Двигатель субару для дельталета
“Субару” на дельталёте – шаг назад или два шага вперёд?
Известие о том, что в Омском авиационно-техническом клубе “Вираж” изготовлена мотоустановка для дельталёта из автомобильного двигателя фирмы “Субару” распространилось само собой по ближайшим к Омску городам. Все проявляют повышенный интерес, распрашивая о двигателе, и недоумевают, когда узнают о том, что мотоустановка не содержит всем привычного в сверхлёгкой авиации редуктора. Что же заставило нас отказаться от использования, уже ставших классическими технических решений, и вернуться к тем временам, когда двигатели не “визжали и ревели”, а “урчали и стрекотали”?
У нас в клубе за 20 лет его существования изготовлено более двадцати мотоустановок с использованием различных двухтактных и четырёхтактных двигателей. За это время нами накоплен определенный опыт и сделаны свои выводы о надёжности двигателей. По степени надёжности мы их располагаем в следующей последовательности:
четырёхтактные с жидкостным охлаждением,
четырёхтактные с воздушным охлаждением,
двухтактные с жидкостным охлаждением,
двухтактные с принудительным воздушным охлаждением,
двухтактные с воздушным охлаждением.
Почему же двухтактные двигатели отнесены к ненадёжным? Есть две основных причины ненадёжной работы двухтактных двигателей. Первая заключается в интенсивном нагарообразовании, особенно в канавках поршневых колец, из-за наличия масла в топливной смеси. Применение специальных масел для двухтактных двигателей, имеющих малую зольность, увеличивает время до уровня опасного нагарообразования до 70-100 часов, но вызывает значительный рост эксплуатационных расходов, а нужной надёжности все равно не даёт. Потому что вторая причина ненадёжной работы двухтактных двигателей скрыта в их простой конструкции. За простоту организации рабочего процесса двигателя пришлось заплатить постоянными ударами, выступающих в окна цилиндра, поршневых колец, постепенно разрушающими и кольца, и поршни, и цилиндры. Надёжность отечественного “Бурана-авиа” очень низка, но и импортные двигатели “Соло”, “Хирт”, “Ротакс”, экплуатируемые в Омске, не зарекомендовали себя безотказными. Летая с этими двигателями, пилот далеко не гарантирован от их внезапной остановки. Вот почему в течение многих лет мы прилагали большие усилия в поисках подходящего для дельталета четырёхтактного двигателя.
Начиная работу с двигателем “Субару”, мы уже имели опыт эксплуатации четырёхтактного двигателя “Вальтер-Минор” и мотоустановки клубного изготовления с двумя цилиндрами от двигателя АИ-14. Оба двигателя не удовлетворили нас очень большим уровнем вибрации. Это мы связывали с наличием значительной остаточной неуравновешенности четырехцилиндровых рядных и двухцилиндровых V-образных (угол развала 40 градусов) двигателей, проявляющейся при значительных массах кривошипно-шатунных механизмов этих двигателей. Поэтому, подбирая автомобильный двигатель, мы искали двигатель с оппозитным расположением цилиндров, как более уравновешенный.
Экономичность, надежность, повышенный ресурс – вот основные факторы, привлекающие конструкторов использовать автомобильные двигатели на своих летательных аппаратах. Как же полнее реализовать эти преимущества? Устанавливать редуктор, чтобы использовать всю мощность двигателя или не устанавливать, но при этом получить много других достоинств?
