В 1930-х годах во всём мире уделяли огромное внимание авиационным дизелям. Не остался в стороне и Советский Союз.

Уже в конце 1920-х годов идея применения дизеля приобрела большую популярность. Хотя дизель тяжелее, сложнее в производстве и дороже, он экономичнее: расход горючего существенно меньше, чем у двигателя легкого топлива. Применительно к самолету это позволяет при большой продолжительности полета получить меньший вес суммы “двигатель (или двигатели) плюс топливо”. Дизель представлялся выгодным для дальних бомбардировщиков и разведчиков, больших гидросамолетов, рекордных машин.

В СССР дополнительной выгодой считали применение тяжелого топлива. Хорошего бензина в стране выпускали мало, а очень хорошего не было совсем. Авиационный дизель же собирались эксплуатировать на сырой нефти, как на судах. В крайнем случае рассматривали солярку или газойль (тракторный керосин), которых из тонны нефти можно нагнать куда больше, чем высокооктанового бензина.

К достоинствам относили и отсутствие системы зажигания - у дизеля смесь вспыхивает от сильного сжатия. С электрикой в стране получалось тоже не очень и от неё рады были избавиться. Но, чтобы смесь загорелась сама, требуется большое давление. Чтобы ему противостоять, конструкцию усиливают. Поэтому дизель всегда тяжелее, чем мотор легкого топлива той же мощности. Это вместе с требующей высокой точности изготовления системой впрыска делают его дороже. Из-за высокой степени сжатия для запуска дизеля требуется большее усилие.

Первые попытки создания авиационных дизелей в России относятся ещё к середине 20-х годов. Сначала делали ставку на освоение иностранных конструкций, однако позднее от этой идеи отказались. По настоящему за создание отечественных дизелей взялись в 1931 году, сформировав целую программу. Этому придавали большое значение. Программу активно поддерживало руководство ВВС и в целом командование РККА. М.Н. Тухачевский, курировавший всю новую технику Красной армии, в январе 1932 писал: “Создание авиационного дизеля есть одна из главнейших проблем в развитии авиации”.

В план опытных работ по моторостроению на 1932-1933 годы включили шесть дизелей, получивших обозначение от Н-1 до Н-6. Буква “Н” означала “нефтяной”, хотя все двигатели должны были работать на газойле. К марту 1933 из шести выбрали три - Н-1, Н-2 и Н-3. Работы по ним предписали форсировать, остальные же постепенно забросили.

Но вскоре и среди этих трех конструкций выявился лидер - созданный в ИАМ Н-1 (АН-1), спроектированный в отделе нефтяных двигателей (ОНД), руководимом А.Д. Чаромским. В конце 1931 года ОНД представил Управлению ВВС предварительный проект четырехтактного 12-цилиндрового V-образного дизеля АН-1.

Общая компоновка и силовая схема двигателя были аналогичны М-34. После серии экспериментов на установках ОН-1 и ОН-2 в мае 1932 начали проработку окончательной компоновки, в сентябре её представили техническому совещанию института.

Первый опытный образец АН-1 изготовили летом 1933 года в мастерских ЦИАМ. Он проходил стендовые испытания и доводку в 1933-1934 годах. Отмечалась неустойчивая работа на малом газу, плохой запуск при низких температурах. По проекту номинальную мощность определяли в 750 л.с., максимальную в 800 л.с.; фактически на испытаниях получили 814 л.с. Задание требовало вес не более 950 кг, позднее поднятый до 975 кг, фактически же получили 1003 кг, а после доводки и внесения ряда местных усилений он дошел до 1021 кг. Советский дизель уступал современным немецким конструкциям по удельному весу и имел большую лобовую площадь.

Причиной длительной доводки в основном было отставание в области топливной аппаратуры. Форсунки, регуляторы, насосы высокого давления импортировали из Германии. Там их делала фирма “Бош”. Лишь перед началом Великой Отечественной войны подобную аппаратуру начали выпускать в СССР. Она заимствовала компоновку и принципиальные решения немецких изделий, но не являлась их точной копией. К сожалению, советские насосы и форсунки тогда существенно уступали своим немецким прототипам по надежности и ресурсу. В октябре-ноябре 1935 года АН-1 прошел госиспытания, по результатам которых предложили выпустить опытную партию из 35-40 дизелей.

