АИ

АИ
Поршневой двигатель АИ-14Р.

Рис. 1. Поршневой двигатель АИ-14Р.

АИ — марка авиационных двигателей, созданных в опытном КБ под руководством А. Г. Ивченко (см. Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс»). Двигатели, разработанные под руководством его преемника В. А. Лотарева, имеют марку Д. Основные данные некоторых двигателей приведены в таблице.

В 1945—49 в опытном КБ создано семейство поршневых двигателей, которые по техническим характеристикам и удельным параметрам находились на уровне лучших мировых образцов. Среди них АИ-4В и АИ-26ГР — первые отечественные двигатели, спроектированные специально для установки на опытных вертолётах Н. И. Камова (Ка-10) и И. П. Братухина (Г-4). Четырёхцилиндровый АИ-4В с воздушным принудительным охлаждением имел редуктор для уменьшения частоты вращения и передачи мощности на несущие винты, комбинированную муфту редуктора двигателя, выполнявшую функции включения и свободного хода. Особенностью семицилиндрового АИ-26ГР было наличие специального углового редуктора, который передавал вращение в двух направлениях — к несущему винту и на синхронизационный вал. Охлаждение цилиндров двигателя осуществлялось принудительно осевым вентилятором с приводом от двигателя. Мощность двигателя 368 кВт при частоте вращения 2100 мин–1. АИ-26ГРФ не отличался конструктивно от АИ-26ГР, но был форсирован до 405 кВт взлётной мощности. Устанавливался на опытные вертолёты Б-5, Б-9, Б-10 и Б-11 (конструкции Братухина), АИ-26ГРФЛ — модификация АИ-26ГРФ с увеличенной до 423 кВт мощностью; устанавливался на опытный вертолёт Як-100. АИ-26В — модификация АИ-26ГРФ. Двигатель разработан специально для вертолёта Ми-1, снабжён угловым редуктором с выводом основной мощности на вертикальный вал, комбинированной муфтой включения трансмиссии и свободного хода, осевым вентилятором для принудительного охлаждения двигателя. К концу 40-х гг. потребовался двигатель для лёгких самолётов на замену двигателю М-11, созданному в 1926 и имевшему мощность в различных модификациях от 81 до 132 кВт. Был разработан более экономичный, лёгкий и мощный поршневой двигатель АИ-14Р (рис. 1) — девятицилиндровая «звезда» воздушного охлаждения с редуктором и нагнетателем. Модификация увеличения мощности получила обозначение АИ-14РФ. АИ-14В — модификация двигателя, выполненная для вертолётов; имеет угловой редуктор с выводом мощности на вертикальный вал с фрикционной и храповой муфтами включения выводного вала. Охлаждение воздушное от осевого вентилятора, приводимого редуктором через фрикционную муфту. АИ-14РФ и АИ-14В нашли широкое применение на лёгких самолётах Як, Ан, вертолётах Ка. Запасы надёжности, заложенные в конструкцию двигателей АИ-14Р и АИ-14В, позволили в серийном производстве (главный конструктор И. М. Веденеев) выпустить модификации М-14П и М-14В-26 увеличенной мощности (см. Опытно-конструкторское бюро моторостроения).

В 1953 начинаются работы по доводке турбовинтового двигателя ТВ-2 (см. НК), переданного из опытного КБ Н. Д. Кузнецова. Модификация ТВ-2Т была установлена на первый отечественный турбовинтовой транспортный самолёт Ан-8 (в серии устанавливался турбовинтовой двигатель АИ-20Д). На базе ТВ-2 создан вертолётный двигатель ТВ-2-ВК с оригинальным редуктором для подъёмных и тянущих винтов винтокрыла Ка-22.

