Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Беспилотная перспектива: какими будут отечественные двигатели для БПЛА

Беспилотная перспектива: какими будут отечественные двигатели для БПЛА

Современная авиация базируется на газотурбинных двигателях. Однако некоторые ее сегменты устойчиво связаны с поршневыми моторами, традиционно устанавливаемыми на учебно-тренировочные, спортивно-пилотажные, сельскохозяйственные самолеты, а также беспилотные летательные аппараты.

О поршневых двигателях для отечественных БПЛА и перспективах российского двигателестроения в этом сегменте рассказывает руководитель отдела Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») Лев Аронович Финкельберг.

Интервью было опубликовано в журнале «Беспилотная авиация» (спецвыпуск к Международному военно-техническому форуму «Армия-2020»).

— Лев Аронович, известно, что с поршневыми двигателями для беспилотных летательных аппаратов в нашей стране существуют определенные проблемы. Как это произошло? Можно ли преодолеть отставание?

— В 90-е годы на авиационные поршневые двигатели (АПД) упал спрос, началась своего рода «неопределенность» рынка. У инвестора не было понимания того, какую нишу могут занять двигатели такого типа, и, соответственно, не было потребности в них. Затормозился приток кадров в отрасль: профильные вузы перестали готовить специалистов-поршневиков. Все это, разумеется, сказалось на развитии всего направления.

Интерес начал возрождаться относительно недавно в связи с появлением различных типов беспилотных летательных аппаратов, которым стали необходимы отечественные поршневые моторы. Однако единственный в тот момент серийный АПД М-14П и его модификации в классе мощности 360-400 л.с. к этому времени уже не выпускались из-за отсутствия агрегатов и комплектующих (карбюраторы, магнето и т.д.) и ухода с рынка, как непрофильных, выпускающих такие двигатели предприятий.

Исправлению ситуации способствовало открытие Министерством обороны и Министерством промышленности и торговли Российской Федерации нескольких опытно-конструкторских работ по наиболее востребованным для применения на БПЛА поршневым авиадвигателям в классе мощности от 100 до 300 л.с. Отставание понемногу начало сокращаться, но на фоне того, что необходимо полностью восстанавливать целое направление отрасли, работа предстоит очень большая.

— Какова роль ЦИАМ в этом процессе?

— Роль ЦИАМ традиционна — формирование научно-технического задела, экспертиза разрабатываемых предприятиями двигателей, их испытания, в том числе в ожидаемых условиях эксплуатации. Специально созданные для испытаний таких двигателей термобарокамеры есть только в нашем институте. Практически все разрабатываемые и модернизируемые на базе иностранных аналогов двигатели проходят техническую оценку и испытания в ЦИАМ.

— Насколько техническое оснащение и кадровый состав института готовы к такого рода техническим вызовам?

— Не стал бы называть процесс восстановления выпуска отечественных поршневых моторов для авиации «техническим вызовом», хотя это, конечно, задача непростая. Сейчас идет планомерная работа по исправлению ситуации и выводу на рынок отечественных поршневых двигателей. По сути это требует создания новой инфраструктуры и нормативно-технической базы, в том числе позволяющей применять компоненты и комплектующие от наземной техники.

По нашим прогнозам, имеющегося научно-технического задела, созданного в том числе в ЦИАМ, хватит для того, чтобы через 3-4 года отечественные БПЛА все же смогли летать на «родных» поршневых моторах.

— Что можно сказать по ситуации в части двигателей внутреннего сгорания для легких БПЛА?

— На сегодняшний день практически все российские разработчики БПЛА применяют силовые установки, доработанные на основе импортных базовых двигателей. Однако основные жизненно важные системы (управления, взаимодействия с бортом) и датчики, соответствующие авиационным правилам, начинают разрабатываться и производиться отечественными предприятиями. Поэтому двигатели имеют другое название. Но самое главное здесь то, что появился российский производитель, который отвечает за дальнейшую эксплуатацию этого двигателя.

— Находящийся в том же классе более тяжелый тактический БПЛА «Форпост-Р» оснащается двигателем АПД-85. Пройдены ли госиспытания по этому двигателю? Каковы перспективы по АПД-80?

— Насколько известно, двигатель АПД-85 к испытаниям только готовится. Что же касается двигателя АПД-80, то его мощность в классе от 80 до 100 л.с. открывает сразу две ниши для его использования — беспилотная и сверхлегкая пилотируемая авиация. Скорее всего АПД-80 будет перспективен как для замещения двигателя на существующих летательных аппаратах, так и для создания самолетов новых схем.

— Продолжая идти вверх по увеличению размерности БПЛА, перейдем к MALE-классу. Каким получился двигатель АПД-115Т для БПЛА «Орион»? Что по нему можно рассказать?

