Какие двс стоят на танках. Что для танка лучше – газовая турбина или дизель? Принцип работы основного орудия и заряжающего устройства
двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для обеспечения движения танка
. Танковые двигатели применяются также на самоходных артиллерийских установках, боевых машинах пехоты, бронетранспортерах.
На танках 1-й мировой войны использовались поршневые карбюраторные двигатели автомобильного типа мощностью до 77 кВт (около 105 л. с.), иногда применялась их спаренная установка. Такие танковые двигатели обеспечивали ср. скорость по пересечённой местности 5 -13 км/ч. В начале 2-й мировой войны на танках Великобритании, США, Франции, Германии устанавливались карбюраторные двигатели мощностью 80-440 кВт (- 110-600 л. с.). Удельная мощность танков с этими двигателями достигала 11 - 12,9 кВт/т (15 -17,5 л. с./т), что обеспечивало ср. скорость 15-20 км/ч.
В СССР ещё в 1932 группа конструкторов - Я.Е. Вихман, И.Я. Трашутин и др.- приступила к разработке дизеля для танка.Через год 12-цилиндровый дизельный танковый двигатель БД-2 мощностью 293 кВт (около 400 л.с.) испытывался на танке БТ-5. В результате всесторонних испытании и дальнейшего усовершенствования, проведённых Т.П. Чупахиным, М.П. Поддубным, А.Д. Чаромским и др., двигатель в 1939 был принят для серийного произ-ва под индексом В-2 и положил начало семейству сов. танк, дизелей. По сравнению с карбюраторным новый танковый двигатель расходовал топлива на 20-30% меньше, что позволяло увеличить
запас хода и снизить возможность возникновения пожара в боевой обстановке. Двигатель В-2 устанавливался на ср. танках Т-34, а В-2К - на тяж. танках КВ. В течение всей Великой Отечеств, войны танковые двигатели В-2 успешно применялись на сов. танках и самоходных арт. установках.
За рубежом в ходе 2-й мировой войны в основном применялись карбюраторные Т. д. с воздушным и жидкостным охлаждением. На некоторых амер. и англ, танках устанавливались спаренные дизели автомобильного типа; танки нем.-фаш. армии имели карбюраторные двигатели.
В конце 70-х гг. развитие танковых двигателей
в армиях передовых в экономич. отношении гос-в характеризовалось практически полным преобладанием дизелей, в большинстве случаев четырёхтактных, с жидкостным охлаждением, мощностью 440-625 кВт (600-850 л. с.) (мощность опытных образцов 735 - 1100 кВт (1000-1500 л. с.)). Имеется тенденция к дальнейшему увеличению мощности. Удельный расход топлива составляет 230-270 г/кВт ч (около 170-200 г/л.с. ч). Удельная мощность при этом находится в пределах 9,6-22 кВт/т (около 13-30 л.с./т), что обеспечивает ср. скорость на пересечённой местности до 25-40 км/ч.
В дизельном танковом двигателе условно различают 3 осн. механизма: кривошипный, газораспределения и передачи. Кривошипный механизм состоит из картера, блоков цилиндров, поршневой и
шатунной группы, коленчатого вала и предназначен для преобразования возвратно поступательного движения поршня во вращат. движение коленчатого вала. Механизм газораспределения включает распределит, валы и клапанные механизмы, служит для открывания и
закрывания впускных и выпускных клапанов в головках блоков цилиндров. Механизм передачи обеспечивает вращение распределит, валов механизма газораспределения и всех вспомогат. агрегатов от коленчатого вала.
К конструкции танкового двигателя предъявляются след, требования: большая мощность при миним. габаритных размерах и массе, высокая надёжность в эксплуатации, миним. расход топлива, возможность запуска и работы при низких темп-pax. Одним из важнейших показателей танкового двигателя является габаритная мощность Np (отношение макс, мощности к габаритному объёму двигателя), к-рая достигает величины 370-600 кВт/м3 (около 500-900 л.с./м3) и зависит от степени форсирования и мощности, приходящейся на 1 литр рабочего объёма всех цилиндров танкового двигателя, а также от его компоновки. Осн. путями форсирования являются наддув и переход на двухтактный процесс. Двухтактные двигатели, напр., установлены на англ, танке «Чифтен» и шведском «S». Среди четырёхтактных наиболее рациональную компоновку имеют 6-12-цилиндровые двигатели с V-образным расположением цилиндров, что позволяет уменьшить объём двигателя за счёт размещения вспомогат. агрегатов в развале между цилиндрами. Для двухтактных танковых двигателей обычно применяется схема с двумя противоположно движущимися поршнями в каждом цилиндре (с общей камерой сгорания и прямоточной продувкой). На танковых двигателях наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение, обеспечивающее по сравнению с воздушным более интенсивный отвод тепла.
Большинство танковых двигателей, разработанных в 60-70-е гг., являются многотопливными, т.е. способными работать на бензине, керосине, дизельном и спец. авиац. топливах, что значительно облегчает снабжение танков. Во мн. странах усиленно ведутся работы но созданию танк, газотурбинных двигателей
(ГТД). Их осн. преимущества - меньшие габаритные размеры и масса по сравнению с поршневыми, лёгкий запуск при низких температуpax, простота приспособления к различ. топливам. Недостаток состоит в том, что известные образцы ГТД расходуют в 1,5-2 раза больше топлива, чем дизельные двигатели. Однако, как указывается в зарубежной печати, газотурбинные танковые двигатели весьма перспективны.
Лит.: Косырев Е.А., Орехов Е.М., Фомин Н.Н. Танки. М., 1973; Танки и танковые войска. М., 1970; Почтарев Н.Ф. Быстроходные четырехтактные дизели. М., 1965; Танк. М., 1954.
В.А. Мангушев.
Про расход масла дизельного двигателя В-2 и его многочисленных потомков (В-6/В-6А/В-6Б, В-46, А-650Г, А-401, В-54Т/А-712), устанавливаемых на технику как военного (БТР-50, ПТ-76, Т-72, ЗСУ Шилка), так хозяйственного (ГТ-Т, АТС-59Г, Витязь ДТ-30 и т.д.) назначения и о том, как его забороть, написано в заметке .
Когда стоишь возле танка Т-34, где и в каком бы он состоянии не находился, лоснящийся краской или, как наш, облезлый и обработанный резаком, хочется снять шапку. Заглядывая внутрь, в мыслях вижу здесь своего деда Мишу, стрелка–радиста. Вспоминаю его рассказ, как выползал из машины, объятый языками пламени, под Веной. Это история моего народа, гордость моей страны. И техническая мысль, живая до сих пор.
Технические мысли и привели меня с моим ГТ-Т к нему, а именно к его двигателю В-2-34. Точнее, это самоходка СУ-100, судя по форме остатков срезанного при переделке боевой машины в транспортную верха корпуса.
Разработанные в 30-х годах дизели типа В-2 и ныне характеризуются высокими удельными параметрами, их удельная масса составляет всего 2,05 кг/л.с., а удельный расход топлива - 165 г/л.с.*ч. Но возраст конструкции обуславливает недостатки, главные из которых: неэффективная работа маслосъёмных колец устаревшей конструкции и, как следствие, большой расход масла на угар - 20 г/л.с.*ч; быстрый износ направляющих втулок клапанов и еще больший расход масла, попадающего после смазки распредвалов ГБЦ в цилиндры.
В конструкции транспортера-тягача ГТ-Т применена силовая установка плавающего танка ПТ-76 на основе однорядных дизелей семейства В-6, производного от двухрядных В-2.
Многие детали и узлы этого типа моторов унифицированы. В том числе головка основного (левого) блока цилиндров в сборе, блоки с гильзами (силуминовые и чугунные) и поршни. На моем В-6А износ втулок клапанов за 33 года умеренной эксплуатации развился настолько, что при снятом коллекторе процесс пролета и сгорания масла наблюдается у клапанов невооруженным глазом. Мне надлежало сменить ГБЦ в сборе.
Появление новых материалов и технологий позволяет сравнительно легко устранять указанные выше недостатки. Тем не менее, за долгие годы серийного выпуска дизелей В-2, Д12, А-650 и М-401 их конструкция практически не претерпела изменений. Да и в моторных отделениях современных уральских танков легко угадываются исходные формы танкового дизеля В-2.
В конце тридцатых годов у нас был создан уникальный танковый двигатель, перешагнувший в XXI век. Чтобы понять, с чем мы имеем дело и снова восхититься конструкторской мыслью, заглянем в историю.
В начале 30-х годов ХХ века специальных танковых моторов не было не только у нас. Мысли, что мы первые поставили дизель на танки не совсем верны. Первыми дизельный двигатель применили на серийных танках в 1932 году поляки, следом японцы. Это были автомобильные дизели небольшой мощности. Да и танки были сравнительно легкие. В первой половине 30-х гг. советские танки оснащались выработавшими летный ресурс авиационными бензиновыми моторами. Условия работы танкового двигателя это резкие изменения режима работы, перепады нагрузки, затрудненные условия охлаждения, воздухозабора и т.п. Танковый двигатель должен быть более мощным, чем автомобильный. Для средних танков нужен был простой в эксплуатации, прочный и безотказный двигатель мощностью в 300-400 л.с., с хорошей приспособляемостью к значительным перегрузкам. Как писал уже после войны немецкий генерал Г. Гудериан, двигатель танка должен считаться таким же оружием, как и пушка.
В начале 30-х годов на фоне отсутствия в мире специальных танковых моторов вообще в нашей стране приступили к созданию специального танкового дизеля. Это была дерзкая затея. На ее осуществление бросили лучшие конструкторские кадры. Несмотря на отсутствие опыта, конструкторы начали работу по созданию дизеля, способного развивать обороты коленчатого вала до 2000 в мин. Они решили проектировать его как универсальный, т.е. пригодный для установки на танки, самолеты и гусеничные тягачи. Необходимо было получить следующие показатели: мощность — 400-500 л.с. при 1700/1800 об/мин, удельный вес не более 0, 6 кгс/л.с. Над дизельными двигателями в 30-е годы работали не только в автомобильном институте НАМИ, но и в Центральном институте авиационного моторостроения. Разрабатывались они для установки на самолетах и дирижаблях. Созданный ЦИАМ авиационный двигатель тяжелого топлива АН-1 отличался высокой экономичностью и послужил основой для ряда многих быстроходных двигателей, применяющихся и по сей день, основой, а не прототипом, в том числе и будущего танкового двигателя.
