Дизельный авиационный двигатель АН-1 (Н-1, Нефтяной-1).
Разработчик: А.Д.Чаромский
Страна: СССР
Год постройки: 1933 г.
С целью рационального распределения усилий, в конце 1931 года, был разработан план опытного моторостроения на 1932-1933 года, которым, в частности, предусматривалась разработка и изготовление следующих типов авиадизелей: Н-1 — четырехтактный, мощность 600 л.с., масса 840 кг; Н-2 — четырехтактный, мощность 1000 л.с., масса 1300 кг; Н-3 — четырехтактный, мощность 500 л.с., масса 650 кг; Н-4 — двухтактный, мощность до 600 л.с.; Н-5 — двухтактный, 2000 л.с., масса 3000 кг; Н-6 — двухтактный, мощность 500 л.с., масса 380 кг.
Буква «Н» означала «нефтяной», хотя фактически все эти двигатели должны были работать на газойле (дизельном топливе). Как видно, проектная масса для большинства из них устанавливалась из расчета 1,3-1,5 л.с./кг при максимальной мощности.
АН-1 (Н-1, Нефтяной-1) начал разрабатываться в Отделе нефтяных двигателей ИАМ (Института авиационных моторов) А.Д.Чаромским по заданию 1931 года в рамках большой программы по созданию «нефтяных» моторов для авиации.
В конце 1931 года в Управление ВВС был представлен эскизный проект двигателя, получившего обозначение АН-1 (авиационный нефтяной-первый). Общая компоновка и силовая схема двигателя были подобны примененным в микулинском М-34, но диаметр цилиндров и ход поршня были больше — 180 и 200 мм, соответственно. Рабочий объем получился огромным — 61,04 л. Каждый цилиндр имел по четыре клапана. Первый опытный образец АН-1 изготовили летом 1933 года в мастерских ЦИАМ. Двигатель был безнаддувным, т.е. не имел приводного центробежного нагнетателя (ПЦН) вообще. На стендовых испытаниях, проведенных в 1933-1934 годах, отмечалась неустойчивая работа на малом газе, дизель плохо запускался при низких температурах. В процессе проектирования номинальную и максимальную мощность увеличили до 750 и 800 л.с., соответственно.
АН-1 в первый раз проходил государственные испытания в октябре-ноябре 1935 года, подтвердив номинальную мощность 750 л.с. и максимальную — 814 л.с. В ходе испытаний дизель смог проработать всего 50 часов. В январе 1936 года после внесения ряда изменений АН-1 повторно выставили на государственные испытания. Масса двигателя в процессе доводки существенно выросла: по уточненному заданию — 950 кг, затем ее «откорректировали» до 975 кг, фактическая масса в начале испытаний получилась 1003 кг, а после доводки и применения местных усилений — 1021 кг. Результаты испытаний, в общем, были удовлетворительные: Чаромскому предложили выпустить опытную партию из 35-40 дизелей и провести испытания мотора в воздухе.
Государственные испытания дизеля АН-1 заводской № 14 на самолете АНТ-36 (РД-Д — «рекорд дальности — дизельный») проводились летом 1936 года. Рекордный самолет РД заводской № 188 исходно был изготовлен под мотор АМ-34Р, поэтому небольшому конструкторскому коллективу во главе с А.С.Москалевым пришлось переделать мотораму и несколько изменить центровку. В ходе испытаний произошли две поломки дизеля. Однако общий вывод, несмотря на дефекты, госкомиссия сделала положительный: «Дизель в целом работает надежно». Дальность полета машины с запасом топлива 3500 кг получилась равной 10800 км, по расчетам она могла увеличиться до 12000 км. На основе накопленного технического задела началось создание дальнего высотного самолета БОК-15.
