В-92С2 – V-образный четырёхтактный 12-ти цилиндровый дизельный двигатель, используемый на танках Т-90, а так же на новейших Т-72Б3.
История создания
B-92С2 является продолжателем семейства двигателей В-2, история создания которых уходит в далекие 30-ые годы прошлого века. Конечно, современный двигатель это уже совсем другой агрегат, однако его габариты и рабочий объем остаются прежними уже более 80-ти лет. Изначально он разрабатывался для применения на бомбардировщиках, но модель получилась настолько удачная, что после ряда доработок его начали устанавливать и на танки.
Различные улучшенные модификации этого двигателя устанавливались на многие советские танки. Непосредственно на Т-90 изначально устанавливался двигатель В-84, однако уже при его создании было понятно, что он до конца не раскрывает все возможности танка. Разработка 92-ой модели затянулась, так как попала на 90-ые годы прошлого века, когда стране было явно не до танковых дизелей. Первые испытания начались в конце 90-ых годов, а в 2000 году он был принят для эксплуатации и пошёл в серийное производство. С того времени на всех новых танках Т-90 используется двигатель B-92С2.
Двигатель В2-34
Общее описание
B-92С2 самый современный на данный момент серийный танковый двигатель в России, глубокая модернизация двигателя В-2. Выпускается на Челябинском Тракторном Заводе.
Танковый двигатель существенно отличается от двигателей гражданского назначения. Если основной задачей гражданских моделей является большой моторесурс, то для военной машины на передний план выходит надежность в любых условиях, удельная мощность и многотопливность. Для работы B-92С2 используются различные виды дизельного топлива, каждый из которых лучше всего подходит для определенной местности и температуры окружающей среды. При крайней необходимости допускается даже использование авиационного топлива некоторых типов, но ресурс двигателя при этом очень страдает. В двигателе используется жидкостное охлаждение, а благодаря удачному расположению, которое предотвращает сильный нагрев корпуса, снижается заметность для систем ИК-наведения.
Удельная мощность составляет примерно 22 л.с./т, что является практически идеальным показателем, ведь при большей удельной мощности расходуется большее количество горючего, при этом танк не выигрывает в ходовых качествах и маневренности. Но именно по этому показателю данный двигатель не подойдет для новейшего танка Армата, так как тот заметно тяжелее Т-90.
В конструкции двигателя используются алюминиевые сплавы, что существенно уменьшает общий вес двигателя. Так же для повышения ресурса клапаны изготавливаются из хромомолибденовой стали.
Применение
Двигатель B-92С2 устанавливается на Т-90А и более поздние модификации танка, выпущенные после 2004 года, а так же на новейшие модификации Т-72Б3
Несмотря на отличные показатели надежности, B-92С2 все-таки имеет некоторые ограничения по использованию:
- Температура воздуха -40/50 градусов (при использовании арктического дизельного топлива до -50 градусов)
- Высота над уровнем моря не более 3000 м
- Относительная влажность не более 98% при температуре 20 градусов
- Максимальный продольный угол наклона не более 25 градусов
- Максимальный поперечный угол наклона не более 30 градусов
Танк Т-90А
Технические характеристики
Габариты
- Длина – 1560
- Высота - 950
- Масса: 1020 кг
- Объём: 38,8 литров
Рабочие характеристики
- Мощность двигателя - 736 кВт (1000 л.с.)
- Частота вращения – 2000 об/мин
- Максимальный крутящий момент – 3920 Н.м.
- Запас по крутящему моменту: 25%
- Удельный расход топлива: 156 г/л.с.*ч
- Удельная мощность двигателя: - 0,98 л.с./кг
- Количество цилиндров - 12
- Диаметр цилиндра: 150,0 мм
- Ход поршня в цилиндре:
- с главным шатуном: 180,0 мм
- с прицепным шатуном: 186,7 мм
- Моторесурс – 1200 часов.
Форсированная модификация
После серьёзной модернизации танков Т-72 и Т-90 назрел вопрос о недостаточной мощности устанавливаемых для них двигателей. Для создания абсолютно новой модели может потребоваться достаточно много времени, поэтому было решено в очередной раз усовершенствовать проверенный годами агрегат. Новый двигатель получил обозначение B-92С2Ф (форсированный).
Максимальная мощность выросла до 1130 л.с. Картер, коленчатый вал, шатунно-поршневую группу пришлось серьезно усилить, чтобы они могли стабильно и надежно работать на повышенных режимах. Серьезным улучшением подверглись турбокомпрессор, система охлаждение и выпускная система. Однако у форсирования есть и недостаток, ведь за повышенную мощность приходится платить сокращение моторесурса двигателя, который теперь ровняется 1000 часам.
Впервые форсированный двигатель продемонстрировали на танковом биатлоне в 2017. В настоящий момент планируется его установка на танки Т-72Б3 и Т-90МС «Тагил» .
В 1955 году было принято правительственное решение о создании на Харьковском заводе транспортного машиностроения конструкторского бюро по специальному дизелестроению и о создании нового танкового дизеля. Главным конструктором КБ был назначен профессор А.Д.Чаромский.
Выбор конструктивной схемы будущего дизеля определился, главным образом, опытом работы над 2-тактными дизелями ОНД ЦИАМ и двигателем У-305, а также стремлением наиболее полно удовлетворить требования конструкторов нового танка Т-64, разрабатываемого на этом заводе под руководством главного конструктора А.А. Морозова: обеспечить минимальные размеры дизеля, особенно по высоте, в сочетании с возможностью размещения его в танке в поперечном положении между бортовыми планетарными коробками передач. Была выбрана схема 2-тактного дизеля с горизонтальным расположением пяти цилиндров с противоположно движущимися в них поршнями. Решено было выполнить двигатель с надувом и утилизацией энергии выхлопных газов в турбине.
Чем же обосновывался выбор дизеля, работающего по 2-тактному циклу?
Ранее, в 20-х-30-х годах создание 2-тактного дизеля для авиации и наземных транспортных средств сдерживалось из-за многих нерешенных проблем, которые не могли быть преодолены при накопленном к тому времени уровне знаний, опыта и возможностей отечественной промышленности.
Изучение и исследования 2-тактных дизелей некоторых зарубежных фирм приводило к выводам о значительной трудности освоения их в производстве. Так, например, изучение Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ) в 30-х годах дизеля Jumo-4 конструкции Гуго Юнекерса показало значительны проблемы, связанные с освоением в производстве подобных двигателей отечественной промышленностью того периода. Было известно также, что неудачи с освоением в производства двигателя Юнкерса претерпели Англия и Япония, закупившие лицензию на этот дизель. В то же время в 30-х, и в 40-х годах в нашей стране уже велись научно-исследовательские работы по 2-тактным дизелям и изготовлялись экспериментальные образцы таких двигателей. Ведущая роль в этих работах принадлежала специалистам ЦИАМ и, в частности, его Отделу нефтяных двигателей (ОНД). В ЦИАМ были спроектированы и изготовлены образцы 2-тактных дизелей различной размерности: ОН-2 (12/16,3), ОН-16 (11/14), ОН-17 (18/20), ОН-4 (8/9) и ряд других оригинальных двигателей.
Среди них был двигатель ФЭД-8, спроектированный под руководством видных учёных-двигателистов Б.С.Стечкина, Н.Р.Брилинга, А.А.Бессонова. Он представлял собой 2-тактный 16-цилиндровый Х-образный авиационный дизель с клапонно-поршневым газораспределением, с размерностью 18/23, развивающим мощность 1470 кВт (2000 л.с.). Одним из представителей 2-тактных дизелей с наддувом стал изготовленный в ЦИАМ под руководством Б.С.Стечкина звездообразный 6-цилиндровый турбопоршневой дизель мощностью 147…220 кВт (200…300 л.с.). Мощность газовой турбины передавалась на коленчатый вал через соответствующий редуктор.
