Авиация и космонавтика 2005 10

Несколько позднее, анализом статистических данных было установлено, что действительно, параболический профиль рабочей поверхности в верхней части цилиндра работу цилиндровой группы нисколько не улучшает, ибо съем моторов по дымлению и отбраковка цилиндров по уступчатой выработке для цилиндров с параболическим профилем зеркала и цилиндров с нормальным профилем зеркала составляет одну и ту же величину.

Рис.6

Но но этом работы с исследованием профиля рабочей поверхности не прекратились, а продолжали развиваться дальше в свете новой гипотезы о природе образования уступов, высказанной Главным Конструктором АД. Швецовым.

Сущность этой гипотезы заключается в предположении периодического отставания главным образом первого газоуплотнительного кольцо поршня от профиля зеркала цилиндра в начале раструба, образующегося в верхней части гильзы в результате ее тепловой деформации. Отрыв кольцо происходит под действием большой скорости движения, максимальные значения которой (17-20 мт/сек), кок подтвердили исследования профиля зеркала цилиндра в нагретом состоянии, совпадают с моментом прохождения кольцом кривизны, образующей раструб.

Периодически отрываясь от профиля рабочей поверхности, кольцо под действием силы упругости разжимается и с ударом вновь соприкасается с зеркалом, производя в месте удара уступчатую выработку.

Наиболее вероятным тактом рабочего процесса, в котором происходит отрыв кольца от зеркала цилиндра, следует предполагать такт выхлопа, так как в этом такте верхнее кольцо свободно от воздействия на него газовых усилий и в основном находится только под влиянием сил собственной упругости и силы инерции, развивающейся от давления. Естественно, что для исключения явления отставания кольцо от профиля рабочей поверхности этот профиль в нагретом состоянии должен максимально приближаться к цилиндрическому.

Рядом проведенных опытов удалось установить, что лучшим профилем рабочей поверхности цилиндра, который в нагретом состоянии максимально приближается к цилиндрическому, является профиль, соответствующий деформации верхнего конца окончательно обработанной по зеркалу гильзы после навертывания но нее головки.

В этом случае уменьшение диаметра верхнего отверстия гильзы обеспечивается по произвольной кривой на величину от 0,3 до 0,5 мм на длине 50-65 мм от верхнего торца (см. фиг. №№ 4 и 5).

Для проверки работы цилиндров с таким профилем было проведено:

а) 50-ти часовое испытание но одноцилиндровой установке в поре с серийными поршневыми кольцами.

Результат испытания: износ за 50- ти часовое испытание не превышает износа, получающегося за 10 часов но серийном цилиндре.

Состояние поршневых колец хорошее.

б) 10-ти часовое моторное испытание с газоуплотнительными кольцами и в первой канавке поршней хромированными по образующей (образующая конусная).

Результат испытания: износ цилиндров не превышает 0,04 мм. Состояние колец хорошее.

в) Испытание малой серии моторов АШ-82ФН в количестве 60 моторов с постановкой в первую конавку всех поршней газоуплотнительного кольцо с цилиндрической образующей.

Результат испытания: после сдаточного испытания из числа опытных цилиндров, было обнаружено 6 цилиндров с уступчатой выработкой, расположенной на высоте 224 мм от нижнего торца гильзы, которая в отличие от выработки, получающейся но цилиндрах с обычным профилем, имела обратный характер (см. фиг. № 6).

Тотчас произведенными исследованиями было установлено, что причиной такой выработки являлась работа в распор 2-х маслосборных колец, находящихся в 4-й канавке поршня.

После соответствующего увеличения зазора в стыке этих колец, указанная выработка больше не наблюдалась.

Во время прохождения моторами контрольного испытания, из их число было снято по дымлению цилиндров только 3 мотора (5%). При вскрытии и осмотре восьми дымивших цилиндров обнаружено, что 7 цилиндров находились в удовлетворительном состоянии и один цилиндр имел прямую уступчатую выработку, расположенную по средине гильзы цилиндра.

г) Длительное 50-ти часовое испытание мотора АШ-82ФН №82142192, взятого из число малой серии.

Поршневые кольца в первой канавке с цилиндрической образующей.

Результат испытания удовлетворительный. Все цилиндры после испытания находились в хорошем состоянии, пригодном для дальнейшей работы. Максимальный износ в верхнем поясе у 5-ти цилиндров составлял от 0,12 до 0,17 мм.

Состояние поршневых колец хорошее.

д) Длительное 150-ти часовое Государственное испытание мотора АШ-82ФН No 82143252, также взятого из числа малой серии. Поршневые кольцо в первой канавке поршней с цилиндрической образующей.

Результат испытания удовлетворительный. Все цилиндры после испытания находились в хорошем состоянии, пригодном для дальнейшей работы.

Максимальный износ но 4-х цилиндрах достигал от 0,14 до 0,18 мм.

Состояние поршневых колец хорошее.

На основании положительных результатов перечисленных выше испытаний, цилиндры с гильзами, окончательно обработанными до соединения с головкой, и постановка в первую канавку поршней газоуплотнительного кольца с цилиндрической образующей, с 1-го августа 1945 года введено в серийное производство для постановки но моторы АШ-82ФН».

Возможно, читатель утомлен одним только прочтением этого доклада, зато теперь он наверняка понял, что такое труд моторостроителей.

Все эти титанические усилия не пропали даром: была наконец определена истинная причина появления уступчатой выработки гильз цилиндров и преждевременного износа поршневых колец. Ею оказалась конструктивная недоработка мотора – тепловой «раструб» гильзы, получающийся при работе мотора в результате его нагрева. Пониженные относительно допустимых по ТУ температуры мотора на самолете Ла-5ФН долгое время «скрывали» этот дефект, но на Ла-7 он проявился в полной мере.

Монтаж двигателя АШ-82ФН но истребителе Ла-9

С 3 августа 1945 года завод №19 начал выпускать моторы АШ-82ФН ред. 11/16 5-й серии с № 8215001. Ресурс моторов 5 серии составил 150 часов. Новые цилиндры завод начал ставить и на моторы ALU- 82ФН ред. 9/16 4-й серии с № 8224350.

Моторы 5 серии имели следующие отличия:

1. Цилиндры изготовлены по новой технологии – гильзы окончательно обработаны до навертывания головки. В верхнюю канавку всех поршней поставлено цилиндрическое лапингованное кольцо вместо конусного.

2. В нижнее уплотнение кожухов тяг поставлен маслостойкий дюрит производства завода №734, изготовленный по специальным ТУ.

3. Поставлен насос НБ-ЗФА с верхним расположением PC-2Ф и с внутренним подводом масла к РС-2Ф. Поставлены малогабаритные анероиды АРС-1.

4. Поставлены магнето БСМ-14М серии «Е» с пусковым контактом производства завода №306.

5. Поставлена крыльчатка нагнетателя с 22 вырезами радиуса 11,5 мм на равных расстояниях по окружности.

6. Внутренние поверхности всасывающих и выхлопных полостей головок цилиндров, полости задней и передней половин корпуса нагнетателя, дроссельная коробка с переходником – зачищены с целью получения лучшей гидравлики.

К боевым действиям против империалистической Японии новые моторы все же не успели. В октябре 1945 года И.К. Четверик отмечал:

«Возвратившиеся из в/частей ДВФ механики докладывают, что основным дефектом моторов AШ- 82ФН является дефект кольцевой выработки гильз цилиндров. Так, в одной из в/ч только за 20 дней по этому дефекту снято 40 цилиндров (моторы 3-й и 4-й серии).

О поведении моторов 5-й серии в эксплоотации сведений пока нет, ибо завод №21 выпустил всего 21 самолет с мотором 5-й серии…»