|
|
||||||||
|
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ ВГМ Э. К. ПОТЕМКИН Вестник бронетанковой техники. №8. 1989.
Отмечены основные этапы развития головного института отрасли (ВНИИтрансмаш). Перечислены основные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы и ВГМ, в которые внедрены их результаты. Дана характеристика вкладу сотрудников ВНИИтрансмаш в теорию танка, систему автоматического проектирования, развитие лабораторно-стендовой базы и методов испытаний ВГМ.
Важнейшими средствами обеспечения превосходства отечественных ВГМ над зарубежными являются разработка, исследование, быстрое внедрение в производство новейших достижений науки, техники, передового опыта, а также координация ведущихся в отрасли научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Реализация этих задач возложена на головной институт отрасли – ВНИИтрансмаш (рис. 1), 40-летие которого отмечается в этом году. В послевоенный период, когда тактико-технические требования к бронетанковой технике значительно повысились, стало ясно, что для ее дальнейшего развития необходимы глубокие научные исследования, направленные па поиск новых компоновочных схем танков и технических решений их составных частей, определяющих огневую мощь, защиту и подвижность. Для проведения таких исследований и был создан институт, основу творческого коллектива которого составила большая группа высококвалифицированных танкостроителей, имевшая значительный опыт разработки боевых машин в довоенный период и в годы Великой Отечественной войны. За четыре десятилетия институт в своем развитии прошел несколько этапов, характеризующихся различным подходом к способам решения проблем совершенствования ВГМ. В начальный период становления института основное внимание уделялось поиску и исследованию новых технических решений составных частей танков. Сотрудники института занимались разработкой и исследованием различных вариантов новых эффективных систем воздухоочистки, высокотемпературных эжекционных систем охлаждения, предпусковых подогревателей, планетарных гидромеханических трансмиссий с металлокерамическими дисками трения, торсионных и гидравлических подвесок, гусениц с резинометаллическими шарнирами. Экспериментальные системы после кратковременных стендовых испытаний устанавливались на серийные ВГМ и испытывались пробегом по естественным трассам полигона. В качестве средств измерений использовались, как правило, штатные приборы ВГМ. В этот же период были разработаны и исследованы 4-гусеничный танк высокой проходимости, имевший нетрадиционную компоновочную схему (рис. 2), макеты плавающих машин на подводных крыльях и плавсредства для танков.
Рис. 1. Инженерный корпус ВНИИтрансмаш
Рис. 2. Экспериментальный 4-гусеничный танк
В 60-е гг. ВНИИтрансмаш стал уделять больше внимания комплексным исследованиям ВГМ и их составных частей с учетом возможности последующего внедрения наиболее удачных решений на опытных образцах машин, разрабатываемых КВ заводов. Для этого потребовалось существенно расширить экспериментально-производственную базу института, что стало возможным после его передислокации с территории Ленинградского Кировского завода в район расположения полигона, строительства новых корпусов для размещения лабораторно-стендового оборудования и цехов опытного производства. Институт был практически заново оснащен стендовым оборудованием, станочным парком и измерительной аппаратурой, с помощью которых можно было изготовлять экспериментальные составные части и самоходные макеты машин, проводить их комплексные исследования и отрабатывать новые технические решения. Для повышения качества исследований испытательный полигон подвергся реконструкции: на нем были сооружены бетонная трасса, специальные грунтовые про- беговые трассы, водоем, участок ладометрирования, площадки для испытаний на поворотливость и проходимость, а также комплексный стенд для исследования динамических характеристик ВГМ. Укрепились творческие связи с научно-исследовательскими институтами, работающими в области двигателей, броневой и противорадиационной защиты, вооружения, боеприпасов, материалов, технологии, конструкторскими бюро заводов-изготовителей ВГМ и организациями и учреждениями Министерства обороны. Это позволило исследовать, отработать и внедрить на основных ВГМ нового поколения – танке Т-64А, боевых машинах БМП-1 и БМД и образцах ВГМ на их базе – самые малогабаритные в мире силовые установки, наиболее легкие элементы ходовой части, а также новые системы коллективной защиты от оружия массового поражения, не имевшие в то время аналогов за рубежом. Для танка Т-64А была разработана и внедрена комбинированная броневая защита, которая появилась на зарубежных танках только в 80-х гг. Институт принимал активное участие в модернизации поставленных на производство образцов бронетанковой техники. Отрабатывались и исследовались лазерные дальномеры, баллистические вычислители, высокоточные стабилизаторы, бесподсветочные ночные приборы, а также различные технические решения, обеспечивающие повышение точности стрельбы из танка с ходу и с места. После длительных конструкторских