— Базой АПД-115Т для БПЛА «Орион» является импортный аналог, доработанный отечественными установками турбонаддува и системой управления двигателем.

Существенно модифицировать двигатель на базе готового серийного импортного образца не так просто, как кажется. Сложность связана с тем, что разработчик при проектировании мотора ориентируется на несколько другую сферу применения летательного аппарата, на крыле которого будет установлен двигатель. Соответственно, конструкцией заложен другой ресурс, срок службы, диагностики и ремонта. При разработке мотора в новом исполнении разработчику приходится решать в том числе и эти задачи, что накладывает на него определенную долю риска. При этом увеличивается и объем испытаний, необходимых для подтверждения параметров, а, следовательно, стоимость конечного изделия.

— Как Вы полагаете, насколько удачная практика основывать отечественные двигатели для БПЛА на зарубежных разработках. Какие плюсы и минусы это имеет? Что перевешивает?

— Практика такая уже есть, и рассуждать о том, плохая она или хорошая, если не предлагать альтернатив, — не совсем корректно. Основной выигрыш разработчиков БПЛА от модернизации двигателей на основе зарубежных аналогов заключаются в сокращении срока создания своей техники, поскольку понятна комплектация силовой установки. При параллельной разработке двигателя и БПЛА мы рискуем остаться без конечного продукта в оговоренные контрактами сроки. Все остальное, связанное с доработкой систем управления двигателя, подтверждением ресурса, обеспечения комплектующих для ремонта и планового обслуживания ведет к значительному удорожанию конечного изделия по сравнению с базовым.

Читать еще:  Электросхема для запуска двигателя от оки

— Имеет ли место дефицит в некоторых технологиях для создания двигателей для БПЛА? Каким образом и как скоро его можно восполнить?

— Дефицит есть, и больше всего он ощутим в агрегатике. В целом выпуск комплектующих может быть локализован в России, просто на это потребуется чуть больше времени. В настоящее время ведутся работы по импортозамещению, или локализации дефицитных комплектующих. Базовые детали уже осваиваются и изготавливаются на отечественных предприятиях — это элементы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, корпусные детали и т.д.

— Остаются ли какие-то возможности по взаимодействию с зарубежными компаниями-разработчиками и производителями двигателей для БПЛА на настоящий момент?

— Не только остаются, но и ряд предприятий очень заинтересован в расширении рынка сбыта своей продукции. С некоторыми компаниями и в настоящее время ведется сотрудничество.

— Насколько допустим подход к использованию двигателей, адаптированных из других областей применения, например, из авто- и мототехники? Какие имеются преимущества такого подхода.

— Такой подход не только допустим, он успешно опробован на практике и применяется в том числе и сейчас. В ЦИАМ открыта научно-исследовательская работа «Адаптация» по созданию на базе автомобильного двигателя авиационного варианта. В ноябре прошлого года двигатель-демонстратор АПД-500, разработанный ЦИАМ на базе самого мощного мотора автомобиля «Аурус» из проекта ФГУП «НАМИ» «Единая модульная платформа», прошел испытания на винтовом стенде ООО «ОКБМ» (г. Воронеж). Была подтверждена возможность адаптации современного автомобильного двигателя в авиационную версию.

Преимущества адаптации имеющегося отечественного автомобильного двигателя в авиационный вариант — сокращение сроков выпуска подобных моторов, их стоимости и полное освоение технологий в России. Естественно, у авиадвигателей свои особенности, требования и ограничения. Нужно решить ряд научно-технических проблем, чем мы сейчас и занимаемся. В будущем такой двигатель может быть установлен на учебно-тренировочные, сельхозсамолеты, самолеты местных воздушных линий.

— Какие работы на создание научно-технического задела на перспективу по тематике поршневых двигателей для БПЛА ведутся в ЦИАМ?

Специалисты ЦИАМ ведут работу по развитию технологий для российских авиационных поршневых двигателей. Эволюция связана с применением на АПД электронных систем управления рабочим процессом, обеспечением качественного смесеобразования за счет различных видов впрыска топлива в двигатель, использованием высокоэффективных агрегатов наддува, турбокомпаундных узлов. Улучшению параметров АПД будут способствовать появление в его конструкции деталей из новых материалов. Технологии их изготовления и возможность применения мы также прорабатываем. Кроме того, важной задачей становится подготовка нормативно-технической документации по авиационным поршневым двигателям, соответствующей сегодняшним требованиям.

