Зубов Е.А. - Двигатели танков (Из истории танкостроения), страница 16

"газотурбинных электростанциях (передвижных и стационарных), локомотивах, судах и др. Автомобилестроители стали пытаться устанавливать ГТД на ряд машин. ГТД, как автономный двигатель, стал все больше интересовать конструкторов транспортных машин, в том числе и конструкторов ВГМ. В нашей стране в конце 40-х годов, например, были выполнены научно-исследовательские работы по применению ГТД для наземных транспортных машин в Военной академии бронетанковых войск профессорами Ю.А.Степановым, А.Г.Козловым, М.А.Хайловым, Г.Ю.Степановым и др. Создание силовых установок транспортных машин с ГТД Все работы над ГТД для транспортных машин в нашей стране в период 50-х — б0-х годов можно условно разбить на два этапа: 1.

Приспособление существующих авиационных (вертолетных) ГТД для работы в наземной транспортной машине, в том числе и в ВГМ. 2. Создание специальных ГТД, предназначенных для конкретных транспортных средств (колесных и гусеничных), с использованием опыта авиационного двигателестроения. При установке в транспортную машину вертолетные ГТД подвергались изменениям по системе регулирования, элементам тяговой турбины, конструкции выходного Редуктора и др. Проводились пробеговые испытания машин, позволяющие выявить целый ряд специфических особенностей, присущих транспортным ГТД по топливноэкономическйм, тягово-динамическим, эксплуатационным характеристикам.

Эти работы позволили выявить основные концепции создания будущих двигателей для транспортных машин. Выло показано, что существующие (даже лучшн~)вертолет- ные ГТД не удовлетворяют требованиям к двигателям транспортных машин, так как они имеют значительно более высокий удельйый расход топлива (особенно на режимах частичных нагрузок), плохую приемистость и практически полное отсутствие тормозных качеств. Решить эти проблемы (полностью или частично) можно было за счет установки теплообменников, применения средств дополнительного регулирования, например регулируемого соплового аппарата (РСА) силовои турбины, Результаты этих исследований учитывались в последующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах.

Началась довольно широкая разработка экспериментальных транспортных силовых установок с ГТД для автомобилеи, автобусов, колесных и гусеничных тягачей, тяжелых карьерных самосвалов, тракторов, локомотивов, судов на подводных крыльях и других машйн. В 60-х годах проводились исследования ГТД на таких опытных машинах, как автобус ЗЙЛ-127, тятач БедАЗ, Ъ~ актор НАТИ, бронетранспортер БТР-60П и др. Автобус -127 был оснащен газотурбинным двигателем ТурбоНАМИ-053 мощностью 257 кВт (350 л.с.), представлявшим собой 2-вальный ГТД с одноступенчатым центробежным компрессором, обеспечивающим степень повышения давления воздуха 3,5 гри частоте вращения 23000 мин, Турбина компрес«1ря была выполнена осевой одноступенчатой, Температура газов перед турбиной составляла 1123 К (950'С). Силовая турбина была также о оступенчатой с частотой вращения 15500 мин вигатель имел довольно большие габариты и массу (550 кг).

Слишком высоким был и удельный расход топлива — 680 г/(кВт"ч) 1500 г/(л.с. ч)1. Автобус ЗИЛ-127 с этим двигателем прошел пробеговые испытания в объеме около 5000 км. Была получена удовлетворительная тяговая характеристика, но сравнительно плохая приемистость. Время разгона составляло более 15 с. В процессе совершенствования этого двигателя была разработана улучшенная конструкция ГТД ТурбоНАМЙ-053А2 с меньшими массой (400 кг) и удельным асходом топлива — 544 г/кВт ч [400 г/(л.с.

