|
|
||
|
||
| Русский English | Модернизация самолета Ан-2 | ||||||||||||||||
Модернизация самолета Ан-2Перейте к статье:1. Отлученный от неба самолет еще может служить… 2. Модернизация звездообразных двигателей 3. Модернизация Ан-2 в An-3 Отлученный от неба самолет Есть организация, которая занимается экспериментальной модернизацией самолета. У специалистов несколько разработок, как использовать Ан-2 в новом качестве в разных сферах. Одна из них — идея и предложение Российской академией космонавтики, использовать экранолеты на базе Ан-2 в качестве первой ступени комплекса до доставке министупников в ближний космос. 
Ан-2 хорошо знают на нашей планете. Ведь его эксплуатировали в 26 странах мира. В Европе проводят ежегодные слеты владельцев и приверженцев этого самолета. В наши дни в России и в странах СНГ в «условно» летном состоянии находится около 3000 самолетов Ан-2, которые преимущественно обречены на стоянку. Эти самолеты с годами, безусловно, переходят в нелетное состояние по «календарю» и по остаточному ресурсу. Тем более, что ремонт самолета Ан-2 в наши дни стоит около 25000 USD. Как известно, пришвартованный на стоянке самолет приносит одни убытки авиатранспортной организации. А эксплуатация Ан-2 в наши дни еще убыточней. Значит, самолету стоять на земле дешевле? Может быть, если учесть современные цены на бензин и авиамасло. Ведь для тысячесильного двигателя АШ-62ИР требуется около 160 литров авиабензина Б-91 и 6,5 литра масла МС-20 в час. Еще следует учесть предполетное и послеполетное обслуживание, регламентные работы, стоимость стоянки в промежуточных аэропортах, услуги авиадиспетчерской службы и зарплату экипажа. Если все эти расходы суммировать и учесть, что авиабензин Б-91 — большая редкость в наши дни, то сомнения в том, что этим самолетам стоять на земле предстоит довольно долго, мгновенно исчезнут, улетят, как голубой дымок из выхлопного коллектора при запуске двигателя «Антона». А в Западной Европе самолет Ан-2 пользуется большой популярностью. И не только потому, что цены на эти самолеты в России и странах СНГ очень низкие. Если на авиасалоне в 1992 г. в Ошкоше (США) представители авиапромышленности Польши продавали новый Ан-2 за 225000 USD, то в наши дни Ан-2 в СНГ с небольшим остаточным ресурсом можно купить за 5–10 тыс. USD. В Казахстане одна фирма предлагает Ан-2 за 1500 USD при наличии у нее всего лишь нескольких десятков самолетов. Конечно, это бросовые цены. Они ниже даже стоимости металла (если сдать самолет в металлолом) и десятка приборов, которые создатели ультралегких самолетов покупают по 40–60 USD за каждый. Однако существует реальная возможность переоборудовать списанный с летной работы или обреченный на стоянку по экономическим причинам самолет в новый летательный аппарат, у которого расходы на эксплуатацию будут в три-четыре раза ниже, а рыночная стоимость его возрастет в два раза по сравнению с отслужившим самолетом в день его выхода из заводских ворот перед началом летной эксплуатации. А если короче, то на переоборудовании старых самолетов получат хорошие дивиденды и производитель новой техники, и эксплуатанты нового вида транспорта. Как известно, одним из наиболее объективных технико-экономических показателей при сравнении различных типов транспортных средств является эффективность использования топлива — удельный расход топлива, т.е. количество его, расходуемое для перевозки тонны груза на расстояние 1 км. Зависимость удельного расхода топлива (CL) от скорости полета для самолетов и экранолетов показана на рисунке 1. 
Рисунок 1.
По эффективности использования топлива экранолеты в диапазоне скоростей движения от 80 до 550 км/ч имеют явное преимущество перед другими видами транспорта. Для сравнения можно также привести средние значения этого параметра и для других транспортных средств приведены в таблице 1.
