Стальное сердце: танковые двигатели
На первом ромбовидном танке Mark I был установлен 6-цилиндровый бензиновый мотор Daimler от трактора Foster. Несмотря на немецкое происхождение, его производили в Британии, по лицензии, приобретенной задолго до Первой мировой. Бензин из баков попадал в двигатель самотеком, поэтому если танк слишком сильно поднимал переднюю часть корпуса, мотор глох.
На немецких A7V стояло сразу два «Даймлера», по 100 л.с. в каждом. Изначально конструкторы планировали установить один мотор на 200 л.с., однако эти агрегаты шли на дирижабли и были в дефиците.
Французы пошли своим путем и ставили на свои «Сен-Шамоны» электрическую трансмиссию: бензиновый мотор передавал вращение на генератор, генератор питал электромоторы, а моторы передавали вращение на гусеницы. Позже такую же схему немцы реализовали на машинах Ferdinand и Maus.
После недолгой эксплуатации первых танков стало понятно — импровизированным силовым установкам не хватает мощности. Кроме того, их нельзя было ремонтировать в полевых условиях. Англичане мучались с мотором Daimler на своих «Марках» от первого до четвертого и в итоге сконструировали двигатель Ricardo. Он был надежнее, прочнее и на 20% мощнее. Впрочем, развития эта идея не получила из-за появления французского Renault FT-17, который весил всего 7 тонн и оснащался двигателем от обычного грузовика. 35 л.с. хватало для выполнения основных задач и через какое-то время «Рено» был принят за образец многими странами.
После Первой мировой войны основой парка бронетанковых войск всех стран были легкие машины с автомобильными моторами. Такие агрегаты были дешевыми, не требовали специализированных линий производства и были понятны как ремонтникам, так и мехводам. Однако после установки на танки они переставали быть надежными т.к. постоянно работали в полню мощь.
Моторы автомобилей исполнили свою лебединую песню во время Второй мировой войны. В августе 1941 года Николай Астров и его конструкторское бюро разработали танк Т-60, а за ним и Т-70 с двигателем ГАЗ-202. Несколько лет эти машины были основой бронетанковых войск Красной армии. Также автомобильные двигатели широко использовались в танках США. Однако там, где нужно было больше мощности, в дело шли моторы от самолетов. Одним из первых их начал устанавливать американский инженер Дж. У. Кристи. В своем опытном танке M1928\M1931 он использовал 12-цилиндровый авиамотор жидкостного охлаждения Liberty L-12 мощностью 340 л.с. В результате машина массой 8,5 тонн могла развить скорость до 112 км/ч.
Идеи Кристи использовались и в советских быстроходных танках. Например, на машины БТ поначалу также устанавливали те самые моторы «Либерти». Интересную схему наладили для БТ-5. После выработки ресурса и капремонта на них ставили М-5 — советский вариант Liberty, который снимали с самолетов. Затем по такому же принципу организовали установку более мощных М-17 (лицензионная копия двигателя BMW VI) на Т-28, Т-35 и БТ-7. Однако несмотря на все преимущества авиационные моторы не были идеальны. Среди главных проблем слишком высокое число оборотов, неприспособленность к типичным танковым условиям (вибрация, тряска, грязь и т.д.), а также сложности в ремонте и обслуживании. Постепенно инженеры приходили к тому, что лучшим решением станут моторы, созданные специально для танков.
В 1930-х годах конструкторы всерьез занялись разработкой танковых двигателей и тут же столкнулись с дилеммой: дизель или бензин. С точки зрения военных, первый вариант обладал массой положительных качеств, поэтому его с разным успехом использовали в большинстве конструкторских школ. Лучшие дизельные двигатели в мире на тот момент делали немцы, но на свои танки они ставили исключительно бензиновые моторы. Все дело в ресурсах: у рейха были большие проблемы с запасами нефти, и основная масса дизельного топлива доставалась подводному флоту.
Выпуск танковых моторов немцы начали в 1935-м, а спустя 3 года создали 12-цилиндровый Maybach HL 120 на 300 л.с. Вплоть до 1943 года он был основным танковым мотором Германии и использовался на Pz. III, Pz. IV и даже на «Фердинандах». Позже разработали и внедрили Maybach HL 210 мощностью 650 л.с. Он использовался на «Тиграх» и «Пантерах».
В СССР ситуация была противоположной: солярки хватало, а вот качественного бензина было мало. Конструкторы брали курс на дизельные моторы — знаковым стал В-2, который устанавливали на танки КВ, Т-34, Т-34-85, ИС, а также на тягачи, корабли и другую технику. И хотя этот мотор использовался на земле и воде, его создавали специалисты, изначально трудившиеся над проектом мощного авиационного дизельного двигателя. Позже на базе В-2 создали целое семейство танковых моторов с индексом «В» в названии.