В конце 1936 года двигатель проходил летные испытания на самолете АНТ-36 (РДД). Это был переделанный серийный дальний бомбардировщик ДБ-1, военный вариант знаменитого рекордного РД. В ходе испытаний установили, что расход топлива уменьшился на 20-25%, а стало быть, возросла дальность полета. В отчете написали, что двигатель “в целом работает надежно”. Однако при этом один АН-1 ломался трижды, прежде чем его заменили другим.

В 1936 году появился АН-1А, форсированный по оборотам вариант с односкоростным нагнетателем конструкции П.И. Орлова. Мощность довели до 850/900 л.с., но и вес прибавился до 1040 кг. Первый раз дизель выставили на 100-часовые госиспытания в 1936 году, но неудачно. В январе 1937 двигатель всё-таки прошел их, показав максимальную мощность 913 л.с. В мастерских ЦИАМ изготовили малую серию АН-1А. После ареста Чаромского в 1937 году его дизель доводил Ф.Я. Тулупов.

В августе 1937 на испытания вывели бомбардировщик ТБ-3Д с четырьмя АН-1А. Под дизели переоборудовали серийный ТБ-3РН. Новая мотоустановка получилась значительно тяжелее старой. ТБ-3Д с неполной комплектацией оборудования и вооружения весил 13 566 кг, в то время как исходный, полностью укомплектованный ТБ-3РН - 12 585 кг. Предполагали, что это окупится за счет меньшего расхода топлива за семь-восемь часов полета. Испытания показали, что у земли скорость немного упала, а на высоте выросла на 10-30 км\ч, скороподъемность улучшилась, разбег стал короче. Но дизели работали так же ненадежно, как на РДД. В 1938 году ТБ-3Д потерпел катастрофу, техник самолета погиб.

Почти параллельно с АН-1А с 1936 года разрабатывался его вариант с редуктором - АН-1Р. Он прошел государственные испытания на стенде в начале 1938, и в том же году - летные. Предполагалось серийное производство АН-1Р на заводе №82 в Тушино, но затем решили делать там АН-1РТК.

Последний являлся усовершенствованным вариантом с турбонаддувом. Он начал проектироваться с 1936 года под руководством А.Д. Чаромского, а после его ареста - В.М. Яковлева. В январе 1938 АН-1РТК предъявили на госиспытания с двумя турбонагнетателями (конструкции В.И. Дмитриевского и И.Е. Скляра) и ПЦН Э-88. Мощность этого варианта довели до 1200 л.с., а удельный расход горючего у него был примерно в полтора раза меньше, чем у бензиновых моторов.

В 1939 году двигатель направили на высотные испытания. Они проходили тогда очень оригинально. Барокамер для запуска в них моторов в нашей стране не имелось. Взамен изготовили несколько самоходных стендов на грузовиках. По железной дороге их доставили в Киргизию, а далее своим ходом караван отправился на Памир, где проводили запуски двигателей в естественных условиях высокогорья.

В 1940 году изготовили вариант АН-1РТК с измененной системой наддува; он оснащался четырьмя турбонагнетателями без ПЦН. Этот дизель имел мощность до 1250 л.с. и вес 1100 кг.

Именно этот тип АН-1РТК стал основой для двух дизелей, выпускавшихся серийно и состоявших на вооружении советских ВВС - М-30 и М-40. Первый из них создавался в особом конструкторском бюро НКВД, двигатели там проектировали инженеры-заключенные, которых именовали “врагами народа” или “иностранными шпионами”. Среди них оказались А.Д. Чаромский, Б.С. Стечкин, А.С. Назаров, В.П. Глушко и швейцарский инженер У. Келлер из фирмы “Зульцер”, собиравший данные об эксплуатации её дизелей в России и обвиненный в шпионаже. Главным конструктором там был Ф.Я. Тулупов (вольный, не арестант).

ОКБ НКВД во второй половине 1938 года передали завод №82 в Тушино, ранее принадлежавший гражданскому воздушному флоту. С 1939 года там стали работать над дизелем АД-5, представлявшим собой немного усовершенствованный АН-1РТК.

Первые пять опытных экземпляров начали изготавливать в конце 1939 года. Весной следующего года двигатель прошел испытания с четырьмя турбонагнетателями, без ПЦН и интеркулеров.

С мая 1940 года серийное производство АД-5 под обозначением М-30 стали осваивать на заводе №82, сдавать их начали с 1941 года. Готовились к выпуску дизелей этого типа также на Харьковском тракторном заводе, куда хотели передать производство из Тушино, но фактически ни одного там не сделали. М-30 стал первым авиадизелем в СССР, запущенным в серийное производство и принятым на вооружение в ВВС.

