Главная страница | Античность | Средние века | Новое время | Двадцатый век | Техника | Самолеты | Корабли | Вооруженные силы | США | Технологии и наука Силовые установки танков

 

Силовые установки танков

 

НАПРАВЛЯЯ основные усилия в своих милитаристских приготовлениях на дальнейшее повышение боевых возможностей танков, зарубежные специалисты большое внимание уделяют их подвижности, которая в первую очередь определяется характеристиками силовых установок. Они считают, что двигатель современного танка наряду с обеспечением высокой удельной мощности, легкости конструкции и низкой стоимости эксплуатации должен обладать такими качествами, как высокая габаритная мощность и компактность, большая топливная экономичность и, следовательно, достаточный запас хода. Силовая установка должна иметь высокую надежность при работе в самых широких температурных режимах окружающей среды и при преодолении танком водных преград по дну или на плаву, многотопливность, легкий запуск и способность воспринимать полную нагрузку непосредственно после начала работы, низкий уровень шума, длительный срок службы, удобство обслуживания и высокая ремонтопригодность — вот далеко не полный перечень технических требований, которые предъявляются сегодня к танковому двигателю в ходе его разработки.

Наиболее полно таким требованиям отвечают форсированные быстроходные дизельные двигатели. Современные танковые дизели обладают сравнительно высокой топливной экономичностью, в том числе и на режимах частичных нагрузок (расход топлива примерно на 40 проц. меньше, чем у бензиновых двигателей). Наряду с этим их работа характеризуется относительно низким уровнем температуры на выпуске (на 100 — 200°С ниже, чем у карбюраторных двигателей), что создает более благоприятные условия использования отработанных газов для турбонаддува.

В основном на зарубежных танках применяются четырехтактные дизельные Двигатели, хотя на некоторых английских, японских и шведских образцах установлены двухтактные дизели. Системы охлаждения воздушные (главным образом на американских и японских танках) и жидкостные (на танках европейских стран). Западногерманские специалисты, в частности, считают, что жидкостная система охлаждения с термостатическим регулированием скорости вращения вентилятора является наиболее экономичной. Так, потребляемая мощность на привод вентилятора в силовой установке танка «Леопард-2» составляет только 12 проц. номинальной мощности двигателя вместо 18 — 20 проц. в предыдущих моделях.

Все современные танковые двигатели снабжены компрессорами, создающими давление нагнетаемого в дизель воздуха 1,5 кг/см2 и выше. На последних моделях дизелей нагнетаемый воздух охлаждается, что наряду с обеспечением форсирования двигателя повышает коэффициент наполнения цилиндров.

Как правило, современные дизельные двигатели выполняются по двухрядной V-образной конструктивной схеме с числом цилиндров до 12. Считается, что такая схема наиболее полно обеспечивает компактность двигателя и жесткость его блок-картера. Выбором угла развала блоков цилиндров в определенных пределах достигается требуемое соотношение между высотой и шириной двигателя. Основные характеристики танковых дизельных двигателей приведены в таблице.

Судя по сообщениям иностранной печати, наиболее высокими эксплуатационными характеристиками в настоящее время отличаются западногерманские образцы двигателей. Основным изготовителем и поставщиком дизелей для бронетанковой техники бундесвера является фирма «Моторен унд турбинен унион», разработавшая три типоразмерных ряда быстроходных дизельных двигателей МВ 830, МВ 870 и МВ 880 (диапазон мощностей от 500 до 1800 л. с.).

Одна из последних моделей — МВ 873 Ка-501— установлена на современном западногерманском основном боевом танке «Леопард-2». Созданию серийного образца предшествовал большой объем экспериментальных исследований. Так, в 1965 году на базе танковых двигателей семейства МВ 837 была начата разработка нового двигателя МВ 873 Ка-500. Этот вариант имел такие же размеры цилиндра (диаметр 165 мм), что и базовый двигатель, но отличался укороченным на 20 мм ходом поршня (155 мм), меньшей высотой и увеличенной на 400 об/мин максимальной частотой вращения коленчатого вала. Он применялся на опытных образцах танка «Леопард-2».

С 70-х годов, одновременно с доводкой МВ 873 Ка-500, были начаты работы по созданию нового двигателя с цилиндром диаметром 170 и ходом поршня 175 мм, который получил индекс МВ 873 Ка-501 и стал первым серийным двигателем нового типоразмерного ряда. Это 12-цилиндровый четырехтактный V-образный дизель, приспособленный для работы на топливе различных сортов, включая авиационный керосин и бензин, для чего его топливная аппаратура оборудована соответствующими устройствами. Он относится к дизелям предкамерного типа с турбонаддувом. В целях улучшения воспламеняемости легких топлив степень сжатия повышена до 18.