В 1956 построен турбовинтовой двигатель АИ-20 (рис. 2) для пассажирских и транспортных самолётов. Двигатель выполнен по одновальной схеме, состоит из осевого 10-ступенчатого компрессора, кольцевой камеры сгорания, трёхступенчатой турбины и редуктора. Особенности, определившие высокую эксплуатационную надёжность и большой ресурс двигателя: сохранение постоянной мощности до определенной высоты, на которой достигается предельно допустимая температура перед турбиной; поддержание постоянной частоты вращения ротора (12 300 мин‑1); обеспечение большого запаса газодинамической устойчивости компрессора во всём диапазоне режимов, высот и скоростей полёта; автоматический запуск двигателя; применение точной гидравлической системы измерения крутящего момента на валу винта, улучшающей работу шестерён редуктора; наличие нескольких дублирующих систем автоматического флюгирования винта, в том числе системы флюгирования по отрицательной тяге. В серийном производстве двигатель строился с индексом АИ-20А. Резервы его надёжности позволили разработать модификацию АИ-20Д, в которой повышением температуры газа мощность увеличена на 30% без существенных изменений конструкции двигателя. АИ-20К — модификация с конструктивно-технологическими улучшениями, обеспечивающими повышение надёжности и значительное увеличение ресурса. АИ-20М — модификация с улучшенной экономичностью и повышенной мощностью; в двигателе усовершенствован узел турбины, введены турбинные лопатки с бандажными полочками, применён более жаростойкий материал жаровой трубы камеры сгорания. АИ-20ДМ сочетает мощность и экономичность модификаций АИ-20Д и АИ-20М. Двигатели семейства АИ-20, находившиеся в серийном производстве в 1957—69, устанавливались на самолётах Ил-18, Ан-10, Ан-12, Ан-32 и др. На двигателях был достигнут уровень надёжности, позволивший впервые в отечественном двигателестроении установить для них межремонтный ресурс, измеряемый тысячами часов. Назначенный (амортизационный) ресурс АИ-20К и АИ-20М составляет 20 тыс. ч.

В 1958—60 разработан турбовинтовой двигатель АИ-24 для самолётов коротких и средних линий. При его создании использован прогрессивный метод моделирования двигателя-прототипа. В основу проекта положен хорошо доведённый АИ-20К. АИ-24, как и АИ-20, имеет высокую эксплуатационную надёжность и большой ресурс. АН-24 и его модификации АИ-24Т и АИ-24ВТ применены на самолётах Ан-24, Ан-26 и Ан-30.

В середине 60-х гг. опытное КБ начало разработку турбореактивного двухконтурного двигателя. Был создан АИ-25 двухвальной схемы с умеренными параметрами рабочего процесса, лёгкий, с низким расходом топлива, достаточно простой по конструкции, технологичный в производстве, надёжный в эксплуатации, с большим ресурсом. Характеристики двигатели позволили создать реактивный самолёт Як-40, способный взлетать с очень коротких взлётно-посадочных полос. В модификации АИ-25ТЛ увеличена тяга, удлинена выпускная труба, масляная система обеспечивает работу подшипников в условиях перевернутого полёта. Двигатель устанавливался на учебно-тренировочном самолёте Л-39 производства Чехословакии.

В 70-х гг. методом оптимизации основных параметров (экономичности, веса, производственной и эксплуатационной технологичности, надёжности и ресурса) решена задача создания эффективного двигателя для пассажирского самолёта коротких и средних линий. В основу проекта турбореактивного двухконтурного двигателя Д-36 (рис. 3) положены большая степень двухконтурности, высокие температура газа перед турбиной и степень повышения давления воздуха в компрессоре. Двигатель выполнен по трёхвальной схеме. Для повышения надёжности работы в его узлах реализован ряд прогрессивных конструктивных и технологических решений: вентиляторные лопатки повышенной прочности, способные выдержать удар птицы при полете самолёта; корпус вентилятора, упрочнённый композиционным материалом; упругомасляные демпферы валов роторов; электронно-лучевая сварка роторов; титановое литьё; раскатка валов и др. Двигатель выполнен по модульной (блочной) схеме, которая обеспечивает замену модулей в условиях аэродромных мастерских, имеет системы диагностики состояния деталей в процессе эксплуатации, в том числе смотровое отверстия для инструментального контроля внутренних деталей. Это допускает возможность его эксплуатации по состоянию и отказ от системы капитальных ремонтов на заводе. По уровню шума и эмиссии вредных веществ двигатель удовлетворяет современным нормам. Дальнейшим развитием Д-36 стал турбореактивный двухконтурный двигатель Д-436 тягой 73,5 кН.

