Американцы испытали авиационный двигатель дизельного цикла

Американская компания Engineered Propulsion Systems совместно с ВВС США провели испытания авиационного двигателя Graflight 8, работающего по циклу Дизеля. Как пишет Aviation Week, состоявшиеся испытания признаны успешными; сертификация новой силовой установки, которая позволит использовать ее на серийных самолетах, намечена на конец текущего года.

Современные легкие винтовые самолеты обычно оснащаются поршневыми двигателями, работающими по циклу Отто. При таком цикле сначала происходит сжатие рабочего тела, затем его поджиг, расширение рабочего тела и его охлаждение.

В двигателе этот цикл выглядит так: сперва в цилиндр подаются топливо и воздух, которые затем сжимаются поршнем, после чего сжатая воздушно-топливная смесь поджигается искрой. При сгорании смеси образуются горячие газы, смесь расширяется и толкает поршень, который уже приводит коленвал, преобразующий поступательное движение поршней во вращательное.

Двигатель, основанный на цикле Дизеля, работает несколько иначе. В нем в цилиндр сперва подается воздух, который затем резко сжимается поршнем. Во время сжатия температура воздуха в цилиндре резко поднимается. На пике сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется при контакте с горячим воздухом. Затем начинается процесс расширения смеси, которая толкает поршень.

Авиационные поршневые двигатели имеют относительно небольшую массу, но конструкционно сложны, поскольку требуют сложной системы управления впрыском топлива и поджигом. Кроме того, такие двигатели работают на авиационном бензине. Испытанный Engineered Propulsion Systems двигатель Graflight 8 работает на авиационном керосине для реактивных двигателей.

Керосин для реактивных двигателей имеет большую энергетическую плотность, чем авиационный бензин. При этом благодаря дизельному циклу Graflight 8 способен эффективнее сжигать поступающее топлива. В результате, по оценке разработчиков, топливные расходы при использовании их двигателя окажутся на 45 процентов меньше, чем при использовании сопоставимой по мощности обычной поршневой установки.

Новый авиационный двигатель разрабатывается в качестве замены поршневых бензиновых двигателей мощностью 320-420 лошадиных сил. Несмотря на то, что разработка частично финансируется ВВС США, новая силовая установка будет использоваться преимущественно в гражданской легкой авиации.

Как ожидается, после получения на Graflight 8 сертификата Федерального управления гражданской авиации США, Engineered Propulsion Systems начнет серийное производство двигателя в первом квартале 2018 года. Сперва двигатели будут выпускаться только для новых самолетов, но затем будет разработан и комплект для установки Graflight 8 на уже существующие типы летательных аппаратов.

Восьмицилиндровый двигатель Graflight 8 способен развивать мощность до 350 лошадиных сил и приспособлен для работы на высотах до 9,1 тысячи метров. Обычно двигатели дизельного имеют бо́льшую, чем бензиновые установки, массу. Дело в том, что цилиндрам во время циклов сжатия и расширения нужно выдерживать большое давление, что требует дополнительного упрочнения конструкции.

Разработчики утверждают, что Graflight 8 по массе сопоставим с аналогичными по мощности поршневыми двигателями. Каким образом удалось добиться снижения массы установки, не уточняется. Новый двигатель является мультитопливным и может работать на авиационных керосинах марок Jet A и JP-8 (топливо для гражданских и военных самолетов соответственно) или на обычном дизельном топливе.

Следует отметить, что сегодня существует несколько типов двигателей дизельного цикла, используемых на гражданских самолетах, однако эти установки являются адаптацией существующих автомобильных дизельных двигателей. Graflight 8 разрабатывался с нуля и изначально предназначался только для установки на самолеты и возможной адаптации для использования на вертолетах.

Двигатели, работающие по дизельному циклу, рассматриваются в качестве силовых установок для пассажирских вертолетов будущего. В частности, исследования по использованию таких силовых установок проводятся в рамках европейской программы Clean Sky 2.

Предполагается, что вертолетные поршневые двигатели дизельного цикла, работающие на авиационном керосине, будут потреблять меньше топлива. Кроме того, считается, что такие двигатели будут более экологичными. При этом переход на дизельное топливо не рассматривается, поскольку при его сгорании выбрасываются опасные соединения серы и сажа.

Василий Сычёв