работ, изготовления экспериментальных агрегатов и их исследовании были даны рекомендации по установке на танке газотурбинного двигателя. Разработанные ВНИИтрансмаш принципиальные компоновочные схемы бронированных самоходных орудий с передним расположением силовых установок и размещением вооружения во вращающейся башне взяты заводскими КБ за основу при выполнении ОКР, в результате которых были созданы и приняты на вооружение самоходные гаубицы калибра 152 и 122 мм. Рекомендации института по шасси для ракетных комплексов, инженерным машинам и транспортерам-тягачам использовались при разработке этих машин на заводах. Сотрудники ВНИИтрансмаш принимали участие в широкомасштабных войсковых испытаниях многих ВГМ в различных районах страны. Практически все пробеговые и государственные испытания комплексов вооружения для танков и БМП проводились либо под руководством института, либо при его участии. Одновременно с отработкой танков и БМП в содружестве с КБ заводов продолжался поиск более совершенных технических решений составных частей для новых машин. Для проверки перспективных технических решений изготовлялись и исследовались самоходные макеты. Наряду с комплексными исследованиями по ВГМ, ВНИИтрансмаш в качестве головной организации по разработке и созданию самоходных шасси планетоходов внес, свой вклад в освоение космоса. Созданные институтом устройства позволили исследовать поверхности Луны, Марса и Венеры. К середине 70-х гг. стало ясно, что дальнейший прогресс в танкостроении требует более совершенных методов научного исследования, связанных с широким использованием последних достижений в области вычислительной техники, эргономики, необходимостью имитации в стендовых условиях эксплуатационных режимов, а для повышения надежности ВГМ необходимо создание отраслевых научно-испытательных станций, расположенных в различных почвенно-климатических зонах. Во ВНИИтрансмаш началась разработка методов математического и натурно-математического моделирования, развития систем автоматизированного проектирования ВГМ, их составных частей и деталей, а также автоматизации процессов получения и анализа информации при стендовых и натурных испытаниях машин и их составных частей. Особое внимание уделялось эргономическому обеспечению разработки бронетанковой техники с учетом человеческого фактора. Институт стал насыщаться современными быстродействующими электронными вычислительными машинами, новыми стендами, более совершенным станочным оборудованием. Началось строительство уникальных исследовательских моделирующих комплексов, климатических камер, отраслевых иаучно-испытательных станций (ОНИС) в различных почвенно-климатических зонах. Для исследований на стендах и в натурных условиях была разработана современная измерительная аппаратура и самоходная динамометрическая лаборатория на колесном шасси высокой проходимости. Усилилась работа по обмену передовым опытом и подготовке квалифицированных кадров танкостроителей. ВНИИтрансмаш стал одной из восьми издающих организаций министерства и освоил выпуск периодических научно-технических сборников по бронетанковой технике, в которых пропагандируются достижения НИИ и КБ отрасли, полученные в ходе выполнения НИОКР, анализируются технические решения зарубежных танков и БМП. Началась подготовка 10-томной монографии «Теория и конструкция танка», обобщившей многолетний опыт ученых и специалистов института по совершенствованию ВГМ. При ВНИИтрансмаш были созданы филиалы кафедр механического и политехнического институтов в целях улучшения обучения будущих молодых специалистов. Повысилось внимание к подготовке специалистов высшей квалификации— докторов и кандидатов технических наук. Содружество с другими НИИ, КБ и организациями Министерства обороны еще более укрепилось за счет создания совета руководителей НИИ и главных конструкторов но развитию бронетанковой техники, научно-координационного совета по тактнко-технико-экономическим исследованиям перспектив развития вооружения и военной техники, координационного совета по точности стрельбы, координационного совета по проблемам маскировки и оптико-электронного подавления, а также межведомственной комиссии по оценке зарубежной бронетанковой техники. Переход к более совершенным методам научных исследований позволил увеличить вклад института в модернизацию серийных и разработку новых ВГМ различных категорий по массе. В конструкции модернизированных танков Т-72Б, Т-80Б, Т-80У, новых боевых машин пехоты БМП-3, шасси для ракетных комплексов и других ВГМ, разработанных КБ заводов, реализована значительная часть научного задела ВНИИтрансмаш, накопленного с помощью этих методов. На основе новых требований, возникших в связи с боевыми действиями в Афганистане, институт совместно с КБ заводов оперативно усилил противоминную защиту танков. Большой вклад внесли сотрудники института в разработку специальных машин, положительно зарекомендовавших себя при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. При участии ВНИИтрансмаш был создан тренажерный комплекс для обучения экипажей танков с использованием лазерных имитаторов стрельбы.
