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

В рамках этих испытаний было выявлено, что максимальные скорости Ла-5 на 2-й границе высотности практически не дают прироста по сравнению с максимальными скоростями на 1-й границе из-за неудовлетворительной работы мотора М-82 на 2-й скорости нагнетателя.

Предположили, что падение мощности мотора М-82 на 2-й границе высотности происходит из-за сильного обогащения горючей смеси. С целью подтверждения этого факта в декабре 1942 года в аэродинамической трубе Т-104 были проведены испытания мотора М-82 №112 2-й серии, установленного на самолете Ла-5. Испытания проводились на номинальном режиме работы мотора п=2400 об/мин и Рк=950 мм рт.ст. на обеих скоростях нагнетателя при различных составах горючей смеси, характеризующихся изменением коэффициентов избытка воздуха а от 0,55 до 0,865 на 1-й скорости и от 0,51 до 0,765 на 2-й скорости. Определялась величина потери мощности с изменением состава смеси.

Вывод ЦАГИ: сильное обогащение горючей смеси до а=0,55 при работе мотора на 2-й скорости нагнетателя (которое имеет место в полете), приводит к уменьшению мощности на 25-30%, а, следовательно, и к значительному уменьшению скорости самолета.

Аналогичные результаты были получены и в ЦИАМе.

Для исправления этого недостатка завод №33 предложил клапан взлета МВ-1, а ЦИАМ - «обогатитель взлета». Первый был очень прост по конструкции и включал экономайзер только при работе мотора на режиме взлета. Второй был более сложен и трудоемок в изготовлении, и полностью исключал экономайзер из системы карбюратора. Впрочем, различия их конструкции не повлияли на результат -испытания обоих на моторе и на самолете в полете дали неудовлетворительные результаты.

Пожалуй, единственным положительным результатом всех этих усилий стала выпущенная заводом №33 инструкция по регулировке карбюратора АК-82БП в аэродромных условиях с помощью переносного газоанализатора - штатные газоанализаторы на серийные самолеты Ла-5 не устанавливали.

Однако регулировка была делом непростым даже в заводских условиях. Подтверждением этому служит следующий факт. С 20 декабря 1942 по 20 января 1943 года заводом №19 были проверены мощности и высотность 10 моторов М-82 на высотной установке «Хинан-Фруд». Из этих моторов было 3 мотора 1-й серии выпуска конца 1941 и начала 1942 года, 5 моторов 2-й серии и 2 мотора 3-й серии выпуска 1942 года. Данные этой проверки показали, что все моторы недодают мощности: на взлете - от 30 до 90 л.с, на земном номинале 1-й скорости - от 30 до 93 л.с, на земном номинале 2-й скорости — от 2 до 63 л.с. Также недополучены на этих моторах высота и высотная мощность: на номинале 1-й скорости — от 57 до 140 л.с, на номинале 2-й скорости -от 4 до 67 л.с, высота на 2-й скорости - от 50 до 300 м. Такая же проверка была проведена в период с 15 февраля по 15 марта 1943 года на «ХинанФруде» еще 6-ти моторов последней серии. Результаты были аналогичные. В связи с началом выпуска мотора М-82Ф с НВ, интерес к доводке АК-82БП постепенно угас. Возможно, история карбюраторного М-82 так бы и закончилась, если бы о нем снова не вспомнили осенью 1943 года. В октябре Сталин поставил перед НКАП и ВВС задачу увеличить дальность полета истребителей. Неудовлетворительная работа АК-82БП и здесь сыграла свою отрицательную роль. 29 октября 1943 года Главный инженер ВВС КА А.К. Репин писал А.И. Шахурину:

«Испытания самолетов Ла-5 с моторами М-82 и М-82Ф, проведенные в НИИ ВВС КАи в ЛИИ НКАП, показывают, что при хорошо отлаженном и стабильно работающем карбюраторе на этом самолете можно получить значительную экономию в расходах топлива, а следовательно, и увеличении дальности полета самолета.

В условиях эксплуатации этот резерв экономичности использовать нельзя, т.к. карбюратор АК-82БП, устанавливаемый на моторе М-82Ф, не обеспечивает стабильности расходов топлива в полете.

Кроме того, серийные карбюраторы АК-82БП имеют большую разницу в протекании расходов топлива по режимам работы мотора, доходящую до 20%. Неудовлетворительная регулировка и нестабильность работы карбюраторов АК-82БП приводят к тому, что на самолетах Ла-5 с моторами М-82 и М-82Ф получаются сильно различающиеся между собой дальности полета на одном и том же режиме.