На двигателе смонтированы два турбокомпрессора и два охладителя нагнетаемого воздуха, включенные в общую систему охлаждения. Расположение турбокомпрессоров по обеим его сторонам позволяет достаточно просто обеспечить отвод отработанных газов по двум трубопроводам, проходящим над трансмиссией с выводом в кормовую часть танка, где они, смешиваясь с воздухом, охлаждаются, тем самым снижая тепловые демаскирующие факторы танка.

Воздух для питания поступает через два воздухоочистителя, закрепленные с двух сторон на двигателе и соединенные короткими патрубками с турбокомпрессорами. Воздухоочистители двухступенчатые. Сначала воздух проходит через циклоны (грубая очистка), а затем попадает на кассеты с фильтрующими элементами (тонкая очистка).

Вместе с тем, как признают западногерманские специалисты, дизельный двигатель танка «Леопард-2» обеспечивает недостаточно хорошую приемистость, в связи с чем продолжаются работы по его совершенствованию. В частности, были проведены исследования с целью получения большей мощности при заданном рабочем объеме и улучшения разгонных характеристик, результаты которых предполагалось использовать при создании дизельного двигателя любого типа. Так, был разработан турбокомпрессор с регулируемым сопловым апаратом турбины, который заметно улучшил характеристики двигателя на режимах частичных нагрузок. Удельный расход топлива был снижен на 5 проц., а диапазон оптимального удельного расхода несколько расширен. Время набора номинальной частоты вращения уменьшилось на 12 проц. Сообщается, что применение вспомогательной (форсажной) камеры сгорания и турбокомпрессора значительно улучшило разгонные характеристики, приблизив их к соответствующим показателям обычных дизелей (без наддува). Причем наличие этой камеры, как утверждают разработчики, привело лишь к незначительному повышению расхода топлива при работе на холостом ходу, однако в условиях движения танка по пересеченной местности расход топлива не изменился, так как двигатель воспринимает нагрузку почти немедленно. В случае выхода вспомогательной камеры сгорания из строя он продолжает работать как обычный дизель с турбонаддувом. Денное конструктивное решение позволило повысить среднее эффективное давление дизелей с одноступенчатым наддувом до 20 кг/см2 практически без ухудшения режима разгона.

По мнению иностранных специалистов, успешные результаты испытаний двигателей типоразмерного ряда МВ 880 позволили в настоящее время понизить требования к величине рабочего объема цилиндров, которая должна быть достаточно большой, чтобы иметь необходимый ресурс работы и эксплуатационную надежность двигателя. Вместе с тем появились другие технические проблемы. В первую очередь это необходимость обеспечения механической прочности турбокомпрессора, работающего в условиях высоких температур и больших механических напряжений. Сейчас западногерманские двигатели серии МВ 880 рассматриваются как возможный вариант силовой установки будущих боевых бронированных машин, поскольку по сравнению с семейством МВ 870 они отличаются повышенной габаритной мощностью и меньшим удельным весом, а мощность 12-цилиндровых образцов приближается к 1800 л. с.

Если в ФРГ при разработке дизельных двигателей первостепенное значение придавалось улучшению характеристик крутящего момента, то в других западных странах велись исследования, направленные прежде всего на повышение номинальной мощности. В результате 15-летних работ американской фирмой «Теледайн континентл моторз» был создан 12-цилиндровый четырехтактный У-образный дизельный двигатель АVCR-1360-2 с воздушным охлаждением, комбинированной системой наддува и охлаждением нагнетаемого воздуха. Его особенностью является конструкция поршней, предусматривающая автоматическое регулирование степени сжатия в пределах от 19,5 до 11. Поршень двигателя состоит из корпуса и наружного стакана. Относительное перемещение его элементов, обеспечивающее изменение степени сжатия, осуществляется гидравлической системой, в которую входят масляные камеры, каналы, клапаны и калиброванные отверстия. Отмечается, что максимальная степень сжатия позволяла выполнять надежный запуск двигателя при низкой температуре окружающего воздуха. При работе двигателя с малой нагрузкой поддержание высокой степени сжатия способствует благоприятному протеканию процесса сгорания. По мере роста мощности степень сжатия автоматически снижается.

Двигатель АVCR-1360-2 устанавливался на опытных образцах американского танка ХМ1, однако, когда в 1976 году по результатам испытаний предпочтение было отдано танку с газотурбинным двигателем, финансирование разработки было временно прекращено. В мае 1980 года министерство обороны США вновь заключило с фирмой контракт, предусматривающий доработку его конструкции, чтобы использовать в качестве резервного варианта двигателя для танка М1 «Абрамс».

