ПЕРСПЕКТИВЫ НИОКР ПО ТАНКОВЫМ ГТД В РОССИИ. Двигатель гтд 1000тф


Все решат заказчик и конструктор / Вооружения / Независимая газета

Статьи Эрия Вавилонского "А дизель все-таки лучше" ("НВО" # 23, 2001 г.) и трех авторов "Что лучше дизеля?" ("НВО" # 27, 2001 г.) свидетельствуют прежде всего о том, что в отечественном танковом двигателестроении наряду с традиционным и основательным дизельным (начиная с 30-х гг.) получило развитие и окрепло газотурбинное направление (с 60-х гг.).

ГТД, конечно, не внес в танкостроение такую же мощную прогрессивную струю, как в свое время в авиации, когда были вытеснены поршневые двигатели. Танкам на земле мало не бояться грязи, им приходится действовать в широком температурном диапазоне (от +50 до -50 градусов С), на равнинной местности, в горах (на высотах до 4500 м), пустыне (при концентрации песка и пыли в воздухе до 2,5 г/м3 - без ухудшения показателей, указанных в тактико-техническом задании), преодолевать водные преграды, в том числе по дну (глубина до 7 м) и т.п. Постоянно изменяющиеся нагрузки (режимы) - непременное весьма неблагоприятное условие работы двигателей в танке. При этом газотурбинные двигатели действительно более чувствительны, чем дизели, к таким особенностям эксплуатации танков.

Тем не менее на танковый ГТД нельзя смотреть с позиций отрицательного заключения

1965 г. по объекту 167Т и тех недостатков, которые указаны в статье Вавилонского. После объекта 167Т разработку ГТД свернули разве что на конкретном заводе в Нижнем Тагиле, где имелось традиционно крепкое производство танков с четырехтактными дизелями. В целом же в СССР, а также в США, напротив, внимание к газотурбинным двигателям только возросло.

В Советском Союзе за время разработки, испытаний, серийного производства и эксплуатации (1968-1991 гг.) танков типа Т-80 с ГТД мощностью 1000, 1100 и 1250 л.с. не было такого отрицательного заключения, которое явилось бы достаточным основанием для прекращения их выпуска. Повода для подобных заключений не дали и крупные войсковые испытания в 1981 и 1983 гг., в которых участвовали подразделения основных боевых танков Т-72 с четырехтактными дизелями В-46-6 (780 л.с.), В-84 (840 л.с.), Т-64 с двухтактными дизелями 5ТДФ (700 л.с.), 6ТД (1000 л.с.) и Т-80 с газотурбинными двигателями ГТД-1000Т (1000 л.с.), ГТД-1000ТФ (1100 л.с.). ВИ-81 и ВИ-83 предусматривали так называемые "звездные" пробеги в несколько тысяч километров. Однако они не позволили и сделать однозначный вывод о том, какой двигатель для танка предпочтительнее?

Обычно на этих испытаниях отмечались преимущества и недостатки всех машин (например, у танков с ГТД - лучшие маршевые возможности, у дизелей - большая экономичность и т.д.), вносились предложения по устранению выявленных конструктивно-производственных дефектов. Поэтому все три ОБТ постоянно совершенствовались - как в целом, так и особенно их двигатели. При этом достигались неплохие результаты.

Была решена, например, проблема холодного пуска дизелей. Здесь справедливости ради необходимо отметить успех харьковских конструкторов. В статье Вадима Соловьева "Братья становятся конкурентами" ("НВО" #11, 2000 г.) как недостаток отмечается, что даже при температуре окружающего воздуха +5 - +8 градусов С для запуска украинских двигателей необходимо использовать системы автономного факельного подогрева и масловпрыска. Но ведь эти системы позволили впервые (в 1978 г.) обеспечить холодный пуск танкового дизеля, причем двухтактного (5ТДФ), 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.

А вот с холодным пуском ГТД не все получалось блестяще, поскольку он, как и аналогичный пуск дизеля, зависит от температурного состояния аккумуляторных батарей и применяемого масла. Так вот, вначале холодный пуск газотурбинного двигателя обеспечивался только при температурах до -18 градусов С. Затем, когда аккумуляторные батареи стали лучше, холодный пуск ГТД осуществлялся при температурах до -30 градусов С. В диапазоне же от -30 до -40 градусов С пуск газотурбинного двигателя возможен только от теплых аккумуляторных батарей, а это уже нельзя считать холодным пуском двигателя.

