Механический стартер | ТМ 1939-05

А. МУСИЕНКО

Для того чтобы запустить авиационный мотор, необходимо сообщить ему первоначальный внешний толчок. Этот толчок, или импульс, как его называют, нужен не только для того, чтобы преодолеть инерцию всех деталей мотора, но главным образом чтобы преодолеть сопротивление горючей смеси, сжимаемой в цилиндрах мотора. Одновременно с этим в цилиндр посылается искра, чтобы вызвать первую вспышку смеси.

С первого взгляда эта задача кажется несложной. Автомобильные моторы, например, легко запускаются с помощью электрических пусковых приспособлений. Ток, необходимый для первоначального проворачивания вала мотора, берётся от аккумуляторной батареи. Казалось бы, что такой способ запуска может с успехом применяться и на самолётах, но это далеко не так. Аккумуляторные приборы имеют большой вес. Авиационные моторы в несколько раз мощнее автомобильных, и для их запуска потребовались бы ещё более тяжёлые батареи. Вот почему пришлось искать другие конструкции для запуска авиамоторов — простые и надёжные в обращении и в то же время достаточно лёгкие и компактные.

В первые годы авиации, пока мощность моторов была незначительна, широко применялся запуск мотора вручную. Запускающий брался рукой за лопасть винта и, действуя им как рычагом, проворачивал вал мотора, сообщая ему необходимый начальный импульс. Этот способ сохранялся долгое время. Иногда к нему прибегают и в наши дни при запуске маломощных моторов, если почему-либо нет возможности применить другие, более совершенные и надёжные способы запуска.

Перед запуском механик спрашивает лётчика, выключено ли зажигание, чтобы не произошло преждевременной вспышки, и с помощью винта проворачивает вал мотора, засасывая тем самым рабочую смесь в цилиндры. Затем механик сообщает винту резкий рывок, одновременно подавая команду «контакт», и быстро убирает руку. Услышав окрик (но не раньше!), лётчик, находящийся в кабине, включает зажигание и посылает в цилиндр пусковую искру с помощью вибратора или пускового магнето. Искра зажигает смесь. Происходит первая вспышка, и мотор начинает работать.

Услышав окрик механика: «Контакт!», летчик, находящийся в кабине, включает зажигание и посылает в цилиндр пусковую искру с помощью вибратора.

Не всегда, конечно, удаётся запустить мотор с первого раза. Чтобы запуск был надёжным, надо сообщить винту сильный рывок и повернуть его на значительный угол. Это трудно сделать одному человеку, особенно при запуске в зимнее время, когда масло в цилиндрах и в подшипниках густеет и становится вязким. В таких случаях за лопасть винта берётся цепочка из трех запускающих людей. Прочно взяв друг друга за руки специальной хваткой — за кисти, запускающие становятся перед самолётом. Первый номер берётся за винт и предупреждает лётчика словом «внимание». Получив ответ «есть внимание», он громко отсчитывает команду. На счёте «три» запускающие сообщают винту сильный рывок и быстро отбегают в сторону, чтобы не попасть под удар второй лопасти винта.

Не всегда удается запустить мотор одному человеку. Тогда за лопасть винта берется цепочка из трех запускающих. Они берут друг друга специальной прочной хваткой — за кисти рук — и по команде: «Раз, два, три!» сообщают винту сильный рывок.

Значительно более удобен запуск с помощью амортизатора. На верхнюю лопасть винта надевается небольшой кожаный колпачок, от него отходят два резиновых жгута длиной метров по восемь, заканчивающиеся верёвками. Оба жгута отходят в одну и ту же сторону. За каждый верёвочный конец берутся три-четыре человека и сильно натягивают амортизатор. В то же время один из запускающих удерживает винт за нижнюю лопасть. Когда амортизатор достаточно натянут, запускающий освобождает лопасть, и резиновые жгуты, сокращаясь, с силой поворачивают лопасть винта вниз; при этом колпачок амортизатора падает с лопасти, а винт по инерции делает пять-шесть оборотов. За это время лётчик успевает послать в цилиндры искру с помощью пускового магнето, ручку которого он вращает. Верёвки на концах амортизатора играют роль предохранителей, так как резиновый жгут, сокращаясь после натяжения, мог бы сильно ударить людей.

Несколько человек берутся за веревочные концы амортизатора и с силой натягивают резиновый жгут. Один из запускающих удерживает винт за нижнюю лопасть. Когда амортизатор натянут достаточно, он отпускает лопасть, и резиновый жгут, сокращаясь, поворачивает винт. В овале показано устройство амортизатора: кожаный колпачок, резиновые жгуты и веревочные концы, за которые берутся запускающие.

Запуск с помощью амортизатора является все же недостаточно надёжным для моторов большой мощности, к тому же он требует участия не менее шести-семи человек.