На американских танках серии М60 применяются дизельные двигатели семейства АVDS-1790. Серийное производство базового образца было начато в 1960 году, однако вскоре он был модернизирован, выпускался под индексом АVDS-1790-2А и устанавливался на танках М60, М60А1, М60А2, М48А5 и специальных машинах на их базе. В 70-х годах проводились работы по его усовершенствованию, направленные главным образом на повышение надежности (модернизированный образец АVDS-1790-2С применяется на тачке М60АЗ). Был также изготовлен двигатель АVDS-1790-5А с увеличенной до 900 л. с. мощностью, предназначенный для установки на израильских танках «Меркава».

В Великобритании на новом танке «Челленджер» устанавливается 12-цилиндровый четырехтактный У-образный дизельный двигатель 12У-1200 «Кондор» с турбонаддувом. Сейчас уже создана его усовершенствованная модель мощностью 1500 л. с.

На французских основных боевых танках АМХ-30 в настоящее время используется 12-цилиндровый четырехтактный многотопливный дизельный двигатель Н8-110 с жидкостным охлаждением и турбонаддувом. Цилиндры имеют горизонтально-оппозитное расположение. Отличительной особенностью конструкции является масляное охлаждение поршней с отдельной системой циркуляции масла. С целью более интенсивного охлаждения головки цилиндров в ней между клапанами находятся полости для циркулирования охлаждающей жидкости. Скорость вращения вентилятора системы охлаждения, приводимого в движение при помощи электромагнитной муфты, регулируется в зависимости от температуры окружающей среды. Двигатель приспособлен к работе на дизельном топливе, керосине и бензине. Переход с одного вида топлива на другое осуществляется механически путем поворота специальной головки с делениями, в результате чего изменяется весовая подача топлива и соответственно мощность дизеля.

Как отмечается в зарубежной прессе, значительные успехи в области создания танковых дизельных двигателей достигнуты специалистами Японии. В середине 70-х годов на заводах фирмы «Мицубиси» было налажено серийное производство четырех-, шести, и десятицилиндровых двигателей воздушного охлаждения, из которых последний (10ZF-21WТ) установлен на основном боевом танке «74». Он может работать на дизельном топливе и авиационном керосине. Хотя допускается использование и высокооктанового бензина, однако при этом мощность двигателя снижается на 20—25 проц.

Система наддува включает два турбокомпрессора, имеющих механическую связь с коленчатым валом. В режиме максимальной мощности на привод турбокомпрессора расходуется 7 проц. мощности двигателя. Для повышения эффективности продувки цилиндров и улучшения приемистости позже была отработана двухступенчатая комбинированная система наддува, состоящая из турбокомпрессора и приводного объемного нагнетателя. Цилиндры двигателя охлаждаются двумя нагнетательными осевыми вентиляторами, установленными вертикально в развале между блоками цилиндров. При максимальных оборотах оба вентилятора потребляют мощность до 120 л. с., или около 16 проц. полной мощности двигателя.

В последние годы за рубежом достигнуты определенные успехи в создании газотурбинных двигателей, (ГТД). Интенсивные работы по доводке опытных и совершенствованию серийных образцов ведутся в США, Японии и ряде европейских стран. Как отмечают иностранные специалисты, ГТД легко запускается в условиях низких температур и не требует прогрева после запуска. По сравнению с дизельным двигателем он имеет большую габаритную мощность, лучше удовлетворяет требованию многотопливности и проще с точки зрения конструкции. Ресурс его работы в 2—3 раза выше данного показателя дизеля такой же мощности, что объясняется наличием значительно меньшого количества вращающихся деталей и отсутствием деталей с возвратно-поступательным движением, которые вызывают действие инерционных сил, снижающих долговечность двигателя.

Вместе с тем ГТД имеют и определенные недостатки. Основным из них считается большой расход топлива. Улучшение топливной экономичности ГТД на режимах частичных нагрузок достигается за счет применения теплообменников в сочетании с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины. При использовании на танках газотурбинных двигателей значительно более высокие требования предъявляются к системе воздухоочистки, особенно в условиях повышенной запыленности. Предпочтение отдается комбинированным воздухоочистителям, состоящим из инерционного пылеочистителя и контактного фильтра. Увеличенный расход воздуха усложняет подводное вождение танков.

Существенное внимание уделяется также снижению стоимости ГТД, поскольку сейчас его производство обходится примерно в 2 раза дороже, чем дизеля Однако западные специалисты считают, что при отработке конструкции и технологии изготовления стоимость ГТД с теплообменником может сравняться с данным показателем у дизеля.