Со времен окончания Второй мировой войны и до сих пор среди танковых моторов мира дизельный тип считается доминирующим. Он стал многотопливным и способен работать как на тяжелых, так и на легких фракциях нефти. Впрочем, назвать его пределом совершенства нельзя, ведь мощность таких двигателей все труднее наращивать. С 1960-х годов на танки устанавливают газотурбинные моторы. Они работают за счет непрерывного потока газа, поступающего из камеры сгорания на лопасти турбины. Такие двигатели сложнее дизельных, намного требовательнее к чистоте воздуха и опережают конкурента по расходу топлива. Однако у них есть явные плюсы в виде меньшего веса и большей мощности. Газотурбинные двигатели впервые пошли в серию на шведском Strv 103, который выпускался с 1966 года и в качестве вспомогательной установки нес Boeing 502. Помимо шведской машины в массовое производство с газотурбинным двигателем пошел Т-80 в СССР, а также M1 Abrams в США.
Больше подробностей о танковых двигателях смотрите в видео от компании Wargaming.
Дизельное ассорти: как Советская армия танковый мотор выбирала
На замену В-2 и не только
Заслуженный В-2 к концу войны стал основным танковым двигателем. С небольшими изменениями дизель устанавливался как на средние танки, так и в форсированном исполнении на тяжелые машины. В общей сложности за годы войны в разное время производили сразу шесть модификаций танкового мотора. Для танков серии КВ собирали разработанный ещё в предвоенные годы В-2К, отличающийся повышенной мощностью в 600 л. с. Разогнать двигатель до такой мощи удалось повышением частоты вращения коленчатого вала, что неизбежно сказалось на ресурсе двигателя. Первой военной зимой 1941 года это стало настоящей проблемой. В морозы форсированный В-2К с моторесурсом всего в 250-300 часов по ночам приходилось заводить каждые 1,5-2 часа. Иначе поддерживать боеготовность танковых подразделений было невозможно. Позже в конструкторских бюро разработали специальные печки, позволившие частично сохранить ресурс недешёвой техники.
Для танков серии ИС и самоходных установок ИСУ с 1943 года использовались уже умеренно форсированные 520-сильные моторы В-2ИС и В-11ИС-3. Моторесурс новых дизелей достигал 500 часов. Это были плоды работы прославленного СКБ-75 Челябинского Кировского завода под руководством Ивана Яковлевича Трашутина. В экспериментальном порядке для танка ИС-6 создали мотор В-12У, с которого удалось собрать сразу 700 л. с. Такой скачок мощности объясняется турбонагнетателем с приводом от коленчатого вала. В 1944 году конструкция В-2 эволюционировала в 800-сильный турбодизель В-14. Однако мотор не был принят на вооружение.
В годы войны одним из центров моторостроения стал барнаульский завод № 77, который свои первые дизели выпустил уже в ноябре 1942 года. Всего за войну в Барнауле собрали без малого 8 тыс. танковых силовых установок. Но заводчане не только собирали дизели, они также предлагали программы модернизации. Так, в 1944 году собрали целую линейку моторов В-16, В-16Ф и В-16НФ мощностью, соответственно, 600, 700 и 800 л. с. И снова вне серии.
На все танки серии Т-34 в подавляющем большинстве устанавливали дизели В-2-34. Почему в подавляющем большинстве, а не в 100 % случаев? Статистику немного изменил завод в Красном Сормово, которому в начале войны пришлось выпустить из ворот несколько сотен танков Т-34 с бензиновыми двигателями. Причина банальна – нехватка дизелей от смежников.
Итого в первые послевоенные годы в стране сформировалась целая отрасль производства двигателя В-2 на четырех заводах – Челябинском Кировском, Сталинградском тракторном, Барнаульском транспортного машиностроения и Уральском турбомоторном. Последний образовался слиянием свердловского завода № 76 и Турбинного завода. При этом разработкой дизелей занимались в профильных КБ в Свердловске, Челябинске (головное КБ), Барнауле и Ленинграде. В общем, дальнейшей судьбой В-2 занимались чуть ли не всей страной. Но никто зацикливаться на заслуженном моторе не собирался. Все знали о серьёзном потенциале для модернизации дизеля – одни опыты с турбонаддувом могли добавить до 50 % мощности. Однако руководство оборонной промышленности требовало от инженеров танковые дизели новых конструкций.
Дизель в паре с танком
Одним из парадоксов послевоенного танкового моторостроения была разработка силовой установки непосредственно под танк. Ни о какой унификации и речи не шло. Это достаточно странно, так как в годы войны подход с единственным мотором В-2 отлично себя зарекомендовал. Это позволило оперативно развернуть массовое производство дизелей в относительно короткие сроки. В 50-60-е годы концепция сменилась, и мотор фактически кроился под МТО очередного «Объекта Х». При этом ни о какой взаимозаменяемости с «Объектами» из других КБ не договаривались.