К 1 мая 1933 года быстроходный дизель БД-2 был собран и обкатан. Но испытания обнаружили в нем столько дефектов, что о постановке его на танк пока не могло быть и речи. Например, головка двигателя с двумя клапанами не обеспечивала заданной мощности из-за низкого коэффициента наполнения цилиндров. Выхлоп был настолько дымным и едким, что мешал работе экипажей опытных танков БТ-5. Оказались недостаточно жесткими конструкции картера и коленвала. И тем не менее, к концу 1937 г. на испытательный стенд устанавливается новый доведенный, образец четырехклапанного дизеля, получивший к этому времени название В-2. Летом 1939 г. первые серийные дизели В-2, установленные на танки, артиллерийские тягачи и на испытательные стенды, были подвергнуты самому строгому экзамену.
В 1939 г. началось крупносерийное производство первых в мире 500-сильных быстроходных танковых дизелей В-2, принятых в производство тем же распоряжением Комитета обороны, которым были приняты на вооружение Т-34 и КВ. Двигатель был рожден вместе с танком Он не имел аналогов в мировом танкостроении. обладал удивительным универсализмом.
До начала Великой Отечественной войны танковые дизели В-2 выпускал только завод №75 в Харькове. К довоенным наработкам КБ завода №75 относится создание и 6-цилиндрового танкового дизеля В-4 мощностью 300 л.с. при 1800 об/ мин, предназначенного для установки в легкий танк Т-50. Их производство должно было быть организовано на одном подмосковном заводе. Война помешала этому. Но завод №75 успел выпустить несколько десятков таких моторов. Другие довоенные наработки — дизели В-5 и В-6 (с наддувом), созданные в «металле». Были изготовлены также опытные дизели: форсированный по оборотам до 700 л.с. В-2сф и 850-сильный В-2сн с наддувом. Начавшаяся война заставила прекратить эти работы и сосредоточиться на усовершенствовании основного дизеля В-2. С началом войны В-2 стал выпускать СТЗ, а несколько позже завод №76 в Свердловске и Челябинский Кировский (ЧКЗ). Первые дизели в Челябинске начали выпускать в декабре 1941 г. Главным конструктором ЧКЗ по дизель-моторам стал И. Я. Трашутин (все двигатели послевоенных уральских танков). Но моторов не хватало. И в 1942 г. в Барнауле был срочно выстроен дизельный завод №77 (первые десять дизелей дал в ноябре 1942 г.). Всего же эти заводы в 1942 г. выпустили 17211, в 1943 г. — 22974 и в 1944 г. -28136 дизелей. Танки Т-34 и самоходные установки на его базе оснащались дизелем модели В-2-34 (на танках БТ — дизель В-2, а на тяжелых KB стояла его 640-сильная разновидность В-2К). Это 4-тактный, 12-цилиндровый V-образный быстроходный безнаддувный дизель-мотор водяного охлаждения со струйным распылением топлива. Цилиндры расположены под углом 60″ друг к другу. Номинальная мощность двигателя 450 л.с. при 1750 об/мин коленчатого вала. Эксплуатационная мощность при 1700 об/мин — 500 л.с. Число оборотов коленчатого вала на холостом ходу — 600 об/мин. Удельный расход топлива — 160-170 г/л.с. Диаметр цилиндров — 150 мм, литраж — 38, 8 л, степень сжатия — 14-15. Сухой вес двигателя — 874 кг.
В послевоенные годы на объектах бронетанковой техники применядись следующие модификации двигателей В-2 и В-6: В-55, В-55В, В-54Б, В-54, В-54Г, В-54К-ИС, В-54К-ИСТ, В-105Б, В-105В, В-34-М11, В-2-34КР, В-2-34Т, В12-5Б, В-12-6В, В-6Б, В-6, В-6ПГ, В-6ПВ, В-6ПВГ, В-6М, В-6Р, В-6Р-1 и В-6М-1. В-2 был так же приспособлен для самых разнообразных нужд народного хозяйства с рождением большого количества модификаций. Большой удачей конструктора стал двигатель В-404С для антарктического снегохода «Харьковчанка».
В 1960-х годах КБ Трашутина создало турбопоршневые дизеля В-46 для танков Т-72 и последующих поколений боевых машин. Дальнейшим развитием стали последние модификации В-82 и В-92, на рубеже веков достигшие затеянных конструкторами В-2 в 30-е годы параметров – удельный вес 1 – 0,7 кг/л.с., мощность более 1000 л.с. при 2000 об/мин. Оснащенный газотурбинным наддувом, усовершенствованными топливной аппаратурой и цилиндро-поршневой группой, дизель В-92С2 находится на уровне лучших мировых образцов, а по экономии и удельным массово-габаритным показателям превосходит большинство. Масса двигателя В-92С2 всего 1020 кг, что меньше массы двигателей AVDS-1790 (США), C12V (Англия), UDV-12-1100 (Франция) более чем в 2 раза. По габаритной мощности В-92С2 превосходит их в 1,5 — 4,5 раза, по топливной экономичности – на 5-25%. имеет запас крутящего момента – 25-30%. Такой запас значительно облегчает управление машиной, повышает манавренность и среднюю скорость. Tанк T-90 –, один из лучших серийных образов бронетанковой военной техники в мире благодаря высочайшей боевой эффективности, приемлемой стоимости и поразительной надежности.
Вернемся к нашей жизни в Полярных горах. Занимаясь по работе геологическими изысками, я вновь оказался на объекте, где уже полвека врастает в тундру тягач-самоходка СУ-100. Она, как и три аналогично реконструированные САУ-76 в других местах, была оставлена в начале 60-х гг прошлого века под открытым небом геологами-уранщиками. Чтобы оценить состояние внутренностей дизеля В-2-34, привычно открыл форсуночный лючок в крышке головки левого блока цилиндров. Увиденное меня поразило. Блестящие зеркала на кулачках распредвалов, все покрыто тонким слоем масла.
Как будто двигатель остановлен совсем недавно, а не 50 лет назад. Все топливные насосы (ТНВД и БНК), а так же распределитель воздушного запуска очевидно были позаимствованы в свое время проезжающими АТ-С-чиками. Ослаблено крепление правого впускного коллектора. Сняты стартер и генератор. Остальное все было на месте и не очень ржавое.
После небольшой расходки кувалдой ожили и тяги управления, проходящие по дну корпуса от места водителя к главному и бортовым фрикционам и тормозам. Главный выключился нажатием на педаль, но двигатель не хотел проворачиваться за маховик, стоял колом. Т.е. в любом случае без переборки он в работу не годен. Прикинув объем работ, необходимую оснастку и силу, я вернулся в свой геологический лагерь.
Воспользовавшись нерабочей для геолога мокрой погодой, на другой день с группой студенческой молодежи начал демонтаж ГБЦ левого развала В-2-34. Абсолютно все гайки откручивались без проблем, даже гайки главных анкерных шпилек.
При подъеме ГБЦ последняя прикипела прокладкой и не хотела отделяться от поверхности блока. Как оказалось позже, надо было так и забирать головку с рубашкой и гильзами. Но это стало ясно много позже, при разборке дизеля ГТ-Т, который на тот момент стоял тут же, рядом с «танком». После того, как блок цилиндров, одетый на анкерные шпильки, остался на месте левого развала, а ГБЦ в сборе была отнесена в сторону, взору предстало еще одно чудо. Все резиновые уплотнения, как шахт анкеров, так и перепускных трубок из натурального каучука медового цвета, остались эластичны.
Моя заросшая физиономия отразилась в зеркалах гильз цилиндров. Пальцы автоматически пробежали по верхним кромкам зеркал – выработка на гильзах почти не ощущалась. Но времени на демонтаж поршней не было. На тот момент менять цилиндро-поршневую группу на своем В-6А я не собирался. Тем не менее в цилиндры была залита солярка с отработанным маслом, а зеркала покрыты дополнительно смазкой. Весь левый развал был замотан на зиму промасленным брезентом.
Некоторое время спустя на базе у меня от возраста машины заклинило главный фрикцион так, что одну из тяг с поводка выключения выбросило через эжектор на улицу. Параллельно с заменой фрикциона начал готовить замену ГБЦ дизеля на привезенную с «танка», относительно новую по износу и одновременно старую по возрасту. Кстати сказать, головка у меня была уже не родная.
Я поменял ее на головку основного развала дизеля А-650, оставшуюся от АТ-С (изделие 712) и хранившуюся у меня в резерве в комплекте с блоком и поршнями. Поршневую тогда менять не стал из-за приличной выработки на гильзах этого блока. Когда я снял ГБЦ со своего двигателя, то был огорчен и озадачен совсем плохим состоянием зеркал.
Кроме естественного износа и приличной выработки, на гильзах были кольцевые царапины, похожие на следы прихвата поршневых колец или трещины. Такое действительно могло быть. В истории был случай движения без воды в системе метров 300, после ее сброса через сорванный патрубок. Тогда я и поменял ГБЦ вместе с прокладкой и резиновыми уплотнениями перепускных трубок. Тут и пришлось пожалеть об оставленной на «танке» поршневой!
За разными прочими делами и заботами по базе прошла зима. Мой тягач стоял разобранный. Уже летом попросил товарища на ГАЗ-34039 съездить за запчастями по поршневой.
Поехали на ГАЗ забирать поршневую.
Когда подъехали к одинокой нашей самоходке, оказалось, что кто-то любопытный, скорее всего оленевод, в начале лета разбросал мою упаковку. В цилиндрах стояла вода. Вид цилиндров уже был не такой идеальный. Я пожалел, что не забрал все сразу. Но, как оказалось, сделать это я бы все равно не смог без разборки правого развала. Левый блок цилиндров-то мы сдернули. Но для снятия поршней с шатунов необходимо постепенно проворачивать коленвал.
Блоки цилиндров В-2-34 сняты. Двигатель вращается свободно
А он не проворачивался – стоял как приклеенный. Двигатель начал проворачиваться только после снятия гаек сшивных и анкерных шпилек правого развала. Поршни пошли вверх вместе со всем блоком и головкой. Стало ясно, а после снятия ГБЦ и видно, что поршни в двух цилиндрах с открытыми клапанами просто приржавели. Пришлось маленько повозиться, прежде чем блок цилиндров был поднят с поршней и отложен в сторону.
Двигатель без цилиндров вращался легко и мы приступили к демонтажу поршней, которые, как известно, следует менять парами с гильзами. Технология полевая – поршень аккуратно прогревается паяльной лампой и поколачивается в торец поршневого пальца выколоткой из цветного металла. После достижения достаточной температуры палец свободно выдвигается до освобождения поршня от шатуна и остается в гнезде до остывания.
