Дизель против бензина: какой двигатель лучше

Оставит ли авиационный дизель RED A03 V12 «иностранный след» в российской авиации?
12 июля 1935 года для руководства страны на Тушинском аэродроме был организован показ авиационных достижений Осоавиахима. Авиаконструктор Александр Сергеевич Яковлев по этому поводу вспоминал: «…Затем показали новые спортивные и учебные самолеты. Они, в том числе и наш УТ-2, взлетели один за другим и пошли в сторону деревни Павшино. Над Павшино на высоте 150 — 200 метров выстроились в одну линию, подошли к границе аэродрома, и тут летчики сразу дали полный газ. Машины стали обгонять одна другую, резко прибавляя скорость. Раньше всех отстала учебная старушка У-2».
Темпы развития авиатехники в 30-­х годах были беспрецедентны! За семь лет, по мнению Яковлева, У-2 стал ана­хронизмом.
Яковлев продолжает: «Потом начали отставать другие машины. УТ-2 вырвалась вперед и первой промчалась над центром аэродрома. (…)
— А на каком заводе строили вашу машину? — обратился Сталин ко мне.
— В кроватной мастерской на Ленинградском шоссе.
— Как-как?.. В кроватной?!»
С этого дня А. С. Яковлев приобрел поддержку советского правительства. Но в начале 1960-х годов к учебным самолетам Яковлева — двухместному Як-30 и одноместному Як-32 — отношение изменилось. Вместо них из политических соображений для обучения летчиков решили приобрести более слабый чехословацкий Л-29 «Дельфин». Вслед за ним в 1970-х у нас появился Л-39 «Альбатрос». Правда, на эти самолеты чехи ставили двигатели советского производства РД-45Ф и АИ-25ТЛ. С тех пор и до сегодняшнего дня первоначальная подготовка наших летчиков для истребительной и штурмовой авиации ведется на чешских самолетах.
К настоящему времени Л-39 устарел. К тому же 20 лет назад наши чешские партнеры вступили в НАТО. Л-39 они переделали в L-39NG (NG — next generation, новое поколение). На L-39NG чехи поставили американский двигатель FJ44-4M. Сегодня этот самолет готовы закупить США, Португалия и Сенегал.
Между тем ресурс имеющихся в России Л-39 подходит к концу, и Воздушно-космические силы (ВКС) решили последовательно обучать курсантов первоначально на поршневом самолете Як-152, потом — на переходном учебно-боевом самолете Як-130 и далее — на спарках. Будет осуществлен переход к более рациональной системе обучения летчиков на основе близких авионик самолетов Як-152 и Як-130 и тренажера, адаптированного к этим машинам.
Внедрение в учебный процесс дешевого по сравнению с реактивным Л-39 поршневого Як-152 сделает первоначальную подготовку летчиков менее затратной.
Однако принятие Як-152 на вооружение задерживается из-за двигателя, хотя на этот самолет военные обратили внимание еще в начале 2000-х годов. Тогда его разработчик Дмитрий Калистратович Драч планировал установить на свое детище надежнейший поршневой бензиновый мотор М-14Х.
Но М-14Х с середины 90-х годов уже не выпускался. Это подвигло разработчиков вместо него поставить на Як-152 дизельный 12-цилиндровый двигатель RED A03 V12. Разработчик двигателя — Владимир Вениаминович Райхлин, уроженец России, выпускник Казанского авиационного института, в начале 2000-х годов основавший в Германии компанию RED (Raikhlin Engine Developments).

