Численні зльоти самодіяльних авіаконструкторів збирали сотні ентузіастів малої авіації, і це наочно показувало, що інтерес до конструювання аматорських літальних апаратів величезний.
Однак у багатьох випадках нерозв’язною проблемою для прихильників СЛА є проблема двигуна — потужного, легкого, компактного та економічного. Вважаю, що якби промисловість випускала подібні двигуни, мала авіація в Росії розвивалася б набагато вищими темпами. Ну а поки єдиним виходом для самодільників залишається виготовлення такого мотора власними руками.
Пропоную авіаторам-аматорам досвід виготовлення такого роду двигуна, в якому сконцентровані і радості успіху, і гіркота розчарувань, та до того ж і чимало часу та матеріальних коштів.
1 — головка циліндра, 2 — циліндр, 3 — комплект прокладок, 4 — задня цапфа колінчастого вала (штатна), 5 — стакан з сальником, 6 — роликовий підшипник 2306К, 7 — стяжний болт роз’ємних частин колінчастого вала, 8 — упорне кільце, 9, 11 — кулькові підшипники 306К, 10 — міжкамерна розпірна втулка з сальниками, 12 — нижній шатунний палець, 13 — картер двигуна, 14 — передня цапфа колінчастого вала, 15 — передній стакан з сальником, 16 — упорний підшипник 8207, 17 — роликовий підшипник 42207К, 18 — канал для змащення, 19 — щока колінчастого вала, 20 — проставка між картером і циліндрами, 21 — шатун, 22 — поршневий палець, 23 — голчастий підшипник верхньої головки шатуна, 24 — поршень з двома кільцями.
Хочу попередити, що розроблений мною двигун не являє собою щось принципово нове — це просто добротна розробка на базі вже існуючих моторів, перевірених у процесі тривалої практики.
Хотілося б відзначити також, що багатьох самодільників відлякує здається складність створення таких агрегатів, як авіаційний двигун. Можу запевнити, що двигун типу «Компакт-800» може побудувати практично будь-який конструктор-аматор, що володіє слюсарними навичками. Ну і, звичайно, оптимальним набором комплектуючих елементів, на базі яких і збирається двигун. Зокрема, необхідно мати пожежну мотопомпу МП-800 (підійде навіть непридатна, списана), два колінчасті вали і два циліндри від мотоцикла «ІЖ-Планета-Спорт» (далі — ІЖ-П-С), два карбюратори «Іков-34» або «Іков-36» з набором жиклерів від спортивного мотоцикла CZ-400 (підійдуть і вітчизняні К-62М від ІЖ-П-С), а також два поршні діаметром 82 мм з кільцями від мотоцикла CZ-400.
Кілька слів про технічні характеристики двигуна «Компакт-800». Цей рядний двоциліндровий двотактний мотор повітряного охолодження масою 37,6 кг (без карбюраторів і системи запалювання) має робочий об’єм 800 куб. см, діаметр циліндра 82 мм, хід поршня 76 мм і ступінь стиснення 10,7. Потужність двигуна — 70 к.с. при частоті обертання колінвала 5900…6100 1/хв. Паливо — бензин марки АІ-93 у суміші з 5 відсотками масла МС-20. Вихлоп із застосуванням двох налаштованих резонаторів.
Вихідні циліндри розточені до діаметра 82 мм під поршні від CZ-400. При збиранні примикаючі один до одного частини головок і ребрування циліндрів зфрезеровані так, щоб відстань до площини фрезерування від осі циліндра становила 72 мм.
Для запобігання турбулізації потоку паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна і покращення їх продувки велику сферу головки циліндра необхідно обробити на токарному верстаті (у чотирикулачковому патроні) за радіусом днища поршня, а діаметр головки плавно звести до діаметра 82 мм. Необхідна ступінь стиснення підбирається за допомогою прокладки потрібної товщини, що встановлюється між картером і циліндром.
Колінчастий вал від мотопомпи МП-800, що складається з двох кривошипів з цанговим з’єднанням у передостанній щокі колінвала (зі сторони магнето), легко розбирається без пошкодження щік вала. Зауважу, що хід шатуна у двигуна мотопомпи не збігається з відповідним параметром у ІЖ-П-С (85 і 76 мм відповідно). Саме тому в щоках розібраного колінвала штатні цапфи зрізаються і в їх отвори запресовуються (посадка — напружена пресова) нові цапфи зі сталі 40Х, що мають припуск на подальшу обробку під посадку підшипників. Старі отвори нижніх шатунних пальців акуратно заварюються, по можливості — без пористості та сторонніх включень. Нові отвори під нижній шатунний палець ІЖ-П-С розробляються на відстані 38 мм від центру щоки колінчастого вала. Обидві половинки вала збираються окремо і по черзі обробляються на токарному верстаті.
Зібраний вал балансується на лінійках у зборі з поршнями, поршневими кільцями і пальцями. Різниця між комплектами циліндрів повинна бути не більше 2…3 г, інакше не уникнути підвищеної вібрації двигуна. Доведення при балансуванні колінвала здійснюється висвердлюванням отворів у щоках.