Устройство современного двигателя

Устройство двигателя

Двигатель – энергосиловая машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Еще двигатель называют «мотором», что было позаимствовано из немецкого языка. Различают различные типы двигателей из которых широкое распространение получили двигатели внутреннего сгорания и электрические двигатели. Существует более подробная классификация двигателей внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из двух механизмов:

1) Кривошипно-шатунного механизма (КШМ) — преобразует прямолинейное возвратно-поступательные движения поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали КШМ делят на две группы: подвижные детали КШМ и неподвижные детали КШМ.

Неподвижные детали КШМ: блок цилиндров, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, гильзы цилиндров, крышка блока, крепежные детали, кронштейны, прокладки.

2) Газораспределительного механизма (ГРМ) — служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя, обеспечивая качественное наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом, их очистку от отработавших газов и герметизацию цилиндров при сжатии и рабочем ходе поршня.

Двигатель состоит также из пяти систем:

  • Система охлаждения — предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался.
  • Система смазки — служит для подвода масла к трущимся поверхно­стям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнаши­вания.
  • Система питания — служит для приготовления горючей смеси из паров топлива и воздуха в определенных пропорциях, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.
  • Система зажигания — служит для создания тока высокого напряжения и распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты.
  • Система пуска — служит для первоначального вращения коленчатого вала, что обеспечивает запуск двигателя.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим признакам:

1) По назначению:

2) По способу осуществления рабочего цикла:

3) По способу смесеобразования: (внешнее и внутреннее)

4) По способу воспламенения:

5) вид применяемого топлива:

6) по числу цилиндров: одноцилиндровые и многоцилиндровые

7) по расположению цилиндров: однорядные, двухрядные,V-образные.

8) по способу наполнения свежим зарядом:

9) по охлаждению: жидкостное и воздушное

Для изучения общего устройства автомобиля и остальных его элементов заходите в раздел «Устройство и ремонт автомобиля«.

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Двигатель – самая важная из систем автомобиля. Без двигателя нет движения, а следовательно нет автомобиля. По аналогии со строением человека, двигатель – сердце автомобиля.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) преобразует химическую энергию сгорающего топлива в механическую работу. Известными типами ДВС являются поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный двигатели. На современных автомобилях наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, использующие в качестве источника энергии жидкое топливо (бензин, дизельное топливо) или природный газ.

Читать еще:  Давление в камере сгорания поршневого двигателя

Рассмотрим устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, а так же принцип работы ДВС.

Автомобильные двигатели различают:

  • по типу конструкции — поршневой, роторный, газотурбинный;
  • по типу используемого топлива — бензиновые, дизельные и газовые;
  • по типу приготовления «горючей» смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели);
  • по типу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
  • по расположению цилиндров — рядные и V-образные;
  • по способу воспламенения рабочей смеси — с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые ДВС – это двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные ДВС — это двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска топлива, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые ДВС — это двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и мы не будем их рассматривать.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

  • кривошипно-шатунный механизм;
  • газораспределительный механизм;
  • система питания (топливная);
  • система выпуска отработавших газов;
  • система зажигания;
  • система охлаждения;
  • система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для понимания работы ДВС, рассмотрим одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда берется крутящий момент, который в итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится пор шень 7 , соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12 . При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины при работе двигателя

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня — это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) — это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя — это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших — в литрах.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия — это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях — от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт — процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре — в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.

Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Читать еще:  Горячий двигатель постоит и не заводится

Специалисты Автотехцентра Ниссан – имеют большой опыт в диагностике и ремонте дизельных и бензиновых ДВС .

Общие правила подготовки и эксплуатации автомобиля зимой

Наверное, каждый автолюбитель попадал в такую ситуацию, когда в один из морозных дней двигатель автомобиля не удалось запустить. Для того чтобы предупредить повторение таких случаев необходимо знать «Свод правил автолюбителя».

Составляющие успешного пуска двигателя в мороз.

Надо помнить, что на запуск двигателя влияет не только аккумулятор , а также множество факторов, начиная от влажности воздуха и заканчивая присадками, добавленными при изготовлении бензина. Рассмотрим основные составляющие успешного пуска двигателя в мороз.

Аккумулятор

Не жалейте денег при выборе аккумуляторной батареи (АКБ), стремитесь приобрести батарею, имеющую высокие пусковые (стартерные) токи.

Устанавливая новую АКБ под капот, проверьте затяжку адаптеров, очистите от окислов и грязи места крепление массового провода к двигателю, зачистите вывода и наклемники.

Собрав цепь, смажьте сверху полюсные терминалы любой консистентной смазкой, не содержащей воды. Следите за натяжением ремня генератора и напряжением заряда аккумулятора (с помощью вольтметра).

Важно! Один раз в месяц в зимний период, или, если Вы не пользовались автомобилем более двух недель, проверять напряжение на клеммах АКБ с отключенной нагрузкой. При напряжении разомкнутой цепи ниже 12,6 V, целесообразно подзарядить батарею.