В статье "Что лучше дизеля?" указаны основные преимущества танкового ГТД и те проблемы, которые удалось решить в период его интенсивной доводки. Прежде всего это обеспечение работы в условиях лессовой запыленности, существенное повышение надежности двигателя в целом и т.п. Вместе с тем слишком оптимистично говорится о многотопливности ГТД. В действительности же проблема многотопливности достаточно сложна практически в равной степени как для газотурбинных двигателей, так и для дизелей. Применение наряду с основным видом топлива других видов связано со значительным снижением ресурса, в том числе гарантийного. И здесь заказчик должен выбирать: нужны ли ему двигатели с широким диапазоном многотопливности, но с меньшим ресурсом или наоборот.

В 1985 и 1989 гг. коллегия Минобороны СССР рассматривала вопросы двигателестроения для ВВТ Сухопутных войск и в первую очередь для танков. Причем делался определенный упор на семейство четырехтактных дизелей типа 2В (разработка СКБ "Трансдизель" Челябинского тракторного завода), но в документах указывалось на необходимость выпуска и дальнейшего развития также и двухтактных, и газотурбинных двигателей, то есть по существу получали "добро" все три направления в танковом двигателестроении.

Танковый дизель из семейства 2В мощностью 1200 л.с. долгое время был как бы резервным вариантом силовой установки для перспективного танка (основной - ГТД), что послужило одной из причин его вялой, растянутой по времени разработки. В свою очередь, отставание с четырехтактным дизелем необходимой мощности явилось одним из решающих факторов интенсивного и в немалой степени успешного развития двухтактных дизелей и ГТД. Практически без увеличения объемов моторно-трансмиссионных отделений (МТО) соответствующих танков для них были предложены двухтактный дизель 6ТД (1000 л.с.), а позднее 6ТДФ (1200 л.с.) и газотурбинный двигатель ГТД 1000ТФ (1100 л.с.), позднее ГТД 1250 (1250 л.с.). В последние годы на танк Т-90 начали устанавливать 1000-сильный четырехтактный дизель В-92.

Создание трех типов двигателей с их широкой практической реализацией (особенно четырехтактных дизелей) можно считать своего рода апофеозом советского танкового двигателестроения. Естественно, это обусловило разработку и принятие на вооружение трех основных танков, что было для государства явным расточительством и еще в советское время не раз подвергалось критике на самых различных уровнях.

Но нет худа без добра: в результате, кроме всего прочего, по всем трем направлениям развития танкового двигателестроения был создан большой научный, конструкторский и производственный задел. Вне всякого сомнения, все три типа двигателей до настоящего времени сохраняют достаточно высокие потенциальные возможности и являются конкурентоспособными.

При всех своих очевидных положительных качествах танковые дизели (даже четырехтактные) не останутся в мировом и отечественном танкостроении бесконкурентными. Прежде всего это связано с тем, что дизели мощностью свыше 1000 л.с. в ограниченных объемах МТО танка должны иметь достаточно эффективную, но весьма напряженную систему охлаждения. Обеспечение работы мощного двигателя без перегрева относится к одной из главенствующих и трудно решаемых проблем в танкостроении.

Конкуренция между дизелем и ГТД продолжится уже на рыночных принципах, а следовательно, в более острой и объективной форме.

nvo.ng.ru

ПЕРСПЕКТИВЫ НИОКР ПО ТАНКОВЫМ ГТД В РОССИИ

ПЕРСПЕКТИВЫ НИОКР ПО ТАНКОВЫМ ГТД В РОССИИ

Если это там, то почему тут?

(М. Жванецкий, писатель)

Наиболее действенно влиять на мощность, экономичность, вес и габариты танковых ГТД могут повышенные параметры термодинамического цикла (температура газа перед турбиной и степень повышения давления).

В 1976 г. в СССР началось серийное производство танковых газотурбинных двигателей — ГТД-1000Тдля танка Т-80 с допустимой рабочей температурой газов перед турбиной 967°С [31].

С того времени двигателестроители завода имени В.Я. Климова (г. Санкт-Петербург) сумели (или сочли возможным) поднять температуру газов у ГТД-1000ТФ (мощность двигателя 1100 л.с.) до 997°С, т.е. на 30°С; у ГТД-1250 (мощность 1250 л.с.) до 1067°С, т.е. еще на 70°С; у ГТД-1400 (серийный двигатель ГТД-1250 с кратковременным форсированием мощности до 1400 л.с.) до 1087°С — еще на 20°С [32].