Вторым парадоксом было гигантское разнообразие проектируемых силовых установок. Если выйти за рамки основной темы статьи, то можно указать сразу на четыре магистральные и конкурирующие между собой моторостроительные линии. Первая – это программа дальнейшей модернизации В-2. Забегая вперёд, упомянем, что она оказалась наиболее успешной. Российская армия до сих пор использует моторы серии В-2 в своих самых современных танках. Как водится, головным разработчиком этой линии стал Челябинск, однако ему в этом «помогали» Ленинград и Барнаул. Вторая моторостроительная программа связана с разработкой четырехтактных дизелей с большим развалом цилиндров. Работали над серией моторов, получивших название УТД (универсальный танковый двигатель), в Барнауле. Инженерам пришлось подстраиваться под жёсткие ограничения высоты бронемашины и в пределах разумного снижать профиль силовых установок. В итоге мотор УТД получил развал цилиндров в 120 градусов. Один из таких двигателей УТД-20 с шестью цилиндрами и мощностью в 300 л. с. даже попал в моторно-трансмиссионное отделение серийной машины. Правда, это был не танк, а БМП-1. Дефорсированный до 240 л. с. вариант под длинным индексом 5Д-20-240 с 1964 года устанавливался в БМД-1. Но так повезло далеко не всем разработкам моторостроителей. Для примера приведём дизельный двигатель ДТН-10, который строили исключительно для тяжелого танка «Объект 770». Дизель был 4-тактным и с десятью цилиндрами. На этом его традиционность и заканчивалась. Дело в том, что разработчики из КБ Челябинского тракторного завода выбрали для мотора экзотическую U-образную схему. Принципиально ничего сложного в этом нет – конструкция представляет собой слепленные друг с другом два рядных мотора. Два коленчатых вала соединялись либо цепью, либо шестернями. Такая нетривиальная схема была выбрана по одной причине – погоней за минимальным объёмом двигателя. Во времена разработки танка второго поколения важнейшим свойством мотора считались его габариты. Нередко это выходило за рамки здравого смысла, и в жертву компактности шли надёжность и ресурс. ДТН-10 у челябинцев получился не самым миниатюрным и занимал в танке сразу 1,89 кубометра.
Мощность достигала впечатляющих 1000 л. с. при литровой мощности в 31 л. с./л. Много это или мало? Например, традиционный 12-цилиндровый V-образный мотор В12-6Б для танка Т-10М обладал литровой мощностью всего в 19,3 л. с./л. Однако разрабатываемый параллельно в харьковском КБ завода № 75 «выскочка» 5ТД (о нём шла речь в предыдущих материалах) установил рекорд в 42,8 л. с./л. Кстати, и занимал мотор в танке всего 0,81 кубометра пространства. И это ещё до момента форсирования до 700 л. с., когда мотору добавили оборотов по требованию главного конструктора Т-64 Александра Морозова. В общей сложности в Челябинске создали три мотора ДТН-10, один из которых даже установили в опытный тяжелый танк «Объект 770». Среди новинок агрегата была не только U-образная схема, которая почти нигде больше не использовалась, но и впервые применённый в СССР комбинированный турбонаддув. Дополнительный воздух в камеры сгорания подавал не только нагнетатель от коленчатого вала, но и осевая турбина, получающая энергию от отработанных газов. Два коленчатых вала соединялись друг с другом редуктором с муфтой. Окончательных итогов относительно надёжности такого узла нет, так как работы по двигателю закрыли вслед за закрытием темы «Объекта 770». И это далеко не единственный пример, когда многолетние работы по двигателю останавливали в связи с негодностью опытного танка.
Вернёмся к магистральным направлениям отечественного танкового моторостроения в послевоенные десятилетия. Третьей программой стала разработка двухтактных дизелей, самым известным из которых, конечно, является 5ТДФ и агрегаты на его базе. Однако стоит сказать, что это был далеко не единственный танковый «двухтактник» в отечественной истории. Ещё в 1945 году в Харькове команда инженеров под руководством инженера А. Курицы предложила проект 1000-сильного дизеля ДД-1. Несмотря на двухтактный цикл, это был вполне традиционный мотор с 12 цилиндрами и V-образной конфигурацией блока. Идею в харьковском КБ завода № 74 раскручивали до 1952 года, когда переработанный дизель ДД-2 выдал на стенде 800 л. с. и проработал 700 часов. Но проект закрыли в связи с разработкой танка нового поколения «Объект 430», который мы сейчас знаем как Т-64. Установленный на нём дизель 5ТДФ имеет неоднозначную репутацию, густо замешанную на политике. Отечественные танкостроители традиционно ругают украинский мотор и также традиционно хвалят дизели семейства В-2. Только вот забывают, что конструкции скоро стукнет 100 лет и говорить о моральном устаревании уже даже как-то неуместно. В Украине, особенно в Харькове, моторы серии 5ТДФ и 6ТД хвалят, указывая на недостатки уральских четырехтактных дизелей. Одно несомненно: если бы не распад Советского Союза, то инновационные харьковские дизели всё-таки довели бы до необходимой кондиции. Недаром же над доработкой конструкции трудились всей страной в начале 50-х годов.