Чтобы понять это мы стали искать информацию о нагрузочных характеристиках отечественных двигателей, потому что найти таких сведений о двигателях фирмы “Субару” не удалось. Двигатели “Субару” относятся к быстроходным и достигают максимальной мощности при частоте вращения 5600 оборотов в минуту. Сведения, позволяющие дать оценку целесообразности установки редуктора, мы нашли в статье Б.Е.Синильщикова “Моторесурс катерного двигателя” (“Катера и яхты”, №4, 1976 г.). В статье приведены обобщенные данные, полученные из опыта эксплуатации двигателей заводской сборки ГАЗ-21 и УМЗ-412 в различных условиях (на серийных и спортивных автомобилях и катерах) и показывающие изменение ресурса и удельного расхода топлива в зависимости от снимаемой мощности и частоты вращения. Так как двигатели “Субару” тоже быстроходные, то используя данные двигателя УМЗ-412, и изменив на приведенных графиках масштаб мощности, (что не приводит к значительным погрешностям, потому что максимальная мощность достигается при той же частоте вращения, а оба двигателя автомобильные и оснашены карбюраторами) мы получили аналогичные графики для двигателя “Субару”. Несмотря на то , что полученные графики носят ориентировочный характер, они позволяют сравнивать ресурсы и удельные расходы топлива на различных режимах и правильно подобрать нагрузочную (винтовую, дроссельную) характеристику, добиваясь наибольшего ресурса и максимальной топливной экономичности.
На рис.1 и рис.2 приведены графики зависимости мощности двигателя от числа оборотов, на которые нанесены изолинии ресурса и изолинии удельного расхода топлива. Самая верхняя кривая на этих графиках – внешняя характеристика двигателя – соответствует его работе при полностью открытой дроссельной заслонке на разных нагрузках; область расположенная под кривой – это область различных частичных нагрузок при промежуточных положениях заслонки. Кривые БР и СР – это нагрузочные характеристики двигателя с воздушными винтами одного диаметра (1,66 м.), но лопастями разной ширины соответственно без редуктора и с редуктором.
Из рис.1, с нанесёнными изолиниями удельного расхода топлива, видно, что область наименьшего удельного расхода располагается ниже внешней характеристики. Минимальный удельный расход топлива достигается при нагрузках соответствующих оборотам и мощностям, составляющим 40-60% максимальных, и увеличивается, как при их возрастании, так и при их уменьшении. Увеличение удельного расхода топлива при пониженных мощностях и оборотах связано с относительным увеличением тепловых потерь и ухудшением смесеобразования. При малых мощностях и больших оборотах экономичность падает из-за возрастания доли потерь на трение. Повышение удельного расхода при работе двигателя в районе его внешней характеристики, объясняется тем, что в диапазоне углов открытия дроссельной заслонки 80-90 градусов топливная смесь обогащается карбюратором для получения максимальной мощности.
Пусть для горизонтального полёта с крейсерской скоростью 70-80 км/час дельталёту необходима мощность около 30 л.с., которая достигается при установке редуктора на частоте вращения 3800 об/мин, а в безредукторном варианте – на частоте 2500 об/мин. В первом случае удельный расход топлива составит 290 г/л.с.час, а во втором – 230 г/л.с.час. Сравнивая, как проходят кривые БР и СР относительно изолиний удельного расхода топлива, видно что установка редуктора на автомобильном двигателе приводит к повышенному расходу топлива, то есть с точки зрения достижения большей топливной экономичности целесообразнее использовать на СЛА безредукторный вариант мотоустановки.
Из рис.2 видно что ресурс одного и того же двигателя может изменяться в широких пределах в зависимости от снимаемой мощности и частоты вращения. У двигателей, работающих при частичных нагрузках, максимальный ресурс достигается только при определенных условиях нагружения, находящихся вблизи точек перегиба изолиний ресурса. По мере уменьшения частоты вращения и снимаемой мощности ресурс двигателя вначале резко, а затем более плавно возрастает. Уменьшение ресурса при работе двигателя в районе внешней характеристики на небольших оборотах объясняется отрицательным влиянием на условия образования масляной пленки между поршнем и цилиндром обогащенной смеси и больших нагрузок в сочетании с относительно небольшой скоростью движения поршня. Однако повышать число оборотов при постоянной мощности целесообразно только до определённого предела, при котором устанавливаются оптимальные условия смазки. При дальнейшем повышении оборотов ресурс уменьшается, так как инерционные нагрузки увеличиваются быстрее, чем уменьшаются нагрузки, действующие на поршень при сгорании топлива. К тому же увеличивается путь трения поршня, приходящийся на достижение той же мощности двигателя, приводя к его более быстрому износу.