Конечно, у танкового газотурбинного двигателя должен быть повышенный запас прочности по всем элементам лопаточных машин по сравнению с авиационными двигателями, так как установленный в танк двигатель должен выдерживать высокие ударные нагрузки при выстреле и при движении танка по пересеченной местности. Следует учитывать частые изменения режима работы двигателя, чего нет в авиации, быстрые разгоны и резкие торможения с помощью регулируемого соплового аппарата (РСА), сопровождающиеся бросками температуры газов на 60—100°С, большое количество остановок и необходимость частых пусков двигателя, трудности в организации охлаждения коротких лопаток турбины [22]. Но у газотурбинного двигателя AGT-1500, применяемого на американском танке M1 «Абрамс», при наличии тех же факторов внешнего воздействия на двигатель максимальная температура газа составляет 1193°С, т.е. на 226°С выше, чем у ГТД-ЮООТ, или на 126°С больше, чем у ГТД-1250 [22, 33].

Следовательно, причиной, сдерживающей улучшение топливной экономичности ГТД танка Т-80, является не отсутствие соответствующих жаропрочных и жаростойких сплавов или керамических материалов, о чем пишут В. Козишкурт и А. Ефремов (ОАО «Спецмаш») [34], Б.В Овсянников (КБТМ) [35] и профессора Омского танкового инженерного института Н.И. Прокопенко и А.А. Соловьев [20]. Ограничение роста температуры газов перед турбиной ГТД танка Т-80 вызвано стремлением исключить плавление и отложение пыли в проточной части двигателя, приводящее к ненормальной работе двигателя и резкому ухудшению его характеристик. Этот недостаток отечественного ГТД танка Т-80 является платой за столь сильно рекламируемую компактность МТО и применение необслуживаемого бескассетного воздухоочистителя.

Вспомним, что при эксплуатации танка Т-80У в условиях жаркого климата пустынно-песчаной местности ГТД переводится на режим «Пустыня», ограничивающий подачу топлива в двигатель с целью уменьшения температуры газа ниже температуры плавления компонентов пыли (температура плавления этих компонентов у туркменской пыли около 925°С) [36] с неизбежной при этом потерей мощности и ухудшением экономичности двигателя. Это объясняет причину возникшего тупика в перспективе дальнейшего улучшения топливной экономичности отечественного ГТД танка Т-80У до уровня дизельных танков [37].

Такой же тупик возникает на пути повышения номинальной мощности двигателя. Резервы по повышению КПД газотурбинного двигателя практически исчерпаны, изделия «37» и «73» с осецентробежными компрессорами, имеющие более высокие КПД, представляют собой принципиально новую конструктивную схему ГТД, имеют пониженный ресурс по абразивному износу лопаток осевого компрессора пылью. Уровень температур газа перед турбиной в режиме «Пустыня» не может быть поднят выше планки, установленной для двигателей ГТД-1000 ТФ и ГТД-1250, либо этот подъем будет несущественным, хотя уровень рабочих температур газа, допускаемых в современных авиационных ГТД, способен полностью расплавить любые пыли, встречающиеся в эксплуатации, даже кварцевые (!) (температура полного расплавления кварцевой пыли 1460-1б80°С) [36].

Титульный лист отчета о завершении работ по экспериментальному образцу танка «Объект 167Т» с ГТД-ЗТ 

А.С. Ефремов, возглавлявший работы в Туркмении в поисках защиты ГТД от пылевых отложений, после того, как были испробованы все экзотические мероприятия, назвал еще одно, может быть, самое главное… Вот как об этом он вспоминает: «Апробированные способы «лечения» не давали эффекта… Глубокий анализ причин пылевых отложений приводил к выводу — надо снижать температуру газа перед сопловым аппаратом ориентировочно градусов на 40—50. То есть уйти за пределы температур начала плавления пылевых частиц (967°С — 50°С = 917°С. — Прим. авт.) С тех пор появился специальный тумблер на РТ (регулятор температур), переключающий на более низкие температуры регулировку газов двигателя при его работе при лессовой запыленности» [38]. Тот же А. Ефремов вкупе с В. Козишкуртом пишут: «Расчеты показывают, что при доведении температуры газов на входе в турбину до 1316—1370°С (что возможно при применении керамических материалов) реально получить расход топлива до 86 г/кВт?ч (117 г/л.с.?ч), а тепловой КПД 53%. Что меняет представление об экономичности газовой турбины» [34].