И, наконец, четвертая ветка развития отечественного моторостроения – это танковые газотурбинные моторы. Родились они под впечатлением от американских планов постройки газотурбинных танков и сразу же заняли немалые ресурсы государства. Разработку вели в Ленинграде, Челябинске и Омске одновременно. И если мотор 5ТДФ вызывал нарекания из-за низкой надёжности, то установку газотурбинных моторов в танк долгое время оспаривали как факт. Совсем недавно рассекречены публикации конца 80-х годов, в которых однозначно указывается, что среди отечественных инженеров не было единого мнения относительно целесообразности ГТД в танке. Но это совсем другая история.
На пути к Т-80: танковые газотурбинные двигатели
В пятидесятых годах прошлого века широкое распространение получили газотурбинные двигатели (ГТД) различных классов. Турбореактивные моторы разгоняли авиацию до сверхзвуковых скоростей, а по воде и железным дорогам двигались локомотивы и корабли с первыми моделями газотурбинных двигателей. Предпринимались попытки оснастить такими моторами и грузовики, однако эти эксперименты оказались неудачными. Подобные силовые установки, при всех своих плюсах – экономичности на номинальном режиме работы, компактности и возможности применять различные типы топлива – не были лишены недостатков. Прежде всего, это слишком большой расход топлива при разгоне или торможении, что в итоге и определило нишу, в которой ГТД нашли свое применение. Одним из итогов различных экспериментов с такой силовой установкой стал советский танк Т-80. Но достижение всемирной известности было далеко не простым делом. От начала работ по созданию танкового ГТД до начала его серийного производства прошло почти два десятка лет.
Идея сделать танк с газотурбинной силовой установкой появилась еще тогда, когда никто и не думал о проекте Т-80. Еще в 1948 году конструкторское бюро турбинного производства Ленинградского Кировского завода начало работу над проектом танкового ГТД мощностью в 700 лошадиных сил. К сожалению, проект был закрыт за бесперспективностью. Дело в том, что 700-сильный двигатель, по расчетам, потреблял чрезвычайно много топлива. Расход признали слишком большим для практического использования. Чуть позже неоднократно предпринимались попытки сконструировать другие двигатели подобного класса, но они тоже не дали никакого результата.
Во второй половине пятидесятых годов ленинградские конструкторы создали еще один двигатель, который дошел до стадии сборки прототипа. Получившийся ГТД-1 не оснащался теплообменником и выдавал мощность до тысячи лошадиных сил при расходе топлива в 350-355 г/л.с. ч. Вскоре на основе этого двигателя сделали две модификации: ГТД1-Гв6 со стационарным теплообменником и ГТД1-Гв7 с вращающимся. К сожалению, несмотря на некоторый прогресс, все три модели ГТД имели расход топлива выше расчетного. Улучшить этот параметр не представлялось возможным, поэтому проекты закрыли.
В целом, все ранние проекты ГТД для сухопутной, в том числе и гусеничной, техники не отличались особыми успехами. Все они не смогли добраться до серийного производства. В то же время, в ходе разработки и испытаний новых моторов удалось найти немало новых оригинальных технических решений, а также собрать нужную информацию. К этому времени сформировались две основные тенденции: попытки приспособить авиационный двигатель для использования на танке и сделать специальный ГТД.
В начале шестидесятых годов произошло несколько событий, которые позитивно сказались на всем направлении. Сначала Научно-исследовательский институт двигателей (НИИД) предложил несколько вариантов моторно-трансмиссионного отделения для танка Т-55. Предлагались два варианта газотурбинного двигателя, отличавшиеся друг от друга мощностью и потреблением топлива. В апреле 1961 года вышло соответствующее распоряжение руководства страны, согласно которому НИИД должен был продолжить работы по начатым проектам, а на Челябинском тракторном заводе создавалось специальное конструкторское бюро, занятое исключительно тематикой ГТД.
