Характеристики газотурбинного двигателя танка

ГЛАВА 3. УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОДВИЖНОСТЬ ТАНКА

УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОДВИЖНОСТЬ ТАНКА

Подвижность танка — способность быть в нужное время в нужном месте.

А.А. Морозов — главный конструктор танков [5].

Номинальная (стендовая) мощность ГТД танка Т-80У при нормальных атмосферных условиях на 25% выше, чем у дизельного танка Т-90С. Но характеристики ГТД в большей степени, чем у поршневых двигателей (ПД), зависимы от сопротивлений присоединенных трасс на впуске и выпуске двигателя и от внешних воздействующих факторов. В опубликованных материалах нет прямого сравнения характеристик двигателя В-92С2 (1000 л.с.) танка Т-90С и ГТД-1250 танка Т-80У, но есть сведения [6, 7] по сопоставлению характеристик 4-тактного дизеля В-84 (базовый вариант дизеля В-92С2) и ГТД-1250.

Воспользуемся этими данными:

— при установке в танк объектовая мощность двигателя уменьшается по сравнению со стендовой: у 4-тактного дизеля В-84 (стендовая мощность 840 л.с.) на 11% (примерно на 95 л.с); у газотурбинного двигателя ГТД-1250 (стендовая мощность 1250 л.с.) — около 20% (примерно на 245 л.с);

— при температуре окружающего воздуха +40°С потери мощности газотурбинного двигателя в 12,5 раза больше, чем у 4-тактного дизеля, и составляют около 25%;

— на высоте 3 км над уровнем моря потери мощности достигают: у 4-тактного дизеля — около 5%; у ГТД — 15,5%.

Кроме того, при эксплуатации танков Т-80У, оснащенных ГТД мощностью 1100 и 1250 л.с., в жарких и пыльных условиях предусмотрено принудительное ограничение подачи топлива для снижения максимальной температуры газов перед силовой турбиной на 40—50°С с целью исключения расплава и спекания пыли на лопатках турбины (в дальнейшем для простоты будем условно называть этот режим работающего двигателя — «пустыня»). При этом мощность газотурбинного двигателя уменьшается дополнительно еще на 150 л.с. [7].

Существенно больше потери мощности в гусеничном движителе Т-80 по сравнению с тагильскими танками как при движении по бетону, так и при движении по грунту. По результатам специальных испытаний [8], сопротивление перекатыванию малогабаритных катков 670 x 170 мм с наружной амортизацией у танка Т-80 по гусенице с обрезиненной беговой дорожкой примерно в 1,5 раза выше, чем сопротивление перекатыванию опорных катков 750 x 190 мм с внешней ошиновкой по металлической беговой дорожке гусеницы танка Т-90.

На работу кондиционера в режиме «охлаждение» ГТД затрачивает 30 л.с. [9].

Исходя из этого, для сохранения равной подвижности танков Т-80У и Т-90С в экстремальных условиях эксплуатации стендовая мощность ГТД в нормальных атмосферных условиях должна быть существенно выше, чем у дизеля.

Но при умеренных температурах окружающего воздуха в процессе официальных войсковых испытаний танков на равнине мощность ГТД танка Т-80У используется на 1/3 (у дизеля мощностью 840 л.с. загрузка двигателя составляет до 2/3) [10]. В реальных условиях войсковой эксплуатации загрузка газотурбинных и дизельных двигателей, несмотря на разницу в удельной мощности танков[7], практически одинакова и может снижаться до 20% от максимальной мощности [11]. При достигнутом уровне удельных мощностей современных ОБТ дальнейший рост мощности двигателей мало сказывается на увеличении средней скорости танков, но негативно отзывается на стоимости, надежности, унификации узлов, топливной экономичности и температурном режиме силовых установок.

Последние два показателя являются важнейшими факторами, влияющими на подвижность[8] танка. Нам кажется удивительным утверждение В.В. Степанова [12] о том, что по показателю подвижности отечественные танки уступают зарубежным танкам. Но еще более странным является утверждение того же автора, что «ликвидировать отставание можно только (?) при установке двигателя повышенной мощности и трансмиссии с ГОП».