Поскольку цилиндры левого развала все же пострадали при преждевременной расконсервации, произведенной неизвестным злоумышленником, было принято решение забирать все поршни, чтобы было из чего выбрать комплект для рядного В-6А. За 2 оборота коленчатого вала за колесо вентилятора все поршни с пальцами были уложены в ящики. Оставалось загрузить в ГАЗон и упаковать добытые два блока цилиндров, снятый крепеж и трубки. Уже вечером мы тронулись в обратный путь. С тягачом-самоходкой оставалось мое чувство долга…
Подготовка поршневой и сборка двигателя происходила уже поздней осенью. По плану предполагалось разобрать родной блок цилиндров В-6А ГТ-Т и запреccовать в него гильзы от В-2-34.
Но оказалось, что гильзы проработавшие 33 года в силуминовой рубашке блока, выходить из нее не хотят ни с кувалдой, ни со съемником. Перекладина съемника была погнута. Гильзу удалось продвинуть на 3 мм кувалдой через брусок из меди. Очевидно, следовало нагревать всю рубашку блока перед экстракцией гильз.
Но я вспомнил про хранящийся блок от А-650 из алюминиевого сплава. Тогда еще не хотелось утяжелять машину чугунным блоком от В-2-34, он гораздо тяжелее. Но после того как рубашка блока от АТ-С была разгильзована и тщательно вымыта, я увидел в ней трещины между гнездами цилиндров.
Понятно, что такая головка годится только в лом или как наглядное пособие. Ничего не оставалось, как собирать блок в чугунной рубашке. При мытье и чистке разбираемых блоков цилиндров В-6А, А-650 и В-2-34 поразило строгое соответствие литья, несмотря на разницу в годах изготовления и материалах (силумин и чугун), а так же совершенная эластичность и свежый запах резины, исходивший от снимаемых с гильз уплотнительных колец. Они были из каучука коричневого цвета. Разгильзовка блока В-2-34, как и блока от А-650, легко выполнялась винтовым съемником.
Гильзы, находящиеся в хорошем состоянии, и поршни из них были замочены в бочке с соляркой и вымыты. Большая часть поршневых колец залипли в своих канавках.
Кольца поршней, снятых с В-2-34 по сравнению с кольцами изношенных поршней дизеля ГТ-Т, после чистки двигаются без люфта в канавках. Старые мои поршни оказались уже не пригодными к работе из-за разбитых канавок. При подготовке к сборке двигателя поршневые кольца были зафиксированы при помощи х/б нити. Визуальная разница между поршнями В-6А и В-2-34 только в том, что дно поршня В-6 внутри гладкое чашеобразное, а дно поршня с «танка» выполнено в виде решетки теплоотводных ребер. Поршни от В-2-34 были без лишних трудностей установлены на шатуны моего В-6А тем же способом, что снимались.
Сборка блока, как и вся работа по подготовке, выполнялась на столе в тепле и при хорошем освещении. Уплотнительные резиновые кольца гильз, вместе с уплотнениями и прокладкой под ГБЦ, были заблаговременно приобретены в ООО «Нева-дизель» г. С.-Петербург. В конце концов получилось что был вновь собран блок цилиндров В-2-34 в чугунной рубашке с 6-ю гильзами, отобранными из 12-ти. Для контроля готовый к установке блок был подвергнут гидравлическим испытаниям. В течение суток стоял заполненный соляркой по плоскость установки зеркала ГБЦ.
В этой статье сделана попытка ответить на злободневные вопросы текущего момента. Какая ситуация в танкостроении сложилась на данный момент в нашей стране и за рубежом? Какие силовые установки можно и нужно использовать для новых и модернизированных объектов БТТ? Какие направления выбрать для научно-технических разработок и как скоро можно получить конкретную отдачу, организовать производство и решить накопившиеся проблемы в танкостроении?
Знаменитое конструкторское бюро Кировского завода Санкт-Петербурга (ныне ОАО «Спецмаш» - Специальное конструкторское бюро транспортного машиностроения) известно предвоенными танками КВ-1 иКВ-2, тяжелыми танками ИС и самоходными установками ИСУ-122, ИСУ-152, спроектированными в знаменитом Танкограде под руководством главного конструктора Ж. Я. Котина в годы Великой Отечественной войны. Совершенствование тяжелых танков и разработка целого ряда машин на их базе продолжались и после войны (передвижные атомные электростанции, машины для покорения Антарктики, ракетоносители и др.). Но особенной заслугой коллектива под руководством главного конструктора Н.С. Попова стало создание и организация серийного производства танка Т-80 с газотурбинной силовой установкой (ГТД).
Различные модификации этого танка успешно эксплуатировались в Вооруженных Силах нашей страны на протяжении ряда лет, и сегодня эти машины находятся в строю в ряде военных округов, а также в армиях некоторых зарубежных стран. С распадом СССР выпуск Т-80 завершился, прекратилось финансирование работ по его совершенствованию, а высокопрофессиональные специалисты КБ попали под сокращения. Но главное - имеется большой потенциал модернизации, заложенный в конструкцию танка: не зря в 2005 г. указом Президента РФ усовершенствованные Т-80 приняты на снабжение армии.
Большой резонанс вызвала публикация С. Птичкина «Снайперский выстрел по контракту» («Российская газета», №5152 от 8 апреля 2010 г.), где, в частности, приводились слова начальника вооружения ВС - заместителя министра обороны Владимира Поповкина о том, что Министерство обороны (МО) решительно настроено отказаться от образцов, еще вчера считавшихся перспективными, и сделать ставку на действительно новейшую и реально существующую боевую технику, выпускаемую за границей. Из статьи следуют невеселые выводы: МО закрыло работы по перспективному танку Т-95, а также не планирует закупать и так называемую «боевую машину поддержки танков» (БМПТ). Далее заявляется, что отечественная бронетанковая техника перестала отвечать современным требованиям: якобы у нас нет для такой техники ни соответствующих моторов, ни современных трансмиссий, ни даже вооружений.
Не прибавила оптимизма статья М. Растопшина, опубликованная в «НГ-НВО» 2 апреля 2010 г. под хлестким заголовком «Принятый войсками 20 лет назад танк Т-90 уже не новый и не современный». Автор, подвергнув по традиции критике все и вся, особенно защиту и боеприпасы, делает вывод: «Продолжающиеся производство и поставка в войска старых танков Т-90 - это подготовка не к будущей войне, а к прошлой войне».
Хотя в очередной раз можно констатировать, что данные, которые приводит в своих статьях М. Растопшин, зачастую не отвечают реальному состоянию дел в танкостроении (возможно, из-за нехватки должной информации), в целом положение, конечно, тревожное. А итог указанной статьи вообще мрачен и категоричен: «танки Т-90 не пригодны к ведению боевых действий». В заключение даже вынесен вердикт перспективному танку: «задержка с принятием на вооружение нового танка Т-95, можно полагать, произошла по причине трудности решения новых проблем по созданию его защиты». И надо не откладывая что-то делать. Однако конкретных прогрессивных решений автор статьи не предлагает.
Так как же обстоят сегодня дела в отечественном танкостроении?
Прежде всего, хотелось бы проинформировать В. Поповкина, что «соответствующий мотор и современная трансмиссия для модернизации и совершенствования БТВ» есть - о них речь пойдет ниже. Но вначале стоит процитировать слова Генерального конструктора ОАО «Спецмаш» Н.С. Попова из его интервью после показа военной техники в ОАЭ, где участвовали отечественные танки Т-80 и американский «Абрамс», также оснащенный ГТД. Кстати, сегодня только две страны в мире обладают уникальной технологией и возможностями производства ГТД для наземных транспортных машин и танков. В частности, Н.С. Попов сказал: «Раньше под бдительным государевым оком нас то ругали, то хвалили. Может, не всегда справедливо, но жизнь была. Сегодня же нами никто не интересуется. Я ловлю за рукав правительственных деятелей, спрашиваю: «Вам танки нужны или нет? Если нужны, - какие, сколько? Ответьте только: да или нет?» И ответа добиться не могу. В лучшем случае меня утешают, что военная доктрина России еще разрабатывается».
Отвечая на вопрос, как же сохранить имеющийся громадный потенциал, не растерять накопленный опыт, Николай Сергеевич отметил приоритеты, которые, к примеру, одобрили американские конгрессмены: экспорт танков за рубеж, а также модернизация танков М1. Подсчитано, что это выгодно экономически, поскольку стоимость модернизированного М1А2 составляет две трети стоимости производства нового танка. «В нашем «конгрессе» подобные проблемы не обсуждаются. Там другие заботы», - сказал Н.С. Попов.
Известно, что в США для модернизации силовой установки танка «Абрамс» и самоходки «Крусадер» реализуется программа АССЕ (Abrams Crusader Common Engine) стоимостью 3 млрд. долл., при этом подразумевается разработка на альтернативной основе комплексной моторно-трансмиссионной установки как с газотурбинным (ГТД), так и с дизельным двигателем (ДД). В конкурентной программе AJPS (Advanced Jntegrated Propulsion Systen) предусматривается создание фирмой «Дженерал Электрик» современного ГТД марки LV-100, который по сравнению с существующим ГТД «Текстрон Лайкоминт» AGT-1500 (мощность 1500 л.с.) должен обеспечить 100%-ное увеличение габаритной мощности (т.е. 50%-ное уменьшение объема и 50%-ное снижение расходов на эксплуатацию и ремонт).
Для LV-100 заявлена максимальная мощность 2000 л.с., что обеспечит танку удельную мощность 33 л.с./т. (замечу, что удельная мощность Т-80У - 27 л.с./т.). Программа включает создание не только силовой установки и трансмиссии, но и ряда других узлов и агрегатов: вспомогательного двигателя в забронированном пространстве, систем воздухоочистки и охлаждения с улучшенными характеристиками, подавления демаскирующего выхлопа и теплового излучения и т.д. Двигатель предполагается оснастить диагностической и прогностической системой, данные которой будут получать водитель и командир. Новый ГТД успешно отработал 2000 моточасов, а его агрегаты и узлы рассчитаны на бесперебойную работу в течение 5800 ч, что обеспечит существенные преимущества перед двигателем первого поколения AGT-1500.
