Опытные авиационные дизели АН-1 и М-40 (СССР. 1933-1939 / 1940 - 1941 год).

АН-1 (Н-1) — советский поршневой 12-цилиндровый V-образный четырёхтактный авиационный дизельный двигатель водяного охлаждения. В СССР в условиях слабо развитой нефтехимии не хватало качественного высокооктанового бензина, в первую очередь авиационного. Поэтому дизельный двигатель, работающий на газойле или керосине, мог явить собой действенное решение многих проблем, связанных с моторизацией всего народного хозяйства, и в первую очередь — вооружённых сил (в качестве силовой установки танков и самолётов). Двигатель АН-1 разрабатывался в отделе нефтяных двигателей ИАМ (ЦИАМ) под руководством А. Д. Чаромского. Первый опытный образец изготовили летом 1933 года в мастерских ЦИАМ. Он проходил стендовые испытания в 1933—1934 годах. В октябре — ноябре 1935 года АН-1 прошёл госиспытания. По их результатам предложили выпустить опытную партию из 35—40 двигателей. Впоследствии АН-1 неоднократно модифицировался. В общей сложности выпущено около 100 экземпляров ...

АН-1 дал начало целому семейству двигателей: для авиации — АЧ-30Б и М-40; для флота — М-50, М-400, М-401 и М-850; для танков — ТД-30Б; для железных дорог — М-750, М-753, М-756. Дизели М400 мощностью 800 л. с. и М401 (с турбонаддувом) мощностью 1000 л. с. устанавливались на скоростных судах «Заря», «Ракета», «Восход» и «Метеор». Первый опытный отечественный двигатель на тяжёлом топливе АН-1 был создан в Центральном институте авиационного моторостроения под руководством А. Д. Чаромского в 1936 году. По схеме это был четырёхтактный 12-цилиндровый V-образный двигатель с непосредственным впрыском топлива. По своей силовой схеме он был аналогичен двигателю М-34, но имел несколько большие диаметр цилиндра (180 мм) и ход поршня (200 мм). Его номинальная мощность составляла 750 л. с. В ходе развития мощность авиадизеля была повышена до 1250 л. с. при удельном расходе топлива 0,175 кг/л. с. С этими данными он успешно прошёл испытания и был принят для серийного производства. В ходе подготовки и развертывания производства продолжилось совершенствование двигателя.

Созданный под руководством А. Д. Чаромского серийный двигатель АЧ-30Б имел: взлётную мощность — 1500 л. с., мощность на высоте 6000 м — 1250 л. с., удельный расход топлива — 0,17 кг/л. с.•ч, удельную массу — 0,77 кг/л. с. Это был самый мощный в мире авиационный дизель. Его основные технические данные были на уровне лучших мировых достижений. Во время Великой Отечественной войны двигатели АЧ-30Б применялись на тяжёлых бомбардировщиках Пе-8, наносивших удары по глубоким тылам противника, в том числе и по Берлину. До настоящего времени находят применение в транспортном машиностроении и на судах дизели, создаваемые на основе АН-1 и его модификаций. Возможности развития этого семейства далеко не исчерпаны.

 

Модификации

АН-1
АН-1А
АН-1Р
АН-1РТК (В 1940 году АН-1РТК переименован в М-40)
АН-1М

Применение

АН-1 проходил летные испытания на самолетах РДД и ТБ-3Д.
ТБ-7 АН-1РТК (М-40 и М-40Ф) на нескольких модификациях.

https://ru.wikipedia.org/

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.

 

Источник - В.Котельников. «Отечественные поршневые авиационные моторы» , В.Котельников, А.Медведь. «Авиационные дизели, или тернистый путь А.Д.Чаромского».