Компоновка МТО «Объект 167Т»

Силовая установка танка «Объект 167Т»

Продольный разрез двигателя ГТД -1000ТФ 

Это ничего не меняет в нашем представлении об экономичности виртуального двигателя, скажем мы, так как истинная экономичность при эксплуатации танка на южных границах нашей страны будет зависеть от максимальной температуры 917°С. Зато меняется наше отношение к опытному инженеру и, как видно, большому ученому А.С. Ефремову, который не только не признает, что применяемая в танке Т-80 система воздухопитания двигателя с бескассетными воздухоочистителями препятствует применению современных технологий по повышению эффективных показателей ГТД (мощности и экономичности), но пытается убедить заказчика в перспективности работ по созданию более мощных и экономичных танковых двигателей в принятой схеме системы воздухопитания. Конечно, в рекламных целях и при демонстрации скоростных характеристик танка Т-80У на выставках вооружений можно говорить о достижении мощности ГТД — 1400 л.с., но только с оговоркой — режим «кратковременный». Остается задуматься над вопросом: в каких регионах мира могут находиться будущие театры военных действий с применением газотурбинных танков?

Неужели только в центре России?!

В послесловии к своей статье В. Козишкурт и А. Ефремов еще раз подчеркнули особую роль в системе вооружения России танка Т-80, который, «опередив свое время, ворвался в XXI век с огромным, неисчерпаемым потенциалом. С точки зрения политики активной обороны, провозглашенной специалистами, потенциальных источников будущей войны, климатических и географических особенностей отечественных регионов (выделено нами), ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего» [34]. Обращаем внимание читателя на то, что впервые создатели танка Т-80 публично признались в ограниченной возможности применения этого танка — только на территории России.

Между тем заказчик ставит вопрос перед российскими танкостроителями о том, чтобы отечественные танки были конкурентоспособными на мировом рынке вооружений.

Это увеличивает загрузку отечественных танковых заводов экспортными заказами, обеспечивает совершенствование конструкции и технологии изготовления танков, и, что крайне важно, снижает их стоимость. Ну а как отнестись к заявлению о том, что «ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего», свидетельствуют материалы конференции «Броня-2002», прошедшей в Омске. В решении этой конференции, участие в которой принимал генеральный заказчик, поставлена задача перед разработчиками Т-80 и танкового газотурбинного двигателя о создании принципиально новой силовой установки, оснащенной газотурбинным двигателем с теплообменником (как на американском танке M1).

Во-первых, это является признанием несостоятельности ранее взятого курса на создание малогабаритного МТО танка Т-80 с бескассетным ВО. Во-вторых, требует обязательной установки воздушных фильтров высокой очистки и резкого наращивания объемов МТО до 5,8 м3. Такое копирование автоматически перенесет на отечественный перспективный танк все известные недостатки «Абрамса» и приведет к беспрецедентному по объему выделению средств, рассчитанному на десятки лет.

Хочется верить, что наша публикация побудит специалистов задуматься и затем внятно и честно ответить на вопрос: на развитие, совершенствование и производство каких танков — дизельных или газотурбинных — должны быть направлены сегодня средства Министерства обороны России?

Было бы безумием пойти по американскому пути, имея уже на вооружении России 14 модификаций танков семейства Т-80 [39], миллиарды затраченных средств и несколько десятилетий напряженной работы многих предприятий страны, чтобы клонировать его рождение еще раз с узнаваемыми признаками американского танка «Абрамс».

МТО танка Т-80БВ с ГТД-1000ТФ

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

military.wikireading.ru

Эрий Вавилонский, Олег Куракса и др. - Основной боевой танк России. Откровенный разговор о проблемах танкостроения

Продольный разрез двигателя ГТД -1000ТФ

Это ничего не меняет в нашем представлении об экономичности виртуального двигателя, скажем мы, так как истинная экономичность при эксплуатации танка на южных границах нашей страны будет зависеть от максимальной температуры 917°С. Зато меняется наше отношение к опытному инженеру и, как видно, большому ученому А.С. Ефремову, который не только не признает, что применяемая в танке Т-80 система воздухопитания двигателя с бескассетными воздухоочистителями препятствует применению современных технологий по повышению эффективных показателей ГТД (мощности и экономичности), но пытается убедить заказчика в перспективности работ по созданию более мощных и экономичных танковых двигателей в принятой схеме системы воздухопитания. Конечно, в рекламных целях и при демонстрации скоростных характеристик танка Т-80У на выставках вооружений можно говорить о достижении мощности ГТД - 1400 л.с., но только с оговоркой - режим "кратковременный". Остается задуматься над вопросом: в каких регионах мира могут находиться будущие театры военных действий с применением газотурбинных танков?

Неужели только в центре России?!