Для пассажирских самолетов и экранолетов существует показатель транспортной эффективности более конкретный: расход топлива на пассажиро-километр. Этот показатель для самолета Ан-2 равен 42 г/пасс.–км У лучших современных широкофюзеляжных самолетов (типа Ил-96; В-767 и т.д.) расход топлива на пассажирокилометр довольно низок (доходит до 18 г/пасс.–км) благодаря высокому аэродинамическому качеству, большой крейсерской скорости (860–910 км/ч) и высокоэкономичным ТРДД с большим коэффициентом двухконтурности. Но на экранолете, рассчитанном на 15–40 пассажиров, даже при крейсерской скорости 180–250 км/ч можно получить еще лучшие значения удельного расхода топлива. Например, экранолет Ан-2э, созданный на базе самолета Ан-2, будет иметь в четыре–пять раз меньший расход топлива, чем у самолета-предшественника, и в два раза лучше, чем у широкофюзеляжного самолета, — всего 9 г/пасс.–км. А у сорокаместного экранолета с автомобильными моторами СL может быть снижен даже до 4,5 г/пасс.–км. Это достигается благодаря высокому аэродинамическому качеству экранолета при движении вблизи экрана (К=18-27) и применению двигателя меньшей мощности, чем у одинакового с ним по взлетному весу самолета. И действительно, избыточная мощность двигателя у экранолетов необходима лишь для преодоления «горба сопротивления», а вертикальная скорость его полета может быть всего 0,5–0,6 м/с. Самолеты же с вертикальной скоростью меньше 1,5 м/с по требованиям ИКАО не допускаются к коммерческой эксплуатации. Правда, у серийного самолета По-2ВС (военной серии) вертикальная скорость была всего 1,2 м. Но этот самолет отношений к ИКАО не имел, да и ИКАО тогда еще не было. Следовательно, на экранолете вполне допустима нагрузка на единицу мощности порядка 12–15 кг/л.с. При этом на экранолете смело можно использовать автомобильные бензиновые и даже дизельные моторы. Стоят они в 4–6 раз ниже авиационных, техобслуживание их дешевле и проще, а горюче-смазочные материалы можно приобрести на любой бензоколонке. Причем цена дизтоплива составляет примерно 60 процентов от стоимости автобензина (в Украине сегодня дизтопливо дороже низкооктанового автомобильного бензина А-76. — Прим. ред.). А с авиационным высокооктановым бензином Б-91 нет смысла сравнивать дизтопливо и по цене, а особенно по экологическим требованиям. Дизтопливо считается экологически более чистым даже по сравнению с неэтилированным бензином «экстра», потому что в дизельном моторе процесс горения происходит более интенсивно и с полным сгоранием топлива. Бензиновый же мотор требует каталитического нейтрализатора, непосредственного впрыска и микропроцессора для снижения токсичности выхлопных газов (при его сертификации по нормам «Евро-2»). Тем не менее автомобильный мотор на серийном самолете уже не редкость. И не только фирмы «Лимбах» (конверсия мотора знаменитой машины VW «Жук") воздушного охлаждения, но и моторы водяного охлаждения, о которых неоднократно публиковались материалы в журнале «АОН». В последнее время не только на легких самолетах, но и на дельталетах стали широко применяться автомобильные двигатели. На выставке спортивной авиации во Фридрихсхафене (2001 г., Германия) такие моторы экспонировали несколько фирм, которые занимаются конверсией автомобильных моторов. Здесь были двигатели BMW, «Мерседес» и VW и даже ряд роторно-поршневых автомоторов мощностью от 37 до 150 л.