ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 



 

 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ ПРИ СОЗДАНИИ ТАНКА Т-80

С ГАЗОТУРБИННОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ

А. А. ДРУЖИНИН, В. А. ПАРАМОНОВ, И. С. ПОПОВ

Вестник бронетанковой техники. №9. 1990

  ГТД-1500

Изложены основные направления конструкторских и исследовательских работ при создании, отработке и освоении серийного производства газотурбинной силовой уста­новки для танка Т-80, получившего новые качества и преимущества по сравнению с танком с дизельной силовой установкой.

 

Прошло более 20 лет с момента появления пер­вого в мире опытного образца танка Т-80 с газо­турбинной силовой установкой (ГТСУ). Многолет­ний труд по изготовлению экспериментальных об­разцов, опытных партий танков, всесторонних испытаний и опытной войсковой эксплуатации в раз­личных дорожно-климатических условиях завер­шился принятием танка Т-80 на вооружение Со­ветской Армии и началом его серийного производ­ства. До сих пор удивляет настойчивость, целеустремленность и работоспособность всех специалис­тов, принимавших участие в создании и освоении серийного производства танковой ГТСУ. При этом жизнь в очередной раз подтвердила тот факт, что всегда находятся сторонники и противники нового технического направления, которые были как сре­ди гражданских, так и среди военных специалис­тов. Сопротивление противников нового направле­ния удваивало силы и энтузиазм создателей ГТСУ — конструкторов, исследователей, производственников.

Решающими факторами, позволяющими в крат­кий срок разработать и начать серийное производ­ство танковой ГТСУ, явились: во-первых, создание мощной производственной базы, позволившей вы­пускать с самого начала работ малые серии опыт­ных образцов газотурбинных двигателей (ГТД), во-вторых, создание широкой экспериментальной базы, обеспечившей одновременные испытания нес­кольких образцов на стендах, в термобарокамерах и в тапке при различных дорожных и погодных ус­ловиях.

Доводка узлов и систем ГТСУ проводилась на многих двигателях и танках.

Но главным фактором, определившим успех со­здания танковой ГТСУ, явилась организация работ, включающая выявление причин дефектов, опера­тивную разработку мероприятий и квалифицирован­ную оценку эффективности принятых решений, которую осуществлял в те годы генеральный конст­руктор завода им. В. Я. Климова (ныне Ленинградское научно-производственное объединение) С. П. Изотов –талантливый конструктор и организатор.

Кроме того, важное значение имела реоргани­зация структуры и функциональных связей между подразделениями танкового КБ. Были созданы группы из опытных и молодых специалистов для решения сложных конструкторских задач по раз­личным системам ГТСУ, обеспечившие достижение поставленных задач на высоком техническом уров­не и в сжатые сроки.

Реализации этих задач способствовало также творческое участие головных институтов и СКБ (ВНИИтрансмаш, ЦИАМ, НИИД, СКВ «Ротор», СКВ «Турбина» и др.).

К началу работ по созданию танковой ГТСУ в стране уже был накоплен немалый опыт и создан научно-технический задел по ГТД в авиационной и судостроительной промышленности. Однако спе­цифические условия работы танковой ГТСУ в малом замкнутом объеме, характеризуемые частым изменением режимов работы в широком диапазоне, высокой запыленностью воздуха на входе в двига­тель, необходимостью работы в горах, в пустыне и под водой, необходимостью обеспечения хорошими тормозными качествами танка, большим количест­вом пусков и др., потребовали решения целого ря­да сложных научно-технических проблем.

Одной из них явилось обеспечение заданного ресурса тан­ковой ГТСУ в условиях пустынь, характеризую­щихся высокой лессовой запыленностью воздуха на входе в двигатель. Для решения этой проблемы потребовалась разработка новых технических ре­шений по двигателю, системе воздухоочистки и по танку в целом. Так, для защиты элементов проточ­ной части ГТД от отложений мелкодисперсной пы­ли, наряду с техническими решениями против ее налипания, были созданы оригинальные системы пылеудаления. В зоне компрессора пыль сдувается сжатым воздухом, подаваемым автоматически че­рез пневмофорсунки со сверхзвуковыми соплами. В зоне турбин пылевые отложения стряхиваются вибрационным способом (установленными на соп­ловом аппарате и автоматически включаемыми пневмоударниками).

