Силовые установки для беспилотных летательных аппаратов Двигатель МАИ-200

В конце 70-х — начале 80-х годов в СКБ-202 для экспериментального беспилотного самолета массой 60 кг спроектирован и построен двухцилиндровый двухтактный двигатель воздушного охлаждения МАИ-220 с оппозитным расположением цилиндров, оборудованный бесконтактной высокочастотной системой зажигания и электрогенератором ЭГ-1 конструкции СКБ-306. Масса двигателя 6,1 кг, рабочий объем 228 куб.см, мощность 17,6 л.с, статическая тяга винта 50 кг. Двигатель применялся на бесколесных мотодельтапланах (мотобалках) и в качестве вспомогательной силовой энергоустановки на экспериментальных пилотируемых ЛА. Запускался с помощью съемного стартера. В состав силовой установки МАИ-220 входил электрогенератор со стабилизированным выходом для питания бортовой сети, по-мехозащищенная высокочастотная бесконтактная система зажигания, воздушный винт изменяемого или постоянного шага. Силовая установка МАИ-220 экспонировалась на всесоюзных и международных выставках. В 1984 г. награждена бронзовой медалью ВДНХ.

Двигатель МАИ-108

На экспериментальных беспилотных ЛА широко использовался созданный в СКБ-202 одноцилиндровый двухтактный двигатель воздушного охлаждения МАИ-108. Двигатель был форсированным, обладал высокими рабочими оборотами и повышенной (до 200 л.с.) литровой мощностью. Модификации двигателя МАИ-108 различаются максимальной мощностью (12—20 лх.), скоростью вращения (6000—10500 об/мин) и оптимальной зависимостью мощности от скорости вращения (оптимальной внешней характеристикой). Наиболее мощный вариант двигателя снабжен резонансной выхлопной трубой с глушителем на конце. Как и двигатель МАИ-220, он имел электрогенератор со стабилизированным выходом, бесконтактную систему зажигания и воздушный винт. Запуск осуществлялся наземным электростартером. На конструкцию элементов электроснабжения, входящих в состав силовой установки, было выдано пять авторских свидетельств. В 1983 г. на выставке «Прогресс-83» силовая установка МАИ-108 получила бронзовую медаль ВДНХ. Кроме беспилотных ЛА, силовая установка МАИ-108 использовалась на мотодельтапланах; длительное время применялась для исследования рабочих процессов высокофорсированных две.

Малоразмерный авиадвигатель МАИ-630

В 1985 г. разработан и изготовлен в нескольких вариантах двухцилиндровый двигатель МАИ-630 с оппозитным расположением цилиндров, сделанный по той же схеме, что и МАИ-220, и предназначенный для использования на легких пилотируемых самолетах, аэросанях и мотодельтапланах. При желании двигатель мог быть укомплектован клиноременным редуктором с передаточным отношением 1,2—2,5, позволяющим установить воздушный винт большего диаметра, с повышенной статической тягой. Двигатель снабжен высокочастотной системой зажигания и электрогенератором ЭГ-1. Рабочий объем двигателя 626 кубхм, максимальная мощность 45—60 л.с. (в зависимости от модификации). Максимальная скорость вращения 7000 об/мин. Тяга винта 80—180 кг в зависимости от его диаметра. За счет беспоплавковых мембранных карбюраторов двигатель может работать в различных положениях и при перегрузках, возникающих на ЛА. Резонансная система выхлопа, устанавливаемая на форсированный вариант двигателя, снабжена эффективной насадкой шумоглушения. Запуск двигателя МАИ-630 осуществляется ручным стартером (стартер может быть съемным). В 1986—1987 гг. двигатель МАИ-630 экспонировался на нескольких всесоюзных и международных выставках, был отмечен бронзовой медалью ВДНХ и несколькими грамотами и дипломами. Двигатель был представлен также на выставке СЛА-87 в Тушине.