Улучшение подвижности танка достигается не только за счет увеличения удельной мощности танка. Среди более чем трех десятков параметров [13], влияющих на подвижность танков, можно выделить большую группу показателей, по которым у танка Т-90 имеется преимущество перед танком Т-80. Эти преимущества достигаются за счет следующих лучших показателей: запаса хода по топливу; приемистости двигателя; большего запаса по тепловому режиму двигателя в экстремальных условиях эксплуатации танка; более высокой и длительной скорости движения по пересеченной местности и через специальные препятствия из-за отсутствия термоклапанов в гидроамортизаторах, ограничивающих скорости движения танка Т-80 при перегреве гидроамортизаторов; меньших потерь скорости при преодолении узких извилистых трасс; большей величины динамических ходов опорных катков, лучших показателей надежности у танка Т-90 по сравнению с показателями танка Т-80, по данным подконтрольной эксплуатации танков (Т-72А, Т-72Б, Т-80Б) [11]:

— по параметру потока отказов (отк./тыс. км) в 2,2 раза, в том числе по параметру потока отказов ходовой части в 1,92 раза;

— по среднему времени восстановления работоспособного состояния (ч) в 2,7 раза;

— по удельной суммарной продолжительности восстановления работоспособного состояния (ч/тыс. км) в 6,03 раза.

Подвижность танка Т-80 также ограничивается необходимостью более частых и длительных зарядок воздушных баллонов (для обеспечения функционирования систем виброочистки и пылеудаления) и аккумуляторных батарей, являющихся единственным источником энергии при пуске ГТД (пуск дизельного двигателя танка Т-90 может осуществляться от воздушной системы, от аккумуляторных батарей, с буксира и комбинированным способом). По этим причинам средняя наработка двигателя на одну тысячу километров у танков Т-80Б, Т-80БВ больше, чем у танков типа Т-72, до 19% [14].

Для амбиций В.А. Парамонова и В.П. Филиппова, считающих, что танк Т-80У «по характеристикам подвижности… не имеет себе равных как в России, так и за рубежом» [15], нет никаких оснований.

Ближний Восток. Т-90С на испытаниях

Тяжелые ОБТ («Леопард 2», M1 «Абрамс») не держат мосты и дороги

Турбина вместо дизеля

На конец 1960-х годов пришелся пик научно-технической революции, когда во всех сферах жизни внедрялись инновационные решения. Советское руководство решило устроить революцию в танкостроении. 16 апреля 1968 года было принято совместное постановление ЦК КПСС и Совмина СССР о создании газотурбинного танка.

По такому принципу устроены вертолетные газотурбинные двигатели (ГТД). Советские конструкторы поначалу попытались их адаптировать к танку, но ничего не вышло. Тяжелейшие условия работы боевых бронированных машин быстро разрушали ГТД вертолетов.

НПО имени Климова разработала танковый газотурбинный двигатель ГТД-1000Т мощностью 1000 лошадиных сил. В 1970 году его установили опытном «объекте 219» — прототипе Т-80.

Исторический экскурс

60-е и 70-е годы прошлого столетия для советского танкостроения ознаменовались двумя главными направлениями работы. Борьбой за живучесть боевой машины и созданием более мощного двигателя, который обеспечивал бы и скорость, и маневренность. Прежде чем добиться результата было пройдено несколько этапов:

• 1964 г. — решение ЦК КПСС о создании нового танка, главными характеристиками которого должны стать — запас хода не менее 450 км и мощность двигателя — 1000 л.с. Дизельный двигатель для достижения такой мощности нуждался в увеличении системы охлаждения и, соответственно, к увеличению габаритов танка;
• Начало 60-х — создание на Харьковском заводе танка Т-64 (700 л.с.). Танк — в целом неудачный, двигатель взят на вооружение Кировским заводом в Ленинграде;
• 1968-1974 гг. — проходят испытания объекта 219 (в последствии Т-80);
• 1973 г. — начало серийного производства танка Т-72 «Урал» (840 л.с.) на нижнетагильском Уралвагонзаводе;