Программа AJPS, в отличие от других, носит гарантированный конкурсный характер на всех стадиях (НИР, ОКР, производство). Предусмотрено создание натуральных блоков, проведение сравнительных испытаний и после этого выбор одного из конкурирующих вариантов. По утверждениям специалистов, ГТД по сравнению с поршневыми двигателями имеет сравнительно мало движущихся элементов, которые совершают только вращательные движения, в отличие от возвратно-поступательного движения поршня и клапанов. Важно, что в ГТД отсутствуют трущиеся поверхности, которые подвергаются воздействию горячих газов, что изолирует подшипники и масло от продуктов сгорания, оставляя их чистыми, и снижает эксплуатационные затраты. Одновременно подчеркивается низкое выделение тепла на выхлопе, меньшая стоимость жизненного цикла и способность к немедленной отдаче мощности при низкотемпературных условиях.
Концепция конкурента - дизельного двигателя, разрабатываемого фирмой «Камминз энджин» - акцент на низкую теплоотдачу от двигателя. В обычном поршневом двигателе примерно треть всей энергии, получаемой при сгорании топлива, превращается в полезную работу, а оставшаяся часть почти поровну переходит в систему и выбрасывается с выхлопными газами. Двигатель с низкой теплоотдачей в систему охлаждения большую часть тепла будет удалять через выхлоп, выигрывая в другом - в меньших затратах на привод вентиляторов, габаритов системы охлаждения, площади решеток (жалюзи), что повышает живучесть танка на поле боя, и т.д. Речь идет о шестицилиндровом двигателе со спаренными цилиндрами (по-видимому, с противоположно-движущимися поршнями, как у 5ТД/6ТД на танке Т-64), который должен работать с гидродинамической коробкой передач S3 (Hydrokinetische Allison-Getriebe) и электронной диагностической и прогностической системах.
В новой трансмиссии будет обеспечена рекуперация мощности в момент поворота - перевод мощности с отстающей гусеницы на забегающую. Специалисты фирмы «Детройд дизель Эллисон» сообщили также о завершении работ над гидротрансформатором, гидоростатическим приводом механизма поворота и гидроретардером. Замечу, что подобные наши узлы (ГОП - гидрообъемная передача, к примеру) были внедрены на Т-80 уже несколько лет назад.
Выбор моторно-силовой установки, в итоге, будет оцениваться по таким показателям, как мощность, топливная экономичность, надежность, параметры управления и процессов охлаждения. Также к приоритетным показателям относят объем и вес силовой установки, учитывая желание военных уменьшить вес танка до 40 т., а самоходного орудия - еще больше.
С созданием научно-промышленной корпорации «Уралвагонзавод» представляется, что объединенными усилиями конструкторских бюро, научно-исследовательских институтов и производства будут предприняты конкретные шаги по преодолению существующих танковых проблем, о которых уже шла речь в начале статьи (вооружение и защита). Однако не менее важная составляющая БТВ - двигатель, а точнее, моторно-трансмиссионная установка (МТУ).
Необходимо подчеркнуть, что с момента принятия на вооружение танка Т-80 совершенствование ГТД происходило очень динамично: вначале в тех же габаритах мощность была увеличена до 1100 л.с., затем, в 1986 г., - уже до 1250 л.с. Более того, опытный образец ГТД-1500Т установили в танке без переделки моторно-трансмиссионного отделения. В этом двигателе уже был осуществлен ряд мероприятий по топливной экономичности и удобству обслуживания, а также внедрен ГОП. Но из-за прекращения финансирования это перспективное направление закрыли. И все же разработчики не опустили руки: ОАО «Завод им. Климова», КОБМ и КАДВИ при минимальных доработках увеличили мощность двигателя ГТД-1250 путем форсажа до 1400 л.с. (кратковременно - в течение 15% ресурса). Это решение вполне эффективно и может хоть сегодня использоваться при ремонте и модернизации танков.
Конечно, ГТД имеет и недостатки. В первую очередь, расход топлива, который больше, чем у дизеля. К сожалению, наши оппоненты преувеличивают, при этом умалчивая, что когда речь идет о ГСМ (горюче-смазочных материалах), то корректно говорить и о потребляемом масле, расход которого у ГТД на порядок меньше, и об отсутствии потребления охлаждающей жидкости (так как в ГТД нет жидкостной системы охлаждения), и о меньшем потреблении смазок.
В то же время изучен и внедрен широкий спектр мер для снижения эксплуатационных расходов топлива в 1,33 раза. Среди них: установка вспомогательного энергоагрегата ГТА-18А, внедрение системы САУР (системы автоматического уменьшения режима), доработка ТРА (топливо-регулирующей аппаратуры) на стояночный малый газ и т.д. Эксплуатационные испытания показали, что экономия расхода топлива составила около 37%. Перспективным направлением, позволяющим сократить расход топлива (особенно на стоянке - до 30%, а в движении - еще на 15%), является оснащение танков Т-80 БИУС (бортовая информационно-управляющая система). Такая работа - переход на управление режимами работы с помощью электронно-гидравлических принципов - проведена в ОАО «Спецмаш» совместно с ООО «Технопрактика» и «КОБМ». Испытания показали, что с учетом эксплуатационно установленных, статистически обоснованных пропорций между временем работы на стоянке и на марше экономия расхода топлива достигает до 50%. Но, к сожалению, и эта работа из-за отсутствия финансирования приостановлена.
Уже упоминалась ГОП, которая хорошо адаптируется с ГТД, при этом плавно меняя обороты валов левой и правой КП, тем самым устраняя недостатки архаичной ступенчатой трансмиссии при поворотах отечественных танков. На современных зарубежных танках бесступенчатый поворот с помощью руля (а не рычагов) уже давно применяется, освобождая водителя от значительных усилий при управлении. Опять приходится с сожалением констатировать, что, несмотря на завершение всех работ и утверждение документации в начале 1990-х гг., в серии это внедрено не было.
Печально, но газотурбинное направление оказалось заброшенным в ГАБТУ МО РФ. Прослеживается тенденция решать проблему: «что для БТВ лучше - ГТД или дизель?» не научными со сравнительными глубокими анализами, технически обоснованными на конкурсной основе данными, а административно-командными методами. Нельзя в этой связи не упомянуть книгу Э. Вавилонского, А. Кураксы и В. Неволина «Основной боевой танк России. Откровенный разговор о проблемах танкостроения», изданную в 2008 г.
Примечательно эта книга тем, что хотя и посвящена танку Т-90 (достаточно боеспособному, чтобы быть на вооружении МО), но изобилует бесконечным использованием «черной краски» для подчеркивания недостатков ГТД танка Т-80. Представляется, что выпуск подобной «технической» литературы не случаен и служит приемом недобросовестной конкуренции. Здесь, как часто любят «шутить» пословицами и афоризмами наши оппоненты в своей книге о Т-90, лучшее средство стать первым - остановить любыми средствами конкурента.
Уверен, что утрата бесценного опыта, а также ликвидация уникального серийного производства ГТД нанесет непоправимый ущерб научно-техническому развитию танкостроения. Остается надеяться, что НТК «Уралвагонзавод», теперь в целом ответственный за настоящее и будущее отечественных БТВ, сделает правильные выводы и будет использовать уже апробированные методы, давно освоенные, в том числе, и за рубежом.
И если невольно пошла речь об основных танках Т-80 и Т-90, еще раз давайте объективно сравним МТУ этих машин по ряду основных параметров, наиболее полно характеризующих преимущества и недостатки ().
Можно констатировать, что у танка Т-80У выше маневренность, оперативная и тактическая подвижность танка, в том числе более высокие средние и максимальные скорости движения, обеспечиваемые большей мощностью на ведущем колесе, а также большей (в 2-2,5 раза) тормозной мощностью ГТД. К положительным качествам танка Т-80У можно отнести:
- на 25-40 мин меньшее время приведение танка в боевую готовность при пониженных (ниже -20°С) температурах окружающего воздуха за счет быстрого пуска ГТД и отсутствия необходимости прогрева охлаждающей жидкости и масла после запуска. При положительных температурах наружного воздуха цикл запуска ГТД занимает не более 40 с, ДД -10-15 с, но после этого требуется прогрев охлаждающей жидкости и масла (около 3-5 мин);
- большая номенклатура применяемых топлив, при этом мощность ГТД не зависит от вида топлив. На ДД при переходе на топлива ТС-1 и ТС-2 мощность снижается до 15%;
- существенно меньшая (примерно в 7-10 раз при одинаковой мощности) теплоотдача в масло и воду (у ГТД отсутствует жидкостная система охлаждения), что резко снижает объем системы охлаждения ГТД и затраты мощности на привод вентиляторов, а также уменьшает в 2 раза площадь ослабленных зон в крыше МТО танка;
- МТУ танка Т-80У обеспечивает работоспособность при попадании напалма на жалюзи, в МТУ танка Т-90С при попадании напалма возникает пожар;
- значительное снижение демаскирующих признаков за счет меньшего шума ГТД и отсутствия несгоревших частиц топлива (сажи) на выхлопе (отсутствие дымного выхлопа);
- большая (примерно в 1,5 раза) объемная мощность МТУ с ГТД позволяет разместить в забронированном объеме МТО танков Т-80У дополнительные агрегаты: автономный агрегат питания ГТА-18А, гидрообъемную передачу в механизме поворота или возимый запас топлива;
- ГТД обладает более прогрессивной для транспортных машин (по сравнению с ДД) характеристикой изменения крутящего момента для транспортных машин (наивысший крутящий момент - при низких скоростях). Это придает танку Т-80У улучшенные разгонные характеристики, лучшую способность преодолевать подъемы и иметь на танке четыре передачи на Т-80У вместо семи на Т-90.
- значительно лучшая проходимость на обледенелых подъемах, грунтах с низкой несущей способностью благодаря плавному приложению крутящего момента к ведущему колесу из-за отсутствия механической связи свободной турбины с турбокомпрессором.
- простота управления движением танка механиком-водителем, меньшая его утомляемость из-за сокращения количества (частоты) переключения передач и отсутствия возможности заглохания ГТД при наезде танка на препятствие, меньшая утомляемость экипажа ввиду сокращения виброшумонагрузок;
- упрощенное регулирование температурного режима воздуха для членов экипажа за счет возможности подачи теплого воздуха непосредственно от компрессора (зимой) и холодного воздуха после охлаждения в турбодетандере (летом);
- значительно меньшая трудоемкость сезонного технического обслуживания (СО): на ДД В-92С2 требует замены воды на антифриз (осенью) и антифриза на воду (весной). Из-за некачественного проведения СО (переход с воды на антифриз и обратно) возможен выход из строя двигателя;
- время замены ГТД (моноблока) в 4-5 раз меньше замены ДД (В-84);
- отсутствие у МТУ с ГТД второй ступени очистки воздуха (кассет), а также отсутствие в ГТД контакта между воздухом (газом) и маслом дает ему значительное преимущество при работе в зоне радиоактивной зараженности, так как радиоактивная пыль не оседает в кассете и в масле, а выбрасывается наружу, пройдя через двигатель.
