Viber/Telegram
+38 099 463 6023
Автор: Олексій Бутрін, Plane Ukraine
Багато дітей, дізнавшись про популярний виклад теорії еволюції, люблять ставити те саме питання. Якщо люди походять від мавп, то чому зараз мавпи не перетворюються на людей?
Авіаційні двигуни без сумніву походять від автомобільних. І на відміну від мавп із анекдотичного питання, сучасні автомобільні двигуни постійно прагнуть у небо. Але шлях цей складний і тернистий.
Сьогодні в нашому огляді – двигуни, яким таки вдалося злетіти. У світі експериментальної авіації «загравати» з автомобільними двигунами почали з моменту зародження аматорського збирання як явища, тобто одразу. І що тільки ентузіасти не ставили на свої літаки! У процесі підготовки цеЇй статті вдалося знайти аматорські конверсії не тільки звичайних автомобільних бензинових двигунів, але й дизелів, і навіть роторних двигунів Mazda.
Ми ж будемо розглядати не просто будь-які аматорські конверсії (а їх дуже багато, і далеко не всі з них виявляються життєздатні), а тільки ті рішення, які пройшли перевірку часом і пропонуються в як готовий комерційний продукт.
Почнемо огляд з однієї з найдавніших конверсій – двигуна від Chevrolet Corvair, який, на перший погляд, підозріло схожий на звичайні опозитні шістки Continental та Lycoming. Насправді все так і є. Це опозитний 6-циліндровий двигун повітряного охолодження з прямим приводом (direct drive), тобто не вимагає редуктора. Компанія General Motors встигла виготовити близько двох мільйонів цих двигунів у різних модифікаціях та масу запчастин до них. Це «спадщина», плюс спеціально розроблені та вироблені запчастини зараз використовуються длястворення авіаційних версій Corvair. Існує легенда, що цей двигун спочатку розроблявся для авіації, але продати його під таким соусом не вдалося, і GM від безвиході впхнула його в першу модель Chevrolet. Постає питання, який сенс у такому двигуні, якщо конструкційно він практично повністю повторює оппозитники Lycoming і Continental?
Вся справа в тому, що літаюча конверсія цього двигуна працює на автомобільному бензині і коштує втричі дешевше «чистокровних» авіаційних аналогів. Найближчий за потужністю Lycoming O-235 обійдеться в $30 000, і навіть відносно недорогий Rotax 912 не вдасться придбати дешевше $23 000. Ціни ж на Corvair, що літають, стартують від $9 500, якщо купувати вже готовий двигун у компанії FlyCorvair, засновник якої Вільям Вінн, займається конверсією цих двигунів вже понад 30 років. >FlyCorvair пропонує три модифікації з різним об’ємом камери згоряння потужністю 100, 105 і 110 к.с., відповідно, на сайті Вінна є тонни навчальних матеріалів і магазин комплектуючих для тих, хто хоче купити старий двигун від Corvair і провести конверсію самостійно.
Переробкою двигунів від Corvair під брендом Spyder Engines також займається компанія Azalea Aviation. У її лінійці є два двигуни потужністю 100 і 120 к.с., ціна на молодший стартує від $10 500. І, нарешті, третій гравець на цьому полі – компанія Sport Performance Aviation LLC, яка пропонує топові варіанти сильно модифікованих двигунів Corvair потужністю 115 і 125 к.с. вартістю від $10 800.
Chevrolet Turbo-Air 6 — чудовий приклад того, скільки насправді мають коштувати традиційні авіадвигуни, якщо зняти з них наліт пафосу та елітарності.
Конверсія Corvair активно застосовується в таких літаках як відновлені Piper Cub та їх сучасні репліки, в літаку укороченого зльоту та посадки Zenith STOL CH 701 та в популярному низькоплані Zodiac CH601. Примітно, що цей двигун встановлюють на Ace Baby Ace — перший у світі літак, який почав продаватися як комплект креслень для самостійного збирання ще далекого 1929 року. Baby Ace збираються ентузіастами та літають досі.
Sport Performance Aviation можна купити одномісний ультралайт Panther (не плутати з Пантерою від Pipistrel), а Azalea створила під нього двомісний літак Saberwing , який у мінімальній комплектації можна зібрати за $40 000, вже включаючи двигун та авіоніку.