с. А вот дизельных авиационных моторов на современных летательных аппаратах пока нет. Хотя авиадизели применялись в СССР во время Великой Отечественной войны на дальних бомбардировщиках Пе-8, Ер-2 и Ил-6. Причем самолеты Пе-8 и Ер-2 с дизельными моторами бомбили Берлин 10 августа 1941 г. Немецкие самолеты Ме-111 всю войну летали с дизельными авиадвигателями ЮМО. Многие об авиадизелях не знают, потому что сначала эти двигатели были засекречены, а после войны в конце сороковых годов появились ТВД и авиадизели просто забыли. С учетом того, что современные автомобильные дизели достигли большого совершенства, высокой надежности и малого удельного веса, надо полагать, что вот-вот наступит время, когда из-под капота автомобиля умельцы и изобретатели незаметно для авиаконструкторов-профессионалов перенесут автодизель в мотогондолу самолета, подальше от автомобильных дорог, шоссе и хайвэев. Хотя на экранолет автомобильный дизель можно ставить с нескрываемым оптимизмом уже сегодня. Сертификации дизеля для экранолета по жестким авиационным нормам не требуется. К тому же экранолет совершает полет в «предпосадочном» режиме. Как самолет, на выравнивании, перед посадкой, в нескольких метрах над ВПП. Экранолет постоянно летит над бесконечной взлетно-посадочной полосой (над экраном), как бы вот-вот намереваясь сесть. Так что отказ двигателя в полете ему не страшен. Для экранолета полет — это затянувшаяся от взлета до запланированного пункта назначения «вынужденная посадка", которую экипаж вовсе и не собирается совершать. На первый взгляд может показаться, что установка дизеля на экранолет, кроме излишнего веса и увеличения объемов мотогондолы, никакой пользы не принесет. Но ведь неспроста в 40-е годы развития авиации (до появления ТРД и ТВД) авиаконструкторы всего мира смотрели на дизель как на перспективный авиадвигатель. Посмотрим и мы, можно ли добиться гармонии автомобильного дизеля в сочетании с конструкцией экранолета, выполненного, например, на базе самолета Ан-2. Как известно, взлетная (максимальная) мощность двигателя АШ-62ИР — 1000 л.с., которая требуется для короткого взлета и обеспечения Ан-2 вертикальной скорости с полной нагрузкой 3–5,5 м/сек. Но для горизонтального полета со скоростью 190 км/ч на третьем крейсерском режиме для Ан-2 (К=10) потребная мощность составляет 0,5 от номинальной (820 л.с.) и равна всего 410 л.с. Для экранолета, прототипом которого служит Ан-2, в зависимости от величины платной нагрузки достаточно дизельного мотора мощностью 360–420 л.с. для того, чтобы преодолеть «горб сопротивления» при разбеге на воде перед выходом на экранный режим полета, с учетом эффекта поддува воздушного потока от винта под крыло экранолета. Для экранолета Ан-2 с аэродинамическим качеством около 20 в полете над экраном в крейсерском режиме достаточно мощности 300 л.с. Винтомоторную группу такой мощности (Nmax 360–420 л.с.) для экранолета можно создать на базе автомобильного дизеля КАМАЗ-740, ЯМЗ-7511, которая будет весить 760–850 кг, т.е. столько же, сколько и авиадвигатель АШ-62ИР с воздушным винтом и оборудованием. Но для работы авиамотора АШ-62ИР на самолете Ан-2 требуется 1240 л (около 1000 кг) авиабензина. Для дизеля же на экранолете Ан-2 надо около 250 л, т.е. выигрыш в весе составит около 800 кг. Значит, полезную нагрузку на экранолете даже можно увеличить до 2300–2500 кг вместо 1500 у Ан-2. Конечно, кто-нибудь может возразить, зачем связываться с автомобильным дизелем, когда можно установить на экранолет авиационный мотор М-14 той же мощности, вес которого с винтом и капотами 340–365 кг. Этот мотор хоть сейчас можно ставить на экранолет. Его не требуется конвертировать как автомобильный мотор, не будет проблем с воздушным винтом и редуктором, которые еще потребуется спроектировать и изготовить для дизеля. Но цена авиадвигателя М-14 на сегодняшний день 28 тыс. USD (у автодизеля такой же мощности около 5 тыс. USD), и расход топлива у М-14 52–54 литра в час. Значит, для М-14 потребуется 400 литров авиабензина и 30 кг авиамасла. Если учесть, что стоимость эксплуатации и плановый ремонт М-14 в пять-шесть раз выше автомобильного мотора, то окажется — авиамотору все же пора уступить место дизелю. Тем более, что есть удачный пример — авиадизель А.