Принятое тогда при создании двигателя ФЭД-8 решение по самой идеи и конструктивной схеме представлял тогда значительный шаг вперед. Однако рабочий процесс и особенно процесс газообмена при высокой степени наддува и петлевой продувки не были предварительно отработаны. Поэтому дизель ФЭД-8 не получил дальнейшего развития и в 1937 году работы над ним были прекращены.
После войны достоянием СССР становятся немецкая техническая документация. Она попадают А.Д. Чаромскому, как разработчику авиационных двигателей, и его заинтересовывает «чемодан» Юнкерса.
«Чемодан» Юнкерса – серия авиационных двухтактных турбопоршневых двигателей Jumo 205 с противоположно движущимися поршнями была создан в начале 30-х годов двадцатого века. Характеристики двигателя Jumo 205-C следующие: 6-циллиндровый, мощность 600 л.с. ход поршня 2 x 160 мм, объем 16.62 л., степень сжатия 17:1, при 2.200 об./мин.
Двигатель Jumo 205
В годы войны было выпущено около 900 двигателей, которые успешно применялись на гидросамолетах До-18, До-27, позднее и на быстроходных катерах. Вскоре после завершения ВОВ в 1949 году было решено установить такие двигатели на восточногерманские патрульные катера, которые были в строю до 60-х годов.
На базе этих разработок А.Д.Чаромским в 1947 г. в СССР был создан двухтактный авиадизель М-305 и одноцилиндровый отсек этого двигателя У-305.Этот дизель развивал мощность 7350 кВт (10000 л.с.) при малой удельной массе (0,5 кг/л.с.) и низком удельном расходе топлива -190 г/кВтч (140 г/л.с.ч). Было принято Х-образное расположение 28 цилиндров (четыре 7-цилиндровых блока). Размерность двигателя была выбрана равной 12/12. Высокий наддув осуществлялся турбокомпрессором, механически связанного с валом дизеля. Для проверки основных характеристик, заложенных в проекте М-305, отработки рабочего процесса и конструкции деталей был построенный экспериментальный образец двигателя, имевший индекс У-305. В проектировании, доводке и испытаниях этого дизеля принимали активное участие Г.В.Орлова, Н.И.Рудаков, Л.В.Устинова, Н.С.Золотарев, С.М.Шифрин, Н.С.Соболев, а также технологи и рабочие опытного завода ЦИАМ и мастерской ОНД.
Проект полноразмерного авиадизеля М-305 не был реализован, так как работы ЦИАМ, как и всей авиационной промышленности страны, в то время уже были ориентированы на освоение турбореактивных и турбовинтовых двигателей и потребность в 10000-сильном дизеле для авиации отпала.
Полученные на дизеле У-305 высокие показатели: литровая мощность двигателя 99 кВТ/л (135л.с./л), литровая мощность с одного цилиндра почти 220 кВт (300л.с.) при давлении наддува 0,35 МПа; высокая частота вращения (3500 об/мин) и данные ряда успешных длительных испытаний двигателя – подтверждало возможность создания эффективного малогабаритного 2-тактного дизеля транспортного назначения с аналогичными показателями и элементами конструкции.
В 1952 г. лаборатория №7 (бывший ОНД) ЦИАМ правительственным решением была преобразована в Научно-исследовательскую лабораторию двигателей (НИЛД) с подчинением её Министерству транспортного машиностроения. Инициативная группа сотрудников – высококвалифицированных специалистов по дизелям (Г.В.Орлова, Н.И.Рудаков, С.М.Шифрин и др.) во главе с профессором А.Д.Чаромским уже в составе НИЛД (впоследствии- НИИД) продолжают работы по доводке и исследованию 2-тактного двигателя У-305.
Дизель 5ТДФ
В 1954 году А.Д.Чаромским было внесено предложение в правительство о создании 2-тактного танкового дизеля. Это предложение совпало с требованием главного конструктора нового танка А.А. Морозова, и А.Д. Чаромский был назначен главным конструктором завода им. В. Малышева в Харькове.
Так как танковое моторное КБ этого завода осталось в основном своем составе в Челябинске, то А.Д. Чаромскому пришлось формировать новое КБ, создавать опытную базу, налаживать опытное и серийное производство, заниматься отработкой технологии, которой не располагал завод. Работы начались с изготовления одноцилиндровой установки (ОЦУ), аналогичной двигателю У-305. На ОЦУ велась отработка элементов и процессов будущего полноразмерного танкового дизеля.
Основными участниками этих работы были А.Д.Чаромский, Г.А.Волков, Л.Л.Голинец, Б.М.Кугель, М.А,Мексин, И.Л.Ровенский и др.
В 1955 году к проектным работам на заводе по дизелю подключились сотрудники НИЛД: Г.В.Орлова, Н.И.Рудаков, В.Г.Лавров, И.С.Эльперин, И.К.Лаговский и др. Специалиста НИЛД Л.М.Белинский, Л.И.Пугачев, Л.С.Ронинсон, С.М.Шифрин проводили на Харьковском заводе транспортного машиностроения экспериментальны работы на ОЦУ. Так появляется советский 4ТПД. Это был рабочий двигатель, но с одним недостатком – мощность была чуть более 400 л.с., что для танка было мало. Чаромский ставит еще один цилиндр и получает 5ТД.
Введение дополнительного цилиндра серьезно изменило динамику двигателя. Возникла неуравновешенность, которая вызывала в системе интенсивные крутильные колебания. К ее решению подключаются ведущие научные силы Ленинграда (ВНИИ-100), Москвы (НИИД) и Харькова (ХПИ). 5ТДФ был доведен до кондиции ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО, методом проб и ошибок.
Размерность этого двигателя была выбрана равной 12/12, т.е. такой же, как на двигателе У-305 и ОЦУ. Для улучшение приемистости дизеля турбину и компрессор было решено механически связать с коленчатым валом.
Дизель 5ТД имел следующие особенности:
Высокая мощность – 426 кВт (580 л.с.) при сравнительно малых габаритных размерах;
Повышенная частота вращения – 3000 об/мин;
Эффективность наддува и утилизации энергии отработанных газов;
Малая высота (менее 700 мм);
Уменьшение на 30-35% теплоотдача по сравнению с существующими 4-тактными(без наддува) дизелями, а следовательно, и меньший объем, необходимый для системы охлаждения силовой установки;
Удовлетворительная топливная экономичность и возможность работы двигателя не только на дизельном топливе, но и на керосине, бензине и различных их смесях;
Отбор мощности с обоих его концов и сравнительно малая его длина, обеспечивающая возможность компоновки МТО танка с поперечным расположением дизеля между двумя бортовыми коробками передач в значительно меньшем занимаемом объеме, чем при продольном расположении двигателя и центральной коробки передач;
Удачное размещение таких агрегатов, как воздушный компрессор высокого давления со своими системами, стартер-генератор и др.
Сохранив поперечное расположение мотора с двухсторонним отбором мощности и двумя планетарными бортовыми трансмиссиями, расположенными побортно по обе стороны двигателя, конструкторы сместили на освободившиеся места по бокам мотора, параллельно коробкам перемены передач, компрессор и газовую турбину, ранее в 4ТД смонтированные сверху на блоке двигателя. Новая компоновка позволила вдвое уменьшить объем МТО по сравнению с танком Т-54, причем из него были исключены такие традиционные узлы, как центральная КПП, редуктор, главный фрикцион, бортовые планетарные механизмы поворота, бортовые передачи и тормоза. Как отмечалось позднее в отчете ГБТУ, трансмиссия нового типа позволила сэкономить 750 кг массы и состояла из 150 механообработанных деталей вместо прежних 500.