Танк Т-72

• 1976 г. первый в мире танк с газотурбинным двигателем Т-80 (1000 л.с.) принят на вооружение в Советской Армии;
• 1978 г. появляются модификации танка —Т-80Б и Т-80 БК;
• 1985 г. стала серийно использоваться система дистанционной защиты от снарядов. В этом же году создаются еще две модификации — Т-80 БВ и Т −80 УМ-1.

Трем, разработанным почти одновременно, моделям среднего танка, была уготована разная судьба. Производство Т-64, как не очень удачного, прекратилось. Танк Т-72 (неофициальное название — «коммерческий»), оставаясь на вооружении в некоторых частях и соединениях СА, с 1976 г. стал массово экспортироваться как в страны Варшавского Договора, так и ряд других (в Финляндию, Индию, Иран, Ирак, Сирию, Югославию). Некоторым странам были проданы лицензии на производство танка «Урал».

Десятки, а то и сотни параметров, характеристик, дающих оценку техническому и боевому уровню танка можно разделены на три группы. А именно: броневая защита, огневая мощь, маневренность как на марше, так и на поле боя. Это и основные параметры ТТХ танка Т-80, и главная забота создателей машины.

Корпус

Корпус сварной, имеет сильно дифференцированную защиту. Лобовой лист состоит из комбинированной металлокерамической брони и расположен под углом 65°, остальные части произведены из монолитной стальной брони.

Борта Т-80 прикрыты резинотканевыми экранами, защищающими от кумулятивных снарядов.

Изнутри, в боевом отделении, листы брони покрыты полимерным подбоем специального состава, защищающего не только от осколков, но и от гамма-излучения вместе с нейтронным.

Дополнительно имеется плита под местом механика-водителя, защищающая его от облучения на заражённой местности.

Также имеется полуавтоматическая система коллективной защиты, состоящая из прибора радиационной разведки, фильтровентиляционной установки и уплотнений корпуса и башни.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом турбовального двигателя является то, что по сравнения с поршневыми двигателями он более легкий по весу, менее шумный и более мощный, если брать двигатели одного размера. Вся суть турбовального двигателя и заключается, чтоб максимально использовать энергию сгорающего топлива, по сравнению с поршневыми двигателями это реализуется лучшим образом. Тем самым в одном килограмме двигателя можно реализовать конструкцию, более мощную своих цилиндрических сородичей, которая с каждого килограмма топлива будет забирать тепловую энергию и преобразовывать ее в механическую.

Есть у турбовального двигателя и недостатки. Первый из них – сравнительно большой расход топлива и, соответственно, низкий КПД, несмотря на высокие показатели мощности. Именно этот недостаток объясняет его ограниченное применение на наземном транспорте, где его можно заменить более эффективными силовыми установками. Второй недостаток – чувствительность к загрязнениям. Компрессор, втягивая воздух в камеру сгорания, заодно всасывает и пыль, и посторонние предметы, что сказывается на качестве работы двигателя и на его исправность в целом. На высоких оборотах даже незначительные твердые частички могут повредить лопасти турбины. Поэтому ТВаД нуждается в надежной системе тщательной очистки воздуха, а расходы на нее далеко не всегда оправданы – в большинстве случаев намного проще и дешевле использовать традиционный дизель. Это еще одна причина, по которой эти двигатели в основном используются в воздухе: там и грязи меньше, и птицы летают ниже высоты полета, так что нормальной работе компрессора и турбины ничего не мешает. Зато масса ТВаД намного меньше любого поршневого двигателя, а это в авиации немаловажно.

Турбовальные двигатели – это действительно в первую очередь «сердца» вертолетов, а уж потом все остальное. Именно эти стальные «стрекозы» дают возможность оценить основные преимущества ТВаД, ну а недостатки в этом случае совсем незначительны.