Масло

Не следует экономить и на масле. Масло — это «кровеносная» система автомобиля. При покупке масла проконсультируйтесь с продавцом.

Первое число с буквой W (Winter — зима) свидетельствует о принадлежности масла к так называемому зимнему, низкотемпературному классу вязкости.

Зимой желательно использовать масло 0W-40 или 5W-40.

Свечи

Хорошие свечи — залог успешного пуска двигателя. Постарайтесь заменить свечи к зиме. Для зимы следует брать более горячий тип свечи (проконсультируйтесь с продавцом), это предотвратит их замасливание и предохранит от образования электропроводного нагара при частых холодных пусках двигателя.

Заправляйтесь зимой бензином с более высоким октановым числом.

Высоковольтная проводка.

Для обеспечения нормального процесса искрообразования необходимо отсутствие утечек тока через трещины изоляции проводки или по ее влажной запотевшей поверхности. Утечки тока приводят к тому, что на искрообразование энергии уже не остается.

Как завести автомобиль зимой.

  1. Перед запуском двигателя выжмите сцепление. После запуска необходимо отпускать педаль плавно. Дайте ещё минимум минуту на прогрев масла коробки на нейтральной скорости.
  2. Если при прокрутке стартером с первого раза в течение 10 секунд двигатель не завелся, прекратите прокрутку. Пауза перед повторным пуском должна быть не менее 30 секунд. Если не удалось завести автомобиль с третьего раза, попытки необходимо прекратить и искать причину, из-за которой двигатель не хочет работать. Только устранив неисправность, следует возобновить попытки пуска, иначе аккумулятор разрядится. При недостаточном темпе прокрутки следует прогреть батарею доступными способами, при первом удобном случае провести её дозарядку.
  3. Если на Вашем автомобиле есть регулятор обогащения топливной смеси не обогащайте смесь сразу, а делайте это постепенно в процессе прокрутки двигателя, пока не «схватит». Это относится и к педали акселератора.
  4. Существует заблуждение, что включение света фар перед запуском двигателя благоприятно влияет на запуск. Если вы подготовили автомобиль к зиме заблаговременно, то данная процедура вам не нужна, а ослабленный аккумулятор это не спасет, а только усугубит ситуацию. Дефицитная энергия будет расходоваться не на запуск двигателя, а на освещение.

Радикальные меры:

  1. Теплый аккумулятор из дома, подогретые свечи.
  2. «Прикуривание». Делать это надо с соблюдением следующих требований безопасности:
  • заглушите двигатель автомобиля «Донора».
  • отсоедините «минусовый» штатный провод от вывода «-» разряженного аккумулятора;
  • соедините с помощью одного из проводов для «прикуривания» выводы «+» обоих аккумуляторов;
  • соедините с помощью другого провода для «прикуривания» вывод «-» «Донора» с «массой» (кузовом или генератором) автомобиля, аккумуляторная батарея которого разряжена;
  • запустите двигатель автомобиля с разряженным аккумулятором, установите на нем средние обороты;
  • установите на вывод «-«; разряженного аккумулятора штатный провод и отсоедините от автомобиля, на котором этот аккумулятор установлен, провод для «прикуривания».

Если у автомобиля «Донора» электронная система управления двигателем, постарайтесь сделать оба эти действия максимально синхронно, чтобы не испортить контроллер.

Надо помнить, что если аккумулятор «Донора» полностью заряжен, его энергии при «прикуривании» хватит, на 3-4 попытки пуска двигателя автомобиля с разряженным аккумулятором. При большем числе попыток, возможно, что аккумулятор «Донор» не сможет завести собственный двигатель.

Владельцу автомобиля, которому было произведено «прикуривание», следует при первой же возможности зарядить аккумулятор с помощью зарядного устройства, т.к. в зимних условиях генератор не сможет полностью зарядить аккумулятор и ситуация с проблемным запуском двигателя может повториться.

3. После запуска двигателя НЕ включайте сразу печку и другие электропотребители. Дайте сначала двигателю и ременным приводам прогреться.

Что нельзя делать в мороз

Если автомобиль промерз, простояв на морозе несколько дней, то не стоит пытаться завести его с помощью буксира, особенно, если это машина с автоматической коробкой передач.

Если замерз электролит в аккумуляторе не стоит заводить автомобиль ни способом прикуривания, ни способом буксировки. Двигатель, возможно, вы и запустите, но нанесете непоправимый вред аккумуляторной батареи итак очень сильно пострадавшей от «обморожения». Пытаться зарядить аккумулятор можно только после полного размораживания в теплом помещении, когда температура электролита станет выше 15 С°.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector