытный самолет вышел на повторные испытания 09.01.1946 г., в серии с 1947 г.);
• серийный истребитель Лавочкин Ла-9;

• серийный истребитель Лавочкин Ла-11;
• опытный истребитель Яковлев Як-3У;
• опытный фронтовой бомбардировщик Туполев «103В» после доработки в 1943 г. и далее серийный Ту-2 (серийный и его серийные и опытные модификации различного назначения);

• полярный самолет Туполев / Петляков Пе-8 (один строевой самолет доработан в 1947 и использовался в Полярной авиации до 1954 г.);
• пассажирский самолет Ил-12 и др. – см. табл.

В эксплуатации были выявлены дефекты мотора, связанные как с ним самим, так и с дефектами агрегатов силовой установки и самолета в целом:

• преждевременный выход из строя свечей из-за свинцевания (этилированный бензин);
• высокая температура головок цилиндров;
• потеря давления из-за несовершенства конструкции поршней и колец;
• быстрый и повышенный износ цилиндро-поршневых пар из-за низкого качества изготовления и др.

 

Эти дефекты (за исключением свинцевания свечей) были устранены частично уже к 1944 г., но полностью – только после окончания войны, когда был преодолен дефицит необходимых материалов и инструмента и прекращена практика их замены на имеющиеся.

 

01.04.44 г. «обозначение мотора этой и последующих модификаций было изменено на АШ-82 – «Аркадий Швецов».

 

Во 2-й половине 1945 г. был внедрен комплекс мер по улучшению качества АШ‑82ФН:

• введена новая технология изготовления цилиндров, по которой гильзы шлифуются на окончательный размер до навертывания головок;
• внедрено в серию цилиндрическое кольцо вместо конического в верхней канавке поршня;
• улучшена обработка поршневых колец.

 

АШ-82ФН-212 серийный, двигатель для скоростных самолетов тяжелой авиации.

 

Модификация мотора АШ-82ФН с измененной конструкцией редуктора. Устанавливался на самолетах Туполев Ту-2 с № 06/15 производства завода № 166 и др.

 

АШ-82НВ «образца 1947 г.» (обозначение условное) опытный, модификация мотора АШ-82ФН для высотных перехватчиков.

 

Был установлен на самолете Ла-9В и испытывался в 1947 г. На снабжение не принят.

 

модификации мотора М-82ФН с турбокомпрессорами

 

М-82ФВК ТК-3 проект, высотная модификация мотора с одним турбокомпрессором. Проектировалась в середине 1943 г. для высотной модификации истребителя Лавочкин Ла-5, но построен не был. Работы продолжены на моторе АШ-82ФН ТК-3, 2ТК-2 и 2ТК-3.

 

АШ-82ФН 2ТК-2, высотный вариант мотора для экспериментального самолета Сухой Су-7 (экспериментальная модификация одноместного штурмовика Су-6 с ЖРД РД-1).

 

АШ-82ФН ТК-3, высотный мотор с наддувом от одного турбокомпрессора. Был создан для высотной модификации истребителя Лавочкин Ла‑5 (1943 г.).

 

АШ-82ФН 2ТК-3, высотный вариант для специальной высотных истребителей.

 

Устанавливался на опытных модификациях самолетов:

• истребитель Лавочкин Ла‑5 (1943 г.);
• истребитель Лавочкин Ла‑7ТК опытный высотный вариант (первый полет выполнен 25.07.44 г., получена скорость 676 км/ч на высоте 8000 м – II граница высотности увеличилась на 2000 м, статический потолок 11800 м, но по др. данным выше 8500 м ни разу подняться не удалось из-за «масляного голодания» мотора; мотор работал ненадежно, самолет разбился в катастрофе в июле 1945 г.).

 

опытный мотор АШ-82М

 

АШ-82М проект, вероятно модификация, прошедшая дальнейшее форсирование и с увеличенной высотностью. Предполагалось применить ее на самолетах:

• разведчик-корректировщик Сухой Су-12;
• бомбардировщик Туполев «72».

Вероятно, летные испытания мотора не были проведены.

 

мотор АШ-82Т для установки на транспортные самолеты

 

 

АШ‑82Т серийный, двигатель для транспортных самолетов с повышенными показателями мощности и ресурса. При проектировании, прежде всего, была поставлена задача повысить экономические показатели и надежность мотора.