В послесловии к своей статье В. Козишкурт и А. Ефремов еще раз подчеркнули особую роль в системе вооружения России танка Т-80, который, "опередив свое время, ворвался в XXI век с огромным, неисчерпаемым потенциалом. С точки зрения политики активной обороны, провозглашенной специалистами, потенциальных источников будущей войны, климатических и географических особенностей отечественных регионов (выделено нами), ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего" [34]. Обращаем внимание читателя на то, что впервые создатели танка Т-80 публично признались в ограниченной возможности применения этого танка - только на территории России.

Между тем заказчик ставит вопрос перед российскими танкостроителями о том, чтобы отечественные танки были конкурентоспособными на мировом рынке вооружений.

Это увеличивает загрузку отечественных танковых заводов экспортными заказами, обеспечивает совершенствование конструкции и технологии изготовления танков, и, что крайне важно, снижает их стоимость. Ну а как отнестись к заявлению о том, что "ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего", свидетельствуют материалы конференции "Броня-2002", прошедшей в Омске. В решении этой конференции, участие в которой принимал генеральный заказчик, поставлена задача перед разработчиками Т-80 и танкового газотурбинного двигателя о создании принципиально новой силовой установки, оснащенной газотурбинным двигателем с теплообменником (как на американском танке M1).

Во-первых, это является признанием несостоятельности ранее взятого курса на создание малогабаритного МТО танка Т-80 с бескассетным ВО. Во-вторых, требует обязательной установки воздушных фильтров высокой очистки и резкого наращивания объемов МТО до 5,8 м3. Такое копирование автоматически перенесет на отечественный перспективный танк все известные недостатки "Абрамса" и приведет к беспрецедентному по объему выделению средств, рассчитанному на десятки лет.

Хочется верить, что наша публикация побудит специалистов задуматься и затем внятно и честно ответить на вопрос: на развитие, совершенствование и производство каких танков - дизельных или газотурбинных - должны быть направлены сегодня средства Министерства обороны России?

Было бы безумием пойти по американскому пути, имея уже на вооружении России 14 модификаций танков семейства Т-80 [39], миллиарды затраченных средств и несколько десятилетий напряженной работы многих предприятий страны, чтобы клонировать его рождение еще раз с узнаваемыми признаками американского танка "Абрамс".

МТО танка Т-80БВ с ГТД-1000ТФ

ГЛАВА 21.РАЗВИТИЕ ТАНКОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ЗА РУБЕЖОМ

За рубежом наблюдается качественная подвижка в танковом дизелестроении в части повышения мощности, улучшения экономичности, снижения теплоотдачи двигателей в танковые системы. Попутно улучшаются экологические характеристики двигателей. Это стало возможным благодаря огромным финансовым вложениям фирм и международных корпораций в наукоемкие разработки и исследования по всем направлениям, связанным с конструированием и производством двигателей.

Что побуждало развитие этих вопросов? Несомненно, прежде всего это вызвано необходимостью экономии углеводородных источников энергии, что в период глобального энергетического кризиса для ряда стран (особенно не обладающих природными запасами углеводородного топлива) стало вопросом национальной безопасности, когда любые технические решения, обеспечивающие экономию топлива, становятся выгодными и целесообразными. Безусловно, решалась задача повышения всех показателей и характеристик двигателей, как главной составной части ОБТ. Энергичные работы над улучшением топливной экономичности дизелей стимулировали исследования в области совершенствования рабочих процессов, повышения энергии впрыска топлива и управления процессами впрыска, увеличения степени наддува и в ряде других направлений.

Если с 1927 по 1985 г. давление впрыска топлива составляло 20-50 МПа, то в последние 10 лет оно возросло до 200 МПа! [40]. Высокое качество распыла и электронное управление впрыском топлива обеспечили:

- снижение расхода топлива;

- уменьшение теплоотдачи двигателя в танковые системы;

- низкий уровень эмиссии (состава вредных выбросов) газов. Выбросы окислов азота (один из главных вредных ингредиентов выхлопных газов) и твердых частиц в выхлопных газах дизелей снизились за 10 лет в 10 раз! [40];

- улучшение пуска двигателя;

- управление количеством впрыскиваемого топлива по оптимальному алгоритму;

- снижение величины максимального давления газов в цилиндре (повышение ресурса) двигателя;

- уменьшение шумности работы двигателя.

Диаграммы эволюции МТО танков с силовыми установками, оснащенными дизелями фирмы MTU [44]

Двухтактный оппозитный шестицилиндровый дизельный двигатель 6ТД-1 танка Т-84 (Украина)

Силовая установка с дизельным двигателем 12V1200-TM37 танка "Челленджер-2" (Великобритания)

profilib.org