Сегодня ВНИИтрансмаш представляет собой научно-исследовательскую организацию, координирующую все НИОКР по ВГМ, способную совместно с другими НИИ и КБ обеспечить реализацию первой стадии жизненного цикла боевой машины от поисковых исследований до постановки на производство. Во ВНИИтрансмаш имеется 26 научно-исследовательских отделов и развитое опытное производство. Среди сотрудников научно-исследовательских отделов трудятся 185 докторов и кандидатов наук. Лабораторно-стендовая база института включает более 150 единиц исследовательского и испытательного оборудования. Институт может на основе долгосрочного научно-технического и технико-экономического прогнозирования развития отечественных и зарубежных ВГМ, оценки технического уровня -различных вариантов танков разрабатывать тактико-технические требования (ТТТ): к ним и проверять возможность их реализации путем проектирования, изготовления, исследований, и испытаний экспериментальных агрегатов и макетов машин, а также сов1 местно с заводами дорабатывать опытные образцы ВГМ. Разработка машины начинается с научно-технического и- технико-экономического прогнозирования возможности ее создания. При научно-техническом прогнозировании рассматриваются предельные возможности развития основных свойств ВГМ и сроки обновления образцов. Технико-экономическое прогнозирование предусматривает оценку продолжительности и стоимости стадий разработки и производства ВГМ. Новый танк, БМП и другие ВГМ должны иметь более высокий технический уровень, чем их зарубежные аналоги. Оценка технического уровня ВГМ проводится институтом на основе математического моделирования совокупности боевых действий (выдвижение, прорыв обороны, встречный бой, отражение контратаки и др.) или обобщенной боевой ситуации. Для оценки создается обширный банк исходных данных, получаемых на основе характеристик исследуемых вариантов ВГМ, вероятностных характеристик боевых ситуаций и оперативно-тактического фона. В результате моделирования определяются численные значения коэффициентов технического уровня для различных вариантов отечественных и зарубежных машин с учетом их возможной модернизации. Анализ результатов прогнозирования и оценки технического уровня позволяет выработать оптимальные ТТТ для разрабатываемых машин. При оценке возможности реализации этих требований широко применяется система автоматизированного проектирования (САПР) с использованием быстродействующих ЭВМ. Так, например, по заданным ТТТ с помощью математической модели при работе оператора в диалоговом режиме с ЭВМ можно найти рациональное компоновочное решение танка. При этом одновременно с изображением на дисплее вариантов компоновочного решения танка (рис. 3) определяются данные «распечатки» о количественных значениях различных параметров каждого варианта.
Рис. 3. Вариант компоновочного решения танка на дисплее
Разработаны математические модели для выбора рационального варианта корпуса и башни танка в зависимости от заданного уровня броневой я противорадиационной защиты. Аналогичные модели в системе САПР созданы для определения характеристик комплекса вооружения, силовой установки, двигателя, трансмиссии, ходовой части, электрооборудования и устройств автоматики. Использование САПР позволяет значительно сократить время поиска рациональных решений этих составных частей и увеличить число их проанализированных вариантов. Для сокращения срока разработки ВГМ во ВНИИтрансмаш созданы комплексы натурно-математического моделирования, которые позволяют восполнить разрыв между математическим моделированием на ранней стадии разработки и натурными испытаниями опытных образцов ВГМ и их составных частей. Эти комплексы, учитывающие современные эргономические требования и эффект присутствия экипажа в танке, позволяют в стендовых условиях имитировать множество боевых ситуаций, которые в натурных условиях осуществить весьма трудно, а зачастую и невозможно. На комплексе подвижности могут быть исследованы различные варианты составных частей шасси при движении в широком спектре дорожных условий. В состав комплекса входят аналоговоцифровая модель шасси, рабочее место водителя, установленное на электродинамическом имитаторе движения, кинопроекционная система воспроизведения визуальной обстановки и параметров дорожно-грунтовых условий. На нем определяется средняя скорость, запас хода, разгонные характеристики, топливная экономичность, плавность хода, а также качество системы управления движением. На комплексе дуэльного боя исследуется работа экипажа при различных вариантах составных частей комплекса вооружения в условиях огневого противоборства с танками и противотанковыми средствами противника в заданной боевой ситуации. В состав комплекса входят центральный пульт управления, рабочие места экипажа, телевизионные имитаторы визуальной обстановки с миниатюр-полигонами и панорамами местности, 4-степенные электрогидравлические имитаторы движения. На нем определяются основные показатели огневой мощи, в том числе вероятность победы танка над целью, среднее время подготовки первого и последующего выстрелов, время поиска, обнаружения и опознавания цели и т. п.
Рис. 4. Масштабная модель танка для определения защищенности от обнаружения радиолокационными средствами
Комплекс оценки вооружения предназначен для исследований влияния различных факторов внешних условий и технических характеристик пушки и системы управления огнем на точность стрельбы с ходу. На комплексе можно определить координаты точки встречи снаряда с целью и погрешности всех составных частей вооружения и системы управления огнем. Для исследования отдельных свойств ВГМ (водоходных, защищенности от обнаружения радиолокационными средствами разведки, устойчивости от ударной волны ядерного взрыва) применяется метод физического моделирования с использованием масштабных моделей машин (рис. 4). Для проверки выполнения отдельных эргономических требований изготавливаются деревянные макеты ВГМ в реальном масштабе. Математическое, натурно-математическое и физическое моделирование является необходимым, но не достаточным элементом проверки реализуемости предъявляемых требований. Для всесторонних исследований новых технических решений в институте изготавливаются и испытываются в стендовых и натурных условиях экспериментальные образцы составных частей (алюминиевые радиаторы, пневмогазостартеры, гидромеханические трансмиссии (рис. 5), гидрообъемные передачи, фрикционные амортизаторы, механизмы автоматического натяжения гусениц, обогреваемые аккумуляторные батареи, датчики ветра с вынесенным обтекателем, усиленное днище танка с арочным броневым листом и др.) и макетов ВГМ (макет танка с гидромеханической трансмиссией, 7-катковой ходовой частью, дублированным управлением движением; макет танка с панорамическим прибором командира (рис. 6); макеты БМП с различным расположением десанта; макеты ВГМ с дополнительным реактивным двигателем, расчлененным гусеничным обводом, стабилизированным корпусом и др.).
Рис. 5. Опытная гидромеханическая трансмиссия
Наличие квалифицированных кадров конструкторов, технологов, производственников, испытателей, а также современного станочного парка, точных измерительных приборов, лабораторно-стендовой и испытательной базы позволяют успешно решать поставленные задачи. Рис. 6. Ходовой макет танка с панорамическим прибором командира: 1 - панорамический прибор; 2 - призменные приборы
Во ВНИИтрансмаш созданы уникальные стенды для испытаний силовых установок, двигателей (рис. 7), трансмиссий, опорных катков, подвесок, амортизаторов, гусениц и различных материалов. Специальная установка для вибрационных испытаний внутреннего оборудования танков позволяет имитировать вибрационные воздействия в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с максимальной амплитудой усилия до 100 кН. Лабораторно-стендовое оборудование для исследования свойств горючесмазочных материалов позволяет оценить возможность их применения для ВГМ и выработать требования для разработчиков этих материалов. В последние годы вошли в строй камеры тропического и арктического климата, позволяющие исследовать образцы ВГМ и их составные части при температуре от -50 до +60 °С и относительной влажности воздуха 95...100 % с имитацией нагрузки на силовую установку. Наличие таких камер позволяет значительно сократить затраты на проведение натурных испытаний ВГМ в различных климатических зонах. Для повышения качества, сокращения сроков испытаний и отработки технических решений, освобождения испытателей от трудоемких процедур измерения и обработки результатов испытаний в институте широко используется автоматизированная система комплексных испытаний и отработки образцов. С помощью этой системы осуществляется автоматическая регистрация результатов испытаний и их обработка на стендах и в камерах тропического и арктического климата, а также при пробеговых и стрельбовых испытаниях.