ч)1. Это ыло достигнуто за счет увеличения степени повышения давления воздуха в компрессоре до 4,0 и некоторого повышения КПД компрессора и ту~бины. Габаризтная мощность увеличилась до 338 кВт/м (460 л.с./м), а длина ГТД уменьшилась на 125 мм. Но этот автобусный ГТД еще во многом уступал тогда лучшим зарубежным 77 образцам, особенно по габаритной мощности и топливной экономичности. На Горьковском автозаводе в КБ главного конструктора В.М.Костюкова разрабатывались автомобильные ГТД модели ГАЗ-99 мощностью от 103 кВт (140 л.с.) до 257 кВт (350 л.с.). Было изготовлено пять различных модификаций этого двигателя.

Все они были изготовлены по 2-вальной схеме, с одноступенчатым центробежным компрессором, обеспечивающим степень повышения давления воздуха 3,25. Турбина компрессора была выполнена осевой. Силовая турбина также была выполнена осевой одноступенчатой. Температура газов перед турбиной составляла 1023 К. Габаритная мощность 140-сильного ГТД достигала 162 кВт/м (220 л.с./м ), удельный расход топлива (при вращающемся теплообменнике с коэффициентом регенерации 0,7) был равен 457 г/кВт ч 1336 г/(л.с. ч)]. Все двигатели модели ГАЗ-99 имели один или два вращающихся дисковых теплообменника с металлической матрицей.

Двигатель ГАЗ-99Д мощностью 257 кВт (350 л.с.) имел удельный расход топлива 272 г/кВт.ч (200 г/л.с. ч). Для разработчиков БТТ этот ряд двигателей не представлял особого интереса, так как нуждался в серьезнои доработке даже для автомобильного транспорта. Один двигатель из этого ряда ГТД вЂ” ГАЗ-99В мощностью 184 кВт (250 л.с.) испытывался на колесном бронетранспортере БТР-60П. В разработке двигателей ГАЗ-99 наиболее активное участие принимали В.М.Костюков, В.И.Лукьянов, И.Н.Сухарев, Г.К.Байдаков, В.Б.Самарин, В.Т.Мухачев и др. На Ярославском моторном заводе (ЯМЗ) конструкторским коллективом (главный конструктор завода ГфЧернышов) был разработан газотурбинный двигатель Я 3 ГТД-1100.

В сочетании с электротрансмиссией этот давтатель был установлен на тяжелый карьерный самосвал БелАЗ-549Г грузоподъемностью 78 т. Мощность этого ГТД составляла 809 кВт (1100 л.с.), удельный расход топлива — 442 г/кВт ч ~310 г/(л.с. ч)1, температура газа перед турбиной — 933 К, масса двигателя — 100~) кг.

Компрессор имел частоту, вращения 25500 мин, а силовая турбина — 21000 мин '. Степень повышения давления воздуха в компрессоре составляла 7,65. Самосвал БелАЗ-549Г с ГТД-1100 в процессе пробеговых испытаний прошел около 1500 км, В числе наиболее активных создателей этого ГТД были Г.Д.Чернышов, 1О.А.Баженов, К.А.Шпакунов и др. 78 Экспериментальными разработками ГТД для транспортных машин в период 50-х — 60-х годов в нашей стране занимались в ЙАТИ, где создавался ГТД мощностью 735 кВт (1000 л.с.) для тяжелого трактора. В числе его разработчиков были С.И.Пветков, Э Е.Шварцман, Г.А.Аверин и др.

Работы по созданию опытных ГТД для ВГМ в нашей стране начались в 1948 г. Газотурбинный двигатель ГГД-1, На Кировском заводе в Ленинграде по инициативе главного конструктора Ж.Я.Котина разрабатывался проект тяжелого танка с газотурбинной силовои чстановкой; а в специальном конструкторском бюро (СКБ) -турбинного производства . этого завода (главный конструктор А.Х.Старостенко) в 1948 †19 гг.

разрабатывался проект ГТД для этого танка. Руководителем проекта ГТД был А.П.Котов, научным консчльтантом — И.И.Кириллов. Работы над проектом этого ГТД были прекращены в связи с' неприемлемыми расчегными величинами расхода топлива. Особенно большие расходы получились при частичных нагрузках ГТД. Первые образцы танкового газотурбинного двигателя ГТД-1 с расчетной мощностью 735 кВт (1000 л.с.) были . разработаны и изготовлены также'на Кировском заводе в 1955 — 1958 гг.