Двигатель для сверхлегких ЛА «Вихрь-МАИ»

Серийный подвесной лодочный мотор «Вихрь», обладающий достаточной мощностью и небольшой массой, пригоден для использования на легких самодельных ЛА. Однако у этого мотора нет упорных подшипников для восприятия тяги воздушного винта, а система охлаждения рассчитана на использование забортной воды без охлаждения ее в радиаторе. В СКБ-202 двигатель для применения на сверхлегких ЛА был конвертирован («Вихрь — МАИ»). Была сделана новая головка цилиндров с камерами сгорания параболической формы. Двигатель имел водовоздушную систему охлаждения, увеличенную до 40 л.с. мощность. Удельный расход топлива был снижен за счет улучшения фаз газораспределения, оптимизации процессов газообмена в цилиндрах и установки эффективного глушителя и фильтра на карбюраторе. Двигатель «Вихрь-МАИ» был снабжен радиатором (масса 1,5 кг). Масса двигателя в сборе 22 кг. Статическая тяга винта 120 кг. Для привода воздушного винта использовался клиноременной редуктор. Винтомоторную установку «Вихрь-МАИ» имели экспериментальные самолеты НПО «Литовская спортивная техника» и мотодельтапланы московских спортсменов.

Двигателя МАИ-350 и МАИ-500 для скоростных судов

В конце 70-х — начале 80-х годов в МАИ проводилась большая работа по созданию и совершенствованию двигателей для скутеров ОС-350 и ОС-500 международного класса. Эти специальные двигатели для рекордных гонок должны были обладать максимальной литровой мощностью (в ущерб расходу топлива и ресурсу). При их создании в качестве прототипа использовались двигатели западногерманской фирмы «Кениг». По сравнению с ними двигатели «МАИ» имели более эффективную систему зажигания, лучшим образом организованные системы газообмена и выхлопа. Блок цилиндров двигателей «МАИ» не имел тенденции к температурным деформациям и перекосам. Оригинальное устройство для улучшения разгона судна за счет разгрузки винта и гидродинамический компенсатор бокового усилия на рулевом колесе скутеров защищены авторскими свидетельствами на изобретения. На скутерах с этими двигателями С. В. Жиров участвовал в соревнованиях и дважды (в 1979 г. и в 1983 г.) становился чемпионом СССР. Двигатели МАИ-350 и МАИ-500 — двухтактные, четырехцилиндровые с золотниковым газораспределением. Рабочий объем соответственно 350 куб.см и 500, максимальная мощность 80 л.с. и 115 при скоростях вращения 11800 об/мин и 10900. Масса каждого двигателя 34 кг. Двигатели работали на метиловом спирте и имели жидкостное охлаждение. Двигатель МАИ-700 В 1988 г. под руководством С. В. Жирова был спроектирован и построен двухтактный двухцилиндровый двигатель МАИ-700, предназначенный для установки на сверхлегкие самолеты и мотодельтапланы, на аэросани, парапланы и аэроглиссеры. Двигатель МАИ-700 имеет жидкостное охлаждение, два его цилиндра расположены в ряд, газораспределение осуществляется с помощью пластинчатых клапанов. Двигатель снабжен глушителем и клиноременным редуктором. Запуск — с помощью ручного стартера. Авторы двигателя МАИ-700 С. С. Ромахин, А. Э. Хрулев, С. В. Голубков, П. В. Коротченко. На устройство получен ряд авторских свидетельств на изобретения. Рабочий объем двигателя 700 куб.см, мощность 53 л.с. при скорости вращения 5400 об/мин. Масса сухого двигателя 26 кг. Статическая тяга винта 180 кг.