Якщо ви шукаєте простий, майже незабутній, максимально традиційний і недорогий у придбанні та обслуговуванні двигун потужністю до 125 к.с., зверніть увагу на Corvair. Він може потягатися як з класичними авіаційними моделями, так і з більш сучасними варіантами аналогічної потужності.
Якщо ви думаєте, що Chevrolet Turbo-Air 6 стародавня технологія, то як щодо двигуна Volkswagen flat-4 boxer? Історія його виробництва веде відлік ще з довоєнних часів, а якщо точніше – з 1936 року. Так, цей цей двигун від фольксвагенівського «Жука». Насправді взростання технології не має значення, якщо початкове рішення вдале. Саме тому Volkswagen припинив виробництво пізніх модифікацій цього мотора лише у 2016 році.
Конструкційно-двигун Volkswagen повністю витриманий в «авіаційній філософії». Він простий, як ціпок, має повітряне охолодження, прямий привід, невибагливий і надійний. Крім цього, зрозуміло, працює на автомобільному бензині та недорогий.
Перші авіаційні версії цього двигуна стала випускати німецька компанія Limbach Flugmotoren ще в 1970. Сумарно випущено більше 6000 движків різних модифікацій, що відрізняються робочим об’ємом і опціями. Розкид потужності двигунів Limbach – від 59 до 158 к.с. У 1987 році до виробництва авіадвигунів на основі.>Volkswagen flat-4 boxer підключилася компанія Sauer Flugmotorenbau. Частина двигунів цих двох компаній сертифікована в Європі та активно використовується в ультралегкій авіації та мотопланерах. 100-сильні версії коштують приблизно $8 000 – 10 000. Повний список застосування цих двигунів налічує понад сотню різних літаків, переважно дрібносерійних і маловідомих ультралайтів. Також люблять цей двигун любителі історичної авіації – він чудово вписується в репліки літаків Першої світової війни.
Добре відомий двигун Volkswagen і з іншого боку Атлантики. У США експериментувати із двигунами від «Жука» почали чи не раніше, ніж у Європі. До наших часів, правда, дожило не так багато конверсій, найвідомішаактивних — AeroVee, її випускає компанія з назвою AeroConversions. Зараз у продажу є дві версії двигуна: AeroVee 2.1 потужністю 80 к.с. і вартістю $7 600, та AeroVee Turbo потужністю 100 к.с., який є турбованою версією базової моделі. Коштує такий варіант $11 000. Від Corvair аналогічної потужності AeroVee вигідно відрізняється легшою вагою – 72 кг проти 93.
Встановити AeroVee та інші конверсії двигунів Volkswagen можна практично в будь-який легкий літак, якому потрібна тяга близько 100 к.с. Найчастіше він використовується в кит-наборах легких літаків Sonex.
AeroMomentum — відносно свіжий авіаційний проект на базі рядних 3- та 4-циліндрових двигунів Suzuki серії G. Компанія пропонує конверсії тільки з нових, стокових двигунів, які ще не були в експ.луатації. До того як звернути увагу на авіаційний ринок, AeroMomentum близько 20 років продавала ці ж конверсії для моторних човнів та аероглісерів — швидкісних плоскодонок, які рухаються двигуном з пропелером. Це цілком релевантний досвід, оскільки двигун надає руху повітряний гвинт, а не гребний. Крім того, стало можливим оцінити не тільки живучість самого двигуна, але і понижувального редуктора, який застосовується перед передачею моменту, що крутить, на гвинт. Засновник AeroMomentum стверджує, що більшість користувачів аероладок експлуатують двигуни на повному газу, при цьому капітальне обслуговування проводиться найчастіше рідше за рекомендований інтервал у 2000 годин. «Перероблений» двигун від глісеру, який їм доводилося оверхолити, пропрацював 4000 годин.Але, при цьому не мав жодних фатальних дефектів та пошкоджень конструкції.