Д. Чаромского. Для автомобильного дизеля экранолет — самая подходящая ступенька на пути в небо. Ведь для двигателя экранолета не нужна сертификация по жестким авиационным требованиям, ниже требования к удельному весу его винтомоторной установки и к ее надежности. Экономические преимущества летательного аппарата при установке на него дизеля, а особенно высокие прибыли в процессе эксплуатации — его самые убедительные аргументы в пользу авиадизеля. Что же касается использования серийной авиатехники для создания экспериментальных самолетов и летательных аппаратов, то эта идея тоже не нова. Известно, что в конце 2-й Мировой войны авиапромышленность Германии выпускала экспериментальные самолеты, с успехом используя шасси, крылья, оперения и секции фюзеляжей серийных самолетов. В США на базе военно-транспортного самолета С-47 строился десантный планер ХСС-17. В нашей стране тоже имеется подобный опыт. Вот всего лишь несколько примеров времен «гласности, ускорения и перестройки». Самолет «Аист 123М» — «семейный» самолет Маркаловых, построенный профессионалами на базе чехословацкого учебно-тренировочного самолета «Злин». Известный пилот-профессионал А.А. Балуев построил свой замечательный самолет «Данко», взяв за основу планер самолета Як-12. В «Рокс-Аэро» на базе Ан-2 был разработан многоцелевой самолет Т-101 «Грач». Причем в «Рокс-Аэро» подготовили этот самолет для сертификации типа, а в авиационном объединении МАПО-МИГ построено 24 самолета Т-101. Кроме того, фирма «Рокс-Аэро» построила с использованием планера самолета Як-12М самолет Т-411 «Аист» с двигателем М-14. Причем летно-технические данные Т-411 существенно превосходят летно-технические данные самолета Як-12М. Еще один пример для наглядности. В Китае с 1986 г. на вооружение ВМС поступает многоцелевая летающая лодка SH-5 «Харбин» (рисунок 2).  Рисунок 2.
Первый полет самолет совершил 3 апреля 1976 г. После испытаний трех опытных образцов летающих лодок на заводе в Харбине в 1984 г. началось их серийное производство. Так вот, в конструкции самолета SH-5 «Харбин» использованы элементы планеров советских самолетов Ан-12 и Бе-12: крыло, хвостовое оперение, секции фюзеляжа летающей лодки, а также силовая установка, системы и оборудование указанных самолетов. На крыле летающей лодки установлены пилоны для размещения противолодочного оружия и ракет китайского производства. Применение четырех двигателей и нового крыла обеспечили увеличение взлетной массы лодки на 10, а полезной нагрузки на 7 тонн. Улучшились и тактико-технические данные летающей лодки. Конечно, этот самолет уже совсем другого класса, хотя и построенный с применением известных самолетных конструкций. Стало быть, использовать самолет Ан-2 для создания экранолета нам Бог велел. И другие самолеты, наверное, тоже. Но об этом ниже. Тем более, что реальные работы по созданию экранолетов из серийной авиационной техники были. Когда после постройки и успешных испытаний Центральной лабораторной спасательной техники экранолета ЭСКА-1 работы в этом направлении в вышестоящих организациях поддержки не нашли, автор этих строк в январе 1974 г. обратился в Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации (РКИИГА) с предложением о сотрудничестве по использованию авиационной техники для постройки экранолетов. Причем в Риге был филиал отдела Наземного использования авиационной техники и оборудования ГосНИИ Гражданской авиации, от которого поступило предложение использовать авиационные двигатели и агрегаты для создания аэроглиссеров, аэросаней, аппаратов на воздушной подушке и экранолетов. В письме из ГосНИИГА был значительный перечень техники, включая двигатели, баки, системы, колеса, лыжи, хвостовые винты, балки и поплавки, которые можно было использовать при разработке спасательного транспорта и вспомогательных устройств. Конечно, РКИИГА и Рижский филиал ГосНИИГА тесно сотрудничали между собой по случаю не только ведомственной, но и географической близости. Да к тому же в РКИИГА в студенческом КБ уже имелся опыт создания самолетов собственной конструкции из агрегатов, планеров и элементов планера серийных самолетов. 
Рисунок 3.
