Космос для "Урала"

Что общего у мотоцикла "Урал" и космического корабля "Буран"?.. Хохот здесь неуместен! Наши с вами сограждане разработали не имеющую аналогов в мировой практике технологию, позволяющую сделать цилиндры мотоцикла практически вечными.

Жило-было в городе Москве заслуженное учебное заведение: Институт нефти и газа имени И. М. Губкина (МИНГ, сейчас - Академия нефти и газа). Во времена былые считалось хорошим тоном шефство солидной организации над спортивными коллективами. МИНГ отдал предпочтение мотокроссу и создал в 1962 году собственную команду. Условия для тренировок и материальная база дали такие результаты, что очень скоро о ней заговорили не только по Советскому Союзу, но и за рубежом на соревнованиях мирового уровня. Кросс на мотоциклах с колясками, шоссейно-кольцевые гонки, многодневка - круг интересов мотоциклистов был весьма широк.

Спросите: а причем здесь "Буран"?

Покуда спортсмены воевали на трассах, в середине 80-х годов ученые принимали участие в создании отечественного космического корабля многоразового использования.
Одна из проблем, вставшая перед ними, формулировалась так: как защитить его корпус
от сгорания при входе в плотные слои атмосферы. В отличие от прочих спускаемых аппаратов, «Буран» не должен был обгорать вообще, ведь ему предстояло многократно подниматься в космос. Решение проблемы поручили группе ученых Сибирского отделения Российской академии наук. Ход их мыслей был примерно таким. Один из самых термостойких материалов - керамика. Но она имеет большой удельный вес, попросту говоря, - тяжелая. Другое дело, алюминий - «крылатый металл» - очень легок, но плавится при сравнительно небольших температурах. Следовательно, нужно соединить свойства этих двух материалов в одном. И он был разработан. С помощью специальной электрохимической технологии на поверхности алюминия образовывался тонкий слой прочнейшей керамики с температурой плавления 1600-1700°С. Функция алюминия при этом - отводить тепло,
не давая обшивке перегреваться. Проблема решена!

Связь между кроссовыми оппозитами и обшивкой "Бурана" возникла позже, когда преподаватель МИНГа Ю.Бакиров уже на кафедре родного института задался целью практически применить разработанную технологию. Высочайшая твердость покрытия - 90 единиц по Роквеллу (для сравнения: алмаз, эталон данной шкалы, обладает твердостью 100 единиц) и способность пористой структуры керамики хорошо удерживать масло натолкнули ученого на мысль использовать его в двигателях внутреннего сгорания.
Для экспериментов далеко ходить не стали, поскольку кроссовая команда, что называется, под боком. Состоялся разговор Юлия Александровича с одним из патриархов отечественого спорта 11-кратным чемпионом СССР Евгением Косматовым. После обмена мнениями решили проверить уникальную технологию на двигателе "Урала".

Сказано - сделано. Отпили алюминиевые цилиндры, на их внутреннюю поверхность нанесли металлокерамический слой и установили в двигатель. Первый эксперимент был неудачным. Дело в том, что цилиндр и поршень, изготовленные
из одного и того же материала, теоретически имеют одинаковый коэффициент линейного расширения. То есть поршень можно устанавливать в цилиндр без теплового зазора, а, следовательно, и без поршневых колец, ибо нет необходимости уплотнять зазор, которого нет! Но... "Суха теория, мой друг..." Во время испытаний после первого же круга двигатель заклинило. Правда, остыв, он завелся как ни в чем не бывало, мотоцикл снова вышел на трассу.
Прошел еще один круг - и снова "клин". Стало ясно, что тепловой зазор и поршневые кольца все-таки необходимы.

Когда двигатель вновь собрали, на испытаниях он начал показывать фантастические результаты: прихват поршня стал невозможен - коварный коэффициент расширения "работал" безупречно. Высочайшая твердость покрытия обеспечила уровень
износа (в любых условиях) близкий к нулю. Евгений Косматов вспоминает, как на сложной песчаной трассе, в дождь, на одном из мотоциклов прорвался всасывающий патрубок. Неотфильтрованный воздух хлынул в двигатель. Гонка продолжалась около часа. Когда после прохождения всей дистанции испытаний разобрали мотор, то увидели в камере сгорания и на днище поршня слой спекшегося песка толщиной в несколько миллиметров. Но цилиндр не пострадал! Это - характеристика моторесурса: от "старости" и пройденного по дорогам обгорят клапаны, сточатся кулачки распредвала, застучит коленвал, а цилиндры
можно будет ставить на новый мотор.

И еще. Кольца, работающие в цилиндре с графитовым покрытием, изнашиваются на порядок медленнее, потому что прогрессирующая в них овальность и конусность здесь не возникнут — для того нет причин. Правда, кольцо перед установкой должно быть идеальной формы, как и цилиндр - приработаться ему в таких условиях трудно, если не сказать невозможно. Поэтому лучше всего применять кольца
производства известных фирм.

Надо сказать, что проблемой улучшения теппоотвода и повышения долговечности цилиндров производители спортивных моторов во всем мире занимаются давно. Устанавливали тонкие хромированные гильзы из бронзы, пытались наносить хром непосредственно на алюминий. Но слой хрома растрескивался при тепловом расширении цилиндра. Позднее разработали покрытие, названное "никасиль", у которого идентичный с алюминием коэффициент расширения и твердость порядка 35 единиц (против 20-25 единиц у чугуна). Именно такие цилиндры сейчас считаются лучшими в мире и многие фирмы (среди которых КТМ, БМВ) устанавливают их на свои машины серийно. Но никасиль, как, впрочем, и хром, не обладает достаточной способностью удерживать масляную пленку, поэтому на зеркало цилиндра наносят риски, в которых масло и задерживается. Металлокерамика, благодаря пористой структуре, всегда как бы "пропитана" маслом, а, значит, нет нужды в каких-либо рисках.

В 1993 году авторы технологии направили пару своих цилиндров для испытаний на Ирбитский завод "Уралмото". Целый год двигатель с ними "гоняли" вначале на стенде, затем в дорожных условиях. В итоге в институт пришел технический отчет, в котором
подтверждались уникальные свойства металлокерамики. Максимальные обороты двигателя по сравнению с серийным выросли на 20%, мощность - на 15%. Казалось бы, самое время запустить продукцию в производство. Но металлокерамические цилиндры при всех своих достоинствах имеют один существенный недостаток - высокую цену. Вряд ли рядовой потребитель будет готов выложить за пару цилиндров, пусть даже самых замечательных, сумму, соизмеримую со стоимостью целого мотора.

Будет жаль, если новые цилиндры "не пойдут" в нашем мотопроме. Маркетологам, прогнозистам и другим специалистам торговли следовало бы выяснить, станет ли цена препятствием к широкому спросу. Ведь практика не раз доказала, что добротные
и долговечные товары, сколько бы они ни стоили, находят своих покупателей. А пока на том же "Уралмото" вовсю отливают старые добрые "чугунки". В то же время солидные зарубежные фирмы (в их числе, заметим, и БМВ) ведут с разработчиками из российского МИНГ переговоры о продаже технологии. И может статься, через несколько лет, разглядывая фотографии с какого-нибудь мотосалона, мы будем восторженно цокать языками, глядя на воплощенную за рубежом российскую техническую идею. Авторы технологии свое, конечно, получат. А российские мотоциклисты?

источник : мото 2/99 стр 16