 

Двигатель спроектирован как модификация мотора АШ-82ФН специально для применения на самолетах ГА, но был принят на снабжение и в ТА ВВС.

 

Основные отличия от мотора АШ-82ФН:

• нагнетатель и агрегат впрыска топлива перерегулированы на повышенную взлетную мощность (при этом измнились и другие показатели, подробные данные – см. табл.);
• установлен новый насос непосредственного впрыска НВ‑82Т;
• установлены новые форсунки ФБ‑10КТ.
• двигатель приспособлен специально под четырехлопастные флюгерные воздушные винты (по производительности гидравлики их управления, штатный винт – АВ-50);
• конструкция редуктора усилена;
• сделан новый выходной вал;
• усилены валы приводов агрегатов.

Подробные данные мотора – см. табл.

 

Двигатель выпускался массово с 1950 по 1955 г. в СССР заводом № 19, далее видимо выпуск продолжался, но был существенно сокращен. Поставлялся на экспорт в составе самолетов и отдельно во все страны, приобретшие указанные выше ЛА на законных основаниях.

 

Показал хорошие ресурсные данные и ремонтопригодность, оставаясь в широкой эксплуатации в СССР до 1970-х гг., а за рубежом – как минимум до 2000-х гг.

 

Устанавливался на пассажирском и транспортном самолете Ильюшин Ил‑14 (первый полет 01.10.50 г., в серии с 1954 г.).

 

В КНР мотор выпускался на заводе в г. Дунъань (он же – г. Муданьцзян, северо-восток КНР, ныне завод именуется на английском языке Dong'an Engine Manufacturing Company) с середины 1950-х гг. для самолетов Ту-2 и Ил-12, эксплуатировавшийся в ВВС и ГА этой страны, а также Вьетнама, Лаоса, Индонезии и некоторых других стран.

 

 

HS-8 серийный, модификация мотора АШ-82Т выпуска завода в г. Дунъань. Отличается от лицензионного советского варианта АШ-82ФН конструкцией редуктора. Устанавливался на самолеты Ту-2, Ил-12, а также переоборудуемые Curtiss C-46 Commando ВВС и ГА КНР, поставлялся на экспорт.

 

вертолетный двигатель АШ-82В

 

АШ‑82В серийный, вертолетный двигатель. Модификация двигателя спроектирована специально для применения на вертолетах. Дальнейшее развитие мотора АШ‑82Т с отличиями:

• установлен новый редуктор (на моторе);
• установлен новый насос непосредственного впрыска НВ‑82В;
• изменена система охлаждения – изменено оребрение цилиндров, установлены новые дефлекторы и приводной вентилятор обдува цилиндров.

Двигатель выпускался с 1952 г. длительное время заводом № 19 и возможно зарубежными предприятиями по лицензии.

 

Моторы АШ-82В применялись на ЛА, указанных в списке ниже и в табл. и поставлялись на экспорт в составе вертолета Ми-4 и отдельно на поддержание их эксплуатации.

 

Устанавливался на серийных вертолетах:

• Миль Ми-4 (работает с главным редуктором Р-5, раздающим мощность на несущий и рулевой винты) на всех модификациях военного и гражданского применения
• Яковлев Як‑24 (работает с редукторами Р-1, Р-2, Р-3 и Р-4, раздающими мощность на два несущих винта, установлен на всех транспортных военных и гражданских модификациях вертолета).

Двигатель М-82 – АШ-82 конструкции Аркадия Дмитриевича Швецова стал одним из лучших авиамоторов воздушного охлаждения в мире как по показателям мощности, веса и ресурса, так и по пригодности к применению на самолетах и вертолетах самой разнообразной размерности и назначения. Он сыграл важнейшую роль в победе в Великой Отечественной войне, устанавливаясь на истребители Ла-5 и Ла-7 конструкции Лавочкина и бомбардировщики Ту-2 Туполева, а после ее окончания служил по всему миру на гражданских и военных самолетах, прежде всего – на пассажирских, транспортных и специальных Ил-14 конструкции Ильюшина, а на вертолете Миль Ми-4 используется по сей день.