Все системы обслуживания двигателя были сблокированы сверху над дизелем, образуя "второй этаж" МТО, схема которого получила наименование "двухъярусной".
Высокие показатели двигателя 5ТД потребовали использования в его конструкции ряда новых принципиальных решений и специальных материалов. Поршень для этого дизеля, например, изготовлялся с использованием жаровой накладки и проставки.
В качестве первого поршневого кольца было применено неразрезное жаровое кольцо манжетного типа. Цилиндры выполнялись стальными, хромированными.
Возможность работы двигателя с высоким давлением вспышки обеспечивалось силовой схемой двигателя с несущими стальными болтами, литым алюминиевым блоком, разгруженным от действия газовых сил, а также отсутствие газового стыка. Улучшение процесса продувки и наполнения цилиндров (а это проблема для всех 2-тактных дизелей) способствовало в определенной мере газодинамическая схема с использованием кинетической энергии выхлопных газов и эжекционного эффекта.
Струйно-вихревая система смесеобразования, при которой характер и направление топливных струй согласованы с направлением движения воздуха, обеспечивала эффективную турбулизацию топливно-воздушной смеси, что способствовало улучшению процесса тепло- и массообмена.
Специально подобранная форма камеры сгорания также позволяла улучшить процесс смесеобразования и сгорания. Крышки коренных подшипников стягивались с блок-картером стальными силовыми болтами, воспринимающих нагрузку от газовых сил, действующих на поршень.
К одному торцу блока-картера прикреплялась плита с турбиной и водяным насосом, а к противоположному торцу крепилась плита главной передачи и крышки с приводами к нагнетателю, регулятору, датчику тахометра, компрессору высокого давления и воздухораспределителю.
В январе 1957 г. первый опытный образец танкового дизеля 5ТД был подготовлен к стендовым испытаниям. По окончании стендовых испытаний 5ТД в том же году был передан на объектовые (ходовые) испытания в опытном танке "объект 430", а к маю 1958 г. прошел межведомственные Государственные испытания с хорошей оценкой.
И все же дизель 5ТД в серийное производство решили не передавать. Причиной вновь стало изменение требований военных к новым танкам, в очередной раз вызвавшее необходимость роста мощности. С учетом очень высоких технико-экономических показателей двигателя 5ТД и заложенные в нем резервы (что продемонстрировали и испытания) новую силовую установку мощностью порядка 700 л.с. решили создать на его основе.
Создания такого оригинального для Харьковского завода транспортного машиностроения двигателя потребовало изготовления значительно технологической оснастки, большого числа опытных образцов дизеля и проведение длительных многократных испытаний. Нужно учитывать при этом, что конструкторский отдел завода – впоследствии Харьковское конструкторское бюро машиностроения (ХКБД), и моторное производство создавались после войны практически заново.
Одновременно с проектированием дизеля для отработки элементов его конструкции и рабочего процесса на заводе был создан большой комплекс экспериментальных стендов и различных установок (24 единицы). Это в значительной степени помогло проверить и отработать конструкции таких узлов, как нагнетатель, турбина, топливный насос, выпускной коллектор, центрифуга, водяной и масляные насосы, блок-картер и др. К моменту сборки первого образца дизеля эти элементы были уже предварительно проверены на стендах, однако их отработка продолжалась и далее.
В 1959 г. По требованию главного конструктора нового танка (А.А.Морозова), для которого целевым назначением разрабатывался этот дизель, было признано необходимым увеличить его мощность с 426 кВт (580 л.с.) до 515 кВт (700л.с.). Форсированный вариант двигателя получил наименования 5ТДФ.
За счет увеличение частоты вращения компрессора наддува была повышена литровая мощность двигателя. Однако в результате форсирования дизеля появились новые проблемы, прежде всего по надежности узлов, агрегатов.
Конструкторы ХКБД, НИИД, ВНИИтрансмаш, технологи завода и институтов ВНИТИ и ЦНИТИ (с 1965 г.) провели огромный объем расчетных, исследовательских, конструкторских и технологических работ по достижению требуемой надежности и наработки дизеля 5ТДФ.
Наиболее трудными оказалась проблемы повышения надежности работы поршневой группы, топливной аппаратуры, турбокомпрессора. Каждое, даже незначительное улучшение давалось только в результате проведения целого комплекса конструкторских, технологических, организационных (производственных) мероприятий.
Первая партия дизелей 5ТДФ характеризовалась большой нестабильностью качества изготовления деталей и узлов. Определенная часть дизелей из выпускаемой серии (партии) нарабатывала установленную гарантийную наработку (300ч). Вместе с тем, значительная часть двигателей снималась со стендов до гарантийной наработки из-за тех или иных дефектов.
Специфика быстроходного 2-тактного дизеля заключается в более сложной системе газообмена, чем в 4-тактном, повышенном расходе воздуха, более высокой тепловой нагрузки поршневой группы. Поэтому требовались жесткость и вибростойкость конструкции, более строгое соблюдение геометрической формы ряда деталей, высокие антизадирные свойства и износостойкость цилиндров, жаростойкость и механическая прочность поршней, тщательный дозированный подвод и отвод смазки цилиндров и повышения качества трущихся поверхностей. Для учета этих специфических особенностей 2-тактных двигателей и надо было решить сложные конструкторские и технологические проблемы.
Одной из наиболее ответственных деталей, обеспечивающих четкое газораспределение и защиту уплотнительных поршневых колец от перегрева, было нарезное стальное тонкостенное жаровое кольцо манжетного типа со специальным антифрикционным покрытием. В доводке дизеля 5ТДФ проблема работоспособности этого кольца стала одной из основных. В процессе доводки длительное время происходили задиры и поломки жаровых колец из-за деформации их опорной плоскости, неоптимальная конфигурация, как самого кольца, так и корпуса поршня, неудовлетворительного хромирования колец, недостаточной смазки, неравномерной подачи топлива форсунками, скалывания окалины и отложение солей, образующихся на накладке поршня, а также из-за пылевого износа, связанного с недостаточной степенью очистки всасываемого двигателем воздуха.
Только в результате длительной и напряженной работы многих специалистов завода и научно-исследовательских и технологических институтов, по мере улучшение конфигурации поршня и жарового кольца, совершенствования технологии изготовления, регулировка элементов топливной аппаратуры, улучшение смазки, применение более эффективных антифрикционных покрытий, а также доработки системы воздухоочистки были практически устранены дефекты, связанных с работой жарового кольца.
Поломки трапециевидных поршневых колец, например, были устранены путем уменьшения осевого зазора между кольцом и канавкой поршня, улучшения материала, изменения конфигурации поперечного сечения кольца (перешли с трапециевидного на прямоугольное) и уточнения технологии изготовления колец. Поломки болтов, крепящих накладки поршней, были устранены изменением резьбы и контровки, ужесточения контроля в производстве, ограничением усилия затяжки и применением улучшенного материала болтов.
Стабильность расхода масла была достигнута за счет повышения жесткости цилиндров, уменьшения размеров вырезов на концах цилиндров, ужесточения контроля при изготовлении маслосборных колец.
Путем доводки элементов топливной аппаратуры и совершенствования газообмена было получено некоторое улучшение топливной экономичности и снижения максимального давления вспышки.