Параллельная ветвь развития конструкции АН-1РТК сохранялась в ЦИАМ. Под руководством В.М. Яковлева с участием М.А. Кузьмина и А.Я. Носача там спроектировали М-40, который был ближе к исходному АН-1РТК, чем М-30, и отличался от последнего в основном конструкцией системы наддува при том же принципиальном подходе - четыре турбонагнетателя без ПЦН. Максимальная мощность равнялась 1250 л.с. при весе 1150 кг (по другим данным 1200 кг).

Опытный образец М-40 в первый раз предъявили на госиспытания в мае 1940, но неудачно - двигатель вышел из строя. В июне он проходил летные испытания на самолете БОК-15, готовившемся для кругосветного перелета М.М. Громова.

Летом того же года появилась модификация М-40Ф. За счет увеличения оборотов на нём получили 1500 л.с. После прохождения госиспытаний в ноябре его рекомендовали к серийному производству.

С весны 1940 года производство М-40 осваивал Кировский завод в Ленинграде. За первую половину 1941 он изготовил 58 двигателей, включая партию М-40Ф.

Внедрять дизеля, естественно, начали на самолетах с большим радиусом действия. В конце 1940 года завод №124 в Казани получил комплект из четырех М-40 для одного тяжелого бомбардировщика ТБ-7. Облетал эту машину Г.Ф. Байдуков. Никаких критических особенностей работы мотоустановки поначалу не выявили. Второй самолет укомплектовали четырьмя М-30. Во время испытаний его в НИИ ВВС сделали заключение, что “винтомоторная установка не доведена и в таком виде не может быть рекомендована для серии”. Но завод продолжил сборку бомбардировщиков с дизелями. Началась война, самолетов потребовалось много. К августу 1941 года в ВВС числились два ТБ-7 с М-30 и девять с М-40Ф.

Весной 1941 года два М-40Ф поставили на бомбардировщик Ер-2. Замена ими менее мощных М-105Р позволяла увеличить бомбовую нагрузку, улучшить летные данные, а главное - дальность полета. Эту машину опробовали в ЛИИ и НИИ ВВС, но в серию вариант с дизелями тогда запускать не стали.

Сильный удар по авиационным дизелям в нашей стране нанес неудачный налет на Берлин 10 августа 1941 года. С аэродрома Пушкино под Ленинградом взлетели семь ТБ-7, которые вел командир 81-й дивизии М.В. Водопьянов.  Должны были стартовать десять, но на самолете майора Егорова сразу после отрыва от земли отказали оба двигателя с правой стороны, произошла катастрофа. Присутствовавший на аэродроме командующий ВВС П.Ф. Жигарев приказал взлет прекратить. На одной машине М-40Ф загорелся, пожар потушили. Экипаж продолжал пробиваться к цели, но был вынужден повернуть назад. Ещё на одном бомбардировщике дизель вышел из строя на обратном пути. Капитан Тягунин имел шансы долететь до дому, но самолет добили свои же зенитчики. ТБ-7 старшего лейтенанта Панфилова из-за отказа двух М-40Ф вынужденно сел на территорию Финляндии, несколько летчиков попали в плен. Экипаж Водопьянова после вынужденной посадки в Эстонии пришел к своим пешком. Вот как он потом описал ситуацию в своих мемуарах: “Вдруг произошло нечто совершенно невероятное. Как по команде, остановились все четыре мотора”. В результате - вынужденная посадка в лес.

Водопьянову неудача “вышла боком”. С должности командира дивизии его сняли, далее комбриг продолжал летать до конца войны рядовым командиром экипажа. Но и дизелестроителям припомнили все недостатки их творений - двигатель недодавал обороты, страдал выбросами масла, отказами топливных насосов, самопроизвольно глох и плохо запускался на холоде и больших высотах. Последнее было связано с тем, что отсутствовала топливная автоматика, борттехники регулировали смесь вручную. Если ошибся - либо слишком много керосина, либо слишком много воздуха. Результат одинаковый: вышли из допустимого соотношения - смесь не вспыхивает.

После эвакуации завода №82 выпуск М-30 прекратили. Последние четыре дизеля собрали из привезенных из Москвы частей в Казани. Ещё раньше, в конце августа 1941 года, их начали снимать с самолетов ТБ-7, заменяя на АМ-35А.