Молодший двигун у лінійці AeroMomentum, AM10 потужністю 85 к.с., побудований на базі 3-циліндрового двигуна Suzuki G10 з двома верхніми розподільними валами. Він позиціонується як надійніша заміна популярного у світі ультралегкої авіації Rotax 582. AM10 трохи важче і на 20 к.с. потужніший за конкурента, але найголовніше — вимагає капремонту через 1500 годин замість 300 для Rotax 582. Вартість обох двигунів при цьому однакова – близько $10 000.
Двигуни AM13 та AM15 засновані на 4-циліндровихSuzuki G13A та G15A відповідно. Вони націлені на нішу двигунів потужністю 100-150 л. Потужність залежить не тільки від моделі, а й від заводської установки робіт.Поворотів. Максимальну потужність можна отримати на 6500 об/хв. Ціна на ці двигуни стартує від $10 000 для AM13 і від $12 000 для AM15.
Найпотужніший турбований двигун AeroMomentum — AM20T розвиває потужність від 230 до 260 к.с., при цьому за умовами угоди компанія не розголошує свого OEM-постачальника для конверсії цієї моделі. Однак за зовнішнім виглядом і характеристиками можна з великою впевненістю припустити, що в його основі лежить дволітровий GM Ecotec 2.0 LNF. Вартість двигуна трохи менше $20 000, що зовсім небагато, якщо згадати, що аналогічні за потужністю Lycoming і Continental коштують близько $50 000 .
Загалом, в авіації успіхи AeroMomentum поки що дуже скромні. Найбільше застосування її двигунаІ на даний момент отримали в легкому літаку європейської розробки ICP Savannah, є, як мінімум, кілька прикладів використання AeroMomentum у літаках Van’s Aircraft RV та Zenith. Однак цінова політика та відмінна репутація компанії дає надію на те, що літаків з такими двигунами ставатиме дедалі більше.
260 кінських сил для автомобільного двигуна – далеко не межа. Як щодо потужних V8? Тільки уявіть як повинен літати літак із двигуном від спорткара Chevrolet Corvette!
Насправді двигуни сімейства LS — чи не найпопулярніший варіант докладання зусиль технарів-ентузіастів. Куди його тільки не намагаються засунути. І в не рідні йому автомобілі, і в човни, і, зрозуміло, в літаки. Є навіть модифікації вертольотів Robinson із цим двигуном. Двигун LS настільки популярний, що перетворився на самостійний мем, про який навіть є невелика замітка у Вікіпедії – LS swap. LS swap – це універсальна відповідь для будь-кого, хто задається питанням, щоб потужніше поставити на свій транспортний засіб. Потрібна міць? Став LS!
Причина такого кохання зрозуміла. Це не тільки дуже потужний, але ще й досить компактний двигун. Він надійний, використовує сучасні технології, дуже економічний. І ще – він шикарно звучить, як усі V-подібні двигуни. Причому як на низьких оборотах, так і на повному газу.
Двигун LS через свої габарити і масу не призначений для дуже легких літаків — він їм сильно порушує центрування. Але він просто чудово вписується в літаки більше. Ми вже розповідали про Bull Moose з двигуном LS3 потужністю 480 к.с. Крім цих хлопців поставити конверсію цих двигунів на потік намагається компанія Corsair, яка примудрилася всунути 400-сильний V8 під капот звичайної 1969 року випуску. Результат перевершує всі очікування.
Така Cessna не тільки має кращі льотні характеристики, а й масу інших приємних бонусів — собівартість льотної години на рівні $21, на чверть менший рівень шуму та паливну всеїдність, яку Corsair називає Flex Fuel. Для заправки двигуна підходить і традиційний AVGAS 100LL, і практично будь-який бензин із автозаправки з октановим числом не менше 85, включаючи навіть паливо з додаванням етанолу, який зазвичай сильно «не люблять» виробники авіадвигунів.
Авіаційна конверсія LS — задоволення не з дешевих, ціна на такі двигуни стартує від $33 000. Проте цінник на аналогічний за потужністю Lycoming IO-720 перевалює за $100 000, тобто LS втричі дешевше за конвенційні авіаційні двигуни.
Компанія Viking Aircraft Engines досить давно існує на ринку і спеціалізується на конверсії рядних «четвірок» Honda серій R та L та 3-циліндрового двигуна від малолітражки Mitsubishi Mirage.