Рис. 7. Стенд для испытаний двигателей
В институте создана самоходная динамическая лаборатория на базе полноприводного 6-колесного колесного шасси (рис. 8). Лаборатория оснащена электротормозом для определения тяговых характеристик танков и БМП. Комплекс измерительной аппаратуры лаборатории имеет 120 каналов ввода информации и обеспечивает запись и оперативную об работку результатов испытаний. Для проверки новых технических решений в натурных условиях ВНИИтрансмаш кроме расположенного вблизи него испытательного полигона, являющегося центральной испытательной станцией, имеет отраслевые испытательные станции в различных почвенно-климатческих зонах. На склонах горы Арагац (Армянская ССР) расположена ОНИС «Кавказская», предназначенная для испытаний ВГМ в условиях горной местности (высота 2...3 км над уровнем моря), каменистого грунта и разреженной атмосферы. На территории Туркестанского военного округа в 70 км от Ашхабада находится ОНИС «Каракумская», где испытываются ВГМ в условиях жаркого климата при интенсивной запыленности воздуха. В Ленинградской области имеется ОНИС «Луга», предназначенная для испытаний вооружения, систем управления огнем и средств защиты танков и БМП. ОНИС располагает открытым тиром, комплектом стендов и рабочей площадкой с необходимыми средствами обеспечения испытаний. В Псковской области расположена ОНИС «Струги Красные», предназначенная для испытаний танков и БМП в почвенно-климатических условиях северо-западной зоны страны. ОНИС располагает пробеговыми трассами протяженностью более 20 км по равнинной и сильно пересеченной местности, а также танковой директрисой па равнине. На Карельском перешейке находится ОНИС «Елизаветинка» с двумя рабочими площадками. Одна из них предназначена для испытаний и исследования проходимости, плавности хода и водоходных свойств ВГМ, а другая – для испытаний на минный подрыв. В последние годы введен в строй отраслевой испытательный центр в г. Дорогобуже, предназначенный для комплексных испытаний в широком диапазоне условий эксплуатации. За 40 лет развития ВНИИтрансмаш превратился в современный отраслевой научно-исследовательский центр, имеющий устойчивые производственные связи с 90 НИИ и КБ, принимающими участие в разработке ВГМ и комплектующих изделий для них, 28 организациями Министерства обороны СССР, а также институтами Академии наук и высшими учебными заведениями. С января 1989 г. ВНИИтрансмаш работает в условиях хозяйственного расчета на основе договорных отношений с министерством, заказчиком и предприятиями отрасли. Разработана программа дальнейшего совершенствования ВГМ и определено конкретное участие ВНИИтрансмаш и других предприятий в ее реализации с учетом проводимой конверсии оборонной промышленности. В настоящее время основные силы сотрудников института сосредоточены на выполнении комплексных научно-исследовательских работ, обеспечивающих сохранение превосходства технического уровня советского танкостроения с учетом, с одной стороны, сокращения нашего военного бюджета на 14,2 %, производства вооружения и военной техники на 19,5 % и, с другой – стремления ведущих стран НАТО к достижению качественного превосходства в области танков и БМП. Одновременно ведутся опытно-конструкторские работы по созданию на шасси танков Т-55 (Т-54Б), высвобождающихся в результате сокращения Вооруженных Сил СССР, машин народно-хозяйственного назначения — универсального тягача и мобильной пожарной машины. В 1990—1995 гг. предусматривается выпуск 2500 и 460 таких машин соответственно.
Рис. 8. Снятие тяговых характеристик танка с помощью динамометрической лаборатории.
Следует отметить, что уникальное лабораторностендовое оборудование и испытательная база института могут быть использованы при создании не только ВГМ, но и военных колесных машин, гусеничных транспортеров для народного хозяйства, промышленных и сельскохозяйственных тракторов и другой транспортной техники. За 40 лет развития ВНИИтрансмаш превратился в современный отраслевой научно-исследовательский центр, имеющий устойчивые производственные связи с 90 НИИ и КБ, принимающими участие в разработке ВГМ и комплектующих изделий для них, 28 организациями Министерства обороны В своей практической деятельности коллектив ВНИИтрансмаш постоянно ощущает внимание и заботу со стороны ЦК КПСС, советского правительства, министерств обороны и оборонной промышленности, а также руководителей местных партийных и советских органов. В ответ на эту заботу он сделает псе необходимое для внедрения в производство достигнутых результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и улучшения качественного состава танкового парка при сокращении затрат на производство боевых машин.
Статья поступила а редколлегию 24.02.89. |
|
|||||||
|