Сравним достигаемые ресурсы в нашем примере. Так в безредукторном варианте режиму 30 л.с. при 2500 об/мин соответствует межремонтный ресурс двигателя 2000 часов. При установке редуктора 30 л.с. будут достигаться при частоте вращения 3800 об/мин, и в этом варианте нагружения ресурс составит 1700 час. Как видим, опять выигрывает безредукторный вариант мотоустановки.
Как же правильнее всего нагрузить двигатель? Достичь идеала, нагружая двигатель воздушным винтом, невозможно. Но изменяя конструктивные параметры воздушного винта (диаметр, шаг, число и ширину лопастей) можно, не применяя редуктора, оптимизировать положение нагрузочной характеристики, достигая наибольшего ресурса и наилучшей топливной экономичности на крейсерских режимах работы двигателя. Естественно, что, выбирая параметры воздушного винта, их необходимо согласовывать с конкретным летательным аппаратом, добиваясь наибольшей экономичности мотоустановки на крейсерской скорости полета. Но это уже совсем другая тема.
Безредукторная мотоустановка обладает и другими уже очевидными преумуществами: меньший вес и габариты, большая надежность (нет редуктора – нечему ломаться), возможность эксплуатации двигателя без системы шумоглушения, меньший уровень вибрации при малых частотах вращения, недостижимость частот собственных колебаний многих элементов конструкции СЛА, меньший объём работ при конвертировании двигателя.
Все эти факторы заставили нас отказаться от соблазна использования всей мощности двигателя, позволяющей лихо отрываться от земли и очень “круто” набирать высоту, а ограничиться частичным использованием мощности, добиваясь в первую очередь общей надежности мотоустановки и летательного аппарата в целом.
В заключение приводим технические характеристики нашего безредукторного двигателя “Субару” ЕА-81.
Тип двигателя: четырёхцилилиндровый, четырёхтактный с горизонтальным расположением цилиндров, оппозитный, жидкостного охлаждения;
диаметр цилиндра и ход поршня: 92 * 67 мм;
рабочий объём 1781 см;
мощность 50-60 л.с.;
вес двигателя ЕА-81 62 кг;
носок вала в сборе 5 кг;
электростартер с креплением 5 кг;
генератор с креплением 3,5 кг;
зубчатый венец 1,5 кг;
катушка зажигания 1 кг;
выхлопные патрубки 1 кг;
радиатор охлаждения с креплением и шлангами 4,5 кг;
охлаждающая жидкость 4 кг.
Источник статьи: http://virag-omsk.narod.ru/letteraon1.html
Двигатель субару для дельталета
aeroboat@mail.ru, dvsubaru@mail.ru , тел: +7 (423) 257-72-72, тел./факс: +7 (423) 263-90-11
г.Владивосток, ул. Никифорова 53, ул. Космонавтов 8.
Предприятие основано в 1996 г.
- До 2002 г. основным профилем деятельности был ремонт автомобилей Японского производства.
- 2002 г. Начало производства редукторов и конвертация автомобильных моторов для работы с воздушным винтом.
- 2005.г. Начало производства аэроботов серии «Тайфун».
- 2009 г. Начало производства маломерных судов различного назначения с корпусами из алюминиевых сплавов.
В настоящее время предприятие производит и реализует следующие виды продукции:
- аэроботы «Тайфун» различных модификаций.
- маломерные суда длиной до 18 м различного назначения под торговыми марками «Лазурный« и «Рыба».
- мотоустановки, предназначенные для работы с воздушным винтом, на основе автомобильных двигателей Subaru и Toyota.