Кроме того, введено ограничение режима рабо­ты двигателя по температуре газа при эксплуата­ции танка Т-80 в районах с высокой лессовой запы­ленностью. Максимальное значение температуры газа выбиралось из условия минимальных пыле­вых отложений в проточной части при незначитель­ном изменении подвижности тапка.

Внедрение новых технических решений в воз­духоочиститель (новая конструкция розеток, уве­личенное количество щелей конуса циклона и др.), а также оптимизация расхода воздуха на удаление отсепарированой пыли позволило снизить коэф­фициент се пропуска.

На танке были установлены боковые щитки, пе­редний экран, воздухозаборное устройство, позво­лившие снизить уровень запыленности воздуха на входе в двигатель. Места установки экранов и их геометрические размеры выбраны по результатам специальных испытаний (включая испытания в аэродинамической трубе большого диаметра). Эти технические решения одновременно обеспечили и лучшие условия работы экипажей.

Некоторые из разработанных технических ре­шений для танка Т-80 были впоследствии внедре­ны на других отечественных танках.

Не менее сложной задачей явилось повышение ресурса работы силовой турбины (СТ) танкового газотурбинного двигателя, которая в отличие от авиационного является высоконагруженным узлом.

Режимы нагружения СТ имеют сложный цикли­ческий характер, обусловленный не только измене­нием нагрузок за счет включения фрикционных элементов трансмиссии при переключении передач, торможении тапка механическими тормозами, но и за счет колебаний корпуса при движении танка по неровностям. Кроме механического воздействия, СТ подвергается циклическим температурным воздействиям, возникающим при перекладках регулируемого соплового аппарата (РСА) в тормозное положение (при торможении танка двигателем).

Для определения фактических нагрузок на эле­менты ротора СТ проводилось многократное термо- и тензометрирование в ходе стендовых и пробеговых испытаний. При определении режимов на­гружения СТ использовалась авиационная аппара­тура «Тестер-Луч» («черный ящик»). Регистрация параметров производилась при выполнении раз­личных видов боевой подготовки (вождение, стрель­ба, учения и др.) в войсковых частях.

По результатам большого объема испытаний были разработаны и внедрены технические реше­ния, направленные на повышение ресурса работы СТ, основными из которых являются:

  1. охлаждение сжатым воздухом элементов рото­ра СТ;
  2. увеличение площади контакта зига бандажной полки;
  3. усиление диска СТ;
  4. система защиты элементов СТ от перегрева при перекладках РСА;
  5. исключение раскрутки СТ со стороны танка при несанкционированном управлении.
  6. Указанные мероприятия позволили существенно повысить ресурс работы СТ.

Большой объем экспериментальных исследова­ний был проведен с целью определения вибронагруженпости ГТД при стендовых и пробеговых ис­пытаниях. Определено взаимное влияние двигате­ля, его систем и ходовой части танка на уровень виброускорений.

Большую практическую и научную ценность представляют экспериментальные исследования газодинамической устойчивости танкового ГТД 3-вальной схемы. Определены конструктивные и тех­нологические параметры, влияющие на величину

коэффициентов запаса устойчивой работы компрес­соров высокого и низкого давления.

Влияние раскрытия регулируемого соплового аппарата СТ на динамику изменения частоты вра­щения турбокомпрессора низкого давления потре­бовало создания быстродействующей системы огра­ничения, что было достигнуто за счет внедрения новых решений по топливорегулирующей аппа­ратуре.

Широкая войсковая эксплуатация танка Т-80 поставила задачу обеспечения работы ГТД на ди­зельном топливе (как основном) в объеме гаран­тийной наработки.

Повышенное содержание серы в дизельном топ­ливе (по сравнению с керосином) при работе ГТД приводит к эрозии рабочих лопаток турбины высо­кого давления, а следовательно, к снижению КПД и ресурса. Для устранения отрицательного эффек­та было разработано специальное многокомпонент­ное жаростойкое покрытие лопаток с содержанием никеля, хрома, кобальта, алюминия и ванадия, по­вышающее стойкость лопаток более чем в 2 раза.

