Двигатель VW на СЛА

Давайте попытаемся осознать, что нам надо от двигателя для СЛА? Каким он должен быть?

Начнем с самого простого. Мотор должен быть не просто нам по карману, он должен быть максимально дешевым. Идеальный вариант - дармовым. Идем на свалку, подбираем брошенные железяки, разбираем, заменяем, доводим и т. д. и т. п. Сомневающиеся и наиболее доверчивые могут поручить это сделать кому-то другому. Например солидной фирме, в которой работают знающие специалисты. Уверены, что они сделают хорошо. Мы вполне можем доверять авторам статей, касающихся приведения в летное состояние известных автомобильных моторов - б/у, разумеется.

Однако подобные действия очень напоминают историю о том, как сделать пистолет из шпингалета. Скажем ответ сразу. Единственной готовой деталью к пистолету является шпингалет, который станет бойком. Все остальное нужно будет изготавливать с нуля.

Так и мотор со свалки имеет некоторые детали, годные к производству. Остальное придется покупать, делать, дорабатывать. Как только мы ухватим этот кусочек сыра, обнаружим, что дальнейшие события развиваются уже в пределах мышеловки. И откупаться придется приличными деньгами.

Конечно, если ваши потребности ограничены аэродромными полетами по кругу несколько раз в году, то для вас удачный двигатель с разборки станет блестящим выходом. В конце концов, по Сеньке и шапка. Нужно только помнить о своих ограничениях.

Ну а если хочется чего-то большего, в калашный ряд например, то придется позолотить ручку. Вопрос только - кому и за что?

Из сказанного следуют названные ранее вопросы. Если мы платим приличные деньги, то обязаны понимать, за что именно.

Исторически сложилось так, что поначалу для СЛА требовался предельно легкий неприхотливый движок. Таковыми были двухтактные мотоциклетные. Имея малую мощность, воздушное охлаждение, они работали на пределе и быстро выходили из строя. Их высокие обороты вынуждали использовать воздушные винты малого диаметра, которые не могли развить достаточную тягу. Развитие СЛА потребовало немало крови и пота. Хотелось чего-то сильного и надежного. Эпохой было применение моторов от снегоходов. Их применяли во всем мире. Мы знаем "Буран" со своим РМЗ-640. Это была сила (до 30 л. с.!), но сомнительная надежность. Перегревался. На "Ротаксах" эту проблему решили нестандартно для авиации - сделали жидкостное охлаждение.

Таким образом, достаточно большой мощности достигли высокими оборотами, которые понизили редуктором, а проблему охлаждения - радиатором. Обратите внимание - в большой авиации, как правило, нет ни высоких оборотов, ни жидкостного охлаждения. А у нас в СЛА они есть. К этому привел исторический путь развития СЛА.

Однако хорошо ли это?

Тот же "Ротакс 503" демонстрирует нам величайшую надежность воздушного охлаждения при мощности в 50 л. с. Может, нам не обязательно иметь и высокие обороты и достаточно иметь воздушное охлаждение?

Чем в наше время так интересны четырехтактные двигатели? Своей надежностью. Это главное, за что мы готовы платить. Платить деньгами, большим весом, сложностью установки и обслуживания. Давайте осознаем, что при этом мы сходим с пути, который был задан началом развития СЛА, - мы отказываемся от очень легкого и простого движка. Мы вынуждены брать тяжелую и сложную винтомоторную установку на основе четырехтактного двигателя. Это нужно для нашего благополучия. Мы хотим летать свободно и не бояться, что наш мотор вдруг остановится и поставит нас в очень неудобное положение.

А раз так, то нам придется критически оценить свое, так сказать, имущество.

"Инвентаризация" оказывается несложной и недолгой. В нашем активе такие двигатели, как "Ротакс 912", "Сузуки", "Субару", "Лимбах", VW. Все остальное - экзотика.

Первые три имеют жидкостное охлаждение и редуктор. А последние два "обделены судьбой" - их, увы, не имеют.

"Ротакс 912", как правило, блистает своей новизной. "Сузуки" и "Субару" всегда имеют богатое, хотя и темное автомобильное прошлое - их последнее местопребывание - битый автомобиль или склад металлолома.

"Транспортеровский" (автобусный) VW оттуда же. Но мы о нем говорить не будем.

"Лимбах" новый аристократ, как говорится, еще тот. Он стоит недешево. Его приобретение должно быть финансово обосновано. Однако "Лимбах" после капремонта, осуществленного одноименной фирмой-производителем, чуть ли не вдвое дешевле (в том числе ощутимо дешевле "Ротакс 912") и надежен не менее нового.

А вот VW совершенно новый оказывается в положении невидимки. Он стоит совсем недорого - не дороже хорошо обработанных автомобильных б/у моторов. Он доступен, надежен, прост в обращении, аскетичен в питании. И главное - их летает в мире огромное количество, но мы о них почти ничего не знаем.

О них и речь.

Прежде чем перечислять достоинства VW, сначала о его истории.

С тех пор, как в послевоенной Германии началось массовое производство знаменитого автомобиля "Фольксваген Жук", его четырехцилиндровый оппозитный двигатель воздушного охлаждения привлекает внимание конструкторов легких летательных аппаратов всего мира.

Этот двигатель удивительно похож на классические четырехтактные оппозиты "Лайкоминг" и "Континенталь", и не только внешне. "Жук" работает в том же самом, наиболее оптимальном, диапазоне оборотов. Это позволяет устанавливать воздушный винт непосредственно на коленчатый вал, а также обеспечивает низкий удельный расход топлива и большой ресурс. Двигатель удивительно прост, насколько может быть прост четырехтактный четырехцилиндровый двигатель. Сравните его с фотографиями навороченных автомобильных двигателей, и вы это поймете без всяких комментариев.

  

Вероятно, исторически первым примером применения "Жука" на легких самолетах был Jodel D-9 ,конструкции Жана Деламонте. Этот одноместный самолетик появился во Франции сразу после войны, на нем стоял сначала движок объемом 990 см3 и мощностью 26 л. с. Потом ставили более мощные.



В дальнейшем появилось еще немало ставших знаменитыми одноместных самолетов, на которых использовались двигатели "Жук" первых выпусков мощностью до 34 л. с. Например: Druine Turbulent, Tipsy Nipper, Headwind, Taylor Monoplane.

С конца 60-х годов благодаря энтузиастам автомобильного спорта и тюнинга получили распространение двигатели "Жук" с увеличенным объемом. Стандартный коленвал с ходом 69 мм позволяет получить объем до 1915 см3, а с увеличенным ходом - до 2700 см3. Самое примечательное, что сухая масса двигателя при этом почти не изменяется.

Настоящей рабочей лошадкой среди этих моторов следует считать 1835-кубовый. На его основе стали строить уже двухместные самолеты.

В 70-е годы в Европе появились сертифицированные авиационные двигатели на основе "Жука". Их выпускают три фирмы: Limbach Flugmotoren, Sauer (Германия) и JPX (Франция).

Компания Limbach Flugmotoren за 30 лет выпустила уже более 6000 двигателей.



Они применяются на различных летательных аппаратах с полетной массой до 900 кг и отлетали уже более 16 млн. часов! Фирма Sauer производит весьма ограниченное количество своих моторов.



Двигатель JPX 4T60



был первоначально разработан для серийно выпускавшегося во Франции двухместного клубного самолета Robin ATL. Общий налет этих двигателей уже превышает 550 тыс. часов.

Ну, а что такое VW? Двигатель является авиационной версией известного автомобильного двигателя VW Beetle и предназначен для использования на сверхлегких и экспериментальных летательных аппаратах. Его предшественником вполне можно считать Continental А-65 мощностью 65 л. с. и весом 80 кг. Он стоял на таких известных самолетах, как Piper Cub, Taylorcraft, летающих по сей день. Этот мотор производился с 1937 г. и был снят с производства в 1970 г. И начиная с 60-х годов до появления "Ротакс 912" в Америке альтернативы мотору VW не было! Он присутствовал на всех ЛА, где нужна была мощность менее 100 л. с. Так сказать, микро-Lycoming. До сих пор на нем летают чуть ли не все американские любительские самолеты. Там его так и называют - Beetle (Жук). Также их много и в Австралии. Их количество трудно оценить. Все чаще VW появляется и на дельталетах. Опыт эксплуатации в авиации превышает 40 лет.

Летающего "Жука" можно купить в разобранном виде у американской фирмы GPAS. Сделай сам - кит-набор!

Кропотливый процесс селективной сборки включает в себя выравнивание с помощью бормашины объемов головок цилиндров, а также масс поршней и шатунов. Процесс предусматривает ряд проверок, во время которых детали мотора обмеряются, несколько раз собираются и разбираются. Отметим особо - речь идет о совершенно новом двигателе, как говорят, "нулевом".

VW имеет долгоживущий алюминиевый картер. Стартер мощностью 1,04 кВт. Не имеет трамблера, зато имеет авиационное магнето Slick 4316. Свечи автомобильные Bosch W8AC с адаптерами для экранированных высоковольтных проводов Slick. Карбюратор Zenith 1821. Бензин 95-й. Масло минеральное, например фирмы Delphi, стоимостью не более 2 долларов за литр. Весит мотор со всем оборудованием и маслом не более 78 кг.

Испытания проводились на телеге С-5 с крылом Мэверик-2. Приборную доску дополнили приборами контроля температуры выхлопа и давления на всасывании.





На максимальной частоте вращения 3600 об/мин мотор развивает мощность более 65 л. с. Это значение зависит от качества сборки. На частоте 3400 об/мин и соответствующей мощности несколько более 60 л. с. движок может работать всю свою жизнь без остановки. А жить ему до первого возможного капремонта назначено не менее 1000 часов. Обращаем внимание читателя - ресурс в 1000 часов и более не есть чьи-то хотелки. Данный ресурс подтвержден статистическими данными астрономического числа испытаний и наблюдений. Один из участников американского авиационного компьютерного форума сообщил, что после налета в полторы тысячи часов его взяло сомнение и он разобрал свой VW. И не знал, что с ним дальше делать. На всякий случай поменял кольца. И поверьте, это не исключение.

В связи с этим позволим себе нескромный вопрос, так сказать, на засыпку. А что лежит в основе заявлений, что восстановленный б/у автомобильный двигатель, например, "Сузуки" или "Субару", имеет ресурс в 1000 часов? Тот факт, что подобный мотор может пройти 100-150 тыс. километров до капремонта еще не означает, что его ресурс в полете будет 1000 часов и более. Как работает автомобильное колесо и как работает воздушный винт? У колеса есть коробка передач, которая на любых приемлемых скоростях движения возвращает двигатель в оптимальный щадящий режим работы. Воздушный же винт почти всегда заставляет работать автомобильный мотор на оборотах, не намного меньших максимальных. Так работал бы наш мотор на автомобиле без коробки передач. Поэтому 100 тыс. км со скоростью 100 км/ч в течение 1000 часов имеет совсем мало общего с тем, когда тот же двигатель начнет крутить прожорливый пропеллер. Какими испытаниями и измерениями подтверждены эти 1000 часов? Сколько времени и кем они проводились? Неужели все это время мотор ездил только на одной передаче? Как нам видится, здесь больше предположений и веры, чем проверенных знаний. Еще раз подчеркнем - речь идет об автомобильном моторе.

Как и Lycoming, двигатель VW рассчитан на работу с воздушным винтом в щадящем режиме и поэтому является авиационным. Ресурс таких моторов подтвержден практически.

Были проведены летные испытания VW. Использовался деревянный моноблочный винт серии ЦАГИ СДВ-1 диаметром 1,5 м. В полете чувствовалось, что тяга вполне достаточна. При полетном весе в 340 кг на скорости 80 км/ч скороподъемность 4 м/с. Вращение винта при этом 3300 об/мин, мощность 62 л. с., КПД винта 0,52. Соответствующая расчетная тяга в полете 108 кг. При этом винт несколько тяжеловат - мотор раскручивает его на скорости 120 км/ч всего до 3400 об/мин. Тем не менее скороподъемность на 120 км/ч весьма заметна - 1,5 м/с.

Как и любому воздушному мотору, для VW нужно организовывать охлаждение. В этом нет ничего сложного. Воздухозаборники из миллиметрового алюминия получаются очень легкими.