По мере развития авиации начали появляться различные приборы для механического запуска авиамотора. Первый такой самопуск — так называемый автостартер — выпустила английская фирма «Airco». Стартер представляет собой приводной вал, укреплённый стойками и угольниками на автомобильном шасси. Автомобильный мотор служит и для запуска авиамотора. С помощью цепной передачи или конических шестерён автомобильный мотор сообщает приводному валу вращение. Вал может перемещаться в известных пределах вверх и вниз, в зависимости от того, на какой высоте расположен винт запускаемого мотора.

Автостартер, укрепленный на автомобильном шасси, подъезжает к самолету. Его приводной вал, вращающийся от автомобильного мотора, сцепляется с втулкой винта и сообщает ему необходимые для запуска первоначальные обороты.

Перед запуском кулачок приводного вала вводится в соответствующий вырез храповика, насаженного на конец втулки винта. Когда мотор запущен, его вал начинает вращаться с большей скоростью, чем вал стартера. При этом храповик как бы вывинчивается из кулачка, и происходит автоматическое расцепление.

Усовершенствованный автостартер широко применяется, и в настоящее время им снабжён почти каждый аэродром. Но как быть, если самолёт совершит вынужденную посадку в безлюдной местности или если надо запустить мотор, остановившийся в воздухе? В таких случаях необходим стартер на самом самолёте, чтобы можно было запускать мотор из кабины пилота. Эти так называемые бортовые стартеры совершенствовались наряду с аэродромными, они не исключали, а дополняли друг друга. Бортовой самопуск является необходимой принадлежностью каждого современного самолёта, но на аэродромах самолёт запускается обычно с помощью автостартера, так как во многих бортовых самопусках запасы энергии ограниченны, и их надо беречь.

Ещё во время империалистической войны появляется бортовой самопуск, действующий сжатым воздухом. Позднее этот самопуск был значительно усовершенствован и до сих пор применяется на многих моторах.

Принцип такого прибора заключается в том, что сжатый воздух, под давлением в 20—30 атмосфер, через особый золотниковый распределитель поступает поочерёдно в цилиндры мотора и сообщает поршням первоначальное движение. Одновременно с этим лётчик специальным заливочным насосом посылает в цилиндры добавочную порцию горючего для более надёжного запуска.

Схема самопуска, действующего сжатым воздухом. От баллона высокого давления сжатый воздух с помощью распределителя поступает поочередно в цилиндры мотора. Одновременно заливочный насос подает добавочную порцию горючего, и с помощью пускового магнето в цилиндр посылается искра.

Самопуски такого типа довольно тяжелы, так как сжатый воздух должен быть заключён в прочные металлические баллоны. Вместе с тем запас сжатого воздуха очень ограничен. Как только он израсходован, прибор становится бесполезным; приходится заполнять баллоны новым запасом сжатого воздуха, для чего требуется специальная компрессорная установка.

Было несколько попыток устранить этот недостаток воздушного самопуска. В 1925 г. английской фирмой «Бристоль» на цеппелине «ЛЦ-126» был установлен небольшой компрессор, который нагнетал сжатый воздух для воздушного самопуска. Этот компрессор приводился в движение специальным двухтактным двигателем, для запуска которого в свою очередь требовался небольшой пусковой прибор. Получался целый агрегат, весивший до 27 килограммов, громоздкий и, по существу, паразитный. Самопуск «Бристоль» не получил широкого применения на самолётах.

Некоторые самопуски, работающие сжатым воздухом, устанавливаются на самолетах вместе с компрессором. Для компрессора требуется специальный двигатель. Получается целый дополнительный агрегат, который занимает много места и обременяет самолет своим весом.

Позднее появился новый тип воздушного самопуска. В нем запас сжатого воздуха хранился в баллонах и пополнялся компрессором «Вьет». Эта система была усовершенствована и применяется сейчас на многих моторах. Лёгкий и компактный компрессор «Вьет» не требует специального двигателя: он устанавливается на самом авиационном моторе и им же приводится в действие. В течение четырёх минут компрессор наполняет пятилитровый баллон воздухом, сжатым до 30 атмосфер.

Компрессор «Вьет» нагнетает сжатый воздух не только для запуска мотора, но и для других целей, как, например, накачивание шин, подъем шасси я обслуживание пневматических тормозов. Однако этот компрессор, работающий от авиамотора, имеет один существенный недостаток: наполнив в несколько минут баллон сжатым воздухом, он продолжает работать вхолостую все остальное время, пока не остановится мотор.