Новое бюро получило индекс ОКБ-6 и объединило усилия с Институтом двигателей. Результатом проектирования стал проект ГТД-700. При мощности до 700 л.с. этот двигатель потреблял 280 г/л.с.ч, что приближалось к требуемым значениям. Столь высокие для своего времени характеристики были обусловлены рядом оригинальных решений. Прежде всего необходимо отметить конструкцию теплообменника, каналы которого были оптимизированы в плане сечения и скорости течения газов. Кроме того, на работе двигателя благотворно сказался новый одноступенчатый воздухоочиститель циклонного типа, задерживавший до 97% пыли. В 1965 году начались испытания двух первых образцов ГТД-700. Работа двигателей на стенде показала все преимущества примененных решений, а также позволила вовремя определить и исправить имеющиеся проблемы. Вскоре собрали еще три двигателя ГТД-700, один из которых позже был установлен на опытный танк «Объект 775Т». В марте 1968 года прошел первый запуск газотурбинного двигателя на танке и через несколько дней начались ходовые испытания. До апреля следующего года экспериментальный танк прошел около 900 километров при наработке двигателя порядка 100 часов.
Несмотря на имеющиеся успехи, в 1969 году испытания двигателя ГТД-700 завершились. В это время прекратились работы над ракетным танком «Объект 775» и, как следствие, его газотурбинной модификацией. Однако развитие двигателя не остановилось. По результатам испытаний сотрудники НИИД провели несколько исследований и пришли к позитивным выводам. Как оказалось, конструкция ГТД-700 позволяла довести мощность до уровня порядка 1000 л.с., а расход топлива снизить до 210-220 г/л.с.ч. Перспективная модификация двигателя получила обозначение ГТД-700М. Ее расчетные характеристики выглядели многообещающе, что привело к дальнейшим разработкам. ВНИИТрансмаш (переименованный ВНИИ-100) и конструкторское бюро ЛКЗ предприняли попытку установить ГТД-700М на танки «Объект 432» и «Объект 287». Однако никаких практических результатов добиться не удалось. Моторно-трансмиссионное отделение первого танка оказалось недостаточно большим для размещения всех агрегатов силовой установки, а второй проект вскоре был закрыт за бесперспективностью. На этом история двигателя ГТД-700 закончилась.
ГТД-3 для «Объекта 432»
Одновременно с НИИД и челябинскими конструкторами над своими проектами ГТД работали в омском ОКБ-29 (сейчас Омское моторостроительное конструкторское бюро) и ленинградском ОКБ-117 (завод им. В.Я. Климова). Стоит отметить, основным направлением работы этих предприятий была адаптация авиационных двигателей к танковым «нуждам». Этим фактом обусловлен целый ряд особенностей получившихся двигателей. Одним из первых переработке подвергся вертолетный турбовальный двигатель ГТД-3, разработанный в Омске. После адаптации для использования на танке он получил новый индекс ГТД-3Т и немного потерял в мощности, с 750 до 700 л.с. Расход топлива в танковом варианте составлял 330-350 г/л.с.ч. Такое потребление горючего было слишком велико для практического использования двигателя, но ГТД-3Т все же был установлен на ходовой макет, базой для которого послужил танк Т-54. Позже подобный эксперимент провели с танком Т-55 (проект ВНИИ-100) и с «Объектом 166ТМ» (проект Уралвагонзавода). Примечательно, что после испытаний своего опытного образца тагильские конструкторы пришли к выводу о нецелесообразности продолжения работ по газотурбинной тематике и вернулись к созданию танков с дизельными двигателями.
В 1965 году ОКБ-29 и ВНИИ-100 получили задание доработать двигатель ГТД-3Т для использования на танке «Объект 432», который вскоре был принят на вооружение под обозначением Т-64. В ходе такой доработки двигатель получил новое обозначение ГТД-3ТЛ и ряд изменений в конструкции. Изменились конструкция компрессора и корпуса турбины, появилась система перепуска газов после компрессора, созданы два новых редуктора (один в составе моторного агрегата, другой располагался на корпусе танка), а также переделана выхлопная труба. Имея сравнительно небольшие габариты, двигатель ГТД-3ТЛ хорошо вписался в моторно-трансмиссионное отделение «Объекта 432», а в свободных объемах уместились дополнительные баки на 200 литров топлива. Стоит отметить, в МТО танка пришлось ставить не только новый двигатель, но и новую трансмиссию, приспособленную для работы с газотурбинным двигателем. Крутящий момент двигателя передавался на главный редуктор и распределялся на две бортовые планетарные коробки передач. В конструкции новой трансмиссии широко использовались детали исходной системы «Объекта 432». Ввиду специфических требований двигателя к подаче воздуха пришлось заново спроектировать оборудование для подводного вождения, имеющее в своем составе воздухопитающие и выхлопные трубы большего диаметра.