За счет повышения качества применяемой резины и упорядочения зазора между цилиндром и блоком были устранены случаи течи охлаждающей жидкости через резиновые уплотнительные кольца.
В связи с существенным увеличением передаточного числа от коленчатого вала к нагнетателю на некоторых дизелях 5ТДФ были выявлены такие дефекты, как пробуксовка и износ дисков фрикционной муфты, поломки колеса нагнетателя и выход из строя его подшипников, которые отсутствовали на дизеле 5ТД. Для их устранения пришлось провести такие мероприятия, как подбор оптимальной затяжки пакета дисков фрикционной муфты, увеличения числа дисков в пакете, устранения концентраторов напряжения в рабочем колесе нагнетателя, виброголтовка колеса, повышения демпфирующих свойств опоры, подбор более качественных подшипников. Это позволило ликвидировать дефекты, явившиеся следствием форсирования дизеля по мощности.
Повышение надежности и наработки дизеля 5ТДФ в значительной степени способствовало применения более качественных масел со специальными присадками.
На стендах ВНИИтрансмаш с участием сотрудников ХКБД и НИИД был выполнен большой объем исследований работы дизеля 5ТДФ в условиях реальной запыленности всасываемого воздуха. Они в конечном итоге завершились успешными «пылевыми» испытаниями двигателя в течении 500 часов его работы. Этим была потверждена высокая степень отработки цилиндро-поршневой группы дизеля и системы воздухоочистки.
Параллельно с доводкой самого дизеля проводилось его многократные испытания совместно с системами силового установки. При этом шло усовершенствования систем, решался вопрос их взаимоувязки и надежной работы в танке.
Главным конструктором ХКБД в решающий период доводки дизеля 5ТДФ был Л.Л.Голинец. Бывший главный конструктор А.Д.Чаромский был на пенсии, продолжал принимать участие в доводке в качестве консультанта.
Освоения серийного производства дизеля 5ТДФ в новых, специально построенных цехах завода, с новыми кадрами рабочих и ИТР, которые учились на этом двигателе, вызывало множество трудностей, потребовало значительного повышения технического уровня в оснащении производства, большого напряжения труда многих коллективов заводских служб и цехов, значительное участие специалистов других организаций.
До 1965 года двигатель 5ТДФ выпускался отдельными сериями (партиями). Каждая последующая серия включала ряд разработанных и проверенных на стендах мероприятий, устраняющие дефекты, выявленные в процессе испытания и в ходе опытной эксплуатации в армии.
Однако фактическая наработка двигателей не превышала 100 часов.
Существенный перелом в повышении надежности дизеля произошел в начале 1965 года. К этому времени в конструкцию и технологию его изготовления был внесен большой объем изменений. Внедренные в производство, эти изменения позволили повысит наработку очередной серии двигателей до 300 часов. Проведенные длительные пробеговые испытания танков с двигателями этой серии подтвердили значительно возросшую надежность дизелей: все двигателя при этих испытаниях отработали 300 часов, а часть из них (выборочно), продолжив испытания, наработала и по 400…500 часов.
В 1965 году была, наконец, выпущена установочная партия дизелей по откорректированной чертежно-технической документации и технологии для серийного производства. Всего в 1965 году было изготовлено 200 серийных двигателей. Началось наращивания выпуска, достигшая максимума в 1980 году. В сентябре 1966 года дизель 5ТДФ прошел межведомственные испытания.
Рассматривая создания дизеля 5ТДФ, следует отметить ход его технологической отработки как двигателя совершенно нового для производства завода. Практически одновременно с изготовлением опытных образцов двигателя и его конструкторской доводкой проводились его технологическая отработка и строительство новых производственных мощностей завода и комплектования их оборудованием.
По уточненным чертежам первых образцов двигателей уже в 1960 году была начата разработка проектной технологии изготовления 5ТДФ, а с 1961 года приступили к изготовлению рабочей технологической документации. Конструктивные особенности 2-тактного дизеля, применения новых материалов, высокая точность его отдельных и узлов требовали от технологии применения принципиально новых методов при обработке и даже сборки двигателя. Проектирования технологических процессов и их оснащения осуществлялось как технологическим службами завода во главе с А.И.Исаевым, В.Д.Дьяченко, В.И.Дощечкиным и другими, так и сотрудниками технологических институтов отрасли. К решению многих металлургических и материаловедческих проблем были привлечены специалисты Центрального научно-исследовательского института материалов (директор Ф.А.Куприянов).
Строительство новых цехов моторного производства Харьковского завода транспортного машиностроения велось по проекту института «Союзмашпроект» (главный инженер проекта С.И.Шпынов).
В течение 1964-1967 гг. новое дизельное производство комплектовалось тем оборудованием (особенно специальными станками – более 100 единиц), без которых практически невозможно было бы организовать серийное изготовление деталей дизеля. Это были алмазнорасточные и многошпиндельные станки для обработки блока, специальные токарные и финишные станки для обработки коленчатых валов и др. До ввода новых цехов и участков опробования и отладка технологии изготовления ряда основных деталей, а также изготовления установочных партий и первых серий двигателя были временно организованы на производственных площадках корпуса крупных тепловозных дизелей.
Ввод в эксплуатацию основных мощностей нового дизельного производства осуществлялся поочередно в период 1964-1967 гг. В новых цехах был обеспечен полный цикл производства дизелей 5ТДФ, кроме заготовительного производства, размещенного на основной площадке завода.
При формировании новых производственных мощностей большое внимание было уделено повышению уровня и организации производства. Изготовлению дизеля было организовано по поточному и групповому принципу с учетом последних достижений того периода в этой области. Использовались наиболее прогрессивные средства механизации и автоматизации обработки деталей и сборки, что обеспечивало создания комплексно-механизированного производства дизеля 5ТДФ.
В процессе формирования производства была проведена большая совместная работа технологов и конструкторов по повышению технологичности конструкции дизеля, в ходе которой технологами было выдано в ХКБД около шести тысяч предложений, значительная часть которых нашла отражения в конструкторской документации двигателя.
По техническому уровню новое дизельное производство значительно превосходило достигнутые к тому времени показатели предприятия отрасли, выпускавших аналогичную продукцию. Коэффициент оснащенности процессов производства дизеля 5ТДФ достиг высокой величины – 6,22. Только за 3 года было разработано более 10 тысяч технологических процессов, спроектировано и изготовлено более 50 тысяч наименования оснастки. К изготовлению оснастки и инструмента, в порядке оказания помощи заводу имени Малышева, были привлечены ряд предприятий Харьковского совнархоза.
В последующие годы (после 1965г.) уже в ходе серийного производства дизеля 5ТДФ, силами технологических служб завода и ЦНИТИ производились работы по дальнейшему совершенствованию технологий с целью снижения трудоемкости, повышения качества и надежности двигателя. Сотрудниками ЦНИТИ (директор Я.А.Шифрин главный инженер Б.Н.Сурнин) в течении 1967-1970 гг. было разработано более 4500 технологический предложений, обеспечивающих снижения трудоемкости более чем на 530 нормо-часов и значительное сокращение потерь от брака в ходе производства. Одновременно эти мероприятия позволили более чем в два раза сократить количество подгоночных операций и селективных соединений деталей. Результатом внедрения комплекса конструкторский и технологический мероприятий явилась более надежная и качественная работа двигателя в эксплуатации с гарантийной наработкой 300 часов. Но работы технологов завода и ЦНИТИ совместно с конструкторами ХКБД продолжались. Необходимо было повысить наработку двигателя 5ТДФ в 1,5…2,0 раза. Эта задача так же решена. 2-тактный танковый дизель 5ТДФ был доработан и освоен в производстве на Харьковском заводе транспортного машиностроения.
