Поршневые биротативные авиационные двигатели АДУ-3 и АДУ-4.
Разработчик: А.Г.Уфимцев
Страна: Российская Империя
Год постройки: 1912
Анатолий Георгиевич Уфимцев (1880-1936) — один из талантливых русских изобретателей и конструкторов, «поэт в области научной техники», как его называл А.М.Горький.
Родился А.Г.Уфимцев в Курске. В младших классах реального училища он начал заниматься изобретательством и мечтал о двух вещах: разработать и построить летательный аппарат и поставить над домом ветряной двигатель.
Первая идея в то время не могла осуществиться из-за отсутствия достаточно легкого и мощного двигателя. Его нужно было создавать. Но А.Г.Уфимцев был слишком юн, в то же время его молодой и практический ум требовал деятельности, к тому же общественно полезной.
В Курске А.Г.Уфимцев приобщается к революционной деятельности и находит возможность применить свои технические способности. Для нелегальной типографии он изобретает быстропечатающую ротационную машину, а в 1898 году за участие во взрыве известной «чудотворной» Курской иконы был сослан в Сибирь, в Акмолинск. Здесь он жил до амнистии в 1905 году. Вернувшись из ссылки, Анатолий Георгиевич приступает к разработке и постройке оригинальных биротативных авиационных двигателей, у которых коленчатый вал и цилиндры вращаются в противоположные стороны.
Принцип биротативности обеспечивал, во-первых, более интенсивное охлаждение цилиндров как в полете, так и на земле, во-вторых, двухкратное увеличение числа оборотов, а следовательно и мощности, что позволило вдвое уменьшить количество цилиндров и снизить вчетверо центробежные силы, выбрасывающие масло из цилиндров.
В результате двигатели Уфимцева имели большое преимущество перед чисто ротативными двигателями «Gnome», «Le Rhone», «Clerget».
Вращение воздушных винтов в противоположные стороны уничтожало гироскопический момент и эффект закручивания воздуха, тем самым повышая КПД винтов, особенно при больших мощностях. Это изобретение А.Г.Уфимцева нашло применение в будущем. Соосные воздушные винты, вращающиеся в разные стороны, использованы в 1933 году на самолете Макки-Кастольди, на котором был установлен мировой рекорд скорости, а в наше время — на самом мощном двигателе в мире НК-12 конструкции Н.Д.Кузнецова для самолетов Ту-114 и Ан-22 «Антей».
Сначала А.Г.Уфимцев в своей мастерской в Курске построил двухцилиндровый двухтактный авиационный биротативный двигатель с воздушным охлаждением. Один двухлопастной воздушный винт был закреплен на коленчатом валу, а другой — на головках цилиндров. Мощность двигателя оценивалась конструктором в 15-20 л.с. при его массе с винтами около 40 кг. Двигатель был установлен на самолете «Сфероплан-1» конструкции Уфимцева. При испытании было осуществлено несколько пробежек, но взлет не состоялся.
В 1909 году конструктор проектирует четырехцилиндровый биротативный двигатель с воспламенением смеси при высокой степени сжатия в цилиндрах, диаметр которых составлял 90 мм, ход поршня — 120 мм. На это изобретение А.Г.Уфимцев получил патент.
Специального станка для замера мощности биротативного двигателя у конструктора не было. По его расчетам мощность двигателя массой 40 кг могла достигать 35-40 л.с. Для запуска двигателя предполагалось использовать сжатый воздух от баллона на борту самолета.
В Главном инженерном управлении дали отрицательное заключение на этот проект, считая невозможным запуск двигателя сжатым воздухом (в дальнейшем практика развития авиации подтвердила целесообразность воздушного запуска).
Тем не менее А.Г.Уфимцев не оставил намерения осуществить свою идею. Четырехцилиндровый двигатель с самовоспламенением не удовлетворял автора, и в новом проекте была применена электрическая система зажигания топливовоздушной смеси при меньшей степени сжатия.
Получив небольшой кредит от частных лиц, заложив дом и используя все наличные средства, изобретатель построил шести-цилиндровый биротативный двигатель. При этом диаметр цилиндра равнялся 80 мм, ход поршня — 110 мм, частота вращения — 1000 об/мин. Масса двигателя — 50 кг, расчетная мощность — 40 л.с. Изобретатель построил его в своей мастерской в Курске в начале 1910 года на собственные средства. У этого мотора коленчатый вал вращался в одну сторону, а картер в другую. По сравнению с входящими тогда в моду ротативными двигателями данная конструкция позволяла уменьшить нагрузки на подшипники и избавиться от воздействия гироскопического момента.
Этот двигатель А.Г.Уфимцев установил на самолете собственной конструкции «Сфероплан-2», который был построен в 1910 году. Во время испытаний самолет не взлетел из-за передней центровки. Кроме того, после нескольких пробежек двигатель остановился из-за дефектов в системе принудительной смазки. В настоящее время этот двигатель под обозначением АДУ-3 находится в экспозиции Центрального Дома авиации и космонавтики.
В 1912 году А.Г.Уфимцев спроектировал новый шести-цилиндровый двухтактный биротативный двигатель с улучшенной продувкой цилиндров. Были устранены недостатки предыдущих двигателей, существенно изменены параметры и конструкция основных узлов. Диаметр цилиндров составлял 100 мм, ход поршня — 120 мм, частота вращения вала и цилиндров — 1000 об/мин, расчетная мощность — в пределах 65-70 л.с. при массе 58 кг.
Двигатель был построен на Брянском паровозостроительном заводе и получил наименование АДУ-4. Его испытание, доводка не были завершены, завод отказался от производства этого двигателя. Анатолий Георгиевич оставил работы в авиации, так как экспериментальная и производственная базы не позволяли создать надежный биротативный двигатель. К тому же он не получал никакой поддержки со стороны государства. Позже А.Г.Уфимцев занимался разработкой и постройкой двигателей для сельскохозяйственных машин, а затем конструированием ветряных двигателей.
Двигатель АДУ-4 в 1912 году экспонировался на Второй международной воздухоплавательной выставке в Москве. Жюри под председательством профессора Н.Е.Жуковского за интересную идею присудило А.Г.Уфимцеву Большую серебряную медаль.
С 1960 года АДУ-4 экспонируется в музее ВВС и неизменно вызывает интерес у посетителей.
А.Г.Уфимцев у своего первого биротативного двигателя АДУ-3.
Биротативный двигатель АДУ-3 А.Г.Уфимцева на выставке «Крылатый век России».
Биротативный двигатель АДУ-3 А.Г.Уфимцева на выставке «Крылатый век России».
Двигатель АДУ-4 в музее ВВС Монино.
.
.
Список источников:
Г.А.Давыдов. Авиационный двигатель А.Г.Уфимцева АДУ-4.
Д.Соболев, М.Стребков. К 110-летию журнала «Двигатель». Дореволюционные авиадвигатели в отечественных музеях.