- понижающие редукторы для мотоустановок.
Продукция предприятия поставляется по всей России, а также экспортировалась в Казахстан, Монголию, Китай, Лаос, Судан. На настоящее время произведено около 1000 редукторов, более 600 силовых установок, более 200 аэроботов Тайфун различных модификаций, около 20 маломерных судов различного назначения.
Численность персонала 25 человек. Предприятие расположено на 2-х площадках площадью 300 и 1000 кв.м.:
- участок механической обработки, сборочный участок редукторов и двигателей.
- корпусной и достроечный цех.
Этот сайт посвящен силовым установкам и редукторам, которые выпускает наше предприятие.
Cиловая установка с воздушным винтом является автономным агрегатом, служащим для создания тяги, необходимой для движения транспортного средства, и может быть установлена на маломерное судно, судно на воздушной подушке, экраноплан, аэросани, экспериментальный летательный аппарат или колесное транспортное средство. Применение воздушного винта повышает вездеходные качества транспортного средства, делает его всесезонным и уменьшает воздействие на окружающую среду.
В основе силовых установок нашего производства используются автомобильные двигатели Японского производства Subaru и Toyotа. Используются модели, хорошо зарекомендовавшие себя в процессе многолетней эксплуатации и имеющие достаточно высокую весовую отдачу.
Мы имеем возможности выбора в Японии отличных двигателей из большого их количества. При закупке автомобильных двигателей, выбираются двигатели в отличном техническом состоянии, с минимальным пробегом и большим остаточным ресурсом.
Для адаптации автомобильных двигателей, для работы с воздушным винтом, выполняются следующие работы:
- преобретается двигатель, производится его проверка, дефектация, замена деталей по необходимости.
- устанавливается понижающий редуктор.
- изготавливаются впускная и выпускная часть.
- изготавливаются подушки крепления двигателя.
- изготавливается электропроводка.
- двигатель в сборе устанавливается на стенд и производится его настройка.
На двигатели устанавливаются шестеренчатые редукторы.
– Детали редукторов изготавливаются на нашем предприятии. В процессе производства используется высокоточное оборудование с ЧПУ и качественные материалы, соответствующие своему назначению.
– Конструкторская и технологическая подготовка производства выполняются опытными специалистами с применением современных методов проектирования.
– Корпуса редукторов выполняются методом фрезерования из высокопрочных алюминиевых сплавов.
– Шестерни косозубые, подвергаются химико-термической обработке и прикатке, имеют высокую износостойкость и прочность.
– Все детали имеют повышенный запас прочности, что обеспечивает высокую надежность и ресурс редукторов в целом.
На всю продукцию гарантийный срок составляет 12 месяцев без ограничения наработки.
Стандартная комплектация мотоустановок:
- Двигатель под ключ, настроенный для работы с воздушным винтом.
- Редуктор шестеренчатый, косозубый, с эластичной муфтой, выполненной заодно с маховиком.
- Передаточные отношения i= 1,89; 2.05; 2.23: 2.43; 2.68; 2.93; 3,23.
- Электростартер.
- Генератор.
- Электрический бензонасос.
- Узлы крепления двигателя с сайлентблоками.
- Глушители нержавеющие (только для двигателей Subaru EA-71, EJ-20,22,25).
- Впускной коллектор с воздушным фильтром.
- Электропроводка с блоком управления.
- Топливный насос высокого давления.
- Патрубок для заливки антифриза, с клапаном давления.
- Расширительный бачок-сапун для масла редуктора.
Цены на силовые установки в сборе
впрыск
впрыск
* Мощность и масса силовых установок может варьироваться, в пределах одной модели, в зависимости от модификации двигателя.
** Масса мотоустановки с маслом без винта и аккумулятора.
*** Цена без учета доставки.
Возможна поставка любых компонентов силовых установок и запчастей отдельно:
Источник статьи: http://www.dvsubaru.ru/
