Авиация Второй мировой
На главнуюПоиск на сайте English
 
Моторы Швецова ДВС М-82 Ла-5 и М-82 Справка Авиадвигатели Нагнетатели «Циклон» SR-1820

Рождение Ла-5 или развитие и доводка мотора М-82 в годы ВОВ

Геннадий Серов

Успехи А.Д. Швецова по созданию новых мощных моторов были налицо. Они получили высокую оценку правительства: в 1942 году ему было присвоено звание Героя Социалистического труда.

Несомненно, для наркома А.И. Шахурина результаты работы пермских моторостроителей были весьма важны. Ведь перед ним стояла непростая задача - как можно скорее, не позднее лета 1943 года, дать ВВС модернизированный истребитель с летными данными, не уступающими немецкому Bf-109G-2, и при этом не только не сокращая, а наоборот, увеличивая количественный выпуск самолетов. Дело осложнялось тем, что жидкостный мотор М-105ПФ, стоящий на истребителях Як всех модификаций, почти исчерпал резервы форсирования.

Между тем в августе 1942 года окончательно рухнула надежда на окончание доводки более мощного мотора той же серии М-107. Конструктору В.Я. Климову не поздоровилось бы, но спасло его то, что он пообещал Сталину быстро создать новый, еще более мощный мотор, получивший обозначение М-107А. Теперь надежды на повышение летных данных самых многочисленных в ВВС КА истребителей Як всецело зависели от успеха создания этого мотора. Но после неудачи с М-107 у руководства НКАП и ВВС на этот счет имелись очевидные опасения.

Поэтому именно от результатов работы пермских моторостроителей во многом зависел скорейший выход новых модернизированных истребителей. Но и здесь неожиданно возникла дилемма.

Дело в том, что Н.Н. Поликарпов продолжал работу по доводке своего истребителя И-185, теперь уже только с мотором М-71. В 1942 году заводом №51 был построен «образцовый» И-185-М-71 с улучшенной внешней и внутренней аэродинамикой капота мотора, с установкой 3-пушечного вооружения и устранением ранее обнаруженных недостатков. Заводские испытания этого самолета продолжались всё лето и закончились 12 октября 1942 года. Столь длительный срок был вызван потребовавшимися доработками ВМГ из-за высокого температурного режима мотора.

Как оказалось, усилия были потрачены не зря. Были получены высокие летные данные: максимальная скорость у земли на номинале - 537 км/ч, на форсаже (Н=90 м) - 577 км/ч, на 2-й границе высотности 6100 м — 667 км/ч, время набора 5000 м - 4,7 мин. Такими показателями в это время не обладал ни один из отечественных и известных иностранных истребителей (Bf 109G-2 в НИИ ВВС испытывался позже).

Дело с доводкой мотора М-71 также продвинулось вперед. С начала 1942 года моторы М-71 почти ежемесячно ставились на 100-часовые стендовые госиспытания, но долгое время их не могли закончить из-за поломок коленвала, клапанов, трещин гильз цилиндров и т.д. Карбюраторы АК-71БП также работали неудовлетворительно. Но все же 31 августа 1942 года одному из моторов М-71 удалось закончить 100-часовое испытание, правда, с заменой клапана всасывания 13-го цилиндра и ручной регулировкой высотного корректора в процессе испытаний. КБ Швецова приступило к работам по форсированию М-71 до взлетной мощности 2200 л.с. и по установке на него насоса непосредственного впрыска.

Казалось, что все эти данные получены как раз вовремя: запускай «образцовый» И-185 с М-71 в серию, и к весне 1943 года можно будет иметь в строю достойной ответ на последнее творение Вилли Мессершмит-та. Сторонников такой точки зрения оказалось немало, и в наркомат авиапромышленности опять с разных сторон пошли соответствующие предложения и требования.