Компанія пропонує конверсії як на основі абсолютно нових OEM-двигунів, так і на базі перероблених двигунів з пробігом. Ціна на комплекти стартує від $10 000 залежно від типу двигуна. Топовий двигун від турбованої Honda Accord потужністю 195 к.с. продається за $18 500 і призначений для крос-кантрі машини, що літають на великій висоті.
Менш потужні двигуни з лінійки Viking вкрай популярні серед власників і збирачів літаків Zenith, але сфера їх застосування набагато ширша. Повний список техніки на цих двигунах виглядає досить солідно: https://www.vikingaircraftengines.com/aircraft-types
За рахунок досить масового використання двигунів в аматорській та експериментальній авіації, компанія на даний момент має у своєму розпорядженні підтверджену статистику в кілька десятків тисяч годин нальоту від своїх покупців. І статистика ця свідчить, що двигуни Viking, як мінімум, не менш надійні та безпечні, ніж традиційні сертифіковані авіадвигуни.
Окремо варто відзначити відмінний сайт компанії, який рясніє не тільки технічними даними двигунів, а й масою фото- та відеоматеріалів, а також сервісними бюлетенями, які покликані усувати недоліки, виявлені в процесі експлуатації двигунів. Такий підхід зазвичай практикують великі авіаційні виробники. Це однозначно свідчить про те, що хлопці з Viking Aircraft Engines серйозно підходять до питань безпеки та влаштувалися на ринку авіаційних двигунів серйозно та надовго.
Також рекомендуємо подивитися цікавий канал компанії на YouTube.
Mercedes-Benz OM640 — ще один чудовий приклад того, наскільки тонка грань між автомобільними та авіаційними двигунами. Цей двигун «мутував» в авіаційний не один, а два рази, під різними брендами.
Спроби пристосувати дизелі для авіації ведуться вже дуже давно, але особливих успіхів донедавна досягти не вдавалося. Переваги дЗельних двигунів загальновідомі. Вони економічніші, мають більший ККД, великий крутний момент, великий робочий ресурс, а сучасні дизелі ще й екологічніші за бензинові двигуни, якщо оцінювати за кількістю токсичних речовин у вихлопі. Проте є й недоліки. Як загальні (вища вартість і складніший і найдорожчий ремонт), так і специфічні для авіації. Дизельні двигуни в цілому важчі за аналогічні за потужністю бензинові, що негативно позначається на потужності на одиницю маси. Крім цього, дизельні двигуни ефективні на високих оборотах, що практично виключає варіант створення дизельного двигуна з прямим приводом без використання редуктора.
Перша сучасна спроба адаптувати дизелі Mercedes-Benz для авіації заслуговує на те, щоб по ній написуватиІ сценарій і зняли в Голлівуді блокбастер. 1989 року в Німеччині нікому не відомий в авіаційній індустрії Франк Тілерт створив компанію Thielert Aircraft Engines GmbH. До цього Тілерт працював в автоіндустрії та займався виробництвом топових кастомних запчастин для автомобільних двигунів. Його клієнтами були різні гоночні команди.
Першою точкою докладання зусиль нової компанії став 1,7-літровий автомобільний дизель Mercedes-Benz OM668 від автомобілів A-класу. Авіаційна версія двигуна отримала назву Thielert Centurion 1.7 і вирушила у виробництво. На папері двигун відмінно конкурував з Lycoming O-320 — видавав 133 к.с., практично не втрачав потужність до висоти 12 000 футів і споживав лише 17,5 літрів на годину дешевої гасу. На практиці покупці виявилися незадоволеними.надійністю двигуна, складністю обслуговування і поганою підтримкою з боку компанії. Незважаючи на це до 2006 року компанія Тілерта встигла випустити понад 1500 таких двигунів, після чого його було знято з виробництва, а його місце зайняв Thielert Centurion 2.0 на базі потужнішого дволітрового Mercedes-Benz OM640. Нова модель виявилася не тільки потужнішою, але й надійнішою, до 2008 року цей двигун сумарно налітав понад мільйон годин без технічних поломок.