В ходе проектирования двигателя ГТД-3ТЛ, с целью проверки некоторых идей, на танке Т-55 установили мотор ГТД-3Т. Танк с газотурбинным двигателем сравнили с аналогичной бронемашиной, оборудованной стандартным дизелем В-55. В результате этих испытаний подтвердились все предварительные расчеты. Так, средняя скорость опытного танка оказалась немного выше скорости серийного, но за это преимущество пришлось платить в 2,5-2,7 раза более высоким расходом топлива. При этом к моменту сравнительных испытаний не были достигнуты требуемые характеристики. Вместо необходимых 700 л.с. ГТД-3ТЛ выдавал лишь 600-610 и сжигал порядка 340 г/л.с.ч вместо требовавшихся 300. Повышенный расход топлива привел к серьезному уменьшению запаса хода. Наконец, ресурс в 200 часов не дотягивал даже до половины от заданных 500. Выявленные недостатки были учтены и вскоре появился полноценный проект ГТД-3ТЛ. К концу 1965 года ОКБ-29 и ВНИИ-100 совместными усилиями завершили разработку нового двигателя. За основу для него был взят не танковый ГТД-3Т, а авиационный ГТД-3Ф. Новый двигатель развивал мощность до 800 л.с. и потреблял не более 300 г/л.с.ч. В 1965-66 годах изготовили два новых двигателя и проверили их на танке «Объект 003», представлявшем собой доработанный «Объект 432».
Одновременно с испытаниями танка «Объект 003» шла разработка «Объекта 004» и силовой установки для него. Предполагалось использовать двигатель ГТД-3ТП, имевший большую мощность в сравнении с ГТД-3ТЛ. Кроме того, мотор с индексом «ТП» должен был размещаться не поперек корпуса танка, а вдоль, что повлекло за собой перекомпоновку некоторых агрегатов. Основные пути развития остались прежними, но их нюансы подверглись определенным коррективам, связанным с выявленными проблемами газотурбинных двигателей. Пришлось серьезно доработать систему забора и фильтрации воздуха, а также отвода выхлопных газов. Еще один серьезный вопрос касался эффективного охлаждения двигателя. Создание новой трансмиссии, повышение характеристик и доведение моторесурса до требуемых 500 часов также остались актуальными. При проектировании двигателя и трансмиссии для танка «Объект 004» старались скомпоновать все агрегаты таким образом, чтобы они могли уместиться в МТО с минимальными его доработками.
Наибольшим изменениям подверглась крыша моторно-трансмиссионного отделения и кормовой лист бронекорпуса. Крышу сделали из сравнительно тонкого и легкого листа с окнами, на которых разместили жалюзи воздухозаборного устройства. В корме появились отверстия для выброса газов двигателя и воздуха из системы охлаждения. Для повышения живучести эти отверстия прикрыли бронированным колпаком. Двигатели и некоторые агрегаты трансмиссии укрепили на заново разработанной раме, которая монтировалась на бронекорпусе без доработок последнего. Сам двигатель установили продольно, с небольшим сдвигом от оси танка влево. Рядом с ним разместились топливный и масляный насосы, 24 прямоточных циклона системы воздухоочистки, компрессор, стартер-генератор и т.п.
Двигатель ГТД-3ТП мог выдавать мощность до 950 л.с. при расходе топлива в 260-270 г/л.с.ч. Характерной чертой этого двигателя стала его схема. В отличие от предыдущих моторов семейства ГТД-3 он был сделан по двухвальной системе. С двигателем была сопряжена четырехскоростная трансмиссия, разработанная с учетом характерных для газотурбинного двигателя нагрузок. Согласно расчетам, трансмиссия могла работать в течение всего срока службы двигателя – до 500 часов. Бортовые коробки передач имели тот же размер, что и на исходном «Объекте 432» и помещались на исходных местах. Приводы управления агрегатами двигателя и трансмиссии в большинстве своем располагались на старых местах.
Насколько известно, «Объект 004» так и остался на чертежах. В ходе его разработки удалось решить несколько важных вопросов, а также определить планы на будущее. Несмотря на уменьшение заметности танка с ГТД в инфракрасном спектре, улучшившееся качество очистки воздуха, создание специальной трансмиссии и т.п., расход топлива оставался на недопустимом уровне.
Еще одним проектом, начавшимся в 1961 году, были ленинградские исследования перспектив турбовального двигателя ГТД-350. Ленинградские Кировский завод и Завод им. Климова совместными усилиями начали изучать поставленный перед ними вопрос. В качестве стенда самых для первых исследований применялся серийный трактор К-700. На него установили двигатель ГТД-350, для работы с которым пришлось немного доработать трансмиссию. Вскоре начался еще один эксперимент. На этот раз «платформой» для газотурбинного двигателя стал бронетранспортер БТР-50П. Подробности этих испытаний не стали достоянием общественности, но известно, что по их результатам двигатель ГТД-350 признали пригодным для использования на сухопутной технике.