В РКИИГА было выполнено несколько дипломных проектов экранолетов различного класса и назначения. Автор статьи был консультантом дипломных проектов экранолетов и, в частности, выполненных по инициативе ЦЛСТ (рисунок 3) на базе самолетов Ан-2, а также Як-12, Як-40. Кроме того, в ЦЛСТ были разработаны экранолеты на базе самолетов Ли-2, Ил-14 и Ан-22 на уровне студенческих дипломных проектов. (Продолжение следует)
Юрий Макаров,  Вернуться к началу
Модернизация звездообразных двигателей Автор — Макурин Валерий ПавловичРазработано и испытано устройство Динамический Усилитель Компрессии (ДУК) — (Патент № 2195563 от 27 декабря 2002 года, «Поршневая машина»). Устройство простое, дешёвое и высоконадёжное, которое значительно повышает качество любого поршневого двигателя внутреннего сгорания после ремонта: • двойной ресурс поршневой группы, • экономия топлива, • экономия масла. При испытаниях на двигателе М-14 на авиазаводе «Шахты», масло из картера совершенно не проливалось через нижние цилиндры. Мотор показал 20% прирост мощности и 50% экономии масла. Использование динамического усилителя компрессии: 1. повышает тяговые характеристики двигателя (мощность); 2. обеспечивает двойной ресурс поршневой группы; 3. облегчает пуск при минусовых температурах; 4. стабилизирует компрессию на протяжении срока службы поршневой группы (не зависит от износа колец и режимов двигателя); 5. снижает угар масла на 30–70%; 6. уменьшает расход топлива на 5–20%; 7. приближает экологию выхлопа к Евростандартам. Ремонт мощных звездообразных двигателей, с использованием технологии ДУК, можно осуществить в НПК «Прецизион» по адресу: Россия, Ростовская область, город Волгоград, улуца Титова, 1. Телефон +7 (8442) 263-131. Здесь же можно заказать оснастку для мелкосерийного производства ДУК. Авиаремонтный завод в городе Шахты, Ростовской области освоил технологию ДУК при ремонте звездообразных авиадвигателей. Телефон +7 (8636) 229-786. Динамический усилитель компрессии: это дополнительное уплотнение, две бронзовые 3-хгранные призмочки-вкладыши (8), внедрённые в тело поршня (2) между 1-м и 2-м компрессионными кольцами. Они приклеиваются на время сборки клеем «Момент», и когда стоят в своих ложементах, геометрия поршня почти не отличается от заводской. Замок первого компрессионного кольца (5) фиксируется в промежутке между позициями бронзовых вкладышей (8) фиксатором (7), как на 2-хтактных двигателях. Замок второго компрессионного кольца (6) фиксируется аналогично с противоположной стороны поршня. Через минуту после запуска двигателя клей «Момент» выгорает, вкладыши (8) обретают подвижность. Их подхватывают и влекут за собой газы, которые прорываются из камеры сгорания через тепловой зазор в замке 1-го компрессионного кольца (5). Стремительное движение газов к тепловому зазору в замке 2-го компрессионного кольца (6) натыкается на бронзовые вкладыши (8), которые соскальзывают на зеркало цилиндра (1) и блокируют прорыв газов, перераспределяют давление газов внутрь кольца, повышая и стабилизируя компрессию, мощность, экономичность, экологию двигателя. 
Кажется — всё просто, но за этой простотой ряд технологических тонкостей, которые добывались и оттачивались несколько лет, через опыты, ошибки, потери… На схеме не показаны некоторые подробности конструкции, которые позволяют двигателю отлично работать при зазорах в замках верхних компрессионных колец — 3,0 мм (и более). Не всякий материал годиться для изготовления вкладышей, есть особенности их расположения. Проделана большая исследовательская работа. Для серьёзного и масштабного использования технологии ДУК необходимо приобрести лицензию. Себестоимость устройства не превышает 10% от стоимости ремонта двигателя. Для изготовления ДУК требуются недефицитные инструменты и материалы, навыки слесаря средней квалификации. Результаты применения ДУК порой удивительны. Авиаремонтный завод в г. Шахты Ростовской области провёл испытания ДУК на двигателе М-14, которым оборудованы спортивные самолёты типа ЯК-18. Это «звездообразный» 9-ти цилиндровый двигатель мощностью 360 л.