Двигатель был также испытан при работе на месте на частоте 2400 об/мин, соответствующей крейсерскому полету с двумя пилотами (полетный вес 420 кг). Температура воздуха была 5°С. За пол часа работы температура головок цилиндров доползла до 210°С, а масла до 95°С. По причине отсутствия маслорадиатора. Расход горючего - 9,2 л/ч. Удельный расход бензина не более 200 г/л.с. ч.

В полете температура головок цилиндров меняется в соответствии с изменением режима работы мотора. На повышенных оборотах она медленно растет, при уменьшении оборотов она быстро падает. Максимально допустимая температура головок цилиндров 250°С. Минимальная 100°С. Комфортная для двигателя 160-190°С.

Вопреки расхожему мнению мотор воздушного охлаждения охладить легче, чем жидкостного. В последнем тепло сначала передается от стенки цилиндров в жидкость, потом от жидкости посредством радиатора в воздух. И это при небольшой разности температур между горячей жидкостью и не очень горячими цилиндрами, между жидкостью с температурой около 100°С и воздухом. Каждый из посредников обладает своим тепловым сопротивлением. При воздушном охлаждении этих посредников нет. Тепло сразу от цилиндров передается в воздух. Разность температур между ребрами цилиндров и воздухом заметно больше. Именно этот факт также является причиной высокой экономичности моторов воздушного охлаждения, так как они имеют более высокий термодинамический КПД.

Оцените по фотографиям, как выглядит организация воздушного и жидкостного охлаждения. Не будем забывать, что радиатор, где бы он ни находился, имеет свое достаточно высокое аэродинамическое сопротивление.

  



При полете в холодную погоду ниже 5°С обмерзает впускной трубопровод. Желательно сделать его подогрев как на "Лимбахе". Карбюратор Zenith 1821 подает топливно-воздушную смесь вертикально вверх. Поэтому запуск холодного двигателя требует предварительной заливки горючего в цилиндры, например, посредством праймеров. Либо просто отсоединить резиновую трубу от впускного патрубка и залить бензин шприцем. Запуск мгновенный.

Единственное, о чем нужно вспомнить, особенно к осени, так это о зазорах свечей. Спокойная и бесперебойная работа движка убаюкивает пилота. За время долгих полетов зазоры свечей увеличиваются с 0,4-0,5 мм до 0,5-0,6 мм. Наступает холодная осень. По инструкции теперь требуется зазор 0,3-0,4 мм - почти вдвое меньший. В результате на посадке на холостых оборотах мотор может воспользоваться своим правом остановиться. Причем случайным образом. Причина только в свечах.

Установка двигателя не представляет особой трудности. Простые требования к режиму охлаждения, предосторожности при подводке топлива, электропроводки не содержат ничего оригинального. Регламент обслуживания VW предусматривает ряд простых проверок раз в 50 часов. Среди них замена масла, проверка зазоров клапанов, состояния свечей и др. Замена свечей раз в 150 часов.

Что касается двигателей жидкостного охлаждения, то компоненты их системы охлаждения требуют постоянного внимания и существенно увеличивают объем работ по техническому обслуживанию. В большой авиации давно известно, что хороша та система, которой на борту самолета нет. Особенно если ее наличие не приводит к повышению ЛТХ. Общей отличительной чертой как современных автомобильных двигателей, так и "Ротаксов" является большое количество дополнительного оборудования, в том числе и размещенного не на двигателе. Если его не установить, двигатель не выдаст всех лошадок. Так происходит, например, с 912-м, который не выдаст заявленной мощности как без специального настроенного выхлопа, так и без впускного ресивера. В результате 80 лошадиных сил при рабочем объеме всего 1,2 литра достаются дорогой ценой. Силовая установка производит впечатление удручающе сложного и тяжелого устройства.

Широко распространенное мнение о значительном прогрессе автомобильных двигателей по сравнению с авиационными на самом деле является мифом. Компания Porsche пыталась в 80-е годы прошлого столетия создать авиационный двигатель на базе своего знаменитого 911-го. Вроде бы все правильно, и охлаждение воздушное, и схема - оппозит. Только вот снова редуктор и 5600 оборотов. Получили 200 л. с. при массе 214 кг, неясные перспективы по ресурсу и никакого снижения удельного расхода топлива по сравнению с классикой.

По материалам публикаций журнала "Авиация общего назначения"