На базе конструкции Д-36 разработан самый мощный в мире турбовальный двигатель Д-136 (рис. 4) для вертолётов большой грузоподъёмности. Его особенностями являются большая взлётная мощность, низкий удельный расход топлива, малая удельная масса, модульная конструкция и устройства, обеспечивающие надежный контроль состояния в процессе эксплуатации, низкий уровень эмиссии загрязняющих воздух веществ. Узлы компрессоров низкого и высокого давления, камеры сгорания и турбин высокого и низкого давления полностью заимствованы у Д-36. Это облегчает серийное производство и ремонт двигателей. Для пассажирских и транспортных самолётов большой дальности и грузоподъёмности создан турбореактивный двухконтурный двигатель Д-18Т (рис. 5). В основу его конструкции в качестве двигателя-прототипа положен Д-36 с необходимой корректировкой основных узлов, соответствующей особенностям Д-18Т. Двигатель имеет технические данные на уровне лучших двигателей для гражданской авиации. Низкий удельный расход топлива обеспечен высокими значениями степени повышения давления и степени двухконтурности. Малая удельная масса обусловлена высокой температурой газа перед турбиной, повышенными окружными скоростями роторов, рациональной конструкцией и применением современных материалов и технологии. Д-18Т выполнен по трехвальной схеме, состоит из 18 модулей, которые могут заменяться в эксплуатационных мастерских, что обеспечивает его эксплуатацию по состоянию без капитальных заводских ремонтов. Двигатель полностью отвечает требованиям норм по охране окружающей среды, имеет низкий уровень шума и эмиссии вредных веществ.

В 1987 начались лётные испытания первого в СССР турбовинтовентиляторного двигателя Д-236Т.

Таблица. Двигатели Запорожского машиностроительного КБ «Прогресс».

Основные данныеПоршневые двигателиТурбореактивные двухконтурные двигателиТурбовинтовые двигателиТурбовальный двигатель
АИ-14РАИ-14РФАИ-26ВАИ-14ВАИ-25АИ-25ТЛД-36Д-18ТАИ-20ААИ-24Д-136
Начало серийного производства, год19501952195419561967197019771984195719601982
Тяга, кН14,716,963,7230
Мощность, кВт191221423188294018808380
Масса, кг197230450242348*400*1100410010806001060
Габаритные размеры, м:
      диаметр0,9820,9851,2720,985
      длина1,9933,3583,3244,7923,0962,3463,964
      ширина0,820,9421,5412,650,8420,6771,67
      высота0,8960,9281,7112,7651,181,0751,161
Удельный расход топлива:
      на взлётном режиме, кг/(Н·ч). 0,05810,0610,03820,0357
      г/(кВт·ч)346360306346353364269
      на крейсерском режиме, кг/(Н·ч)0,0811**0,0831**0,0662***0,06****
Расход воздуха, кг/с45,346,825376020,913,135,55
Степень повышения давления8,19,62028,9****7,326,418,4
Степень двухконтурности2,125,65,81****
Температура газа перед, турбиной, К1206131015101602116011501516
Применение (летательные аппараты)ЯК-12М,
ЯК-18П,
Ан-14
ЯК-18ПМ,
Як-50,
Як-52,
Як-18Т
Мн-1Ка-15,
Ка-18,
Ка-26
Як-40,
М-15
Л-39Як-42,
Ан-72,
Ан-74
АН-124,
АН-225
Ил-18,
Ан-10,
Ан-12
Ан-24Ми-26
* В состоянии поставки.
** Высота полета H = 6 км. Маха число полета М = 0,48.
*** H = 8 км. М = 0,75.
**** H = 11 км. М = 0,75.

В. А. Лотарев.

Турбовинтовой двигатель АИ-20.

Рис. 2. Турбовинтовой двигатель АИ-20.

Турбореактивный двухконтурный двигатель Д-36.

Рис. 3. Турбореактивный двухконтурный двигатель Д-36.

Турбовальный двигатель Д-136.

Рис. 4. Турбовальный двигатель Д-136.

Турбореактивный двухконтурный двигатель Д-18Т.

Рис. 5. Турбореактивный двухконтурный двигатель Д-18Т.


Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. . 1998.

Синонимы:


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»