Существенным преимуществом ГТД-1250 перед ДД В-92С2 в настоящее время является более высокая степень его отработанности и надежности, гарантийный ресурс ГТД-1250 примерно в 1,4 раза выше, чем у В-92С2; ресурс до первого капитального ремонта выше в 1,4 раза.
Кроме того, ГТД является более предпочтительным при использовании в составе гибридных силовых установок с электротрансмиссией, работы над которыми ведутся западными фирмами. Вообще, создание гибридных МТУ для объектов БТВТ (особенно легкой категории по массе) является одним из перспективных направлений их развития. Высокая частота вращения ротора силовой турбины ГТД позволяет снизить размеры генератора.
В настоящее время самым распространенным двигателем, используемым в танковых МТУ с середины прошлого века, является дизельный двигатель.
К его преимуществам относятся:
- возможность развертывания в ряд, т.е. создания и производства на одной технологической линии семейства унифицированных двигателей с различным числом цилиндров (3- и 4-рядных, 6, 8 и 12-цилиндровых V-образных), охватывающих большой диапазон по номинальной мощности;
- возможность организации массового производства при народно-хозяйственной ассимиляции двигателей, т.е. использования их для военного и гражданского применения (двигатели «двойного назначения»);
- меньший (в 1,4-1,8 раза) путевой расход топлива танков с ДД (Т-72А с ДД В-84) по сравнению с танком Т-80Б (по результатам войсковых испытаний в середине 1980-х гг.) при средней скорости 25-30 км/ч. При увеличении средних скоростей движения разница в путевых расходах между ГТД и ДД сокращается и при средней скорости 50-55 км/ч путевые расходы практически одинаковы;
- отсутствие ограничений по эксплуатации в условиях жаркого климата с повышенной лессовой запыленностью (в части снижения гарантийного ресурса). У ГТД при температуре наружного воздуха +40°С максимальная мощность снижается примерно на 20%, у ДД - на 10%, при этом мощность на ведущем колесе Т-80У - 710 л.с., у Т-90 - 600 л.с. Ограничения мощности ДД возможны по перегреву воды и масла из-за недостаточно эффективной системы охлаждения. При снижении температуры наружного воздуха ниже +15°С у ГТД мощность повышается в такой же пропорции, рост мощности ограничивается на уровне 1450 л.с. по соображениям прочности узлов силовой передачи. У ДД мощность практически не растет.
- меньшая (примерно в 2,5-3 раза) стоимость производства, определяемая не только пониженной трудоемкостью, но и большей массовостью производства. Однако для моторно-трансмиссионных установок это соотношение значительно уменьшается и может составить 1,5-1,8.
Хотелось бы сказать еще о следующем: велись работы по теме «Роботизация». Были изготовлены дистанционно управляемый танк и инженерная машина разграждения. Работа подтвердила, что при наличии ГТД с ГОП (ГТД-1250Г - изделие 29Г) достаточно просто, с сохранением серийной трансмиссии, могут быть решены вопросы дистанционного управления движением гусеничной машины, построенной на базе танка типа Т-80. Работы также прекратились из-за отсутствия финансирования.
2 марта 1996 г. было принято постановление правительства РФ о начале работ по созданию ГТД мощностью 1800-2000 л.с. с удельным расходом топлива 170-206 г/л.с., но и это перспективное направление из-за нехватки средств так и не получило развития.
Сегодня в России еще сохранились производственные мощности (ОАО «КАДВИ»), которые обеспечивали выпуск более 1000 двигателей (изделие 29) в год. Эти мощности могут быть безвозвратно утрачены при отсутствии их загрузки.
Более того, есть перспективные разработки с обоснованием актуальности и расчетом стоимости затрат. Например, оснащение танков встроенным в БИУС АПП (автомат переключения передач). Для проработанного варианта, обеспечивающего существенное снижение утомляемости водителя при маршах, вождение любым водителем танка на уровне мастера, почти 20%-ную экономию топлива, возможность дистанционного управления практически без передела трансмиссии. В последнее время актуальны исследования гибридной силовой установки с электротрансмиссией, о которой уже упоминалось.
В свете новых веяний в вооружении танка подчеркнем: несмотря на то, что классическая пушка еще не уходит в прошлое, идет научное обоснование и нового супероружия. На смену пороха приходит горючая жидкость, которую впрыскивают в орудие. Наконец, установка в танк электромагнитной пушки потребует дальнейшего (возможно, кратковременного действия) повышения мощности двигателя для насыщения электроэнергией суперконденсатора. Расчеты, проверенные за рубежом (Bantin С, Detman J, Batle Tanks of the Future, 1988), показали, что для производства 4-6 выстрелов такой пушки в течении 1 мин потребуется мощность 1100-1470 кВт, а это может дать даже имеющийся сегодня ГТД.
Так какой же двигатель нужен современному танку?
Ответ на этот вопрос злободневен. Пора отрешиться от застаревших представлений. Прогресс в технике не остановить, и вопрос не в том, хватит ли денег и найдутся ли специалисты и ученые, но и в том, хватит ли мужества соответствовать новым концепциям МТУ танка XXI века.
А.С. Ефремов
Техника и вооружение, 09/2010
Так уж сложилось, что почти все ОБТ (основные боевые танки) мира имеют дизельный двигатель. Есть только два исключения: Т-80У и «Абрамс». Какими соображениями руководствовались советские специалисты, создавая знаменитую «восьмидесятку», и каковы перспективы этой машины в настоящее время?
Как все начиналось?
Впервые отечественный Т-80У увидел свет в 1976 году, а в 1980 году свой «Абрамс» сделали американцы. До сей поры только Россия и США имеют на вооружении танки с газотурбинной силовой установкой. Украину в расчет не принимают, потому как там на вооружении стоят исключительно Т-80УД, дизельный вариант знаменитых «восьмидесяток».
А начиналось все в 1932 году, когда в СССР было организовано конструкторское бюро, принадлежавшее Кировскому заводу. Именно в его недрах зародилась идея о создании принципиально нового танка, оснащенного газотурбинной силовой установкой. Именно от этого решения зависело, какой вид топлива для танка Т-80У будет использоваться в дальнейшем: обычный дизель или керосин.
Знаменитый конструктор Ж. Я. Котин, работавший над компоновкой грозных ИСов, в свое время задумался о создании еще более мощных и лучше вооруженных машин. Отчего же он обратил свое внимание на газотурбинный двигатель? Дело в том, что он замыслил создать танк массой в пределах 55-60 тонн, для нормальной подвижности которой требовался мотор мощностью не менее 1000 л. с. В те годы о таких дизелях приходилось только мечтать. Оттого-то и появилась мысль о привнесении авиационных и кораблестроительных технологий (то есть ГДТ) в танкостроение.
Уже в 1955 году началась работа, были созданы два перспективных образца. Но тут выяснилось, что инженеры кировского завода, до того создававшие только двигатели для судов, не в полной мере поняли технологическое задание. Работа была свернута, а потом и вовсе прекращена, так как Н. С. Хрущев полностью «запорол» все разработки тяжелых танков. Так что в то время появиться танку Т-80У, двигатель которого по-своему уникален, было не суждено.
Впрочем, огульно обвинять Никиту Сергеевича в этом случае не стоит: параллельно ему были продемонстрированы и перспективные дизельные моторы, на фоне которых откровенно сырой ГТД смотрелся весьма малообещающе. Да что там говорить, если «прописаться» на серийных танках этот двигатель сумел лишь к 80-м годам прошлого столетия, да и сегодня к таким силовым установкам у многих военных отношение не самое радужное. Нужно отметить, что тому есть вполне объективные причины.
Продолжение работ
Все изменилось после создания первого в мире ОБТ, коим стал Т-64. Вскоре конструкторы поняли, что на его базе можно сделать еще более совершенный танк… Но сложность заключалась в жестких требованиях, выдвинутых руководством страны: он должен быть максимально унифицирован с существующими машинами, не превышать их габаритов, но при этом иметь возможность использоваться в качестве средства для «рывка к Ла-Маншу».
И тут все снова вспомнили о ГДТ, так как родная силовая установка Т-64 уже тогда требованиям времени решительно не соответствовала. Именно тогда Устинов принял решение о создании Т-80У. Основное топливо и двигатель нового танка должны были способствовать его максимально высоким скоростным характеристикам.
Возникшие сложности
Огромная проблема заключалась в том, что новую силовую установку с очистителями воздуха требовалось как-то вместить в стандартное МТО Т-64А. Более того, комиссия требовала блочной системы: проще говоря, нужно было двигатель сделать так, чтобы при капитальном ремонте можно было извлечь его целиком и заменить новым. Не тратя, разумеется, много времени на это. И если с относительно компактным ГТД все было сравнительно просто, то система воздухоочистки доставила инженерам массу головной боли.
А ведь эта система крайне важна даже для дизельного танка, не говоря уж о его газотурбинном аналоге на Т-80У. Какое топливо бы ни использовалось, лопатки турбинной установки моментально облепятся шлаком и развалятся, если поступающий в камеру сгорания воздух не будет в должной мере очищен от загрязняющих его примесей.
Следует помнить, что все конструкторы двигателей стремятся к тому, чтобы воздух, попадающий в цилиндры или рабочую камеру турбины, был очищен от пыли на 100 %. И понять их нетрудно, так как пыль буквально пожирает внутренности мотора. По сути, она действует как мелкий наждак.
Опытные образцы
В 1963 году небезызвестным Морозовым был создан опытный экземпляр Т-64Т, на который был установлен газотурбинный движок, обладающий весьма скромной мощностью в 700 л. с. Уже в 1964 году конструкторы из Тагила, работавшие под руководством Л. Н. Карцева, создали куда более перспективный мотор, который мог выдать уже 800 «лошадей».
Но конструкторы, как в Харькове, так и в Нижнем Тагиле, столкнулись с целым комплексом сложнейших технических проблем, из-за которых первые отечественные танки с ГТД смогли появиться только в 80-х годах. В конечном итоге действительно неплохой движок получил только Т-80У. Вид топлива, используемый для его боепитания, также выгодно отличал этот мотор от ранних прототипов, так как танк мог использовать все виды обычного дизельного горючего.