На его базе создали два варианта двигателя ГТД-350Т, с теплообменником и без. Без теплообменника газотурбинный двигатель двухвальной системы со свободной турбиной развивал мощность до 400 л.с. и имел расход топлива на уровне 350 г/л.с.ч. Вариант с теплообменником был ощутимо экономичнее – не более 300 г/л.с.ч., хотя и проигрывал в максимальной мощности порядка 5-10 л.с. На основе двух вариантов двигателя ГТД-350Т были сделаны силовые агрегаты для танка. При этом, ввиду сравнительно малой мощности, рассматривались варианты с применением как одного двигателя, так и двух. В результате сравнений наиболее перспективным был признан агрегат с двумя двигателями ГТД-350Т, располагавшимися вдоль корпуса танка. В 1963 году началась сборка опытного образца такой силовой установки. Его установили на шасси экспериментального ракетного танка «Объект 287». Получившуюся машину назвали «Объектом 288».
В 1966-67 годах этот танк прошел заводские испытания, где подтвердил и скорректировал расчетные характеристики. Однако главным результатом поездок по полигону стало понимание того, что перспективы спаренной системы двигателей сомнительны. Силовая установка с двумя двигателями и оригинальным редуктором получилась сложнее в производстве и эксплуатации, а также дороже, чем один ГТД эквивалентной мощности с обычной трансмиссией. Предпринимались некоторые попытки развить двухдвигательную схему, но в итоге конструкторы ЛКЗ и Завода им. Климова остановили работы в этом направлении.
Стоит отметить, проекты ГТД-350Т и «Объект 288» были закрыты только в 1968 году. До этого времени, по настоянию заказчика в лице Минобороны, состоялись сравнительные испытания сразу нескольких танков. В них участвовали дизельные Т-64 и «Объект 287», а также газотурбинные «Объект 288» и «Объект 003». Испытания были суровыми и проходили на разных местностях и в разных погодных условиях. В результате выяснилось, что при имеющихся преимуществах в части габаритов или максимальной мощности существующие газотурбинные двигатели менее пригодны для практического применения, чем освоенные в производстве дизели.
Незадолго до прекращения работ по тематике спаренных двигателей конструкторы ЛКЗ и Завода им. Климова сделали два эскизных проекта, подразумевавших установку на танк «Объект 432» спаренной установки с перспективными двигателями ГТД-Т мощностью по 450 л.с. Рассматривались различные варианты размещения двигателей, но в итоге оба проекта не получили продолжения. Спаренные силовые установки оказались неудобными для практического применения и более не использовались.
Двигатель для Т-64А
Принятый на вооружение в шестидесятых годах танк Т-64А при всех своих преимуществах не был лишен недостатков. Высокая степень новизны и несколько оригинальных идей стали причиной технических и эксплуатационных проблем. Немало нареканий вызвал двигатель 5ТДФ. В частности, и из-за них было решено всерьез заняться перспективным ГТД для этого танка. В 1967 году появилось соответствующее постановление руководства страны. К этому времени уже имелся определенный опыт в сфере оснащения танка «Объект 432» газотурбинной силовой установкой, поэтому конструкторам не пришлось начинать с нуля. Весной 1968-го года на ленинградском Заводе им. Климова развернулись проектные работы по двигателю ГТД-1000Т.
Главным вопросом, стоявшим перед конструкторами, было снижение расхода топлива. Остальные нюансы проекта уже были отработаны и не нуждались в столь большом внимании. Улучшать экономичность предложили несколькими путями: повысить температуру газов, улучшить охлаждение элементов конструкции, модернизировать теплообменник, а также повысить КПД всех механизмов. Кроме того, при создании ГТД-1000Т применили оригинальный подход: координацией действий нескольких предприятий, занятых в проекте, должна была заниматься сводная группа из 20 их сотрудников, представлявших каждую организацию.
Благодаря такому подходу достаточно быстро удалось определиться с конкретным обликом перспективного двигателя. Таким образом, в планы входило создание трехвального ГТД с двухкаскадным турбокомпрессором, кольцевой камерой сгорания и охлаждаемым сопловым аппаратом. Силовая турбина – одноступенчатая с регулируемым сопловым аппаратом перед ней. В конструкцию двигателя ГТД-1000Т сразу ввели встроенный понижающий редуктор, который мог преобразовывать вращение силовой турбины со скоростью порядка 25-26 тыс. оборотов в минуту в 3-3,2 тыс. Выходной вал редуктора разместили таким образом, что он мог передавать крутящий момент на бортовые коробки передач «Объекта 432» без лишних деталей трансмиссии.
По предложению сотрудников ВНИИТрансмаш, для очистки поступающего воздуха применили блок прямоточных циклонов. Выведение выделенной из воздуха пыли было обязанностью дополнительных центробежных вентиляторов, которые, кроме того, обдували масляные радиаторы. Использование такой простой и эффективной системы очистки воздуха привело к отказу от теплообменника. В случае его использования для достижения требуемых характеристик требовалось очищать воздух почти на все 100%, что было, как минимум, очень сложно. Двигатель ГТД-1000Т без теплообменника мог работать даже если в воздухе оставалось до 3% пыли.