Так, при испытании в октябре 1942 г. в НИИ ВВС КА самолето Ла-5 №37210444 на наивыгоднейшем режиме на высотах Н=500-2000 м получена дальность полета 960-970 км.

При испытании в июле 1943 г. в ЛИИ НКАП самолета Ла-5 №372124 на высоте Н=1000 м на наивыгоднейшем режиме получена дальность полета 820 км.

При испытании в июле-августе 1943 г. в НИИ ВВС КА самолета Ла-5 №37212501Ф на высотах 500-2000 м на наивыгоднейшем режиме получена дальность всего лишь 580 км.

Во всех трех случаях высотный корректор закрыт. Емкость бензобаков 340 кг.

Необходимо указать, что крайне низкая дальность самолета Ла-5 №37212501Ф (580 км на наивыгоднейшем режиме) вызывалась не только повышенным расходом топлива мотора М-82Ф, но и ухудшенной аэродинамикой этого самолета.

При испытании самолета Ло-5 в ЛИИ НКАП получено, что полет самолета на одном и том же режиме, но различной продолжительности, дает различные километровые расходы топлива. Например, при полете самолета Ла-5 на режиме 0,9Vmokc. и n=2150 об/мин в течение 5 минут, километровый расход топливо равен 0,497 кг/км. При полете на том же режиме в течение 25 минут, километровый расход воз-'" растает до 0,542 кг/км.

При испытаниях самолета Ла-5 в НИИ ВВС КА на режиме п=2400 об/мин и Рк=950 мм рт.ст., при одной и той же регулировке карбюратора, но при замерах в различное время часовой расход топлива изменился от 490 л/час до 572л/час.

Приведенные факты говорят о том, что карбюратор АК-82БП до ностоящего времени не доработан и не дает возможности использовать имеющиеся у самолета Ло-5 резервы дальности полета.

Для повышения экономичности работы моторов М-82Ф и увеличения дальности полета самолетов Ла-5 с этими моторами, прошу Ваших указаний заводам №№315 и 33 о срочной доработке карбюраторов для мотора М-82Ф, обеспечивающих стабильную работу и малую розницу в расходах топлива между различными карбюраторами».

Таким образом, как оказалось, карбюратор АК-82БП снижал не только максимальные скорости и скороподъемность, но и дальность самолета Ла-5. Однако предпринимать какие-либо серьезные усилия по доводке АК-82БП накануне снятия М-82Ф с серийного производства было уже поздно. Все усилия НКАП были направлены на скорейшую постановку на поток Ла-5 с М-82ФН.

Серийный выпуск моторов М-82ФН на заводе №19 начался в апреле 1943 года. Обозначение моторов начиналось с цифр «82», а производились они по-прежнему в двух модификациях: М-82ФН-112 с редукцией 11/16 для истребителей и М-82ФН-212 с редукцией 9/16 для бомбардировщиков. Ресурс их до первой переборки был установлен 100 часов.

В мае на аэродром 21-го завода вышли первые серийные Ла-5ФН. Новинке уделялось максимум внимания. И не зря. В процессе первых полетов всегда выявляется много дефектов, которые необходимо как можно скорее устранить в серийном производстве, до поступления самолетов в массовую эксплуатацию на фронте.

В случае с Ла-5ФН эта невидимая с фронта тыловая работа оказалась весьма кстати. Так уже 16 мая в полете летчика-испытателя ОКБ завода №21 майора Г.А. Мищенко произошло ЧП. Выполняя на самолете №3921ФН0115 с мотором №8211057 полет на снятие скоростей на Н=2000 и 1500 м, летчик почувствовал в кабине запах бензина. Пилот прекратил выполнение задания и пошел на посадку. При рулежке на линейку с нижней и левой за-моторной части показалось пламя. Почти одновременно раздался несильный взрыв, в кабине появился дым и пламя. Летчик успел выскочить из кабины, получив лишь ожог руки выше кисти, а самолет полностью сгорел.

Вскоре произошел аналогичный случай в полете у летчика-испытателя майора Работкина, который с выключенным мотором сел вне аэродрома и потерпел аварию. А потом при пробе мотора на земле вспыхнул пожар на еще одном самолете.