Мы не случайно расписывали пылевые аспекты выше, так как именно проблема качественной очистки воздуха стала наиболее сложной. У инженеров был большой опыт в разработке турбин для вертолетов… но движки геликоптеров работали в постоянном режиме, а вопрос пылевой загрязненности воздуха на высоте их работы вообще не стоял. В общем-то, работы были продолжены (как ни странно) только лишь с подачи Хрущева, бредившего ракетными танками.
Наиболее «жизнеспособным» был проект «Дракон». Для него был жизненно необходим двигатель повышенной мощности.
Опытные объекты
В общем-то, ничего удивительно в этом не было, так как для таких машин важна была повышенная подвижность, компактность и пониженный силуэт. В 1966 году конструкторы решили пойти другим путем и представили на суд публики опытный проект, сердцем которого стали сразу два ГТД-350, выдающие, как нетрудно понять, 700 л. с. Силовую установку создали в НПО им. В. Я. Климова, где к тому времени было достаточно опытных специалистов, занимавшихся разработкой турбин для летательных аппаратов и кораблей. Именно они по большому счету и создали Т-80У, двигатель которого для своего времени был действительно уникальной разработкой.
Но вскоре выяснилось, что даже один ГТД - штука сложная и довольно капризная, а уж их спарка и вовсе не имеет абсолютно никаких преимуществ перед обычной моноблочной схемой. А потому к 1968 году было издано официальное постановление правительства и Министерства обороны СССР о возобновлении работ над одиночным вариантом. К середине 70-х годов был готов танк, который впоследствии стал известен всему миру под обозначением Т-80У.
Основные характеристики
Компоновка (как и в случае с Т-64 и Т-72) классическая, с задним расположением МТО, экипаж - три человека. В отличие от предыдущих моделей, здесь мехводу дали сразу три триплекса, которые значительно улучшали обзор. Даже столь невероятная для отечественных танков роскошь, как подогрев рабочего места, здесь был предусмотрен.
Благо что тепла от раскаленной турбины было в достатке. Так что Т-80У с газотурбинным двигателем вполне оправданно является любимцем танкистов, так как условия работы экипажа в нем куда комфортнее, если сравнивать эту машину с Т-64/72.
Корпус изготавливается методом сварки, башня литая, угол наклона листов составляет 68 градусов. Как и в Т-64, здесь была использована комбинированная броня, составленная из броневой стали и керамики. Благодаря рациональным углам наклона и толщине танк Т-80У обеспечивает повышенные шансы выживания экипажа в самых сложных боевых условиях.
Имеется также развитая система защиты экипажа от оружия массового поражения, в том числе и ядерного. Компоновка боевого отсека практически полностью аналогична таковой на Т-64Б.
Характеристики машинного отсека
Конструкторам все же пришлось расположить ГТД в МТО продольно, что автоматически вылилось в некоторое увеличение габаритов машины по сравнению с Т-64. ГТД был выполнен в виде моноблока массой 1050 кг. Его особенностью было наличие особого редуктора, позволяющего снимать максимум возможного с мотора, а также сразу две коробки передач.
Для питания использовались сразу четыре бака в МТО, общий объем которых составляет 1140 л. Следует заметить, что Т-80У с газотурбинным двигателем, топливо для которого запасается в таких объемах, - довольно «прожорливый» танк, который потребляет в 1,5-2 раза больше горючего, чем Т-72. А потому и размеры баков соответствующие.
ГТД-1000Т создан с использованием трехвальной схемы, имеет одну турбину и два независимых компрессорных агрегата. Гордость инженеров - регулируемый сопловый агрегат, который позволяет плавно управлять оборотами турбины и значительно повышает ее эксплуатационный ресурс Т-80У. Какое топливо при этом рекомендуется использовать для продления долговечности силового агрегата? Сами разработчики говорят, что наиболее оптимален для этой цели качественный авиационный керосин.
Так как силовой связи между компрессорами и турбиной попросту нет, танк может уверенно двигаться по грунтам даже с очень плохой несущей способностью, причем двигатель при этом не заглохнет даже при резкой остановке машины. А чем «питается» Т-80У? Топливо для его мотора может быть разным…
Турбинная установка
Основным достоинством отечественного газотурбинного двигателя является его топливная всеядность. Может работать на любом типе солярки, низкооктановом бензине, предназначенном для автомобилей. Но! Т-80У, топливо для которого должно лишь обладать сносной текучестью, все же очень чувствителен к «нелицензионному» горючему. Заправка не рекомендованными видами топлива возможна только в условиях боевой обстановки, так как влечет за собой существенное снижение ресурса двигателя и лопаток турбины.
Запуск мотора осуществляется за счет раскрутки компрессоров, за что отвечают два автономных электромотора. Акустическая заметность танка Т-80У значительно ниже его дизельных собратьев как за счет характеристик самой турбины, так и за счет особым образом расположенной системы выхлопа. Кроме того, машина уникальна тем, что при торможении используются как так и сам движок, за счет чего тяжелый танк останавливается практически мгновенно.
Как это осуществляется? Дело в том, что при одиночном нажатии на педаль тормоза лопатки турбины начинают вращаться в противоположном направлении. Процесс этот дает огромную нагрузку на материал лопаток и всей турбины, а потому он контролируется электроникой. Из-за этого при необходимости резкого торможения следует сразу же утапливать педаль газа полностью. При этом в работу сразу включаются гидравлические тормоза.
Благодаря САУР износ лопаток удалось сократить минимум на 10 %, а при грамотной работе педалью тормоза и переключении передач механик-водитель может снизить на 5-7 %. Кстати, а какой для этого танка основной вид топлива? Т-80У в идеальных условиях должен заправляться но подойдет и качественная солярка.
Системы очистки воздуха
Был использован циклонный очиститель воздуха, обеспечивающий 97 % удаление из всасываемого воздуха пыли и других инородных примесей. К слову сказать, у «Абрамса» (за счет нормальной двухступенчатой очистки) этот показатель близок к 100 %. Именно по этой причине топливо для танка Т-80У - тема больная, так как расходуется его значительно больше, если сравнивать танк с его американским конкурентом.
Оставшиеся 3 % пыли оседают на лопатках турбины в виде запекшегося шлака. Чтобы его удалить, конструкторы предусмотрели автоматическую программу вибрационной очистки. Следует заметить, что к воздухозаборникам можно подключать специальное оборудование для подводного вождения. Оно позволяет преодолевать реки глубиной до пяти метров.
Трансмиссия танка стандартная - механическая, планетарного типа. Включает две коробки, два редуктора, по два гидравлических привода. Имеется четыре скорости вперед и одна назад. Опорные катки обрезиненные. Гусеницы также имеют внутреннюю Из-за этого танк Т-80У имеет весьма недешевую ходовую часть.
Натяжение осуществляется за счет механизмов червячного типа. Подвеска комбинированная, в ее состав входят как торсионы, так и гидравлические амортизаторы на трех катках.
Характеристики вооружения
Основное орудие - пушка модели 2А46М-1, калибр которой равен 125 мм. Точно такие же пушки ставились на танки Т-64/72, а также на небезызвестное самоходное противотанковое орудие "Спрут".
Вооружение (как на Т-64) было полностью стабилизировано в двух плоскостях. Опытные танкисты говорят, что дальность прямого выстрела по визуально наблюдаемой цели может достигать 2100 м. Боекомплект стандартный: осколочно-фугасные, подкалиберные и кумулятивные снаряды. А автомате заряжания одномоментно может находиться до 28 выстрелов, еще несколько могут быть расположены в боевом отделении.
Вспомогательным вооружением являлся 12,7-миллиметровый пулемет «Утес», но украинцы уже давно ставят любое схожее вооружение, ориентируясь на требования заказчика. Огромным недостатком пулеметной установки является тот факт, что стрелять из нее может только командир танка, причем для этого ему в любом случае приходится покидать заброневое пространство машины. Так как начальная баллистика пули 12,7 мм очень схожа с таковой у снаряда, важнейшим предназначением пулемета является также пристрелка орудия без затрат основных боеприпасов.
Боеукладка
Механизированная боеукладка была размещена конструкторами по всему периметру обитаемого объема танка. Так как немалую часть всего МТО танка Т-80 занимают баки с топливом, конструкторы ради сохранения объема были вынуждены разместить горизонтально только сами снаряды, тогда как метательные заряды стоят в барабане вертикально. Это очень заметное отличие «восьмидесяток» от танков Т-64/72, в которых снаряды с вышибными зарядами располагаются горизонтально, на уровне катков.
Принцип работы основного орудия и заряжающего устройства
При поступлении соответствующей команды барабан начинает вращаться, попутно подводя выбранный тип снаряда к плоскости заряжания. После этого механизм стопорится, снаряд и вышибной заряд досылаются в орудие при помощи закрепленного в одной точке досылателя. После выстрела гильза автоматически захватывается специальным механизмом и помещается в освободившуюся ячейку барабана.
«Карусель» заряжания обеспечивает темп стрельбы не ниже шести-восьми выстрелов в минуту. Если автомат заряжания выходит из строя, зарядить орудие можно вручную, но сами танкисты считают такое развитие событий нереалистичным (слишком сложно, муторно и долго). На танке используется прицел модели ТПД-2-49, независимо от орудия стабилизированный в вертикальной плоскости, позволяющий определять расстояние и наводится на цель при дальностях 1000-4000 м.
Некоторые модификации
В 1978 году танк Т-80У с газотурбинным двигателем был несколько модернизирован. Основным нововведением стало появление ракетного комплекса 9К112-1 "Кобра", стрельба из которого производилась ракетами 9М112. Ракета могла поразить бронированную цель на расстоянии до 4 километров, причем вероятность этого была от 0,8 до 1 в зависимости от характеристик местности и скорости движения цели.
Так как ракета полностью повторяет габариты стандартного 125-миллиметрового снаряда, она может располагаться в любом лотке заряжающего механизма. Этот боеприпас «заточен» исключительно против бронетехники, боеголовка только кумулятивная. Как и обычный выстрел, конструктивно ракета состоит из двух частей, совмещение которых происходит при стандартной работе механизма заряжания. Наводится она в полуавтоматическом режиме: наводчик первые секунды должен прочно удерживать рамку захвата на атакуемой цели.