Однако имелось и одно «но», и весьма существенное. Помимо улучшения летных данных, августовскими и последующими постановлениями ГКО авиапром обязывался существенно увеличить количественный выпуск истребителей, даже в ущерб другим типам самолетов. Свободных же мощностей давно уже не было. Поэтому организовать серийный выпуск нового истребителя и нового мотора можно было, только сняв с производства какие-то другие самолеты и моторы, притом с неизбежным провалом общей сдачи. Понятно, что выпускать мотор М-71 мог только завод №19, значит, нужно снимать с производства недавно освоенный и еще далеко не исчерпавший всех резервов М-82, а следовательно и истребитель Ла-5. И это в ситуации, когда в модернизации больше нуждались истребители Як и жидкостные моторы.

Решая этот непростой вопрос, руководство НКАП опять предпочло иметь «синицу в руке, а не журавля в небе». На помощь С.А. Лавочкину в улучшении летных данных серийного Ла-5 были привлечены как отраслевые институты - ЦАГИ, ЛИИ, ЦИАМ, так и завод №19.

Уже 21 ноября в НИИ ВВС был предъявлен облегченный Ла-5 №39210101 с полетным весом 3200 кг, что на 160 кг было меньше серийного. На самолете были произведены значительные переделки: поставлен новый фонарь с бронестеклами и с задним обзором, введена трехбачная бензосистема вместо пятибачной, одна пушка ШВАК заменена пулеметом УБС (в серии такой вариант вооружения не использовался), улучшена герметизация капота, облегчено управление и т.д. «Детские болезни», присущие самолетам первых серий, в значительной степени были преодолены.

Мотор М-82, установленный на самолете, допускал работу на форсаже не только на 1-й (наддув 1140 мм рт.ст.), но и на 2-й скорости нагнетателя (1050 мм).

Летные данные самолета улучшились по сравнению с серийными машинами, но в цифрах почти соответствовали опытному ЛаГГ-5: максимальная скорость у земли на номинале -518 км/ч, на форсаже - 556 км/ч, на 2-й границе высотности.- 600 и 612 км/ч соответственно, время набора 5000 м - 6,1 мин на номинале и 5,5 мин на форсаже. Карбюратор АК-82БП на 2-й скорости нагнетателя работал по-прежнему неудовлетворительно, а свечи не выдерживали длительной работы на форсаже.

В это же время в НИИ ВВС поступил и трофейный 5-точечный Bf 109G-2, с которым облегченный Ла-5 провел учебные воздушные бои. Было признано, что при грамотной эксплуатации матчасти и хорошем знании слабых мест противника опытный летчик на новом Ла-5 мог вполне успешно вести воздушный бой с Bf 109G-2 на малых и средних высотах как на горизонтали, так и на вертикали. Конечно, в строевых частях ВВС КА таких пилотов было тогда немного. Значительное преимущество Bf 109G-2 имел только на больших высотах.

Постановлением ГКО от 9 декабря 1942 года завод №21 обязывался выпускать самолеты Ла-5 с применением на моторе М-82 наддува на 1-й скорости нагнетателя 1140 мм. Наддув 1050 мм на 2-й скорости нагнетателя решили не использовать, поскольку увеличение скорости с ним было невелико, а эксплуатация ВМГ в полете сильно усложнялась. Поэтому в целях облегчения управления мотором на Ла-5 установили механизм блокировки регулятора наддува с механизмом переключения скоростей, устраняющий возможность включения форсажа (и перегрузки мотора) на режимах 2-й скорости нагнетателя. Впоследствии такая блокировка использовалась на всех модификациях самолета Ла-5 и на Ла-7.

В это же время ЛИИ провел летные испытания еще одного облегченного Ла-5 №39210102, на котором был установлен мотор М-82НВ №6502975. Его мощность на взлетном режиме (наддув 1113 мм) у земли составляла 1735 л.с. вместо 1700 л.с. у серийного мотора. Повышенный наддув также можно было поддерживать не только на 1-й, но и на 2-й скорости нагнетателя. Благодаря хорошей и устойчивой работе агрегата НВ на всех режимах и высотах, были получены максимальные скорости более высокие, чем во всех предшествующих испытаниях Ла-5 с карбюраторными М-82: у земли на номинале - 532, на форсаже - 563 км/ч, на 2-й границе высотности на номинале - 610 и на форсаже - 618 км/ч. Высоту 5000 м самолет набирал с форсажем за 5,2 мин.