в СКБ, где главным конструктором был Г.А.Оглоблин. Этот ГТД был выполнен по 2-вальной схеме, с 2-ступенчатым центробежным компрессором. обеспечивающим степень повышения, давления воздуха 7,0 при частоте вращения 29300 мин 2-ступенчатая силовая ' турбина имела частоту вращения 18б00 мин . Температура газов перед турбиной была )з180 К. Габа)~итная-мощность ГТД-1 составляла 375 кВт/м (510 л.с./м ),'а удельная масса двигателя — около 1,0 кг/л.с.

Удельный, расход топлива в стендовых условиях достцгал 455 г/кВт ч 1335 г/л.с. ч)1. Для предотврщцения раскрутки свободной силовой турбины от ВГМ в конструкции двигателя была применена оригинальная обгонная муфта, разработанная специально для этого двигателя. Применение обгонной муфты позволило обеспечить запуск с буксира и высокую тормозную мощность двигателя (правда, в узком диапазоне частот вращения, выводного вала), Конструкция муфты оказалась настолько удачной, что она была использована в дальнейшем в двигателе ГТД-350Т, разработанном Ленинградским научно-цвпоизводетвенным объединением (ЛНПО) им.В.Я.Климова . в Прежнее название — завод нч.в.я.клнмова, В ходе стендовых испытаний ГТД-1 значение расчетной мощности 735 кВт (1000 л.с.) не было достигнуто, а основные элементы консгрукции оказались недостаточно надежны.

Кроме того, на двигателе, в зоне, близкой к номинальному режиму работы, наблюдалось явление помпажа. Двигатель требовал серьезной переделки и доводки. Тем не менее, работа над ГТД-1 позволила выявить специфические особенности использования ГТД в танке, исследовать ходовые качества такого танка и определить условия его эксплуатации.

Наиболее активное участие в разработке ГТД-1 принимали: Б.С.Фрумкин (зам.главного ' конструктора), В.Я.Нежлукто, И.В.Баженов, В.М.Вольпер, Н.Ф.Галицкий, А.И Гительман, А.М.)Карковский, К.М.Ильин, Н.Н.Крылова, А.И узлов, А.И.Песчанский, Г.А.Смирнов, А.М.Хонин и др. Дальнейшая отработка ГТД-'$ была приостановлена в связи с прекращением в стране работ по созданию тяжелых танков. Но попытки оснастить ВГМ газотурбинным двигателем продолжались. Первые образцы ГТД для танков разрабатывались без теплообменников.

Онйуступали дизелям по эффективному КПД, но превосходили их по габаритной мощности, тяговой характеристике, простоте конструкции, легкости пуска прн низких температурах, расходу масла и др. Все это позволяло разработчикам надеяться на улучшение таких качеств танка, как боевая готовность,надежность, долговечность, легкость управления, приспособленность к техническому обслуживанию двигателя и его систем, возможность использования дешевых сортов топлива и др. Разработка двигателей для танков иа базе вертолетных ГТД Газотурбинный двигатель ГТД-ЗТ.

В 1960 г. коллектив конструкторов вертолетных ГТД под руководством главного конструктора В.А.Глушенкова (г.Омск) начал работы по созданию газотурбинного двигателя для танка на базе вертолетных двигателей ГТД-3 и ГТД-ЗФ. В результате был разработан и изготовлен опытный образец под наименованием ГТД-ЗТ мощностью 515 кВт ,(700 л.с.) с удельным расходом топлива в стендовых условиях 435 г/кВт ч [320 г/(л.с..ч)1. Стендовые и пробеговые испытания этого двигателя, проведенные во ВНИИтрансмаш, позволили определить основные проблемные вопросы, связанные с созданием танковой газо- турбинной силовой установки, а также возможный уровень топливно-экономических и динамических характеристик гусеничной машины с ГТД.