Но оказалось, что это ещё не конец. С июня 1942 года выпуск М-30 возобновили на заводе №500 в Москве, организованном в цехах вывезенного завода №82. В том же году двигатель модернизировали в ОКБ-500 под руководством А.Д. Чаромского (уже освобожденного из заключения), с введением ПЦН и интеркулеров. Наддув стал двухступенчатым: сначала воздух проходил через турбонагнетатели, потом - через ПЦН.

В ОКБ-500 готовили два варианта - с нагнетателями от моторов АМ-38 и М-105. В июле 1942 первый тип прошел 100-часовые испытания, второй оказался менее удачным, хотя именно его сначала хотели запустить в серию. В итоге в производство пошел вариант с ПЦН от АМ-38 (с уменьшенным диаметром крыльчатки), двумя турбонагнетателями Т1-82 и интеркулерами. Номинальная мощность равнялась 1250 л.с., максимальная - 1500 л.с.

С августа 1942 года завод №500 начал переделку ранее выпущенных М-30 в М-30Б (доработали 35 штук), а затем производство М-30Б; до конца 1942 года успели изготовить 34 двигателя. Опытные образцы весили 1280 кг, серийные - на 10 кг тяжелее. В январе - апреле 1943 года М-30Б испытывали на бомбардировщике Ер-2, в августе на Ил-6. В феврале того же года осуществлялась опытная эксплуатация М-30Б на Пе-8 в частях авиации дальнего действия. Официально двигатель приняли к крупносерийному производству 19 июня 1943 года. Усовершенствованный вариант позже переименовали в честь конструктора в АЧ-30Б. В ходе серийного производства он менялся довольно мало; с апреля 1945 года на нём ввели дополнительные топливные фильтры. Но за счет разных местных усилений поздние серии потяжелели до 1310 кг.

По решению Государственного комитета обороны от 21 сентября 1943 года бомбардировщик Ер-2 с дизелями запустили в серию. Первую серийную машину выпустили в Иркутске в феврале 1944, облетывал её В.В. Лисицин. Однако военная приемка стала принимать самолеты только после доработки дизелей заводской бригадой в августе. Правда, от этого они стали ненамного лучше.

Бомбардировщики гнали с завода в Подмосковье. По воспоминаниям летчика Л.В. Касаткина, если перегонщик с Иркутска до Москвы летит и не видит каждые десять минут лежащий на земле Ер-2, значит он сбился с маршрута… Слабым местом были топливные насосы. А в дизелях ведь карбюраторов нет, там непосредственный впрыск топлива в цилиндр… Собственно, топливные насосы должны держать высокое давление и давать точный уровень впрыска в каждый цилиндр. Советское производство, к сожалению, не обеспечивало должного качества.

На фронт новый вариант Ер-2 попал к самому концу войны с Германией. Эти машины совершили совсем мало боевых вылетов. Официальные войсковые испытания в августе 1945 года закончились оценкой “неудовлетворительно”. Надежность АЧ-30Б оставалась по прежнему низкой. В среднем на отказ он работал 15 часов, чаще всего ломались коленчатые валы.

Это привело к тому, что в сентябре 1945 года АЧ-30Б окончательно сняли с производства. К этому времени изготовили 1450 экземпляров. Чаромский протестовал, написал письмо Сталину, но это не помогло. Следом сняли с вооружения оснащенные дизелями бомбардировщики Ер-2 и стали их уничтожать.

Созданная комиссия насчитала два миллиарда рублей убытков. Авиационные дизели стали переделывать в судовые, танковые и использовать в небольших сельских электростанциях. Чаромского сняли с должности главного конструктора ОКБ-500, назначив туда В.М. Яковлева. Уже при нём заканчивались работы по дизелям АЧ-31 и АЧ-32, являвшихся развитием АЧ-30Б. Ни один из них не был внедрен в серийное производство.

Советская дизельная программа, на которую затратили много сил и средств, не принесла тех результатов, на которые рассчитывали. Ни один из отечественных авиационных дизелей не достиг требуемого уровня надежности. В оправдание можно сказать, что во многих странах мира строили такие моторы, но только СССР и Германия рискнули принять их на вооружение. Немецкие дизели фирмы “Юнкерс моторенбау” были совершеннее, чем наши, но их применение в люфтваффе имело очень ограниченный характер: их ставили на летающие лодки, использовавшиеся как дальние разведчики.