Это было неплохо, но все же слишком мало, чтобы обезопасить себя от конкурента - И-185. Ведь в это же самое время - с 20 ноября 1942 по 27 января 1943 года - «образцовый» И-185 с М-71 прошел в НИИ ВВС госиспытания. Именно здесь на нем были получены те известные скорости, которые фигурировали затем во всех публикациях, посвященных этому самолету: максимальная скорость у земли на номинале - 560, на форсаже - 600 км/ч, на 2-й границе высотности 6100 м - 680 км/ч.

Испытания остались незавершенными из-за аварии, происшедшей 27 января по причине разрушения в воздухе только что установленного нового мотора, но и этих цифр было достаточно, чтобы вновь ставить вопрос о запуске И-185 в серийное производство. Игнорировать эти результаты дальше было невозможно, и в НКАПе начались разговоры о запуске И-185 в «малую серию» на восстановленном московском заводе №81. Очевидно Шахурин решил «не дразнить гусей» и в принципе выразил согласие на выпуск моторов М-71 малой серией (порядка 30 шт. в месяц) в опытном цехе завода №19, сохраняя на потоке выпуск М-82. Завод №81 был маломощным и все равно не смог бы поддерживать более высокий темп выпуска самолетов. К тому же И-185 имел цельнометаллическую конструкцию крыла, а алюминий в то время был в большом дефиците, что также не позволяло рассчитывать на большую серию.

Конечно, теперь уже ясно, что это была своего рода «кость», брошенная сторонникам И-185, а также попытка обезопасить себя от возможных будущих упреков в бездействии. Шахурин по-прежнему рассчитывал на работу ОКБ Лавочкина, которое в это время устанавливало на следующий опытный экземпляр Ла-5 теперь уже мотор М-82ФНВ - так он тогда назывался. И ждал не только потому, что не любил Н.Н. Поликарпова, а потому, что к этому времени по опыту 1942 года и ему, и командующему ВВС А.А. Новикову уже было ясно, что малые серии сколь угодно выдающихся образцов вооружения в условиях тотальной войны ничего изменить не смогут. В моменты решающих сражений ежедневные потери самолетов любых типов были столь велики (до сотни и более самолетов всех типов), что полки теряли матчасть буквально за одну-две недели. При темпе выпуска 1-2 самолета в день поддерживать боевой состав даже единичных полков было бы просто невозможно. Победа же доставалась тому, кто дольше поддерживал боеспособность своих частей вводом свежей, пусть и менее совершенной техники. Темп подачи на фронт пополнений решал всё.

Впоследствии эту истину смогли на деле «подтвердить» и немцы, в конце войны освоившие малосерийный выпуск намного более скоростных и перспективных реактивных самолетов, которые, однако, ничего не смогли противопоставить армадам обычных поршневых противников.

Облегченный Ла-5 оснастили мотором М-82ФНВ к 1 января 1943 года, но из-за нарушения технологии расконсервации мотора при первом запуске случился гидроудар. Новый мотор поступил только 31 января. В первой декаде февраля начались было летные испытания, но дело не заладилось: то плохо работал НБ-ЗУ, то - зажигание. А в конце месяца снова произошел гидроудар.

Одновременно строился и второй Ла-5 с М-82ФНВ - «Дублер». Конструктивно он отличался от первого: на нем стояли металлические лонжероны крыла вместо деревянных, что облегчило машину, новый улучшенный по рекомендации ЦАГИ всасывающий патрубок, а вместо серийного выхлопного коллектора - сдвоенные и строенные индивидуальные выхлопные патрубки, которые снизили потери скоростного напора на всасывании и противодавление на выхлопе. Последнее мероприятие было откликом на исследования падения мощности ВМГ, проведенные заводом №19 в октябре-декабре 1942 года. В них было констатировано, что серийный выхлопной коллектор Ла-5 «съедает» 1,5-3%, а на режиме взлета - до 5% мощности.