с. при 2900 об/мин. на взлётном режиме. Готовя двигатель к стендовым испытаниям, специально подобрали и установили на него самые изношенные элементы поршневых групп. Даже тепловые зазоры в замках компрессионных колец подпилили под размер 1,5 мм. (запредельный износ). Мой технолог установил на всём этом — ДУК. Стендовые испытания показали: мощность (по сравнению с двигателем, прошедшим капремонт!) выросла на 20%, экономичность — на 12%, расход масла снизился на 50%. Но самое удивительное открылось позже. У «звездообразных» двигателей есть «хроническая болезнь»: после выключения двигателя масло из картера начинает просачиваться в нижние цилиндры, наполняет их и проливается на землю, или в подставленное ведро (до 1 литра за раз). Все стоянки и рулёжные дорожки обильно политы моторным маслом. Двигатель М-14 с ДУК простоял сутки между циклами испытаний, из него не вытекло ни капли масла. Тоже самое и через неделю после испытаний. В полёте самолёт ЯК-18, с мотором М-14, отремонтированным по технологии ДУК, имея солидный запас по мощности, проявил великолепные пилотажные качества, и вернулся из полёта чистеньким, а не испачканным традиционно от кабины до хвоста выбросами масла. Описание стендовых испытаний: 28.09.2004 г. Прогон 1 час на бензине Б-91/115 1. Улучшился запуск холодного и горячего двигателя. 2. Пламя на выхлопе голубое на всех режимах. 3. Обеднили смесь в карбюраторе до предельно-возможного! 4. Возросла приёмистость, обороты двигателя отслеживают движения Ручки Управления Двигателем (РУД) есть запас мощности около 20%. 5. Снизился расход масла на угар на 50%. 6. Температура цилиндров ниже на 10–20° С. 7. Снизился расход топлива примерно на 12%. 8. Увеличился наддув воздуха до 900 вместо 880. 29.09.2004 г. Продолжение испытаний на бензине АИ-95. При прокручивании за пропеллер холодного двигателя после почти суточного простоя, масла из трёх нижних цилиндров не упало ни капли, хотя обычно набегает до 1 литра Пламя на выхлопе на малых оборотах — голубое, на максимальных оборотах — красное. Обеднением смеси в карбюраторе добились более светлого пламени. Остальные параметры испытуемого двигателя при замене сорта бензина сохранились практически на прежнем уровне. Отмечается более уверенный запуск холодного двигателя, обороты набирает сразу, без перебоев («чиханий»). Горячий двигатель запускается с пол-оборота. Общая наработка двигателя на всех испытательных режимах — 4 часа 20 минут. После стендовых испытаний Шахтинский авиаремонтный завод закупил лицензию на производство технологии ДУК. Воронежский завод, производитель моторов М-14, пока не поддержал эту инициативу и ДУК ставят «подпольно», когда хотят порадовать или отблагодарить клиента. Данные технологии недорогие и эффективные, такое встречается не часто! Практически достигается то, что зарубежные фирмы достигают используя: дорогие, высококачественные металлы, дорогие, высокоточные технологии, дорогие — высоконадёжные горюче-смазочные материалы.
Автор — Макурин Валерий Павлович Вернуться к началу
Модернизация Ан-2 в An-3 Самолёт Ан-3 является дальнейшим развитием и модификацией самолета Ан-2, завоевавшего прочный авторитет на мировом рынке хорошими летно-техническими характеристиками, простотой эксплуатации, нетребовательностью к аэродромам и высокой надежностью. Ан-3 сохраняет лучшие качества проверенного длительной эксплуатацией самолета Ан-2 и может использоваться на всех видах авиаработ.Основные моменты модернизации Ан-2 в Ан-3 заключается в замене поршневого двигателя АШ-62ИР на турбовинтовой двигатель ТВД-20 (более мощный и работающий на любом авиационном керосине), изменение компоновки кабины экипажа и установке системы кондиционирования воздуха, замена электротехнического оборудования, улучшении навесного широкозахватного сельскохозяйственного оборудования. Основные варианты применения самолёта: • транспортный, • конвертируемый грузопассажирский, • сельскохозяйственный, • лесопожарный, • санитарный, • десантный • и др. Вернуться к началу
|
|||||||||||||||||
|
|
||
|
2003–2018 © an2plane.ru |
При перепечатке и ретрансляции в Интернете приветствуется ссылка на сайт — Сайт о самолёте Ан-2. |
|
 |
 |
|
|
|
|
|