 

М-40 — советский авиационный поршневой 12-цилиндровый V-образный четырёхтактный дизельный двигатель водяного охлаждения. Являлся дальнейшим развитием двигателя АН-1РТК. В СССР в условиях слабо развитой нефтехимии не хватало качественного высокооктанового бензина, в первую очередь авиационного. Поэтому дизельный двигатель, работающий на газойле или керосине, мог явить собой действенное решение многих проблем, связанных с моторизацией всего народного хозяйства, и в первую очередь — вооруженных сил (в качестве силовой установки танков и самолётов).

В 1931 году в план опытных работ по авиационному моторостроению на 1932—1933 годы включили работы по шести дизельным двигателям, получивших обозначения от Н-1 до Н-6. Двигатель Н-1 (АН-1) изготовили летом 1933 года. В ноябре 1935 года АН-1 прошел госиспытания. Начиная с 1936 года проектировался усовершенствованный вариант двигателя АН-1 с редуктором и турбонаддувом, получивший обозначение АН-1РТК. Этот двигатель очень долго доводился, что повлекло репрессии по отношению к ответственным лицам. В 1938 году А. Д. Чаромский, руководивший работами по созданию авиационного дизельного двигателя АН-1, и ряд других сотрудников ЦИАМ были арестованы по 58-й статье, осуждены на 10 лет, и как «враги народа» продолжили свою трудовую деятельность в «шарашке» — ОКБ НКВД (ОТБ-82 или «Тушинская шарага»). Работы над АН-1 продолжил вести заместитель А. Д. Чаромского инженер В. М. Яковлев. В 1940 году модификация АН-1РТК была переименована в М-40. Опытный образец М-40 в первый раз был предъявлен на госиспытания в мае 1940 года, но испытания не выдержал. С весны 1940 года производство М-40 осваивал Кировский завод (Ленинград). За первую половину 1941 года он изготовил 58 экземпляров М-40. Производство двигателей М-40 прекратили осенью 1941 года.

 

Модификации

М-40, серийный вариант, номинальная мощность — 1000 л. с., максимальная мощность — 1250 л. с., вес 1150 кг.

М-40Ф, опытный образец, форсированный по оборотам, номинальная мощность — 1250 л.с., максимальная мощность — 1500 л.с. Проходил госиспытания летом 1940 года, выпущен небольшой партией в 1941 году.

М-400 и М-401 (с турбонаддувом), конвертированная в судовой двигатель версия М-40. С 1961 года производится на заводе Звезда до сегодняшнего[когда?] дня. Устанавливались на скоростных судах «Заря», «Ракета», «Восход» и «Метеор».

Применение

Двигатели М-40 устанавливались на серийные самолеты ТБ-7 (Пе-8) , Ер-2 , опытные БОК-15.

https://ru.wikipedia.org/

 

Осенью 1938 года Чаромский и ряд других сотрудников ЦИАМ как «враги народа» очутились в «шарашке» — ОТБ НКВД при заводе № 82. Работы над АН-1 велись уже В.М.Яковлевым. В 1940 году АН-1РТК переименовали в М-40. Двигатель М-40 обеспечивал мощность 1000 л.с. до высот 5,5-6 км, взлетная мощность — 1250 л.с.

М-40Ф — форсированная до 1500/1250 л.с. версия «сорокового», 1940 год. Ее (опять) решили выпускать серийно. Далее все пошло по следующему сценарию: завод в 1940 году ничего не произвел, двигатель провалил госиспытания и т.д. В результате ТБ-7 взлетел не с серийными М-40Ф, как это предусматривалось планами, а с собранными в ЦИАМ более-менее доведенными М-40. В январе-феврале 1941 года ТБ-7 с М-40 прошел государственные испытания. Апрель 1941 года — начало испытаний Ер-2 с М-40Ф.

После неудачного налета группы ТБ-7 (часть из которых была с дизелями Яковлева) на Берлин, работы над М-40Ф были прекращены.

Источник - В.Котельников. «Отечественные поршневые авиационные моторы». , В.Котельников, А.Медведь. «Авиационные дизели, или тернистый путь А.Д.Чаромского».