Шатуни, верхні і нижні пальці з сепараторами використовувалися від двигуна ІЖ-П-С. Поршні з двома кільцями забезпечують мінімальне тертя циліндропоршневій парі і надійність роботи мотора.
Картер двигуна — від уже не раз згаданої мотопомпи, однак верхня його половина частково доопрацьована. Справа в тому, що висота днища у поршня CZ-400 на 6 мм менше, ніж у ІЖ-П-С, тому з поверхні верхньої кришки картера необхідно зняти 4 мм і довести стикувальну площину на притирочній плиті. Необхідно також зменшити висоту циліндра: на токарному верстаті підрізати на 2 мм його фланець.
Крім цього, між верхньою половиною картера і циліндрами необхідно встановити дюралюмінієву литу проставку, в якій розроблені отвори під гільзи циліндрів і перепускні канали, а також різьбові отвори М10×1 мм під чотири шпильки кріплення циліндрів за суміщеними шаблонами, знятими з циліндрів і картера. У «Компакті-800» товщина проставки разом з двома паронітовими прокладками товщиною по 0,5 мм становить 20 мм.
Перед розточкою і доведенням верхньої кришки картера на ній стяжними шпильками закріплюється проставка. Далі з однієї установки в кришці і проставці розточуються отвори під гільзи циліндрів до діаметра 86 мм на глибину 24 мм. На жаль, завершити роботу з посадки циліндрів у картер (на глибину 6 мм) за допомогою верстата не вдасться через те, що в картері в зоні розташування бічних перепускних вікон можливі перфорації. Тому циліндри остаточно підганяються до картера за допомогою ручної його обробки. Ручна вибірка металу з подальшим шліфуванням неминуча і при обробці в кришці картера плавних обводів перепускних каналів. При цьому найзручніше орієнтуватися на еталон, в якості якого можна взяти старий картер мотора ІЖ-П-С.
При виготовленні картера хорошим підспор’ям може стати аргонно-дугове зварювання: з його допомогою можна наплавкою металу ліквідувати перфорації: наварити шар металу в зоні перепускного каналу у випадку, якщо перфорація неминуча.
При монтажі в картер колінчастого вала слід враховувати, що циліндри мотора працюють у протифазах, і порожнини кривошипних камер двигуна повинні бути ізольовані одна від одної і не мати перепуску тиску. Для цього між камерами монтують штатну розпірну втулку з врізаними в неї двома сальниками.
При збиранні двигуна в картер мотора натуго ввертаються чотири ступінчасті шпильки (кожна зварюється внакладку з двох стержнів з різьбою М10 на одному з кінців), орієнтовані таким чином, щоб забезпечувалася вільна посадка на картер циліндрів разом з головками. Далі через паронітову прокладку на картер за допомогою болтів з циліндричними головками «впотай» закріплюється проставка, і в розроблені в ній різьбові отвори М10х1 ввертаються довгі шпильки, після чого монтуються циліндри з головками і фіксуються гайками з підкладеними під них шайбами. Попередньо міжреберні перемички на циліндрах необхідно видалити — це покращить охолодження двигуна.
Слід зауважити, що «Компакт-800» розвиває зазначену вище потужність при роботі з налаштованими резонансними вихлопними трубами, оптимальні геометричні розміри яких показані на одному з рисунків.
Штатна система запалювання, що базується на магнето, непридатна для авіаційного двигуна, оскільки стабільну і стійку іскру магнето може гарантувати на істотно менших оборотах, ніж ті, що розвиває «Компакт-800». Саме тому на ньому використовується 12-вольтова система запалювання від мотоцикла «Jawa». Параметри системи запалювання (випередження, зазор між контактами переривника) для кожного циліндра встановлюються як на двоциліндровому мотоциклі — роздільно для кожного з циліндрів.
Відзначу, що для авіаційного двигуна бажано мати двоіскрову систему запалювання (з парою свічок на циліндр), що забезпечує запізнення появи іскри на одній зі свічок на 4…6 градусів повороту колінчастого вала. Зрозуміло, при використанні двоіскрового запалювання джерела енергії для кожної зі свічок циліндра повинні бути автономними.
Хочу попередити ентузіастів, що намагаються що б то не було підвищити потужність будь-якого потрапившого їм у руки мотора, що всі можливі розумні заходи для цього на «Компакті-800» вже були вжиті, і подальше форсування двигуна може призвести до різкого зниження ресурсу. Зокрема, доведено до оптимуму середнє ефективне тиск у циліндрі: 6,5 кг/кв.см. Граничною і максимально вигідною при оптимально стійкій роботі мотора можна назвати і ступінь стиснення, рівну 9,5…10,7. Треба сказати, що потужності «Компакта-800» більш ніж достатньо для більшості аматорських літальних апаратів. Ось лише кілька цифрових характеристик, що показують можливості мого мотора. Так, при стендових випробуваннях окружна швидкість кінців лопатей півтораметрового повітряного гвинта досягала 240 м/с. Статична тяга при цьому становила 160 кгс, і ККД гвинта — 67 відсотків!
З’являться питання з конструкції — пишіть мені за адресою: 624470, Свердловська область, м. Сєвероуральськ, вул. Комсомольська, будинок 37, квартира 115.
«Моделіст-конструктор» № 5’95, Віктор ДУБРОВІН