Отдельно стоит отметить компоновку двигателя. На корпусе собственно газотурбинного агрегата установили циклоны, радиаторы, насосы, маслобак, компрессор, генератор и прочие части силовой установки. Получившийся моноблок имел габариты, пригодные для установки в моторно-трансмиссионное отделение танка Т-64А. Кроме того, в сравнении с оригинальной силовой установкой, двигатель ГТД-1000Т оставлял внутри бронированного корпуса объем, достаточный для размещения баков на 200 литров топлива.
Весной 1969 года началась сборка опытных экземпляров Т-64А с газотурбинной силовой установкой. Интересно, что в создании прототипов участвовали сразу несколько предприятий: Ленинградский Кировский и Ижорский заводы, Завод им. Климова, а также Харьковский завод транспортного машиностроения. Чуть позже руководство оборонной промышленности решило построить опытную партию из 20 танков Т-64А с газотурбинной силовой установкой и распределить их по различным испытаниям. 7-8 танков предназначались для заводских, 2-3 для полигонных, а оставшиеся машины должны были пройти войсковые испытания в разных условиях.
За несколько месяцев испытаний в условиях полигонов и испытательных баз было собрано нужное количество информации. Двигатели ГТД-1000Т показали все свои преимущества, а также доказали пригодность для использования на практике. Однако выяснилась другая проблема. При мощности в 1000 л.с. двигатель не слишком удачно взаимодействовал с имеющейся ходовой частью. Ее ресурс заметно снижался. Более того, к моменту окончания испытаний почти все двадцать опытных танков нуждались в ремонте ходовой или трансмиссии.
На финишной прямой
Самым очевидным решением проблемы выглядела доработка ходовой части танка Т-64А для использования вместе с ГТД-1000Т. Однако такой процесс мог занять слишком много времени и с инициативой выступили конструкторы ЛКЗ. По их мнению, нужно было не модернизировать имеющуюся технику, а создавать новую, изначально рассчитанную под большие нагрузки. Так появился проект «Объект 219».
Как известно, за несколько лет разработки этот проект успел претерпеть массу изменений. Корректировались почти все элементы конструкции. Точно так же доработкам подвергся и двигатель ГТД-1000Т и сопряженные с ним системы. Пожалуй, самым главным вопросом в это время было повышение степени очистки воздуха. В результате массы исследований выбрали воздухоочиститель с 28 циклонами, оснащенными вентиляторами с особой формой лопасти. Для уменьшения износа некоторые детали циклонов покрыли полиуретаном. Изменение воздухоочистительной системы сократило поступление пыли в двигатель примерно на один процент.
Еще во время испытаний в Средней Азии проявилась другая проблема газотурбинного двигателя. В тамошних грунтах и песках было повышенное содержание кремнезема. Такая пыль, попав в двигатель, спекалась на его агрегатах в виде стекловидной корки. Она мешала нормальному течению газов в тракте двигателя, а также увеличивала его износ. Эту проблему пытались решить при помощи специальных химических покрытий, впрыска в двигатель особого раствора, создания вокруг деталей воздушной прослойки и даже применения неких материалов, постепенно разрушавшихся и уносивших с собой пригоревшую пыль. Однако ни один из предложенных методов не помог. В 1973 году эту проблему решили. Группа специалистов Завода им. Климова предложила установить на наиболее подверженную загрязнению часть двигателя – сопловой аппарат – специальный пневмовибратор. При необходимости или через определенный промежуток времени в этот агрегат подавался воздух от компрессора и сопловой аппарат начинал вибрировать с частотой в 400 Гц. Налипшие частички пыли буквально стряхивались и выдувались выхлопными газами. Чуть позже вибратор заменили восемью пневмоударниками более простой конструкции.
В результате всех доработок наконец удалось довести ресурс двигателя ГТД-1000Т до требуемых 500 часов. Расход топлива танков «Объект 219» был примерно в 1,5-1,8 раза больше, чем у бронемашин с дизельными двигателями. Соответствующим образом сократился и запас хода. Тем не менее, по совокупности технических и боевых характеристик танк «Объект 219сп2» признали пригодным для принятия на вооружение. В 1976 году вышло постановление Совмина, в котором танк получил обозначение Т-80. В дальнейшем эта бронемашина претерпела ряд изменений, на ее базе было создано несколько модификаций, в том числе и с новыми двигателями. Но это уже совсем другая история.
По материалам сайтов:
журнал ««Техника и вооружение: вчера, сегодня, завтра…»»
http://armor.kiev.ua/
http://army-guide.com/
http://t80leningrad.narod.ru/
Война, которой не было. 13 серия. «Танк Т-80. Совершенное оружие»