Известно, что конкурентоспособность танковых силовых установок (СУ) с ГТД и дизелем в нема­лой степени определяется их топливной экономич­ностью. Решение проблемы снижения эксплуатаци­онного расхода топлива танка Т-80 и достижения уровня топливной экономичности танка с дизель­ным двигателем равной мощности, наряду с тради­ционными способами решения в двигателестроении, идет по нескольким направлениям, основными из которых являются:

  1. Повышение динамических характеристик ГТД за счет совершенствования топливорегулиру­ющей аппаратуры.
  2. Совершенствование системы управления дви­жением танка.
  3. Снижение расхода топлива двигателя на ре­жиме стояночного малого газа (СМГ) и автомати­зация его включения.
  4. Использование вспомогательного газотурбин­ного энергоагрегата (ГТА-18А) на стоянках танка при работающем комплексе вооружения и др.

Эффективность этих решений проверена в усло­виях ускоренной войсковой эксплуатации. Повыше­ние топливной экономичности достигло 17 % для танков без вспомогательного газотурбинного энер­гоагрегата ГТА-18А и 33% Для танков с ГТА. Ука­занные решения внедрены в серийное производство.

В настоящее время проходят испытания по оцен­ке эффективности дополнительных технических ре­шений по снижению эксплуатационного расхода топлива на режиме стояночного малого газа до 25-30 кг/ч, сокращению времени пуска и др.

Одновременно проводятся поисковые работы по созданию перспективного высокоэкономического ГТД (в том числе и с теплообменником), размеща­ющегося в моторно-трансмиссионном отделении (МТО) танка Т-80.

Разработка такого двигателя потребовала ре­шения новых сложных конструкторских и техноло­гических задач.

При создании СУ был использован принцип сов­мещения функций, выполняемых одним и тем же узлом или системой. Объединенная система воздухопитания и охлаждения двигателя, состоящая из бескассетного воздухоочистителя, не требующего технического обслуживания, малогабаритных радиаторов и вентиляторов охлаждения и пылеудале­ния, позволила упростить СУ и сократить ее габа­риты.

Вентиляторы системы охлаждения, помимо про­пускания воздуха через радиаторы охлаждения мас­ла двигателя и трансмиссии, одновременно произво­дят удаление отсепарированной пыли в системе воздухопитания.

Высокая концентрация отсепарированной пыли, удаляемой вентиляторами, потребовала повышения стойкости от абразивного износа элементов венти­ляторов, стабилизации их характеристик и обеспе­чения заданного ресурса.

Были проведены обширные экспериментальные исследования по определению температурных полей систем и узлов в МТС) танка. Разработаны техни­ческие решения по снижению температуры поверх­ностен узлов и систем за счет увеличения расхода воздуха на обдув МТО (при сохранении затрат мощности на привод переднего вентилятора), опти­мизации распределения этого воздуха между эле­ментами СУ и применения теплоизоляционных ма­териалов.

В процессе создания танковой ГТСУ большое внимание было уделено улучшению такого важного показателя танка Т-80, как трудоемкость техничес­кого обслуживания. Эта трудоемкость была сниже­на не только за счет преимуществ, присущих ГТД (отсутствие операций по проверке уровня охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя, сокращение номенклатуры горючесмазочных материалов, отсутствие сезонного обслуживания и т.д.), но и за счет внедрения ряда новых технических решений (применение централизованной заправки топливом, сокращение количества точек обслуживания в МТО, улучшение удобства их расположе­ния и др.).

Как показали результаты сравнительных испытаний, трудоемкость технического обслуживания ГТСУ танка Т-80 в 1,7 раза меньше по сравнению с продолжительностью технического обслуживания танка с дизельным двигателем близкой мощности.

Внедрение прогрессивных технических решений при создании ГТСУ моноблочной конструкции позволило существенно повысить ремонтопригодность танка по сравнению с существующими СУ с дизельными двигателями. Так, например, время замены двигателя у танка Т-80 в 2…5 раз меньше по срав­нению с серийными танками с дизельными двигате­лями.

Много творческих усилий при создании танка Т-80 приложили Ермолаев А. С., Маришкин В. А, Киприянов Б. М., Гавра П. Д., Гайгеров В. И., Доб­ряков Ю. И., Дзявго А. К·. Дружинин А. А·, Золоторев Л. Д., Антонов В. В., Яковенко К. П., Моро­зов В. Д., Глух Ю. Б, Соколов Ю. А., Савчен­ко В. П., Мокин В. Н., Денисов Ю. Г., Тишин А. А., Саенко А. А., Гудима Р. Я·, Попов А. М., Кацюба А. М., Козьбо М. Г., Строков Η. Ф. и многие другие. Перечисленные специалисты получили более 150 авторских свидетельств на изобретения, подт­верждающих мировой уровень разработки.