Весьма существенную роль в организации производства дизеля 5ТДФ сыграл директор завода О.А.Соич, а также ряд руководителей отрасли (Д.Ф.Устинов, Е.П.Шкурко, И.Ф.Дмитриев и др.), постоянно контролировали ход доработки и освоения производства дизеля, а также принимавшие непосредственное участие в решении технических и организационных проблем.
Системы автономного факельного подогрева и масловпрыска позволили впервые (в 1978 г.) обеспечить холодный пуск танкового дизеля при температурах до -20 градусов С (с 1984 г. до -25 градусов С). Позже (в 1985 г.) стало возможным с помощью системы ПВВ (подогреватель впускного воздуха) осуществлять холодный пуск четырехтактного дизеля (В-84-1) на танках Т-72, но только до температуры -20 градусов С, причем не более двадцати пусков в пределах гарантийного ресурса.
Самое главное 5ТДФ плавно перешел в новое качество в дизелях серии 6ТД (6ТД-1…6ТД-4) с диапазоном мощностей 1000-1500 л.с. и превосходящих по ряду основных параметров зарубежные аналоги.
СВЕДЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ
Применяемые эксплуатационные материалы
Основным, видом топлива для питания двигателя является топливо для быстроходных дизелей ГОСТ 4749-73:
При температуре окружающей среды не ниже +5°С - марки ДЛ;
При температуре окружающей среды от +5 до -30°С - марки ДЗ;
При температуре окружающей среды ниже -30°С - марки ДА.
В случае необходимости допускается при температуре окружающей среды выше +50°С применять топливо марки ДЗ.
Кроме топлива для быстроходных дизелей двигатель может работать на топливе для реактивных двигателей TC-1 ГОСТ 10227-62 или автомобильном бензине А-72 ГОСТ 2084-67, а также смесях применяемых топлив в любых пропорциях.
Для смазки двигателя применяется масло М16-ИХП-3 ТУ 001226-75. В случае отсутствия этого масла допускается применение масла МТ-16п.
При переходе с одного масла на другое остатки масла из картерной полости двигателя и масляного бака машины необходимо слить.
Смешивание применяемых масел между собой, а также применение других марок масел запрещаются. Допускается смешивание в масляной системе несливаемого остатка одной марки масла с другой, вновь заправленной.
При сливе температура масла должна быть не ниже +40°С.
Для охлаждения двигателя при температуре окружающей среды не ниже +5°С применяется чистая пресная вода без механических примесей, пропущенная через специальный фильтр, придаваемый в ЭК машины.
Для предохранения двигателя от коррозии и «акипеобразования в воду, пропущенную через фильтр, добавляют 0,15% трехкомпонентной присадки (по 0,05% каждого из компонентов).
Присадка состоит из тринатрийфосфата ГОСТ 201-58, хромпика калиевого ГОСТ 2652-71 и нитрита натрия ГОСТ 6194-69 необходимо предварительно растворить в 5-6 л воды, пропущенной через химический фильтр и подогретой до температуры 60-80°С. В случае дозаправки 2-3 л разрешается (разово) применять воду без присадки.
Засыпать антикоррозионную присадку непосредственно в систему запрещается.
При отсутствии трехкомпонентной присадки допускается применение чистого хромпика 0,5%.
При температуре окружающего воздуха ниже +50°С следует применять низкозамерзающую жидкость (антифриз) марки «40» или «65» ГОСТ 159-52. Антифриз марки «40» применяется при температуре окружающего воздуха до -35°С, при температуре ниже - 35°С - антифриз марки «65».
Двигатель заправлять топливом, маслом и охлаждающей жидкостью с соблюдением мер, предотвращающих попадание механических примесей и пыли, а в топливо и масло, кроме того, влаги.
Заправлять топливо необходимо через фильтр с шелковым полотном. Заправлять масло рекомендуется с помощью специальных маслозаправщиков. Масло, воду и низкозамерзающую жидкость заправлять через фильтр с сеткой № 0224 ГОСТ 6613-53.
Заправлять системы до уровней, предусмотренных инструкцией по эксплуатации машины.
Для полного заполнения объемов систем смазки и охлаждения необходимо после заправки на 1-2 мин запустить двигатель, после чего проверить уровни и при необходимости дозаправить системы,
В процессе эксплуатации необходимо контролировать количество охлаждающей жидкости и масла в системах двигателя и поддерживать их уровни IB заданных пределах.
Не допускать работу двигателя при наличии в баке системы смазки двигателя менее 20 л масла.
При понижении уровня охлаждающей жидкости вследствие испарения или утечек в систему охлаждения доливать соответственно воду или антифриз.
Охлаждающую жидкость и масло сливать через специальные сливные клапаны двигателя и машины (котел подогрева и масляный бак) с помощью шланга со штуцером при открытых заправочных горловинах. Для полного удаления остатков воды из системы охлаждения во избежание ее замерзания рекомендуется систему пролить 5-6 л низкозамерзающей жидкостью.
Особенности работы двигателя на различных видах топлива
Работа двигателя на различных видах топлива осуществляется механизмом управления подачей топлива, имеющим два положения установки рычага многотопливности: работа на топливе для быстроходных дизелей, топливе для реактивных двигателей, бензине (со снижением мощности) и их смесях в любых пропорциях; работа только на бензине.
Эксплуатация на других видах топлива при этом положении рычага категорически запрещается.
Установка механизма управления подачей топлива из положения «Работа на дизельном топливе» в положение «Работа на бензине» осуществляется вращением регулировочного винта рычага многотопливности по ходу часовой стрелки до упора, а из положения «Работа на бензине» в положение «Работа на дизельном топливе» - вращением регулировочного винта рычага многотопливности против хода часовой стрелки до упора.
Особенности запуска и эксплуатации двигателя при работе на бензине. Не менее чем за 2 мин до запуска двигателя необходимо включить насос БЦН машины и интенсивно прокачать топливо ручным подкачивающим насосом машины; во всех случаях независимо от температуры окружающего воздуха перед запуском производить двойной впрыск масла в цилиндры.
Бензиновый центробежный насос машины должен оставаться включенным на протяжении всего времени работы двигателя на бензине, его смесях с другими топливами и при кратковременных остановках (3-5 мин) машины.
Минимально устойчивые обороты на холостом ходу при работе двигателя на бензине составляют 1000 в минуту.
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
О достоинствах и недостатках данного двигателя вспоминает С. Суворов, в своей книге «Т-64».
На танках Т-64А, выпускаемых с 1975 года, было усилено и бронирование башни за счет применения корундового наполнителя.
На этих машинах также была увеличена емкость топливных баков с 1093 л до 1270 л, вследствие чего сзади на башне появился ящик для укладки ЗИП. На машинах прежних выпусков ЗИП размещался в ящиках на правой надгусеничной полке, где и установили дополнительные топливные баки, подключенные в топливную систему. При установке механиком-водителем топливораспределительного крана на любую группу баков (заднюю или переднюю) топливо вырабатывалось в первую очередь из наружных баков.
В механизме натяжения гусеницы была применена червячная пара, которая позволяла ее эксплуатацию без обслуживания в течение всего срока эксплуатации танка.
Эксплуатационные характеристики этих машины были значительно улучшены. Так, например, пробе до очередного номерного обслуживания был увеличен с 1500 и 3000 км до 2500 и 5000 км для Т01 и ТО соответственно. Для сравнения на танке Т-62 ТО1 ТО2 проводилось через 1000 и 2000 км пробега, а на танке Т-72 - через 1600-1800 и 3300-3500 км пробега соответственно. Гарантийный срок работы двигателя 5ТДФ был увеличен с 250 до 500 моточасов, гарантийный срок всей машины составил 5000 км пробега.