Поскольку АН-1 продемонстрировал возможность дальнейшего наращивания мощности до 850 л.с., в мае 1935 года ВВС выдали новое техническое задание. Почти одновременно вышло постановление Совнаркома по выпуску 2000 авиадизелей в год. На АН-1А, созданном в 1936 году, применили односкоростной ПЦН конструкции П.И.Орлова. Двигатель был форсирован по частоте вращения до расчетной максимальной мощности 900 л.с., его масса достигла 1040 кг. В апреле 1936 года новый вариант впервые поставили на стенд, а в январе 1937 года дизель прошел 100-часовые госиспытания, на которых развил максимальную мощность 913 л.с.
Итак, с момента формирования первой отечественной программы развития авиационного дизелестроения прошло почти шесть лет, но ни один дизель так и не был установлен на серийный самолет.
А между тем разведка докладывала о форсировании аналогичных работ в других странах. Предполагали, что Германия уже располагает несколькими сотнями боевых самолетов с дизельными двигателями. Много шуму наделал захват в Испании обломков бомбардировщика Юнкерс Ju-86 c двумя дизелями Jumo-205. Отдельные части самолета и его моторы удалось вывезти в Советский Союз. Из двух дизелей собрали один и испытали его на стенде в ЦИАМ.
Управлении ВВС собрали представительное совещание, посвященное авиационным дизелям на котором присутствовали практически все конструкторы, занимавшиеся авиадизелями. В выступлениях рефреном проходила одна мысль: причинами отставания являются малочисленность конструкторских коллективов, отсутствие специальных экспериментальных заводов, а также отсутствие системы координации работ и обмена опытом.
Совещание рекомендовало возложить общее руководство работами на Первое (авиационное) главное управление (ПГУ) наркомата оборонпрома, создать производственные базы для дизелестроителей в Москве и Харькове, попытаться разработать дизель на базе серийного карбюраторного мотора, сократить номенклатуру разрабатываемых дизелей до двух типов.
В качестве производственных баз предлагались завод № 82 в Тушино и завод № 183 в Харькове. Здесь четко проглядывало желание ПГУ решить проблему за чужой счет. Дело в том, что первое предприятие принадлежало ГВФ, а второе — хоть и наркомоборонпрому, но другому главному управлению, не авиационному. 1 ноября 1937 года постановлением правительства предписывалось сосредоточить все работы по дизелестроению на заводе № 183 в Харькове. Выполняя постановление, начальник ПГУ НКОП М.М.Каганович издал приказ. Это внесло смятение в ряды авиационных двигателистов. Алкснис обратился с просьбой разрешить ОНД ЦИАМ закончить доводку АН-1. После ареста Алкниса новый начальник ВВС Локтионов предлагал развернуть серийное производство АН-1А на заводе № 183 и сосредоточить усилия на доводке дизелей трех типов — АН-1, М-87Д и «учебном». Последний, по замыслу, должен был вытеснить М-11 с самолетов первоначального обучения.
Основные усилия были направлены на дальнейшую доводку АН-1. Опытный завод ЦИАМ построил малую серию АН-1А, предназначенную для испытаний на самолетах. Такие моторы смонтировали на одном из ТБ-3 взамен АМ-34РН. В испытания (май 1938 г.) включили перелеты Кашин — Щелково и т.д. Надежность дизелей оказалась недостаточной.
Тем не менее, испытания ярко продемонстрировали преимущества дизелей. Скорость у земли осталась практически той же, что и с моторами АМ-34РН, а на высоте она даже выросла на 15-30 км/ч. Набор высоты 5000 м стал занимать на 1,5-2,5 минуты меньше, почти наполовину укоротился разбег. Но самое главное — с грузом 1500 кг бомб дальность ТБ-3Д увеличилась на 550 км. Расход топлива при одинаковых условиях полета уменьшился на 30-48 %. В НИИ ВВС подсчитали, что группа из 30 самолетов при среднем налете 100 ч. даст экономию в 2000 т горючего.
Эти результаты воодушевили руководство Управления ВВС. Оно распорядилось собрать из имеющихся в ЦИАМ деталей десять АН-1А и заказало еще 50 таких двигателей. Военные предлагали форсировать доводку новой модификации АН-1РТК и испытать ее на «самолете 42» (так после ареста Туполева стали именовать АНТ-42, будущий ТБ-7).