Наведение или оптическое, или по направленному радиосигналу. Чтобы максимизировать вероятность поражения цели, наводчик может выбрать один из трех полетных режимов ракеты, ориентируясь на боевую обстановку и окружающую местность. Как показала практика, это полезно при атаке бронетехники, защищенной активными системами противодействия.
Зарубежные специалисты в области танкостроения, пытаясь создать образец танка, отвечающего современным требованиям ведения боевых действий с применением оружия массового поражения, считают, что боеспособность танка и его живучесть на поле боя во многом зависят от двигателя, которым он оснащён. В связи с этим во многих капиталистических странах, особенно в странах - участницах агрессивного блока , ведутся значительные работы по совершенствованию танковых двигателей.
В последние годы иностранные военные специалисты предъявляют к танковым двигателям повышенные требования. По их мнению, двигатель танка должен обладать не только высокой мощностью, но и надёжностью работы в любых климатических и географических условиях, иметь большой срок службы при минимальных трудозатратах на уход. Считается также, что современный танковый двигатель должен отвечать и таким требованиям, как многотопливность, лёгкий запуск, способность развивать полную мощность сразу после запуска, высокая приёмистость при разгоне и быстрая остановка при выключении, минимальный расход топлива. Все большее внимание при создании новых двигателей уделяется оптимальному соотношению их эффективности и стоимости.
В какой мере удовлетворяют этим требованиям двигатели современных танков, каковы достоинства и недостатки их, каким двигателям и при каких условиях отдать предпочтение в перспективных разработках? Ответы на эти вопросы содержатся в приведённой ниже статье Шрайера, перевод которой публикуется в сокращённом виде..
Рис. 1. Двигатель MB 838 Са-М500 западногерманского танка «Леопард».
Двигатель танка «Леопард» 1 предкамерный, имеет два нагнетателя с механическим приводом. Специально разработанная система смазки с сухим картером обеспечивает подачу масла даже при наклонах танка. Двигатель запускается легко, поскольку охлаждающую жидкость и масло можно быстро разогреть с помощью системы подогрева.
Танки М60А1, М60А1Е2 и М48АЗ оснащены дизельным двигателем AVDS-1790-2A (рис. 2), который является вариантом бензинового двигателя танка М48. Двигатель имеет два турбонагнетателя, для очистки подаваемого в цилиндры воздуха предназначены два сухих фильтра (предварительной и тонкой очистки).
Рис. 2. Двигатель AVDS-1790-2A американского танка М60А1.
Рис. 3. Разрез двигателя L60 фирмы «Лейланд».
На танке АМХ-30 установлен двигатель HS110 (рис. 4), Этот двигатель снабжён нагнетателями типа «Холсет». Для очистки воздуха предназначены два фильтра с масляными ваннами. В двигателе применяется топливоподающая система типа «Бош», а в головке блока цилиндров - вихревые камеры. Коленчатый вал двигателя имеет семь коренных шеек. Система смазки с сухим картером включает один нагнетающий и два откачивающих масляных насоса. Для заводки двигателя используются два синхронно работающих стартера.
Рис. 4. Двигатель HS 110 французского танка АМХ-30.
Рис. 5. Разрез двигателя К60 фирмы «Роллс-Ройс».
Танковые силовые установки. В основных капиталистических государствах до недавнего времени развивали только поршневые двигатели. В настоящее время положение изменилось. К числу новых разрабатываемых танковых двигателей относятся газотурбинные двигатели и дизельные варианты двигателя Венкеля. Однако ещё рано говорить, какое влияние на будущее танка окажет роторный двигатель. До сих пор остаются нерешёнными многие проблемы, например вибрация, вызываемая трением ротора о стенки корпуса. Тем не менее многие сторонники роторного двигателя (особенно в Великобритании) связывают с ним надежды на обеспечение высокой маневренности будущих танков.
Дизельные двигатели
Опытный образец двигателя МВ873 Ка (рис. 6) западногерманского танка KPz70 (МВТ70) на 30% превосходит по удельной мощности двигатели таких современных танков, как «Леопард» и АМХ-30. Однако требование иметь на танке мощный двигатель противоречит не менее жёсткому требованию уменьшения объёма силовой установки.
Рис. 6. Двигатель МВ873 Ка западногерманского танка KPz70.
Чем больше габариты силовой установки, тем больше объём корпуса танка. Хотя вес силовой установки составляет всего 4-5% веса танка, она занимает около 10% внутреннего объёма машины. Вес корпуса равен 30-40% боевого веса танка. Увеличение бронированного объёма увеличивает вес танка гораздо больше, чем возрастание веса силовой установки, поэтому при равных условиях выгоднее иметь более тяжёлый двигатель, чем двигатель, занимающий больший объём. По габаритной мощности двигатель танка KPz70 почти вдвое превосходит показатели двигателей танков «Леопард» и АМХ-30. Двигатель танка KPz70 на 10% тяжелее двигателя танка «Леопард» 1 и почти на 30% тяжелее двигателя танка АМХ-30. Однако его вес на единицу мощности, равный 1,29 кг/л. с., почти на 40% выше, чем у двигателя танка «Леопард», и на 32% выше, чем у двигателя танка АМХ-30. Это достигнуто главным образом благодаря увеличению числа оборотов двигателя и применению наддува с помощью двух турбокомпрессоров, использующих энергию выхлопных газов, с последующим охлаждением подаваемого в цилиндры воздуха. Только за счёт турбонаддува мощность двигателя МВ873 Ка возросла на 45% по сравнению с мощностью двигателя МВ838 Са-М500, имеющего механический нагнетатель.
Особые проблемы возникают в связи с необходимостью обеспечить работоспособность танковых двигателей в диапазоне температур от - 45°С до + 50°С. Низкие температуры ухудшают запуск двигателя, а повышающаяся при падении температуры вязкость масла не только затрудняет смазку подшипников, но и увеличивает внутреннее трение в двигателе. При температуре - 20°С сопротивление вращению коленчатого вала в три-четыре раза выше, чем при температуре +15°С. Температура, необходимая для самовоспламенения горючей смеси, достигается только при давлении 30-40 кг/кв. см в конце такта сжатия и одновременно при 100-150 оборотах коленчатого вала в минуту. Запуск затрудняется вследствие повышения вязкости дизельного топлива при низких температурах (при - 20°С его вязкость почти в 10 раз больше, чем при +15°С), поскольку испаряемость охлаждённого топлива снижается и оно попадает в камеру сгорания, будучи недостаточно распылённым для образования хорошей рабочей смеси и её воспламенения. Наличие подогревателя охлаждающей жидкости и масла или воспламенительного устройства для запуска сжатым воздухом увеличивает объём силовой установки и её стоимость.
Требование обеспечить эффективную работу двигателя в любых условиях выдвигает проблемы, связанные с охлаждением при высоких температурах.
Выбор типа системы охлаждения двигателя представляет собой трудную задачу. Американские и японские специалисты отдают предпочтение системе воздушного охлаждения, несмотря на присущие ей недостатки. Западноевропейские специалисты считают более выгодной систему жидкостного охлаждения из-за её способности интенсивнее отводить тепло от нагретых частей двигателя. Стремление получить более высокую мощность за счёт наддува и повышения степени сжатия вызывает проблемы, связанные с напряжённостью условий работы некоторых деталей двигателей и частично с возрастанием объёма силовой установки. От дизельного двигателя должно отводиться 25 - 30% тепла, выделяемого в камере сгорания. Поверхность ребёр в двигателях воздушного охлаждения обычно в 12-20 раз превышает поверхность камеры сгорания, поэтому конструкцию их необходимо совершенствовать. Система жидкостного охлаждения позволяет избежать перегрева деталей двигателя, однако габариты вентилятора этой системы могут оказаться больше, чем у двигателей воздушного охлаждения.
Снижение вязкости масла вследствие повышения температуры ведёт к большому износу двигателя, уменьшая ресурс его работы. Во Франции был предложен метод поддержания нормальной рабочей температуры двигателя при температуре окружающего воздуха до +60°С. Скорость вращения вентилятора системы охлаждения двигателя танка АМХ-30 может постепенно увеличиваться в соответствии с повышением температуры. Вентилятор приводится в движение посредством гидромуфты, управляемой термостатом.
Для эффективной и надёжной работы двигателя в различных климатических и погодных условиях требуется хорошая очистка воздуха. Чтобы износ трущихся поверхностей поршня и цилиндра был в допустимых пределах, содержание пыли в воздухе, поступающем в двигатель, не должно превышать 0,001 г/куб. м. Для оценки сложности задачи, стоящей перед разработчиками воздухоочистителей, достаточно сказать, что двигатель западногерманского танка KPz70 при работе на неполную мощность (60% максимальной) потребляет в час около 3500 куб. м воздуха. Важную роль для очистки воздуха играет конструкция воздухоочистителя и его месторасположение. Например, на зимних испытаниях танка «Леопард» было обнаружено, что воздухоочистители быстро забивались льдом. Установка дополнительных экранов для прикрытия верхней ветви гусеницы в определённой мере устранила этот недостаток и в то же время улучшила защиту танка от огня противника.
Танковая силовая установка, оснащённая высокооборотным дизельным двигателем, может иметь гарантийный срок службы 15-20 тыс. км. Межремонтный срок службы двигателей западногерманских военных машин составляет около 10 тыс. км. Запуск двигателей возможен при температуре ниже - 18°С без вспомогательных устройств (например, танка «Леопард»). Двигатели могут надёжно и без перерыва работать на полной мощности в тяжёлых климатических условиях.
Наиболее сложной проблемой при создании двигателя является обеспечение высокой его приёмистости. Более высокая приёмистость двигателя способствует уменьшению уязвимости танка на поле боя, она становится критерием надёжности его конструкции. Танк, движущийся под прямым углом к линии огня танка противника, может избежать поражения за счёт быстрого перемещения в момент начала по нему стрельбы. Но это явление на поле боя имеет решающее значение не на всех дальностях. Если за время полёта снаряда танк сможет переместиться более чем на половину собственной длины, то он уклонится от снаряда, выпущенного из орудия неприятельского танка, оснащённого автоматическим вычислителем упреждения. Однако для этого танку требуется очень большое ускорение, особенно если стрельба по нему ведётся подкалиберными снарядами (рис. 7). Чтобы на удалении 2000 м уклониться от 105-мм подкалиберного снаряда с отделяющимся поддоном, танк длиной 6,8 м должен двигаться с ускорением 3,25 м/сек2. Если взять для примера французский 105-мм кумулятивный снаряд, то ускорение танка, необходимое для уклонения от него, должно быть не менее 1,15 м/сек2.