 

 

Подробные тактико-технические данные всех основных модификаций двигателей этого семейства смотрите в таблице ТТХ АШ-82

 

Сведения об установке двигателей этого семейства на различных типах ЛА смотрите в таблице Применение АШ-82

Смысл использованных в статье и таблицах определений, понятий и сокращений можно узнать, открыв наш краткий словарь по авиации и ракетной технике 

 

Список использованных источников:

1. Авиационные, ракетные, морские и промышленные двигатели. 1944 – 2000. Справочник. М., «АКС-Конверсалт», - 2001 г.
2. Беляков Р.А., Мармен Ж., Самолеты МиГ. 1939 – 1995. М. «Авико-Пресс», - 1996 г.
3. Гугля Ю.А. Трудная судьба И-185. // Крылья Родины
4. Гугля Ю.А., Иванов В.П. И-185 – скорость, маневр, огонь… трагедия. // Аэрохобби, № 2, -1994 г.
5. Иванов В.П. Самолеты Н.Н. Поликарпова. М., РУСАВИА, - 2004 г.
6. Летные исследования и испытания. Фрагменты истории и современное состояние. Научно-технический сборник. Под ред. К.К. Васильченко и др. М., Летно-испытательный институт МАП им. Громова / «Машиностроение», - 1993 г.
7. Маслов М.А. Истребители И-180, И-185. М., «Техника – Молодежи», - 2003 г.
8. Медведь А. Хазанов Д. Пикирующий бомбардировщик Пе-2. «Пешка», ставшая ферзем. М., «Яуза», «Эксмо», - 2007 г.
9. Никитин Ю.М. Конструирование элементов деталей и узлов авиационных двигателей. М., Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ, - 1961 г.
10. Новожилов Г.В. и др. Самолеты ОКБ им. С.В. Ильюшина. М., «Машиностроение», - 1990 г.
11. Опытное конструкторское бюро имени А.И. Микояна. 1939 – 1999. Авторы-составители Я.Г. Кокушкин и др. Под редакцией Г.А. Седова и др. М., «Центр Авиации и Космонавтики», - 2000 г.
12. От МиГ-1 до МиГ-35. Автор-составитель В.И. Клиценко. М., «Авиамир», - 2009 г.
13. Перов В., Растренин О. Штурмовик Ил-2. // Авиация и Космонавтика, № 5-6, - 2001 г.
14. Резников М.Е. Топлива и смазочные материалы для летательных аппаратов. М., Военное издательство Министерства обороны СССР, - 1973 г.
15. Ригмант В. Бомбардировщик Туполева Ту-2. // Приложение к журналу Авиация и космонавтика вчера, сегодня, завтра, вып. 30, - 1997 г.
16. Родионов И.И., Совенко А.Ю. Ил-4: так было. // Авиация и Время, - № 1, 1998 г.
17. Самолетостроение в СССР. 1917 – 1945 гг. Под ред. академика Г.С. Бюшгенса и др. Кн. 2. Жуковский, ЦАГИ, - 1994 г.
18. Справочник по авиационным моторам. Издание второе. Сост. М.П. Фокин и др. М., НКАП СССР – Государственное издательство оборонной промышленности, - 1943 г.
19. Хазанов Д., Гордюков Н. Ближний бомбардировщик Су-2. М., "Техника - молодежи", -2000 г.
20. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938 - 1950 гг. Материалы к истории самолетостроения. М., «Машиностроение», - 1988 г.
21. Яковлев А.С. Советские самолеты. М., «Наука», - 1975 г.
22. Якубович Н. Все самолеты Лавочкина. М., "Яуза" - "ЭКСМО", - 2013 г.
23. Gordon Ye., Rigmant V. OKB Tupolev. A History of the Design Bureau and its Aircraft. Hinkley, UK, Midland Publishing, - 2005

 

В подборе источников и иллюстраций автору оказали помощь Юрий Гусев, Александр Кривобок, Владимир Носик и Дмитрий Шувалов.

 

 

При подготовке статьи были использованы также материалы и учебные пособия Кафедры конструкций двигателей Харьковского авиационного института имени Николая Егоровича Жуковского, а также музеев:

1. Центрального музея ВВС России в г. Монино Московской обл.
2. Музея авиации Deutsches Museum – Flugwerft Schleissheim, Мюнхен, Шлайссхайм, 15 февраля 2019 г.