Двигатель RED A03. Фото red-aircraft.com

29 сентября 2016 года состоялся первый полет опытного образца Як-152 с четырехтактным дизельным двигателем RED. Масса этого двигателя с редуктором составляет 363 кг. Самолет пилотировал летчик-испытатель Василий Николаевич Севастьянов. По его словам, дизельный двигатель дал хорошие пилотажные свойства. Заводские испытания Як-152 с двигателем RED завершились, и с начала 2020 года самолет проходит летно-конструкторские испытания.
Средства в разработку двигателя, осуществляемую Райхлиным в Германии, вложил российский холдинг «Финам».
Однако все познается в сравнении. Китай в начале XXI века тоже пришел к необходимости иметь учебный самолет. И там быстро сделали L-7 (аналог Як-152), но с бензиновым двигателем М-14Х. Имея технические данные L-7, в ОКБ им. Яковлева сравнили китайский самолет и Як-152 с дизелем RED. Дизельный вариант показал скорость 380 км/ч против 335 км/ч у бензинового. Максимальный взлетный вес у первого — 2125 кг против 1400 кг у второго. За счет меньшего веса бензиновый вариант показал лучшую «летучесть». Начальная скороподъемность у него — 11 м/с против 8 м/с у «дизеля», разбег на взлете — 200 против 300 метров. Посадочная скорость у «бензина» 115 км/ч, а пробег 250 метров. «Дизель» же дал посадочную скорость 145 км/ч и пробег 450 метров. Все вышесказанное по критерию безопасности первоначального обучения — не в пользу самолета с дизельным двигателем. Да и спортивная версия Як-152 с RED проигрывает из-за большей массы и меньшей приемистости дизеля. Большая степень сжатия и пиковые нагрузки вынуждают делать более тяжелый дизельный мотор за счет изготовления прочных корпуса и кривошипно-шатунного механизма. По тем же причинам дизель должен иметь тяжелые пусковое и демпфирующее устройства.
Между тем у любого авиадизеля по сравнению с бензиновым двигателем есть и положительные свойства. Так, благодаря высокому КПД дизель более экономичен. Он не имеет системы зажигания. Удельный расход топлива в нем меньше на 25 — 35 %. Дизель «питается» дешевым, менее пожароопасным авиационным керосином, которого всегда достаточно на аэродромах ВКС. За счет меньшей плотности керосина баки для топлива имеют меньший объем. С уменьшением количества кислорода в атмосфере дизель меньше теряет мощность.
Райхлин, конечно, понимал, что большой вес — важный недостаток. Поэтому он сделал корпус двигателя из высокопрочного алюминия. Тем не менее RED на полторы сотни кг тяжелее М-14Х. Многие узлы двигателя RED A03 спроектированы на уровне изобретений. Сам конструктор говорит, что у него получился достаточно «патентоемкий» двигатель.
В ретроспективе авиадизели в мировую авиацию шли довольно туго. Тем не менее в Германии и СССР ими упорно занимались. В результате немцы в 1940-е годы получили надежные, но маломощные авиа­дизели Jumo. В Советском Союзе в то же время пытались строить большие и мощные авиационные дизели, но надежность их, к сожалению, оставляла желать лучшего. Так, при испытаниях только 22 % дизелей М-40 и 10 % дизелей М-30 имели наработку до отказа больше 50 часов, а каждый третий двигатель останавливался, проработав менее десяти часов. Перед войной М-40 стали устанавливать на четырехмоторные ТБ-7, а М-30 — на двухмоторные Ер-2. Но в первом же дальнем полете с целью бомбардирования стратегических объектов Германии оба типа дизелей показали весьма низкую надежность. Как следствие, программа строительства авиадизелей в СССР была свернута.
В конце ХХ века к авиационным дизельным двигателям стали возвращаться только благодаря компьютеризации, которая устранила некоторые их недостатки, но усложнила силовую установку в целом. Сейчас авиадизели имеют большое количество цифровых датчиков и электронных компонентов. Программное обеспечение двигателей является собственностью страны-изготовителя.
Относительно развертывания производства RED A03 в России пока известно только, что этот вопрос с повестки дня не снят.
К сказанному выше необходимо добавить, что мировой опыт эксплуатации любых современных авиамоторов показывает, что по мере исчерпания назначенного моторесурса у них закономерно начинается деградация свойств и характеристик. Это выражается в непрогнозируемом поведении сенсоров и других высокотехнологичных элементов аппаратуры управления двигателем, особенно контактирующих с топливом, воздушным потоком и др.
В контексте статьи возникает вопрос, приобретет ли Министерство спорта России Як-152 с дизелем, если примет во внимание, что у такого же самолета, но оснащенного М-14Х, при достижении предельной скорости 500 км/ч допустимая по прочности перегрузка — девять единиц (то, что нужно для пилотажа), а у «дизеля» — только пять.
Что касается ДОСААФ России, то и этой организации, видимо, выгоднее приобрести «бензиновый» Як-152, чем дорогой и тяжелый в прямом смысле слова дизельный вариант. Но проект «бензинового» Як-152 у нас пока не рассматривается.
Оставит ли RED A03 V12 в российской авиации очередной «иностранный след» — время покажет.
Сергей Елисеев.