Лет десять тому назад один американский инженер изобрёл оригинальный ручной стартер, который работал по принципу накопления кинетической энергии. Этот так называемый инерционный стартер фирмы «Эклипс» представляет собой сложную систему шестерёнок, с помощью которых можно вручную сообщить очень быстрое вращение маховичку. За каждый оборот рукоятки маховичок делает 165 оборотов. Скорость его вращения можно довести до 12 тыс. оборотов в минуту. Быстро вращающийся маховичок становится как бы аккумулятором кинетической энергии. С помощью храповика он сцепляется с валом мотора и сообщает ему необходимые для запуска первоначальные обороты.

Ручной инерционный стартер устанавливается на задней крышке мотора. Ручка для его запуска съёмная и хранится в кабине. Чтобы накопить в маховичке достаточную кинетическую энергию, механику приходится вращать рукоятку в течение двух минут. После этого он вынимает ручку, а находящийся в кабине лётчик сцепляет храповик стартера с мотором и включает зажигание. Лётчик может запустить мотор даже без помощи механика, хотя не всегда это удаётся сразу и обычно отнимает много сил и времени.

Инерционный стартер можно запустить вручную. В течение двух минут механик раскручивает ручку стартера, сообщая маховичку запас кинетической энергии. Затем маховичок сцепляется с валом мотора и сообщает ему первоначальные обороты.

Позднее появились более совершенные инерционные стартеры, которые могли приводиться в движение не только вручную, но и с помощью электромотора, работающего от аккумулятора. Электрическая и инерционная части монтировались вместе. Время раскрутки такого стартера сократилось до полминуты, но зато вес увеличился в два с половиной раза. Несмотря на некоторую громоздкость, такие стартеры получили распространение и оказались пригодными для самолётов самого различного назначения. На оборудованных аэродромах имеются специальные передвижные моторчики, которые приводят в движение инерционные стартеры, чтобы не расходовать энергию аккумулятора.

Конструкторы авиационных моторов давно уже задавались целью использовать для запуска мотора силу пороховых газов. Один из таких пороховых самопусков был применён в 1931 г. в Америке на моторе «Либерти» мощностью в 400 лошадиных сил. Принцип его заключается в следующем: порох взрывается в небольшом патроне, напоминающем патрон охотничьего ружья. Газы, образующиеся при взрыве, поступают в небольшой цилиндрик, где заставляют двигаться особый поршень. При помощи винтовой нарезки поступательное движение поршня преобразуется в резкое вращательное движение штока, на конце которого насажен храповичок. Этот храповичок сцепляется с коленчатым валом мотора и сообщает ему резкий первоначальный оборот, достаточный для запуска.

Схема цилиндра порохового стартера. Пороховые газы поступают в полость цилиндра 1 между поршнями 2 и 3. Поступательное перемещение поршня 2 с помощью винтовой нарезки преобразуется во вращательное движение штока. На конце штока сидит храповик 4, который входит в сцепление с коленчатым валом авиамотора.

Силой пороховых тазов, но совершенно по другому принципу действуют и самопуски пистолетного типа. Пистолетный самопуск ввёртывается в один из цилиндров мотора. Перед запуском поршень этого цилиндра должен быть поставлен в определенное положение, соответствующее началу рабочего такта, т. е. смесь должна быть уже засосана и несколько сжата. Затем в самопуск закладывается патрон, порох взрывается, и газы, расширяясь после взрыва, направляются в цилиндр мотора. По пути они поджигают небольшую порцию бензина, заливаемого в самопуск специальным насосом. Получается огнемётная струя, которая устремляется в цилиндр и воспламеняет имеющуюся там горючую смесь.

Детали порохового самопуска: 1 — цилиндр самопуска; 2 — пороховой патрон; 3 —  футляр для патронов; 4 —  затвор, в котором взрывается патрон; 5 — батарея для воспламенения порохового заряда; 6 — включатель батареи; 7 — трубка, по которой пороховые газы поступают в камеру цилиндра; 8 — трубка для выхода пороховых газов.

Пистолетный самопуск очень лёгок и компактен — вес его меньше 2 килограммов. Патрон с бездымным порохом, достаточный для запуска, весит всего 3 грамма. Однако и этот прибор имеет существенный недостаток: чтобы поставить поршень цилиндра в требуемое для запуска положение, приходится вручную, за лопасть винта, проворачивать вал мотора до тех пор, пока не совпадут специально сделанные метки на капоте мотора и втулке винта.

Мы перечислили далеко не все конструкции самопусков. Они очень многообразны, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Можно ли признать один из стартеров более удачным, чем другие, можно ли создать универсальный стартер, соединяющий в себе положительные качества всех остальных? Пока конструкторская мысль не нашла решения этой задачи. На практике до сих пор применяются всевозможные стартеры — аэродромные и бортовые, ручные и воздушные, инерционные и пороховые. Типы и принципы действия этих стартеров так же разнообразны, как разнообразны и современные моторы и сами самолёты, отличающиеся друг от друга и по размерам, и по мощности, и по своему назначению.