Основним замовником на ці двигуни стала компанія Diamond Aircraft, яка використовувала їх у літаках DA40 та DA42. Також передбачалося оснащувати таким двигуном Cessna 172 і Piper PA-28 Cherokee, але тут гримнув 2008. Справи у Thielert Aircraft Engines і без того йшли не дуже, а світова фінансова криза остаточно забила гвозди в кришку її труни.
У березні 2008 компанія була оголошена неплатоспроможною, а сам Тілерт місяцем пізніше був звільнений радою директорів компанії з поста CEO за махінації з фінансовою звітністю. Цього ж місяця Cessna заморозила програму дизельної Cessna 172TD через фінансові проблеми Thielert.
Спочатку Тілерт мав план продати бренд Centurion і технологію виробництва компанії Diamond Aircraft, оскільки для них ці двигуни були критично важливі та незамінні. Однак у липні цього ж року Diamond скасували угоду, заявивши, що Тілерт приховував від них ключову інформацію, яка могла вплинути на їхнє рішення про покупку. Тілерт не залишився у боргу і звинуватив Diamond у навмисному наклепі з метою зруйнувати його репутацію та збити ціну на активи компанії. Подальші подіїя показали, що праві, швидше за все, були саме представники Diamond, тому що в 2013 суд з банкрутства визнав Франка Тілерта винним у підробці документації та звітності з метою ввести в оману потенційних інвесторів і покупців активів компанії, а в 2016 Франк вирушив на 4 реальні року за грати за тим самим звинуваченням.
А всі активи та технологія виробництва двигунів Centurion були викуплені в 2013 китайським холдингом AVIC, який зараз володіє брендом Continental. Так двигуни Centurion перетворилися на Continental CD-135 та Continental CD-155.
Diamond Aircraft, тим часом, вирішила зробити свою конверсію Mercedes-Benz OM640, створивши для цього дочірню компанію Austro Engines. Модифікація отримала назву Austro Engine E4 (AE 300) — саме такими двигунами потужністю 168 к.с., зараз комплектуються всі літаки Diamond з моделі DA40 і аж до DA52DA62 використовує подальший розвиток цього двигуна – AE 330, розкочегарений вже до 180 к.с.
Примітно, що обидва двигуни, і від Continental, і від Austro Engines, мають сертифікат типу і можуть використовуватися в сертифікованих літаків. Однак жодна з компаній не змогла подолати головні недоліки авіаційних дизелів — складність та високу ціну. Новий Continental CD-155 обійдеться у $78 000. Точні дані щодо вартості AE 300 знайти не вдалося, тому що компанія виробляє двигун практично тількипро для внутрішнього споживання, але з урахуванням того, що це по суті один і той же двигун, його вартість повинна бути приблизно на тому ж рівні – близько $80 000.
Виробництво двигунів для легкомоторних літаків – одна з найконсервативніших технічних галузей. Інновації тут приживаються вкрай повільно та з величезним опором. Компанії виробники літаків неохоче йдуть на експерименти, воліючи використовувати перевірені часом двигуни Lycoming та Continental. Цей підхід непогано працював упродовж кількох десятиліть та надовго зацементував лідерство цих брендів. Так тривало ще дуже довго, але на початку 90-х гегемонія Lycoming і Continental була порушена появою двигуна Rotax 912. Ми ще раз згадаємо про Rotax трохи пізніше, а поки поставимо одне цікаве питання.
Навіщо взагалі міняти на щось ці перевірені часом і спеціально розроблені для авіації опозитні «четвірки» і «шістки»? Адже вони ідеальні? У якомусь сенсі так. Це може й не зовсім ідеальна, але справді надійна, проста технологія, що довела свою життєздатність сотнями тисяч годин безаварійного нальоту. З іншого боку, у технологічному плані розробка поршневих авіадвигунів перебуває у глибокій стагнації. Під час Другої світової війни ця галузь дуже активно розвивалася, тому що був великий попит на поршневі авіадвигуни для бойових літаків. Але вже у 50-х цей попит катастрофічно впав. Комерційна цивільна авіація швидко перейшла на турбогвинтові та турбореактивні двигуни, а проласть застосування старих добрих поршневих двигунів внаслідок цих змін звузилася до авіації загального призначення. І навіть не до всієї малої авіації, тому що в літаках важчим за 2 тонни все одно вигідніше використовувати двигун з турбіною.