Причина всех этих происшествий была одна: переходники бензосистемы НВ на первых моторах делались из стали, они не выдерживали тряски с вибрацией и лопались. Бензин под давлением (давление его после насоса доходило до 300 атм) бил в расположенные рядом раскаленные выхлопные патрубки и вспыхивал. Срочно жесткие стальные трубки были заменены на всех моторах на гибкие шланги типа «петрофлекс», и дефект был ликвидирован. Правда, летчики предположили, что Ла-5 с М-82ФН должен быть более пожароопасен в бою, так как при повреждении шлангов высокого давления опасность возгорания увеличивалась. К счастью, длина этих шлангов от насоса НВ до каждого из цилиндров была невелика, и такие случаи на фронте впоследствии оказались нечастыми.

Майор Г.А. Мищенко сумел выявить и еще один дефект моторостроителей, правда, лишь ценой собственной жизни. 23 июля 1943 года он выполнял задание по тарировке указателя скорости на Ла-5ФН №3921ФН0351 с мотором № 8211104 на мерной базе в 20 км от завода. На третьем заходе на мерную базу с земли увидели появление клубочков белого дыма с левой стороны мотора. При проходе мерной базы дым пропал, но при четвертом проходе вновь появился и усилился. Летчик быстро набрал 800-1000 м высоты и стал планировать на посадку в направлении аэродрома. Белый дым пошел уже сильной струей и, не долетая до аэродрома, самолет упал в торфоразработки, разрушился и частично сгорел. При осмотре остатков самолета и мотора было обнаружено, что сорван цилиндр №12, картер в месте крепления цилиндра №12 и прилегающие цилиндры №№10 и 14 имеют долевой разрыв главным шатуном. Цилиндром №12 была разорвана трубка высокого давления и коллектор проводов высокого напряжения, с цилиндра №8 сорвана головка, шатуны и поршни передней звезды полностью разрушены на мелкие бесформенные куски. Характер повреждений свидетельствовал, что цилиндр №12 был сорван со шпилек его крепления еще в воздухе. Причина - не-дотяжка гаек при сборке мотора на заводе №19. В результате срочно был усилен контроль за сборкой моторов.

У завода №19 в это время возникла и более серьезная проблема. Для проверки качества выпускаемых серийных моторов в мае месяце было поставлено на комиссионное испытание два мотора, последний мотор №8211207 1 июня на 35-м часу был снят с испытания по причине поломки коленвала (средняя опора) и выработке корпуса РС-2. Дефект был серьезный и старший военпред завода №19 A.M. Сабуров вынужден был прекратить отправку моторов ФН с 4 июня 1943 года.

В то время, пока завод № 19 выяснял причины появления дефектов на комиссионных испытаниях, наркомат авиапромышленности обратился к командующему ВВС КА Новикову с просьбой разрешить, в целях экономии времени, транспортировку моторов на завод № 21. Новиков дал такое разрешение, оговорив, что отправленные и непроверенные комиссионными испытаниями моторы не должны устанавливаться на самолеты.

Таких моторов М-82ФН в период с 6 по 12 июля было отправлено на завод № 21 - 168 штук, и 22 из них успели установить на самолеты. Моторы эти были изготовлены в июне-июле месяцах.

Тем временем, в течение июня месяца и по 16 июля было поставлено на комиссионное испытание 8 моторов за №№ 8211247, -246, -174, -349, -428, -241, -255, -424. Указанные моторы были сняты с комиссионных испытаний по следующим дефектам: поломка коленвала - 2 мотора, обрыв и трещины гильзы цилиндра — 2 мотора, разрушение ведущей шестерни и поломка зуба сателлита редуктора - 1 мотор, разрушение направляющего аппарата крыльчатки - 1 мотор, обрыв всасывающего клапана - 2 мотора.

Решением Военного Совета ВВС 168 моторов М-82ФН, находящихся на заводе № 21 должны были быть отправлены обратно на завод № 19 для переборки и доделок по коленчатым валам, так как они имели аварийные дефекты. В результате выпуск Ла-5 с М-82ФН в июле 1943 года на заводе №21 фактически был остановлен. Директор завода №19 А.Г. Солдатов, а затем и нарком А.И. Шахурин не согласились с этим решением, и спор был вынесен на решение члена ГКО секретаря ЦК ВКП(б) Г.М. Маленкова.