Но училище - это только прелюдия, основная эксплуатация началась в войсках, куда я попал после окончания училища в 1978 году. Перед самым выпуском до нас довели приказ Главкома Сухопутных войск о том, что выпускников нашего училища распределять только в те соединения, где имеются танки Т-64. Связано это было с тем, что в войсках имелись случаи массового выхода из строя танков Т-64, в частности, двигателей 5ТДФ. Причина - незнание материальной части и правил эксплуатации этих танков. Принятие на вооружение танка Т-64 было сравнимо с переходом в авиации с поршневых двигателей на реактивные - ветераны авиации помнят, как это было.
Что касается двигателя 5ТДФ, то основных причин выхода его из строя в войсках было две - перегрев и пылевой износ. Обе причины происходили по незнанию или по пренебрежению правил эксплуатации. Основной недостаток этого двигателя - не слишком рассчитан на дураков, иногда требует, чтобы делали то, что написано в инструкции по эксплуатации. В мою бытность уже командиром танковой роты один из моих командиров взводов, выпускник Челябинского танкового училища, готовившего офицеров на танки Т-72 как-то начал критиковать силовую установку танк Т-64. Не нравился ему двигатель и периодичность его обслуживания. Но когда ему был задан вопрос «А сколько раз за полгода вы на своих трех учебных танках открывали крыши МТО и заглядывали в моторно-трансмиссионное отделение?» Оказалось, что ни разу. И танки ходили, обеспечивали боевую подготовку.
И так по порядку. Перегрев двигателя происходил по нескольким причинам. Первая - механик забывал снять коврик с радиатора и затем не смотрел на приборы, но такое бывало очень редко и, как правило, зимой. Вторая, и основная - заправка охлаждающей жидкостью. По инструкции положено заливать воду (в летний период эксплуатации) с трехкомпонентной присадкой, причем вода должна заливаться через специальный сульфофильтр, которым машины ранних выпусков комплектовались все, а на новых машинах такой фильтр выдавался один на роту (10-13 танков). Выходили из строя двигатели, в основном, танков учебной группы эксплуатации, эксплуатировавшихся минимум пять дней в неделю и находящихся обычно на полигонах в полевых парках. При этом механики-водители «учебники» (так называли механиков учебных машин), как правило, трудяги и добросовестные парни, но не знавшие до тонкостей устройства двигателя, могли себе позволить иногда залить воды в систему охлаждения просто из-под крана, тем более что сульфофильтр (который один на роту) хранился обычно на зимних квартирах, где-нибудь в каптерке зампотеха роты. Результат - образование накипи в тонких каналах системы охлаждения (в районе камер сгорания), отсутствие циркуляции жидкости в самом нагреваемом месте двигателя, перегрев и выход двигателя из строя. Образование накипи усугубляло и то, что вода в Германии очень жесткая.
Один раз в соседнем подразделении был выведен двигатель по причине перегрева по вине механика-водителя. Обнаружив небольшую течь охлаждающей жидкости из радиатора, он по совету одного из «знатоков» добавить в систему горчицы купил пачку горчицы в магазине и всю ее высыпал в систему, в результате - засорение каналов и выход двигателя из строя.
Бывали еще и другие сюрпризы с системой охлаждения. Вдруг начинает выгонять охлаждающую жидкость из системы охлаждения через паровоздушный клапан (ПВК). Некоторые, не разобравшись в чем дело, пытаются завести его с буксира - результат разрушение двигателя. Таким образом мой зампотех батальона сделал мне «подарок» к Новому году, и мне пришлось менять двигатель 31 декабря. До Нового года я успел, т.к. замена двигателя на танке Т-64 процедура не очень сложная и, самое главное, не требует центровки при его установке. Больше всего времени при замене двигателя на танке Т-64, как и на всех отечественных танках, занимает процедура слива и заправки масла и охлаждающей жидкости. Если бы на наших танках вместо дюритных соединений трубопроводов стояли разъемы с клапанами, как на «Леопардах» или «Леклерках», то замена двигателя на танках Т-64 или Т-80 по времени занимала бы не больше, чем замена всего силового блока на западных танках. Так, например, в тот памятный день 31 декабря 1980 г. после слива масла и охлаждающей жидкости мы с прапорщиком Е. Соколовым «выкинули» двигатель из МТО всего за 15 минут.
Вторая причина выхода двигателей 5ТДФ из строя - это пылевой износ. Система очистки воздуха. Если своевременно не проверять уровень охлаждающей жидкости, а положено проверять перед каждым выходом машины, то может настать такой момент, когда в верхней части рубашки охлаждения жидкость будет отсутствовать, и происходит местный перегрев. При этом самое слабое место форсунка. В этом случае горят прокладки форсунки либо выходит из строя сама форсунка, затем через трещины в ней или сгоревшие прокладки газы из цилиндров пробиваются в систему охлаждения, и под их давлением жидкость выгоняется через ПВК. Все это не смертельно для двигателя и устраняется при наличии в подразделении знающего человека. На обычных рядных и V-образных двигателях в аналогичной ситуации «ведет» прокладку головки блока цилиндров, и работы в этом случае будет побольше.
Если в такой ситуации двигатель остановить и не принять никаких мер, то через некоторое время цилиндры начнут заполняться охлаждающей жидкостью, двигателя представляет собой инерционную решетку и циклонный воздухоочиститель. Воздухоочиститель согласно инструкции по эксплуатации промывается по необходимости. На танках типа Т-62 он промывался зимой через 1000 км пробега, а летом через 500 км. На танке Т-64 - по необходимости. Вот здесь-то и камень преткновения - некоторые приняли это как то, что можно его вообще не промывать. Необходимость же возникала тогда, когда в циклоны попадало масло. И если хоть в одном из 144 циклонов есть масло, то воздухоочиститель надо промывать, т.к. через этот циклон в двигатель попадает неочищенный воздух с пылью, и далее, как наждаком, стираются гильзы цилиндров и кольца поршней. Двигатель начинает терять мощность, увеличивается расход масла, а потом и вовсе перестает запускаться.
Проверить попадание масла в циклоны нетрудно - достаточно посмотреть входные отверстия циклонов на воздухоочистителе. Обычно смотрели на патрубок выброса пыли из воздухоочистителя, и если на нем обнаруживали масло, то тогда смотрели и воздухоочиститель, и если надо, то промывали. Откуда же попадало масло? Все просто: заливная горловина маслобака системы смазки двигателя расположена рядом с сеткой воздухозаборника. При дозаправке маслом обычно используется лейка, но т.к. опять же на учебных машинах лейки, как правило, отсутствовали (кто-то терял, кто-то положил на гусеничную ленту, забыл и поехал через нее и т.д.), то механики заливали масло просто из ведер, при этом масло проливалось, попадало сначала на сетку воздухозаборника, а затем и в воздухоочиститель. Даже заправляя масло через лейку, но в ветреную погоду, масло ветром забрызгивало на сетку воздухоочистителя. Поэтому со своих подчиненных я требовал при заправке масла стелить на сетку воздухозаборника коврик из ЗИПа танка, в результате чего избегал неприятностей с пылевым износом двигателя. При этом надо отметить, что условия запыленности в Германии в летнее время были самые что ни есть суровые. Так, например, во время дивизионных учений в августе 1982 года при совершении марша по лесным просекам Германии из-за висевшей пыли не было даже видно, где заканчивается ствол пушки собственного танка. Дистанцию между машинами в колонне выдерживали буквально нюхом. Когда до впередиидущего танка оставалось буквально несколько метров, то можно было различить запах его выхлопных газов и вовремя затормозить. И так 150 километров. После совершения марша всё: танки, люди и их лица, комбинезоны и сапоги были одного цвета - цвета дорожной пыли.