Работы СКБ-204

СКБ-204 было организовано в 1975 г. Под научным руководством В. Н. Лапушкина здесь проводились работы по созданию малоразмерных реактивных двигателей. Было исследовано и построено несколько интересных двигателей: пульсирующих ВРД, турбореактивных двигателей и ВРД со свободнопоршневым генератором газа. В 1980 г. группой студентов под руководством А. Э. Хрулева был разработан и изготовлен ряд пульсирующих ВРД (ПуВРД). Это двигатель РД-030 с тягой до 3 кг, предназначенный для летательного аппарата с взлетной массой до 10 кг. Двигатель РД-030 оборудован системой автоматического дистанционного запуска по радиокоманде во время полета ЛА, состоящей из воздушного баллона (объем 300 куб.см, давление 8,0 МПа) с запорным краном, вытеснитель-ной системы подачи топлива с редуктором постоянного давления и электромагнитной форсункой, а также из экстренной системы искрового зажигания, разработанной в СКБ-306. Летные испытания двигателя РД-030 в 1981 — 1982 гг. на летательном аппарате СКБ-АМ показали высокую надежность систем автоматиче ского запуска. В 1983 — 1984 гг. была разработана и изготовлена модификация этого двигателя, предназначенная для летательного аппарата наземного старта. В отличие от РД-030 двигатель РД-031 имел только вытеснительную систему подачи топлива с дистанционным управлением электроклапаном, а пусковая воздушная система и система зажигания были включены в состав наземного оборудования. РД-031 устанавливался на летательный аппарат СКБ-АМ в качестве дополнительного маршевого двигателя и проходил испытания в 1984 г. Создание серии ПуВРД потребовало проведения исследований рабочего процесса двигателя. Была разработана математическая модель ПуРВД, получены экспериментальные данные по процессам горения и теплообмена, исследованы закономерности форсирования тяги, работа на различных топливах, пусковые свойства, влияние внешнего экранирования на характеристики и т.д. Результатом явились разработка и изготовление серии двигателей РД-150 с тягой до 15 кг и двигателя РД-160 с внешним контуром. В 1983 — 1984 гг. изготовлен бесклапанный ПуВРД с расчетной тягой 5 кг. В процессе испытаний не удалось добиться устойчивой работы двигателя. В 1978 — 1982 гг. в СКБ-204 был разработан малогабаритный ТРД с тягой до 15 кг, выполненный по защищенной авторским свидетельством так называемой «роторной» схеме с вращающейся камерой сгорания. При малых размерах лопаток эта схема давала определенные преимущества по КПД компрессора и турбины, однако вследствие трудностей технологического характера она не была реализована.