Рис. 7. Возможность уклонения танка длиной 6,8 м при стрельбе по нему подкалиберными (ПК), кумулятивными (К), бронебойно-фугасными с пластичным ВВ (Б) и осколочно-фугасными (ОФ) снарядами.
Большинство современных танков теоретически могут избежать поражения кумулятивными снарядами, но они едва ли способны уклониться от подкалиберных снарядов. В настоящее время трудно обеспечить высокую маневренность танков. Приемистость двигателя станет играть ещё более важную роль в будущем, когда установят автоматические вычислители в системах управления огнём.
Высокая приёмистость двигателя предполагает увеличение среднего эффективного давления в камере сгорания за счёт применения приводных или турбокомпрессорных нагнетателей. Каждый тип системы наддува двигателя танка в настоящее время является предметом горячих дискуссий. Представляет интерес система трубонаддува с охлаждением воздуха, поскольку механический наддув не обеспечивает среднее эффективное давление более 9,85 кг/см Важно учесть при этом, что турбонагнетатель имеет малую инерционность. Необходима согласованность в работе всей системы: двигатель - нагнетатель - гидродинамический преобразователь - коробка передач. Усовершенствование этой системы позволит танку достигать максимальной скорости за минимальное время.
Мощность поршневого двигателя определяется числом оборотов коленчатого вала, литражом и средним давлением в камере сгорания. Иногда кажется, что наиболее эффективный путь - увеличение числа оборотов коленчатого вала. Однако это в свою очередь увеличит скорость движения поршней. Например, скорость движения поршня двигателя японского танка ST-B при максимальных оборотах достигает в среднем 11 м/сек, а поршня двигателя танка М60А1 - 11,7 м/сек. Этот показатель выше у двигателей жидкостного охлаждения: у двигателя танка АМХ-30 - около 11,8 м/сек, танка «Леопард» - 12,8 м/сек и западногерманского KPz70 - 13,4 м/сек. При более высоких скоростях поршни трудно смазывать. Современный уровень развития систем смазки позволяет иметь скорость движения поршня около 15 м/сек. В ближайшем будущем не ожидается появление системы смазки, обеспечивающей скорость движения поршня свыше 16 м/сек.
Увеличение числа оборотов двигателя отрицательно влияет на процесс сгорания топлива. Для самовоспламенения топлива необходима температура сжатого воздуха по крайней мере 500-600°С. Несмотря на усовершенствования в системе очистки цилиндров, до последнего времени не удается избежать частичного распада молекул топлива на углеродсодержащие составные части, которые имеют малую скорость сгорания и, кроме того, удлиняют процесс сгорания горючей смеси. В результате увеличения числа оборотов сокращается время реакции, происходит неполное сгорание, ухудшается наполнение камер сгорания топливом, снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива.
Увеличение эффективного давления в камере сгорания - сложная задача. На современном уровне двигателестроения за счёт увеличения давления в камере сгорания можно повысить мощность двигателя по крайней мере вдвое, используя многоступенчатый турбокомпрессор высокого давления с промежуточным охлаждением воздуха. Однако в камере сгорания при давлении воздуха 4-4,6 ат ухудшается процесс горения вследствие слишком большой разницы в скоростях движения молекул топлива и воздуха.
Второй метод повышения мощности двигателя заключается в применении разработанных американской фирмой «Континенталь» двигателей с переменной степенью сжатия. Такие двигатели имеют поршни переменной геометрии, что позволяет изменять степень сжатия горючей смеси от 22 до 10. Мощность двигателя этого типа можно было бы увеличить на 40% и более без существенного повышения напряжений в конструкции. Но, несмотря на это, уже почти достигнут предел мощности дизельного двигателя, дальнейшее повышение мощности возможно только за счёт сокращения срока его службы или усложнения конструкции, что приведёт к увеличению стоимости. Для перспективных танков весом 32-50 т необходима удельная мощность в пределах 30-35 л.с./т.
Газотурбинные двигатели (ГТД)
В качестве силовой установки для танка может применяться только двух- или трёхвальный ГТД, оснащённый теплообменником и промежуточным холодильником. Такой двигатель имеет удовлетворительные рабочие и экономические характеристики. Современный ГТД мощностью 2000 л. с. вместе с теплообменником занимает объём, почти в два раза меньший, чем дизельный двигатель.ГТД наилучшим образом удовлетворяет требованию лёгкого запуска и немедленной работы с полной нагрузкой. По сравнению с дизельным двигателем он имеет небольшое число вращающихся деталей и подшипников, поэтому вязкость смазочных масел влияет на его работу меньше. При низких температурах холодный запуск ГТД практически зависит только от ёмкости аккумулятора, такой двигатель может работать с полной нагрузкой с момента запуска.
ГТД лучше любого другого двигателя удовлетворяет требованию многотопливности - он может работать на любом топливе с октановым числом около 100. Однако турбина и выхлопная система двигателя подвергаются сильной коррозии при использовании топлива, содержащего ванадий. Крутящий момент простой двухвальной турбины изменяется примерно в два раза. Вес и объём коробки передач можно несколько уменьшить, но надобность в гидротрансформаторе остаётся. Отрицательные качества ГТД проявляются при работе на режиме частичной нагрузки. Поскольку силовая установка большую часть времени работает с неполной нагрузкой (около 45%- с частичной нагрузкой, 35%- на холостом ходу и лишь около 20%- на полной мощности), она должна быть достаточно эффективной на разных режимах, но в этом отношении газотурбинный двигатель уступает дизельному.
Для обеспечения возможности торможения газотурбинным двигателем необходимо соединить два его вала. Это делается с помощью редуктора. Хорошая тормозная способность достигается путём продувки воздуха, нагнетаемого компрессором, а также потоком газа, движущимся в направлении, противоположном вращению лопастей турбины. Однако это делает конструкцию ГТД дорогой. Более простым решением является установка на танке гидродинамических тормозов, хотя для этого требуется система охлаждения.
При использовании ГТД можно уменьшить шум в танке. Более сложной проблемой, чем уменьшение высокочастотного шума работающей турбины, является борьба с шумом, вызванным потоком воздуха на входе в двигатель. В то же время уменьшить шум работающей турбины значительно труднее, чем снизить уровень шума дизельного двигателя путём установки глушителей.
За последние годы достигнуты успехи в повышении экономичности ГТД, хотя удельный расход топлива у них больше, чем у дизельных двигателей. Эффективные теплообменники позволяют снизить расход топлива, но не могут уменьшить относительно высокий расход при работе на малой мощности.
Гораздо серьёзнее является проблема уменьшения расхода воздуха. Газотурбинному двигателю воздух необходим для сгорания топлива и для отведения избытка тепла. Дизельный двигатель при полной нагрузке потребляет от 20 до 30 кг воздуха для сжигания 1 кг топлива, не считая воздуха, необходимого для охлаждения. Весь воздух, требуемый для ГТД, должен пройти через турбину, следовательно, он должен быть очищен. ГТД требует очищенного воздуха в три-четыре раза больше, чем дизельный двигатель.
Поскольку разрежение на входе в газотурбинный двигатель составляет 176 - 226 мм водяного столба, то есть в три-четыре раза меньше, чем у поршневого двигателя, использование воздухоочистителей с большим сопротивлением затруднено. Вследствие этого возникает проблема обеспечения движения танков при форсировании водных преград.
Высокая приёмистость в одинаковой степени обеспечивается как газотурбинным, так и дизельным двигателем. Приемистость дизельного двигателя может быть выше. Если бы рабочее колесо турбины ГТД было очень лёгким и способным воспринять большие нагрузки, вызванные высоким давлением газов, то турбина быстро набирала бы скорость от холостых оборотов до максимальной.
Возникает вопрос: если новые газотурбинные двигатели по своим эксплуатационным и механическим качествам не уступают дизельным двигателям или даже превосходят их, то почему они не получили широкого распространения в танковых конструкциях? Газотурбинные двигатели не устанавливались на танках (кроме шведского танка STRV 103, выпущенного в 1967 году) из-за недостаточной их эффективности и высокой стоимости.
У новых газотурбинных двигателей КПД составляет около 25% Для его увеличения необходимо снизить потери давления, повысить эффективность работы камеры сгорания, компрессора и турбины, увеличить допустимую рабочую температуру турбины, использовать более эффективный и лёгкий теплообменник.
Увеличение КПД многоступенчатого компрессора требует больших затрат. Температуру в камере сгорания также нельзя существенно повысить, поскольку она ограничена тепловыми напряжениями материала, из которого изготовлена турбина. Напряжения в материале в значительной степени зависят от используемого типа топлива, в последнем не допускается присутствие ванадия и серы.
Сейчас имеются ГТД, работающие при температурах от 850 до 920°С, гарантийный срок их службы составляет по крайней мере 9000 час. Газотурбинный двигатель AGT-1500 фирмы «Лайкоминг» работает, например, при температуре на входе в турбину 1193° С. Для достижения максимального срока службы газотурбинных двигателей температура в их камере сгорания не должна превышать 900° С.
Комбинированные силовые установки (например, на шведском танке STRV 103В) сочетают в себе лучшие качества дизельного и газотурбинного двигателей. Дизельный двигатель, обладающий хорошей характеристикой при неполной нагрузке, используется, как правило, при движении в обычных условиях, а газотурбинный двигатель, имеющий высокие характеристики крутящего момента, включается при движении по труднопроходимой местности, гарантируя надёжную работу в условиях холодной погоды и т. п.
С точки зрения расхода топлива комбинированная установка является экономичной. В ближайшем будущем можно получить удельную мощность комбинированной силовой установки 30 л. с./т и выше. Однако в настоящее время уменьшение веса и размеров комбинированной силовой установки представляет серьёзную проблему. Дополнительными трудностями являются высокая стоимость изготовления привода к газотурбинному двигателю, сложность системы управления данной установкой и большая нагрузка на подшипники. Кроме того, имеются затруднения в снабжении запасными частями и подготовке специалистов.
Характеристики некоторых танковых двигателей рассмотренных типов приведены в таблице.
Тактико-технические характеристики двигателей зарубежных армии
Примечания: коленчатый вал - 2400 об/мин; 2 с устройством охлаждения воздуха; 3 с турбонагнетателем; < при 1950 об/мин на топливе DF-2; 1 при 1400 об/мин на топливе F46-185; s примерно при 2100 об/мин.