Дизель 6ТД
Одновременно с конструкторской и технологической доводкой дизеля 5ТДФ коллектив конструкторов ХКБД приступил к разработки следующей модели 2-тактного такового дизеля уже в 6-цилиндровом исполнении с повышенной мощностью до 735 кВт (1000 л.с.). Этот двигатель, так же, как и 5ТДФ, представлял собой дизель с горизонтально расположенными цилиндрами, встречно движущимися поршнями и прямоточной продувкой. Дизель получил наименование 6ТД.
Турбонаддув был осуществлен от компрессора, механически (рессорой) связанного с газовой турбиной, преобразующая часть тепловой энергии отработавших газов в механическую работу для привода компрессора.
Поскольку мощность, развиваемую турбиной, была недостаточно для привода компрессора, он с помощью редуктора и механизма передачи был соединён с обоими коленчатыми валами двигателя. Степень сжатия была принята равной 15.
Для получения требуемых фаз газораспределения, при которых обеспечивалась бы необходимая очистка цилиндра от отработавших газов и наполнения сжатым воздухом, было предусмотрено (как и на двигателях 5ТДФ) угловое смещение коленчатых валов в сочетании с несимметричным расположением впускных и выпускных окон цилиндров по их длине. Крутящий момент, снимаемый с коленчатых валов, составляет для впускного вала – 30%, для выпускного -70% от крутящего момента двигателя. Крутящий момент, развиваемый на впускном валу, через шестеренчатую передачу передавался на выпускной вал. Суммарный крутящий момент мог сниматься с обоих концов выпускного вала через муфту отбора мощности.
В октябре 1979 г. Двигатель 6ТД после серьезной доработки цилиндропоршневой группы, топливной аппаратуры, системы воздухоснабжения и другие элементов успешно прошел межведомственные испытания. С 1986 г. Были изготовлены первые 55 двигателей в серийном исполнении. В последующие годы серийный выпуск увеличился и достиг максимума в 1989 г.
Процент подетальной унификации 6ТД с дизелем 5ТДФ составил более 76%, а надежность работы была не ниже, чем у 5ТДФ, который серийно изготовлялся многие годы.
Работы ХКБД под руководством главного конструктора Н.К.Рязанцева по дальнейшему совершенствованию 2-тактного танкового дизеля продолжались. Дорабатывались узлы, механизмы и системы, по которым выявлялись в эксплуатации отдельные дефекты. Совершенствовалась система наддува. Проводились многочисленные стендовые испытания двигателей с введением конструктивных изменениями.
Разрабатывалась новая модификация дизеля – 6ТД-2. Мощность его составляла уже не 735кВт (1000л.с.), как у 6ТД, а 882 кВт (1200л.с.). Подетальная унификация его с дизелем 6ТД была обеспечена более чем на 90%, а с дизелем 5ТДФ – более 69%.
В отличии от двигателя 6ТД на двигателе 6ТД-2 был применен 2-ступенчатый осецентробежный компрессор системы наддува и изменения конструкции турбины, сильфона, масляного центробежного фильтра, патрубка и других узлов. Была также несколько снижена степень сжатия – с 15 до 14,5 и увеличено среднее эффективное давление с 0,98 МПа до 1,27МПа. Удельный расход топлива двигателя 6ТД-2 составил 220 г/(кВт*ч) (162 г/(л.с.*ч)) вместо 215 г/(кВт*ч) (158г/(л.с.*ч)) – для 6ТД. С точки зрения установки в танк дизеля 6ТД-2 был полностью взаимозаменяем с двигателем 6ДТ.
В 1985 г. Дизель 6ТД-2 прошел межведомственные испытания и конструкторская документация была представлена для подготовки и организации серийного производства.
В ХКБД с участием НИИД и других организаций продолжались научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по 2-тактному дизелю 6ТД с целью его форсирования по мощности до значения 1103 кВт (1500л.с.), 1176 кВт (1600л.с.), 1323 кВт (1800л.с.) с проведением проверок на образцах, а также создания на его базе семейство двигателей для ВГМ и народохозяйственных машин. Для ВГМ легкой и промежуточной категории по массе разрабатывались дизеля 3ТД мощностью 184…235 кВт (250-320л.с.), 4ТД мощностью 294…331 кВт (400…450л.с.). Разрабатывался также вариант дизеля 5ДН мощностью 331…367 кВт (450-500л.с.) для колесных машин. Для транспортеров тягачей и инженерных машин разрабатывался проект дизеля 6ДН мощностью 441…515 кВт (600-700л.с.).
Дизель 3ТД
Двигатели ЗТД в трехцилиндровом исполнении являются членами единого унифицированного ряда с серийными двигателями 5ТДФ, 6ТД-1 и 6ТД-2Е. В начале 60-х в Харькове создавалось семейство двигателей на базе 5ТДФ для машин легкой весовой категории (БТР, БМП и др.) и тяжелой весовой категории (танки, 5ТДФ, 6ТД).
Указанные двигатели имеют единую конструктивную схему:
Двухтактный цикл;
Горизонтальное расположение цилиндров;
Высокую компактность;
Низкую теплоотдачу;
Возможность использования при температурах окружающей
Среды от минус 50 до плюс 55 °С;
Малое снижение мощности при высоких температурах
Окружающей среды;
Многотопливность.
Кроме объективных причин в создании семейства двухтактных оппозитных дизелей 3ТД в середине 60-х годов были допущены ошибки. Идея 3-цилиндрового двигателя проверялась на базе 5-цилиндрового, в котором были заглушены два цилиндра. При этом газовоздушный тракт, агрегаты наддува не были согласованы. Естественно, была увеличенной и мощность механических потерь.
Основным препятствием для создания унифицированного семейства двигателей в 60-70-е годы было отсутствие в стране четкой программы развития двигателестроения, руководство «металось» между различными концепциями дизелей и ГТД. В 70-е годы с приходом к руководству страны Л. И. Брежнева ситуация еще более усугубилась, началось параллельное производство танков с разными двигателями – Т-72 и Т-80, которые по своим характеристикам являлись «танками-аналогами» уже производящегося Т-64. Речь про унификацию двигателей танка, БМП и БТР уже не шла.
К сожалению, такая же ситуация была и в других отраслях ВПК - одновременно шли разработки различных КБ в ракетостроении, авиастроении, при этом среди них не выбирались лучшие, а производились параллельно аналогичные изделия разных Конструкторских Бюро (КБ).
Подобная политика стала началом конца отечественной экономики, и причиной отставания в танкостроении, усилия вместо того, чтобы объединится в «единый кулак» распылялись на параллельные разработки конкурирующих КБ.
Легкие машины (ЛБМ), выпускавшиеся в 60…80-х годах прошлого столетия, имеют двигатели устаревшей конструкции, обеспечивающие удельную мощность в пределах 16-20 л.с./т. Современные машины должны иметь удельную мощность 25-28 л.с./т, что позволит увеличить их маневренность.
В 90-е, 2000-е годы актуальной стала модернизация ЛБМ – БТР-70, БТР-50, БМП-2.
В этот период проводились испытания данных машин показавшие высокие характеристики нового двигателя, но, вместе с тем на хранении и в производстве на территории Украины после распада СССР находилось большое количество двигателей УТД-20С1.