Командование ВВС в лице генералов Фалалеева, Никитина, Шиманова и Репина мотивировало свое решение тем, что при комиссионных испытаниях моторов М-82ФН, проведенных на заводе №19 в мае-июле имели место 3 случая поломки коленчатых валов при режимной наработке от 14 до 37 часов. Кроме того, при проверке в июле коленчатых валов моторов, прошедших сдаточное испытание, но еще не имевших длительной режимной работы, были обнаружены трещины на трех коленчатых валах. В 92-м ИАП 16-ой Воздушной Армии в июне 1943 года имел место случай поломки коленчатого вала на моторе М-82 № 6502317. Поэтому, делали они неприятный вывод - «при допущении этих моторов в боевую эксплуатацию в частях ВВС КА вероятны случаи поломок коленчатых валов, что может подорвать доверие к самолетам Ла-5, пользующихся хорошей репутацией у летного состава ВВС КА». Надо сказать, что к лету 1943 года самолет Ла-5 был уже хорошо освоен в войсках, избавился от многих первоначальных дефектов и недостатков, и заслужил весьма положительную оценку.

Завод №19 вынужден был всерьез заняться устранением этих дефектов и довольно быстро нашел решение.

Ранее выпускаемые цилиндры имели следующие недостатки:

а) В радиусах межреберного перехода в гильзе цилиндра не имелось правильного сопряжения радиусов, вследствие чего получались подрезы гильзы, влияющие на образование трещин между ребрами.

б) Механическая обработка внешней поверхности гильзы цилиндра между нижним ребром и фланцем крепления цилиндра к картеру окончательно производилась резцом. Риски на внешней поверхности, оставляемые после резца, способствовали образованию трещин.

В изготовление цилиндров были внесены конструктивные и технологические изменения, устраняющие выявленные дефекты:

а) Произведено ступенчатое усиление основания ребра гильзы цилиндра в месте радиуса перехода с соблюдением правильности сопряжения радиусов перехода и проверки каждой пятой гильзы цилиндра на компараторе.

б) В окончательную обработку поверхности гильзы цилиндра от нижнего ребра до фланца крепления к картеру была введена шлифовка.

в) Гильза цилиндра по диаметру была усилена на 0,6 мм.

В галтелях средней части коленчатого вала было выявлено недостаточно правильное сочленение радиусов 15 и 4 мм, вследствие чего при термообработке щеки имелись остаточные напряжения, влияющие на образование поверхностных трещин.

После полировки галтелей средней щеки, последняя перед первой сборкой мотора проверялась на маг-нофлоксе и трещин в галтелях не обнаруживалось. После обкатки и сдаточных испытаний мотора, средняя щека на магнофлоксе не проверялась.

В целях устранения поломки средней части коленвала заводом № 19 были проведены следующие работы:

а) Проверено 380 средних щек ко-ленвалов, из которых обнаружено 4 щеки с трещинами в галтелях.

б) Разобрано 56 моторов М-82ФН, прошедших контрольное испытание, на средних щеках которых трещин не обнаружено.

в) На всех средних щеках произведена доделка в правильности сопряжения радиусов перехода в галтелях с тщательной полировкой последних до зеркальной поверхности и с повторной их проверкой на магнофлоксе. г) В Целях предупреждения образования остаточных напряжений при термообработке, влияющих на появление поверхностных трещин, заводом в технологию обработки и контроля щеки коленвала были введены следующие дополнения:

1. Предварительная шлифовка галтели перед термообработкой щеки с тщательным контролем радиусов перехода.

2. Увеличен допуск на окончательную шлифовку с тщательной полировкой галтели до зеркальной поверхности.

3. Введена проверка средней щеки коленчатого вала на магнофлоксе после обкатки и сдаточных испытаний мотора.

После устранения дефектов по коленвалу и гильзе цилиндра и удовлетворительного прохождения 100-часового комиссионного испытания мотора № 8211522 отправка моторов была возобновлена. С 24 июля по 1 сентября 1943 года на завод № 21 было отправлено 272 мотора ФН. Выпуск Ла-5ФН снова стал набирать обороты.

Пока происходили все эти «тыловые» коллизии, первые серийные Ла-5ФН поступили в строевые части. По иронии судьбы войсковые испытания Ла-5 с М-82ФН было поручено провести 32-му гвардейскому ИАП (бывшему 434 ИАП), который ранее отказался от первых серийных Ла-5. Полком теперь командовал Герой Советского Союза подполковник В.И. Давидков, сменивший полковника В.И. Сталина после того, как последний в апреле 1943 года получил «боевое» ранение своим же РС-82 во время неудачной рыбалки.

Источники

  • "Авиация и космонавтика /№ 2,3,4,7 2005 г., Геннадий Серов/

<< | >>

©AirPages
2003-