«Дублер» быстро догнал по готовности 1-й экземпляр, а потом и обогнал его. 22-24 марта 1943 года летчик-испытатель майор Г.А. Мищенко провел краткие заводские испытания «Дублера». Результат был тот, которого все ждали: максимальная скорость у земли на номинале - 563, на форсаже - 598 км/ч, на 2-й границе высотности 6000 м - 650 км/ч. Срочно в Горький был командирован от НИИ ВВС летчик-испытатель-инженер А.И. Никашин, который с 3 по 20 апреля провел контрольные испытания и подтвердил полученные ранее цифры: максимальная скорость у земли на номинале - 562 и на форсаже -595 км/ч, на 2-й границе высотности 6300 м - 648 км/ч, время набора 5000 м - 4,7 мин.

Эти данные позволили А.И. Шахурину отказаться и от производства И-185, и от производства М-71, тем более что 5 апреля 1943 года другой опытный И-185 с М-71 потерпел катастрофу из-за отказа мотора при посадке - засорился жиклер карбюратора (погиб летчик-испытатель В.А Степанченок). И хотя в 1943 году теперь уже ОКБ Лавочкина построило модификацию Ла-5 с форсированным М-71Ф, работы по этой машине проходили неспешно и в 1944 году прекратились вовсе.

Завод №21 уже с начала 1943 года готовился перейти на выпуск модернизированного Ла-5 с М-82ФНВ. Постановление ГКО №2727 от 10 января 1943 года «О плане производства самолетов и моторов в январе месяце и 1-м квартале 1943 года» считало важнейшей задачей завода №21 в I квартале - осуществить перевод всех самолетов Ла-5 с М-82 на постоянный форсаж и начать выпуск первых серий самолетов Ла-5 облегченной конструкции с М-82Ф-НВ (форсированными с насосами непосредственного впрыска).

Но на этом пути встретились два препятствия. Первое - повторить конструкцию крыла «Дублера» с металлическими лонжеронами в серии завод №21 в то время не мог, поскольку не имел требуемого металлорежущего оборудования и рабочих-металлистов. Пришлось пока оставить серийное крыло с деревянными лонжеронами.

Второе препятствие было связано с организацией серийного выпуска моторов М-82ФН (третья буква «В» в обозначении мотора вскоре исчезла). Собственно, завод №19 мог производить эти моторы без особых проблем, но наладить крупносерийный выпуск насосов НБ-ЗУ на заводе №296 не было никакой возможности. До сих пор эти насосы производились единицами вручную рабочими высокой квалификации. Для опытных работ больше и не требовалось. Но теперь их нужно было производить сотнями штук в месяц, а для этого требовалось высокоточное станочное оборудование, которого в стране просто не было. Тем не менее, было решено начать серийное производство М-82ФН в том количестве, которое сможет обеспечить насосами завод №296, а остальные моторы М-82 выпускать в варианте «Ф» с карбюратором. Предполагалось, что постепенно выпуск насосов НВ и, соответственно, моторов М-82ФН будет нарастать, а карбюраторных М-82Ф - снижаться, до полного вытеснения последних.

Таким образом, завод №21 был поставлен перед необходимостью производить самолет Ла-5 в двух модификациях. Все улучшения ВМГ, опробованные на «Дублере», были внедрены в серию только на Ла-5ФН, а на Ла-5Ф системы питания, всасывания и выхлопа остались прежние. Это решение объяснялось стремлением избежать неразберихи в эксплуатации и снабжении строевых частей запчастями, поскольку детали этих систем, а также моторамы на Ла-5Ф и Ла-5ФН были различными. Но в результате летные данные Ла-5Ф остались почти на прежнем уровне, хотя при изменении всасывающего и выхлопных патрубков аналогично Ла-5ФН можно было бы получить прирост летных данных и при моторе М-82Ф. Видимо считалось, что параллельный выпуск обоих модификаций продлится недолго.

Продолжение выпуска мотора М-82 с карбюратором заставляло пристальнее взглянуть на доводку последнего. Надо сказать, что этот процесс шел почти непрерывно. В 1942 году попытались найти ему замену. В апреле начались испытания с впрыскивающими карбюраторами ВК-82 (типа Стромберг) завода №33 и ЦВ-82. Второй из них отпал быстро, а первый поначалу подавал большие надежды. Но, несмотря на продолжение работ с ВК-82 в течение всего 1942 года, устойчивых положительных результатов добиться не удавалось. В сентябре все же вышел приказ НКАП о серийном их выпуске с октября 1942 года. К 1 января 1943 года было выпущено всего 30 штук ВК-82. Но в серию на заводе №19 этот карбюратор так и не пошел.