Работы СКБ моторостроительного факультета

В 1956 г. работы по микродвигателям внутреннего сгорания проводились под руководством В. П. Бурдакова. Был создан ряд успешно прошедших испытания двигателей с хорошими техническими характеристиками. Двигатели «МАИ-1И» и «МАИ-2» были компрессионными, а двигатель «МАИ-3» имел калильное зажигание. Максимальная мощность их достигала 0,2 л.с. В 1957 г. Бурдаковым разработан двигатель «МАИ-4» с рабочим объемом 2,5 куб.см, проведены широкие экспериментальные работы по малоразмерным двигателям, которые использовались на летающих моделях. На бывшей кафедре тепловых двигателей работало несколько конструкторских групп по созданию различных типов двигателей внутреннего сгорания. В частности, работала группа по созданию рекордных двигателей для водномоторного спорта под руководством студента А. Вощинина. Разработанный им двигатель во всесоюзном конкурсе двигателей для спортивных судов (1961 г.) занял первое место. Студенческая группа (Л. Новиков, А. Митрофанов, В. Кляцин — руководитель) разработала и изготовила роторно-поршневой двигатель лопастного типа с воспламенением от сжатия. Были проведены испытания двигателя, показавшие устойчивую работу. Доводка этого типа двигателей не дала существенных результатов. В 1968 г. Б. С. Блиновым был разработан, изготовлен и испытан компрессионный двигатель БСБ-18М. Двигатель был многоцелевым и предназначался для моделей, а также для байдарок и мопедов. БСБ-18М, имел оригинальную систему регулирования степени сжатия — посредством перемещения коленвала вниз и вверх с помощью регулировочного винта. В 1962 г. группа студентов моторостроительного факультета (А. Олесевич, Б. Грабовский, Н. Барцевич, Б. Рощин, Б. Туманов, Е. Моспа-нов, В. Манохин и другие) работала над созданием наиболее популярного двигателя с рабочим объемом 2,5 куб.см. (Руководил группой студент В. Зуев.) Использование двигателей этой категории на авиамоделях различного класса позволило их создателям добиться высоких спортивных результатов, получить звания «Мастер спорта СССР», «Чемпион СССР», стать призерами международного класса. В 1962 г. студенты В. Зуев, А. Олесевич, Б. Грабовский, Н. Барцевич, Б. Рощин и В. Манохин создали двигатель. «МАИ-8», предназначенный для установки на гоночные модели. При изготовлении этого компрессионного двигателя впервые использовано литье по выплавляемым моделям. Двигатель «МАИ-8» успешно прошел стендовые испытания. Летные испытания проводились на гоночных моделях, которые участвовали во многих соревнованиях, и показали высокие результаты. В 1964 г. был разработан двигатель «МАИ-9» с рабочим объемом 2,5 куб.см. Это был дипломный проект В. Зуева. «МАИ-9» успешно прошел стендовые испытания и был установлен спортсменом-авиамоделистом В. Рахальским на его гоночной модели, которая показала высокие спортивные результаты, а В. Рахальский выполнил нормативы мастера спорта СССР по авиамоделизму. С 1965 г. все созданные в МАИ поршневые двигатели стали обозначать по рабочему объему цилиндров (цифры в обозначении соответствуют рабочему объему двигателя в куб.см). в 1967 г. В. П. Зуев и Л. Вощинин разработали серию модельных двигателей спортивного класса «МАИ-1,5», «МАИ-2,5», «МАИ-5» и «МАИ-10». Все двигатели прошли стендовые испытания и показали высокие технические характеристики. Двигатель «МАИ-5» (рабочий объем 5 куб.см), установленный на скоростную кордовую модель, обеспечил В. П. Зуеву третье призовое место на первенстве вузов страны. Двигатель «МАИ-10» экспонировался на ВДНХ, а один из его разработчиков — Е. Моспанов — был удостоен серебряной медали. В 1969 г. для ДПЛА народнохозяйственного применения был разработан двухтактный двигатель «МАИ-25 (рабочий объем 25 куб.см), на двигателе была установлена система регулирования мощности. Стендовые испытания состоялись в 1969 г. В 1970 г. был спроектирован и построен дистанционно пилотируемый самолет ЛЛ-01 «Рама», который предназначался для летных испытаний двигателя «МАИ-26». Аппарат имел смешанную конструкцию (дерево и пластик), был выполнен по двухфюзеляжной схеме с двухкиле-вым оперением. Двигатель «МАИ-25» был установлен на съемном контейнере. В зависимости от того, как устанавливался контейнер-мотогондола двигателя, самолет мог иметь толкающий или тянущий воздушный винт. Шасси самолета — трехстоечное. Модульность конструкции обеспечивала использование на одном и том же самолете различных контейнеров-мотоустановок. (Конструкция ДПЛА «Рама» разработана В. Зуевым и В. Беляковым.) Самолет испытывался в 1970 г. в Тушине. Испытания показали малоэффективность двухкилевой системы при рулении по взлетно-посадочной полосе. Для повышения ее эффективности в воздушном потоке от винта был установлен дополнительный киль с рулем поворота. При посадке аппарат получил повреждения. В 1970 г. разработан двигатель увеличенной мощности «МАИ-50» (на стендовых испытаниях была показана мощность более 3 л.