Двигатель для самолёта своей постройки: как выбрать

Короткий ответ: двигатель для самолёта своей постройки выбирают по четырём параметрам: продолжительной мощности, которую требует проект планера, массе двигателя, типу охлаждения и наличию наддува. Для лёгких и сверхлёгких самолётов, автожиров и учебных машин обычно смотрят на 4-цилиндровые оппозитные бензиновые моторы на 100–140 л.с. В каталоге НЕЛМАР это CA500 на 100 л.с., DLE1600 на 117 л.с. и CA550TI с турбонаддувом на 141 л.с. Все работают на бензине АИ-95.

Ниже — как подобрать мощность, почему важна масса и центровка, чем жидкостное охлаждение отличается от воздушно-масляного, когда нужен турбонаддув, и сравнение трёх двигателей. Обзор всех типов авиамоторов — поршневых, роторных и газотурбинных — в статье «Авиационные двигатели для лёгких самолётов».

Какой двигатель нужен самолёту своей постройки

Самолёт индивидуальной постройки собирают по готовому проекту, из набора или по собственной разработке. В любом случае двигатель — не самостоятельный выбор, а часть проекта: от него зависят центровка, конструкция моторамы и капота, винт, топливная система и лётные характеристики.

Для этого класса машин чаще всего используют 4-цилиндровые горизонтально-оппозитные бензиновые двигатели. Цилиндры лежат попарно друг напротив друга, поэтому двигатель получается плоским и хорошо уравновешенным — он легко прячется под капот и меньше вибрирует.

Как подобрать мощность двигателя

1. Возьмите требования из проекта планера. Автор проекта или производитель набора указывает диапазон мощности, под который рассчитаны конструкция, винт и центровка. Выходить за него без согласования нельзя.
2. Смотрите на продолжительную мощность, а не только на максимальную. Максимальная мощность доступна ограниченное время — на взлёте. В полёте двигатель работает на номинальном режиме. Например, у CA500 максимальная мощность 73,5 кВт, а номинальная — 69 кВт.
3. Учитывайте условия эксплуатации. С набором высоты и в жару мощность атмосферного двигателя падает, потому что воздух становится менее плотным. Если вы летаете с высокогорных площадок, подумайте о турбонаддуве.
4. Добавьте запас на рост массы. Готовый самолёт почти всегда тяжелее расчётного: оборудование, авионика, отделка.

Масса двигателя и центровка

Двигатель — один из самых тяжёлых агрегатов самолёта, и он стоит в носу. Разница в 20 кг смещает центровку, и это приходится компенсировать длиной моторамы, балластом или переносом оборудования. Поэтому двигатель тяжелее того, на который рассчитан проект, без пересчёта центровки ставить нельзя.

Удобный способ сравнить моторы — удельная мощность, то есть сколько лошадиных сил приходится на килограмм массы двигателя. По данным карточек у CA500 это около 1,64 л.с./кг, у DLE1600 — около 1,86 л.с./кг, у CA550TI — около 1,73 л.с./кг. Учтите, что к массе самого двигателя добавятся винт, выхлоп, а у жидкостных моторов — ещё радиатор и охлаждающая жидкость.

Поршневые авиадвигатели в каталоге НЕЛМАР

Жидкостное или воздушно-масляное охлаждение

• Жидкостное (CA500, CA550TI). Держит температуру двигателя ровнее на всех режимах — и на долгом наборе высоты, и на снижении с малым газом. Но нужны радиатор, насос, патрубки и охлаждающая жидкость: это дополнительная масса, место в капоте и точки обслуживания.
• Воздушно-масляное (DLE1600). Цилиндры обдуваются встречным потоком, а часть тепла уносит масло. Система проще и легче, жидкостей и узлов меньше. Зато капот и дефлекторы нужно спроектировать так, чтобы обдув был достаточным, а за температурой следить на малой скорости и в жару.

Когда нужен турбонаддув

Турбина использует энергию выхлопных газов, чтобы подавать в цилиндры больше воздуха. Это даёт больше мощности при том же рабочем объёме: CA550TI с объёмом 1417 см³ выдаёт около 141 л.с., а атмосферный DLE1600 с объёмом 1600 см³ — 117 л.с. Ещё один плюс — турбированный двигатель лучше сохраняет мощность с набором высоты.

Цена этого — масса и сложность: CA550TI тяжелее CA500 на 20,7 кг, турбине нужно охлаждение и смазка, а системе управления — контроль давления наддува. Турбонаддув оправдан, если проект требует больше мощности или вы летаете с высоких площадок и в жару.

Что ещё проверить перед покупкой двигателя

• Совместимость с винтом. Максимальные обороты всех трёх двигателей — 5800 об/мин. Уточните, есть ли редуктор, его передаточное число и какой винт рекомендован.
• Моторама и крепление — точки крепления, габариты, вес на нос.
• Топливная система — расход на рабочем режиме и объём баков на нужную дальность. У DLE1600 расход около 27,7 л/ч на максимальной мощности.
• Электрика — стартер, генератор, зажигание, приборы контроля.
• Документация и ресурс — руководство по эксплуатации, межремонтный ресурс, регламент обслуживания, наличие запчастей.

Точные характеристики и комплектация уточняются при подборе двигателя под проект. Готовые лёгкие самолёты смотрите в разделе «Самолёты малой авиации», все моторы — в разделе «Авиационные двигатели».

Частые вопросы

Какой двигатель поставить на самолёт своей постройки?

Тот, под который рассчитан проект планера: по мощности, массе, креплению и винту. Для лёгких и сверхлёгких самолётов обычно используют 4-цилиндровые оппозитные бензиновые двигатели мощностью 100–140 л.с., например CA500, DLE1600 или CA550TI.

Сколько мощности нужно лёгкому самолёту?

Нужную мощность задаёт проект планера: автор или производитель набора указывает диапазон, под который рассчитаны конструкция, винт и центровка. Сравнивайте с продолжительной мощностью двигателя, а не только с максимальной.

Что лучше: жидкостное или воздушно-масляное охлаждение?

Жидкостное держит температуру ровнее, но требует радиатора, насоса и охлаждающей жидкости. Воздушно-масляное проще и легче как система, но требует хорошо продуманного обдува цилиндров. Выбор зависит от проекта самолёта и условий полётов.

Зачем авиадвигателю турбонаддув?

Турбонаддув даёт больше мощности при том же рабочем объёме и помогает сохранить мощность с набором высоты. Минусы — больше масса и сложность системы.

На каком топливе работают CA500, DLE1600 и CA550TI?

По данным карточек товаров все три двигателя работают на бензине АИ-95.

Можно ли поставить двигатель мощнее и тяжелее, чем предусмотрено проектом?

Только после согласования с конструктором и пересчёта центровки, прочности моторамы и винта. Более тяжёлый двигатель смещает центровку вперёд, а большая мощность повышает нагрузки на конструкцию.