Одновременно продолжалась доводка штатного карбюратора АК-82БП. В июне 1942 года завод №33 выпустил АК-82БП серии А-3. Основное отличие этой серии от 2-й состояло в том, что все резиновые плоские мембраны главной дозирующей системы и клапана экономайзера были заменены мембранами с гофром, а также введены изменения по диаметрам жиклеров и т.д. В июле вышла серия А-4, отличающаяся повышением твердости ролика дозирующей иглы для снижения его выработки. Затем появилась 5-я серия с измененным профилем и полировкой дозирующей иглы, снова плоскими мембранами, но с укорочением их хода, введением жиклера экономайзера для улучшения высотной характеристики и др. К весне 1943 года вышла серия А-6, на которой вместо жиклера экономайзера была введена регулировочная игла в ниппеле трубки экономайзера и т.д.

Даже краткое перечисление этих изменений наводит на мысль, что доводка карбюратора проходила в основном все тем же методом проб и ошибок. Никаких существенных результатов по улучшению работы АК-82БП получено не было.

К концу 1942 года начальник группы отделов моторов и топлив НИИ ВВС инженер-полковник Фокин докладывал руководству:

«Из строевых частей ВВС КА поступают сведения о недоборе скоростей на самолете Ла-5 при работе мотора на 2-й скорости нагнетателя, т.е. на высоте от 4000 м и выше.

Потеря скорости на самолете Ла-5 может происходить по следующим причинам:

а) ухудшение аэродинамики самолета (полеты с открытым колпаком летчика и с неустановленными по потоку воздушными заслонками и заслонками маслорадиато-

б) падение мощности мотора.

Зависимость максимальной скорости полета от положения колпака и воздушных заслонок - известна и не требует дополнительных испытаний или каких-либо конструктивных переделок на самолете.

Падение мощности мотора - явление более трудно уловимое в условиях строевой части, так как приборов, непосредственно замеряющих мощность мотора на самолете нет, однако уменьшение скорости полета при прочих равных условиях несомненно указывает на уменьшение мощности мотора.

У мотора М-82 падение мощности в полете на 2-й скорости нагнетателя может быть, в основном, по следующим причинам:

а) неудовлетворительная работа карбюратора АК-82БП (чрезмерное обогащение или обеднение),

б) неудовлетворительная работа свечей ВГ-12 и магнето БСМ-14...

Испытаниями на станке и в полете, которые проводились заводом №19, ЛИИ НКАП и НИИ ВВС КА установлено, что карбюраторы АК-82БП не сохраняют постоянной регулировки и в полете, при работе мотора на 2-й скорости нагнетателя, сильно обогащают состав смеси. К тому же, мотор М-82 допуска-ет изменение состава смеси в широких пределах без резкого ухудшения характера его работы. Мощность мотора при этом изменяется в пределах до 17,5%...

Летными испытаниями самолетов с моторами М-82 (Ла-5, Ту-2,ДБ-ЗФ), проведенными в 1942 году, подтверждается тот факт, что при удовлетворительной работе мотора на 2-й скорости нагнетателя изменение максимальной скорости полета самолета по высоте протекает нормально (с-т Ла-5), при неудовлетворительной работе карбюратора или других агрегатов мотора, максимальная скорость полета по высоте изменяется ненормально и наблюдается значительный разброс точек (с-ты Ту-2 и ДБ-ЗФ)...»

Приведенные в докладе результаты испытаний красноречиво подтверждали данные утверждения.

НКАП был вынужден исследовать этот вопрос подробно. В период октябрь-ноябрь 1942 года в ЦАГИ подвергался испытаниям в аэродинамических трубах Т-101 и Т-104 серийный самолет Ла-5 №37210514 с целью изыскания мероприятий по улучшению его летных характеристик.

Источники

  • "Авиация и космонавтика /№ 3,4 2005 г., Геннадий Серов/

<< | >>


©AirPages
2003-