с). Для летных испытаний двигателя построен ДПЛА деревянной конструкции ЛЛ-3 «Потап», выполненный по классической схеме. Размах крыла самолета 3 м, взлетная масса 12 кг. Шасси трех-стоечное с носовым колесом. Конструкция разработана В. П. Зуевым. Первый этап испытаний ЛЛ-3 проводился на Тушинском аэродроме. Взлет осуществлялся с рук и вызывал затруднения, поэтому дальнейшие испытания осуществлялись с асфальтированной полосы с использованием колесного шасси. Последующие испытания аппарата проводились на аэродроме в Алферьеве с катапульты. Были показаны хорошие летно-технические данные, однако недостаточная дальность действия телеуправления приводила к вылету аппарата из зоны действия радиосигнала и грубой его посадке. В разработке ДПЛА «Рама» и «Потап» активное участие принимали студенты: В. Саленик, В. Слета, В. Долженков, Н. Захаров, А. Харла-менков. В 1975 г. разработан и выполнен натурный образец специального двигателя для ДПЛА МАИ-70. Стендовые испытания двигателя не проводились. В этом же году начаты работы по созданию двигателя для вертолета «МАИ-800». Выполнен макет двигателя. В 1977 г. разработан двигатель «МАИ-1000». Выполненный в виде объединения двух двигателей монолитным картером, он представлял собой восьмицилиндровый двигатель, состоящий из двух четырехцилиндровых моторов. Основа двигателя — двухцилиндровый модуль. Был изготовлен натурный образец массой всего 24 кг. В 1977 г. двухцилиндровый модуль был доработан, реализован в виде самостоятельного двигателя «МАИ-250» и прошел стендовые испытания. В процессе доводки двигатель стал развивать максимальную мощность 17 л.с. при массе всего 5,5 кг. Все рассмотренные двигатели были двухтактными и имели воздушное охлаждение. Высокие относительные параметры двигателя «МАИ-250» позволили успешно использовать его для создания самолета вертикального взлета и посадки, который был разработан совместно с СКБ факультета летательных аппаратов. СВВП был выполнен по схеме «конвертоплан», имел цилиндрический фюзеляж, в носовой части которого устанавливался двухцилиндровый двигатель «МАИ-250» с тянущим воздушным винтом. Аппарат испытывался в течение двух лет (до 1982 г.) на аэродроме в Алферьеве. В процессе испытаний он неоднократно отрывался от стартовой площадки в вертикальном положении и продолжал полет с набором высоты. Однако несовершенство системы управления не гарантировало мягкую посадку аппарата. С 1984 г. под руководством В. П. Зуева разрабатывался двигатель «МАИ-250К» с измененной продувкой цилиндров. Был сделан макет двигателя. Модифицированный двигатель «МАИ-250» эксплуатировался в 1986 г. на ДПЛА «Комар», который разработали в СКБ-АМ В. Михеда и А. Гречин. Двигатели «МАИ-500» и «МАИ-250» неоднократно экспонировались на всесоюзных и на международных выставках (в частности, в 1986 г. на выставке в г. Брно (ЧССР). Ряд двигателей, разработанных Зуевым, отмечен медалями и дипломами ВДНХ. В 1989 г. производственное объединение «Арсенал» заключило договор на разработку серийной мотоустановки для мотодельтапланов на базе двигателя «МАИ-250». В 1987 г. был создан одноцилиндровый двигатель «М-100» с калильным зажиганием мощностью 9 л.с, предназначенный специально для использования на ДПЛА. В 1988 г. студентом В. Саленником и другими разработан ДПЛА «Синица», предназначенный для летных испытаний двигателей различной мощности (руководитель — В. П. Зуев). В варианте двухдвигательной мотоустановки аппарат испытывался в ЛИИ совместно с Минавиапромом. Было совершено сорок полетов, которые показали хорошую устойчивость и достаточно легкую управляемость самолетом. Размах крыла «Синицы» 4 м, взлетная масса 58 кг. По заказу завода «Знамя» были разработаны два двигателя: «МАИ-2,5 «Орбита» и «МАИ-5 «Орбита» (последний предназначался для замены устаревшего авиамодельного двигателя «МД-5 «Комета»). Двигатели прошли стендовые испытания. Эталонные образцы двигателей и техническая документация на их производство были переданы на завод. Результаты испытаний эталонных образцов выявили высокие технические характеристики двигателей, а их мощность более чем вдвое превышала мощность серийного двигателя «Комета». Серийные образцы двигателей МАИ «Орбита», изготовленные на заводе, имели характеристики, близкие к эталонным. Двигатели прошли летные испытания на авиамоделях, экспонировались на ВДНХ и были отмечены золотой медалью.