Существенный вклад в отработку ГТСУ внесли также инженеры-испытатели Вуколов В. М., Ефре­мов А. С., Смирновский Б. С., Ларионов Б. Р., Цырюльников В. М., Мартинен Л. П., Торчипский A. Ш.

В результате Советская армия получила совре­менный танк с ГТД, обладающий рядом новых качеств, основными из которых являются:

  1. Высокие динамические и скоростные харак­теристики, определяемые наибольшей в отечествен­ном танкостроении мощностью двигателя — 735 кВт ( 1000 л . с.). За время отработки танка мощность этого двигателя была увеличена до 920 кВт ( 1250 л . с.) без изменения габаритов с сох­ранением взаимозаменяемости. В настоящее время проходит испытания двигатель мощностью 1100 кВт ( 1500 л . с.) и тех же габаритах.
  2. Повышенная боеготовность при отрицатель­ных температурах окружающего воздуха за счет быстрого пуска ГТД. Установка в МТО танка вспо­могательного энергоагрегата ΓΤА-18Α обеспечива­ет надежный пуск основного двигателя при темпе­ратуре окружающего воздуха -40 °С без снятия аккумуляторных батарей. Время на подготовку танка с ГТСУ к движению при tн-30...-40 °С по сравнению с танком с дизельным двигателем меньше в 2…7 раз.
  3. Уменьшенный (в 10...14 раз) расход масла.
  4. Увеличенный в 2...3 раза ресурс двигателя.
  5. Исключение остановки двигателя при вне­запном возрастании нагрузки при преодолении препятствия.
  6. Простота конструкции систем обогрева эки­пажа и кондиционирование воздуха.
  7. Меньшая утомляемость экипажа.
  8. Значительное снижение демаскирующих фак­торов (шум, дым, теплоизлучение) и др.

В настоящее время за рубежом разрабатывают­ся новые средства борьбы с военными гусеничны­ми и колесными машинами с использованием спе­циальных аэрозолей, приводящих к потере смазоч­ных свойств масел и, как следствие, к заклинива­нию поршней в цилиндрах дизельного двигателя.

Газотурбинная СУ ввиду своих конструктивных особенностей на аэрозоли не реагирует.

Значительное преимущество ГТСУ с бескассетным воздухоочистителем имеет при движении по радиоактивно зараженной местности. Чернобыльс­кие события показали, что поршневой двигатель и кассетный воздухоочиститель являются местом накопления радиоактивной ныли и по истечении определенного времени становятся мощными ра­диоактивными источниками излучения.

О высоких тактико-технических характеристи­ках танка Т-80 свидетельствуют многочисленные положительные отзывы экипажей, командного и технического составов в местах эксплуатации.

На протяжении последних лет в войсковых час­тях, где используются танки Т-80, регулярно про­водятся научно-технические конференции по обме­ну опытом эксплуатации, анализу выявленных недостатков и выработке предложений по их устра­нению.

Такая связь войск с промышленностью позволя­ет значительно сократить время на устранение вы­явленных дефектов и ускорить процесс дальнейше­го совершенствования танка.

Необходимо отметить и то, что одновременно с решением указанных проблем по ГТСУ проводи­лись работы над совершенствованием существую­щих и созданием новых составных частей танка Т-80. Так, повышение удельной мощности и ско­ростных качеств тапка привело к необходимости создания новой ходовой части гидродинамических замедлителей, усилению трансмиссии, разработке оригинальной системы управления поворотом тан­ка и гидрообъемной передачей.

Газотурбинная СУ танка Т-80 не только не ус­тупает лучшим современным зарубежным анало­гам, но и превосходит их по объемно-массовым ха­рактеристикам.

За рубежом проводятся интенсивные работы по СУ с ГГД для танка четвертого поколения.

Наша задача не отдать имеющийся приоритет в этом важном направлении.

Вывод. Создание танка Т-80 с газотурбинной силовой установкой позволило повысить техничес­кий уровень советской бронетанковой техники и накопить обширный научно-

технический задел для дальнейшего развития танковых газотурбинных си­ловых установок.

 


Статья поступила в редколлегию 10.01 90

 





 

ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