В настоящее время впервые в зарубежном танкостроении на новом американском танке М1 «Абрамс» установлен газотурбинный двигатель AGT-1500. В период 1978—1980 годов на основании результатов ходовых испытаний в его конструкцию были внесены изменения, направленные на уменьшение расхода топлива, повышение надежности, увеличение срока службы и снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт.

AGT-1500 является трехвальным двигателе с двухкаскадным осецентробежным компрессором, индивидуальной камерой сгорания тангенциального расположения, двухступенчатой силовой турбиной с регулируемым сопловым аппаратом первой ступени и стационарным кольцевым пластинчатым теплообменником. Сопловые и рабочие лопатки первой ступени турбины высокого давления охлаждаются воздухом, отбираемым на выходе из компрессора и подаваемым через отверстия в хвостовиках лопаток. Максимальная температура газа в турбине составляет 1193°С.

Редуктор, размещенный внутри корпуса теплообменника, уменьшает число оборотов на выводном валу ГТД до 3000 об/мин. Снижение расчетного числа оборотов турбины с 26400 до 22500 об/мин позволило заменить применявшийся ранее двухступенчатый планетарный редуктор одноступенчатым.

На ГТД применен обычный гидромеханический регулятор подачи топлива. Электронная система управления обеспечивает необходимую последовательность операций при запуске двигателя, а также выключает его в случае превышения допустимых температур или скорости вращения роторов.

На двигателе установлен стационарный пластинчатый барабанно-цилиндрический теплообменник. Он собран из кольцевых пластин, изготовленных из нержавеющей стали, спаянных по контуру, укрепленных продольными стяжными болтами и образующих цилиндрический барабан, который охватывает диффузор турбины. Газовые и воздушные каналы создаются отверстиями в пластинах и зазорами между ними. Рабочее давление в теплообменнике 14,76 кг/см2, степень регенерации тепла при работе двигателя на расчетной эксплуатационной мощности (70 проц. максимальной) составляет 72 проц. Компактность теплообменника и рациональность его компоновки позволили разработчикам добиться относительно небольших габаритов ГТД.

С 1979 года ведутся работы по увеличению мощности двигателя AGT-1500 до 1800 л. с. без существенных изменений его конструкции. Американские специалисты утверждают, что в дальнейшем этот показатель может быть доведен до 2000 л. с.

Зарубежные эксперты считают, что результатом работ, ведущихся в области совершенствования существующих и создания перспективных силовых установок танков следующего поколения, может быть появление в будущем новых двигателей, как дизельных, так и газотурбинных танковых, существенно превосходящих по своим характеристикам серийные образцы. Одним из вариантов такой силовой установки может стать разрабатываемый французскими специалистами дизельный двигатель с системой «гипербар». Основной ее принцип заключается в использовании более высокого давления наддува с целью значительного увеличения мощности при одновременном улучшении характеристик крутящего момента. Этот способ включает существенное понижение степени сжатия (до 7) и применение высокого давления наддува, обеспечивающего среднее эффективное давление до 30 кг/см2. Ввиду того что запуск дизеля с такой низкой степенью сжатия практически невозможен, перед турбиной турбокомпрессора устанавливается камера сгорания, приводящая его в действие независимо от наличия выпускных газов.

В последнее время в США широким фронтом ведутся работы по созданию так называемых адиабатических двигателей. Их особенностью является фактический отказ или существенное упрощение системы охлаждения, что достигается за счет применения в конструкции специальных керамических материалов, стойких к высоким температурам. Как сообщается в зарубежной прессе, это позволит повысить КПД на 50 проц., сократить расход топлива на 30 — 40 проц. и снизить вес двигателя на 40 проц. Сейчас фирмой «Камминз» уже разработан опытный образец мощностью 250 л. с. Считается, что в ближайшие годы технически возможно выполнение на его базе двигателя мощностью 500 — 600 л. с. Для основных же боевых танков следующего поколения планируется создать адиабатический двигатель мощностью 1500—2000 л. с.

К числу перспективных танковых двигателей иностранные специалисты относят также роторный двигатель Венкеля.

Продолжающиеся в капиталистических странах, и прежде всего входящих в блок НАТО, активные разработки танковых двигателей свидетельствуют о намерении милитаристских кругов Запада повысить боевые свойства танков, являющихся одним из важнейших средств осуществления агрессивных замыслов, направленных против СССР и стран социалистического содружества.

Подполковник В. Геков

Источник - "Зарубежное военное обозрение", №7 1984.

Последнее обновление 21.10.2004 год

Автор - Антропов Петр, 2001 - 2017.

petivantropov@gmail.com

  Рейтинг@Mail.ru