Предшественником АН-1РТК был проект АН-1Ф, разработанный в июле 1936 года. Двигатель решили поэтапно форсировать (отсюда «Ф» в названии): сначала до 1000 л.с., а позднее до 1100 л.с. В 1938 году действительно удалось поднять мощность до 965 л.с. только благодаря повышению частоты вращения вала. Редукторный вариант дизеля АН-1Р, обеспечивавший повышение эффективности мотоустановки, разрабатывался параллельно с АН-1А, однако создание его задержалось. Двигатель поступил на стендовые госиспытания лишь в начале 1938 года, а государственные испытания прошел в апреле-мае 1939 года.
В 1937 году впервые возникла идея оснастить АН-1 турбонаддувом. В ходе Памирской экспедиции НИИ ВВС (1938 г.), в высотных условиях, прошли испытания дизеля с тремя вариантами системы наддува. Результаты этих испытаний послужили толчком для ускоренной разработки АН-1РТК.
С осени 1938 года А.Д.Чаромский уже не работал в ЦИАМ. Затяжка с доводкой отечественных дизелей дорого обошлась Алексею Дмитриевичу и ряду его сотрудников: в 1938 году они были арестованы по 58-й статье и получили стандартные 10 лет как «враги народа». Руководство коллективом ОНД ЦИАМ перешло к заместителю Чаромского инженеру В.М.Яковлеву. Следует отметить, что несколько ведущих сотрудников ОНД (в том числе Т.П.Чупахин и М.П.Поддубный) в период после пика репрессий, обрушившихся на создателей танкового дизеля В-2, были откомандированы в Харьков и впоследствии возглавили отдел 400 завода № 183. Именно поэтому в конструкции В-2 и АН-1 впоследствии оказалось так много общих черт.
В январе 1938 года дизель АН-1РТК с двумя турбонагнетателями АТ конструкции В.И.Дмитриевского и И.Е.Скляра был предъявлен на госиспытания. Номинальная мощность этого варианта составляла 1000 л.с., а взлетная — 1200 л.с. В 1939 году двигатель «по накатанной схеме» отправили на Памир для проведения стендовых высотных испытаний. В 1940 году была изготовлена очередная модификация с измененной системой наддува, она оснащалась четырьмя турбонагнетателями Э-88 конструкции М.А.Кузьмина и И.Е.Скляра. Дизель имел мощность 1000/1250 л.с., его масса возросла до 1100 кг. Именно в расчете на использование этого дизеля в 1940 году готовился специальный вариант БОК-15 для кругосветного перелета М.М.Громова.
Доводка дизелей семейства АН-1 в целом шла мучительно медленно. Причины, главным образом, крылись в отставании отечественного машиностроения в области создания топливной аппаратуры. Лишь непосредственно перед началом Великой Отечественной войны подобную аппаратуру научились производить в СССР. Она заимствовала компоновку и принципиальные решения немецких устройств, но, впрочем, не являлась точной копией «бошевской» продукции.
Длительная доводка АН-1 вновь привела к мысли о заимствовании конструкции немецких авиационных дизелей в целом. Для начала ЦИАМ поручили изучить конструкцию и снять характеристики Jumo-4, а затем — более современного Jumo-205, захваченного в Испании. Исследования показали, что немецкие дизели радикально отличались от отечественных и не были лишены недостатков. После двухлетней работы специалисты отвергли идею копирования трофеев.
Неуклонно приближавшийся «паровой каток» мировой войны заставил руководство наркомавиапрома в конце 1939 года сконцентрироваться на доводке уже имевшихся авиационных дизелей (пусть и в опытных образцах или в состоянии малой серии) отечественной разработки. Трудность поставленной задачи в очередной раз недооценивалась.
Мотоустановка АН-1 на АНТ-36.
Мотоустановка АН-1А на ТБ-3Д.
.
.
Список источников:
В.Котельников. Отечественные поршневые авиационные моторы.
В.Котельников, А.Медведь. Авиационные дизели, или Тернистый путь А.Д.Чаромсого.