Генеральный конструктор по танкостроению Украины М.Д. Борисюк (ХКБМ) для модернизации этих машин решил использовать имеющиеся серийные двигатели - СМД-21 УТД-20 и немецкий «Deutz».
На каждое транспортное средство устанавливались свои двигатели, не имеющие унификации друг с другом, и с двигателями, уже находящимися в армии. Причина - для ремонтных заводов Министерства обороны выгодно использовать имеющиеся на складах заказчика двигатели позволяющих снизить стоимость работ.
Но такая позиция лишала работы ГП «Завод имени В.А. Малышева» и, прежде всего, агрегатный завод.
Такая позиция оказалось неоднозначной – с одной стороны экономия, с другой – потери перспективы.
Стоит отметить, что в ХКБМ по отношению к 3ТД был высказан ряд претензий (по шуму и дымности), который были приняты и устранены.
С целью снижения дымности при пуске и на переходных режимах на двигателе ЗТД установлена закрытая топливная аппаратура и существенно уменьшен расход масла. Снижение шума обеспечено за счет уменьшения максимального давления сгорания и уменьшения зазора в паре «поршень-цилиндр» на двигателях мощностью 280 и 400 л.с, а также снижения размаха крутильных колебаний
Снижение расхода масла на двигателях ЗТД достигнуто благодаря следующим факторам:
Снижения количества цилиндров;
Применения поршня с чугунным корпусом вместо алюминиевого сплава;
Увеличения удельного давления маслосъемного кольца на
Стенку цилиндра.
В результате принятых мер относительный расход масла на двигателях ЗТД приближается к расходу на двигателях народнохозяйственного назначения.
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.
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.
Лучшими современными танками, которые стоят на вооружении различных стран мира, считаются немецкий «Леопард», американский «Абрамс», французский «Леклерк», российский Т-90, израильский «Меркава» и английский «Челленджер». Естественно, что и двигатели танков заслуженно считаются одними из лучших, однако каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки.
Двигатель танка «Леопард»
В настоящее время основным боевым танком бундесвера является «Леопард2А4», но в войсках также активно используются и другие модификации данной боевой машины. Практически на всех моделях современного «Леопарда» установлен дизельный V-образный 12 цилиндровый четырехтактный двигатель, обладающий мощностью 1500 л.с. при 2600 об/мин. Он относится к силовым установкам предкамерного типа и оборудуется турбонаддувом и жидкостным охлаждением наддувочного воздуха. На нем имеется два турбокомпрессора и два охладителя наддувочного воздуха, которые объединены в единую систему охлаждения.
Для поступления воздуха в двигатель предусмотрены два воздухозаборника. Они размещаются на крыше МТО и сверху прикрыты кормовой нишей башни. Через воздухозаборники воздух попадает в два воздухоочистителя, которые являются двухступенчатыми. Благодаря им,на первом этапе отфильтровывается пыль, а затем она удаляется при помощи электровентиляторов.
Несомненным преимуществом двигателя «Леопарда» является то, что он представляет собой единый конструкционный блок. Поэтому в полевых условиях замену всего двигателя можно произвести всего за 15 минут.
Запуск двигателя осуществляется электростартером. В зимнее время в целях облегчения пуска применяются свечи накаливания, которые размещены в предкамерах. При температурах ниже -20 градусов при помощи обогревателя происходит предпусковой прогрев силовой установки.
Двигатель танка «Абрамс»
В отличие от большинства современных танков, на которых установлены дизельные двигатели, «Абрамсы» оснащены газотурбинным двигателем AVCO Lycoming AGT-1500 мощностью 1500 л.с. Он представляет собой трехвальный двигатель, оборудованный двухкаскадным осецентробежным компрессором, свободной силовой турбиной, а также камерой сгорания тангенциального расположения. Для охлаждения сопловых и рабочих лопаток первой ступени турбины используется воздух, который отбирается на выходе из компрессора, а затем подается через специальные отверстия в хвостовиках лопаток.
Данный мотор отличает меньшая масса по сравнению с дизельными аналогами, простота конструкции, повышенный ресурс и высокая надежность. К тому же AGT-1500 лучше подходит под требования многотопливности, обладает меньшей шумностью и пониженной задымленностью, а также легче запускается при низких температурах. Мотор обладает высокой приемистостью, что позволяет разогнать танк за шесть секунд до скорости 30 км/ч.
В то же время двигатель характеризуется повышенным расходом топлива и воздуха. Как следствие, система очистки воздуха по своим габаритам втрое больше, чем у дизельных силовых установок. Кроме того, в условиях пустыни двигатели часто выходят из строя, так как засоряются песком и пылью.
AGT-1500 объединен в единый блок с автоматической гидромеханической трансмиссией, что обеспечивает высокую ремонтопригодность танка в полевых условиях. Для замены блока требуется не более одного часа.
Двигатель танка «Меркава 4»
Израильский танк состоит на вооружении исключительно только в ВС силах Израиля и поставки его на экспорт не планируется, так как руководство страны опасается попадания технологий в недружественные Израилю арабские государства. Последней модификацией танка является «Меркава 4», однако в войсках по-прежнему активно эксплуатируются и предыдущие модификации этой боевой машины.
Отличительной особенностью конструкции танка является размещение двигателя и трансмиссии спереди (традиционная компоновка предполагает нахождение силовой установки в задней части машины), что обеспечивает большую живучесть экипажа.
На «Меркаву 4» устанавливается американский дизельный двигатель GD883 компании General Dynamics с водяным охлаждением и мощностью 1500 л.с. Данный двигатель является лицензионной копией немецкого двигателя GD883. Предыдущие версии танка оборудовались дизельными двигателями AVDS-1790-5A с турбонаддувом и воздушным охлаждением от американской компании «Teledyne Continental Motors, их мощность составляла 900 л.с.
Новый двигатель отличается улучшенными массо-габаритными показателями, более низким расходом топлива, а также удельными мощностными параметрами. Система питания двигателя обладает индивидуальными топливными насосами, а регулировка подачи топлива контролируется электрогидравлической системой.
Особенностью двигателя «Меркавы» является наличие специального масляного поддона, который связан с добавочным плоским масляным баком. Благодаря этому силовая установка способна работать при любых дифференциалах и кренах.
Управление двигателем осуществляется при помощи компьютера, который выводит на монитор механика-водителя всю информацию о его работе.
Танковый двигатель
изготавливается в одном блоке с автоматической трансмиссией. На замену блока в полевых условиях требуется около одного часа.
Двигатель танка Т-90
Основным боевым танком российской армии продолжает оставаться Т-72Б, однако постепенно на смену ему приходят различные модификации Т-90, который был принят на вооружение еще в 1993 году.
Ранние модификации Т-90 оснащались многотопливным дизельным четырехтактным V-образным 12-цилиндровым двигателем (модель – В-84МС) с жидкостным охлаждением и непосредственным впрыском топлива. Максимальная мощность двигателя при 2000 об/мин составляет 840 л.с.
На модификациях Т-90А и Т-90С устанавливается модернизированный В-84 (модель – В-92С2), который обладает улучшенной конструкцией и турбокомпрессором. Мощность при 2000 об/мин равняется 1000 л.с.
Последней версией танка Т-90 является Т-90АМ. Мощность установленного на нем двигателя В-92С2Ф2 с автоматической коробкой передач возросла на 130 л.с. Также был значительно повышен ресурс силовой установки, а удельная мощность увеличилась с 21 л.с./т до 23 л.с./т. Двигатель способен разогнать танк на шоссе до 60-65 км/ч.В перспективе ожидается установка еще более мощного двигателя, что позволит Т-90 разгоняться до 80 км/ч.