У результаті більшість легкомоторних літаків зараз літає на технологіях 50-х років. Популярна лінійка двигунів Lycoming O-360 веде свою історію з 1952 року. Її аналог, двигуни серії Continental O-300, — і того давніше, вони вперше побачили світ ще в 1947. З тих пір жодних серйозних змін у конструкцію не вносилося, якщо не брати до уваги появи версій цих же двигунів з інжекторами та турбочарджерами.
Один лише поважний вік технології не був би великою проблемою, якби не інші фактори. Якщо на початку свЇї кар’єри поршневі авіаційні двигуни перевершували автомобільні по тязі на одиницю маси, то зараз вони вже втратили цю перевагу. Крім того авіаційні двигуни зараз менш економічні, ніж автомобільні, до того ж працюють на дорогому авіаційному бензині, виробництво якого поступово скорочується, що робить його не лише дорожчим, а й менш доступним. Електронні блоки керування? Хитрі системи упорскування? Економічність, екологічність? Можливість використовувати дешевше паливо? Керувати тягою двигуна лише однією рукояткою замість трьох? Забудьте. Все це не про сертифіковані авіадвигуни. Ось вам «дідусі» напрацювання за космічною ціною і радійте мовчки.
Як же так вийшло? Відповідь дуже проста — обсяги виробництва. Будь-який з автомобільних концернів за рік виробляє двигунів лише однієї конкретної моделі у кілька десятків разів більше, ніж сумарний обсяг випуску всіх моделей Lycoming та Continental разом узятих. Більший обсяг виробництва, отже, більше і валовий виторг, відповідно, більше грошей можна виділити відділу досліджень для розробки нових технологій. Але це ще не все. Великі обсяги виробництва дозволяють швидше виявити та усунути недоліки як самих двигунів, так і технології їх виробництва. Іншими словами, при масовому випуску сама еволюція двигунів та робота над помилками при впровадженні інновацій йде швидше — двигуни стають ефективнішими, надійнішими та дешевшими.
Поширена думка, що автомобільні двигуни погано підходять для літаків. Типовий авіадвигун має просту конструкцію, повітряне охолодження та пік потужності та крутного моменту на 2-3 тис. оборотів за хвилину. Саме на такі обороти розраховані пропелери, а отже їх можна безпосередньо встановлювати на колінвал. У той же час сучасний автомобільний двигун має менш стійке до відмов водяне охолодження, хитрі системи впорскування, складну електроніку і робочі обороти 4-5 тис., а значить вимагає понижуючого редуктора.
Тому виробники літаків довго уникали всього складного, високооборотистого і на водяному охолодженні. Це тривало аж до появи вже згаданого Rotax 912, який (сюрприз!) має робочі обороти в діапазоні 4-5,5 тис., водяне охолодження головки блоку циліндрів, просунуту систему упорскування та запалення – тобто, все те ж саме, що зовсім недавно вважалося за авіаційнимиєркам «не кошерним». За однакової потужності Rotax 912 не тільки менше і легше молодших моделей Lycoming і Continental, а й економічніше, що одразу оцінили як приватні пілоти, так і авіашколи. На прикладі нашої авішколи можемо поділитися конкретними цифрами: різниця у вартості льотної години у літака з традиційним двигуном і у літака з Rotax 912 складає $40. Свою роль в успіху цього двигуна зіграв і грамотний маркетинг, мотор був націлений на сегмент легких двигунів близько 100 к.с., де йому просто не було гідної альтернативи. Якби компанія BRP Rotax намагалася конкурувати з старшими моделями Lycoming і Continental, потужністю від 150 к.с. і вище, затія швидше за все провалилася б – настільки високий опір авіаційного середовища будь-яких змінам.
Отже, успішний поршневий авіаційний двигун може бути зроблений за іншим «рецептом», відмінним від ортодоксальної формули Lycoming або Continental? Безперечно – так. І тим цікавіше подивитися на існуючі конверсії сучасних автомобільних двигунів, які зараз пропонуються для збирання кіт-плейнів. Можливо, років за 10 щось подібне ми побачимо і у світі сертифікованої авіації.