Как функционирует газотурбинный двигатель? Газотурбинный двигатель. Фото. Строение. Характеристики

Т-80 — первый в мире серийно производимый танк с газотурбинным двигателем (ГТД). Работы по оснащению танков силовыми установками этого типа начались еще в конце 1950-х годов. Тогда на опытные образцы боевых машин ставились вертолетные двигатели. Быстро выяснилось, что они неспособны нормально работать в наземных условиях — вибрация и облака пыли быстро выводили ГТД из строя. Пришлось разрабатывать двигатель с самого нуля. Но откуда вообще возникла идея устанавливать газотурбинный двигатель на танк? «Во-первых, таким образом хотели решить проблему повышения боеготовности машины в условиях нашего сурового климата, — говорит Сергей Суворов, военный эксперт, кандидат военных наук, в прошлом — офицер-танкист. — Для того чтобы танк с дизельным двигателем мог начать движение при температурах от 0 до -20°С, необходимо для начала разогреть двигатель с помощью специального устройства — подогревателя — в течение 20−30 минут, затем запустить силовой агрегат и еще прогревать его около 10 минут на холостом ходу, пока температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения не поднимется примерно до 40 °C. Таким образом, зимой требуется в общей сложности 30−40 минут для выхода танка по тревоге из парка, что в боевых условиях немало. Газотурбинный танк может трогаться с места уже через 45 секунд после нажатия на кнопку пуска двигателя независимо от температуры окружающего воздуха.

Второе преимущество ГТД — так называемый коэффициент приспособляемости двигателя. Чем выше его значение, тем проще может быть конструкция коробки передач. Коробка передач Т-80 схожа с той, что установлена на Т-64, но в ней убран один планетарный ряд — в результате вместо семи передач их всего четыре. А упрощение всегда означает повышение надежности и удешевление конструкции, снижение утомляемости механика-водителя. Впрочем, сам по себе газотурбинный двигатель заметно дороже дизельного».

Не задохнуться в пыли

Еще одним толчком для советских конструкторов стала информация о том, что темой газотурбинных танков стали интересоваться в США. В условиях холодной войны и гонки вооружений советское руководство не могло пропустить такую информацию мимо ушей. Нашей оборонке пришлось срочно приступить к работе, и в результате Т-80 появился на свет раньше своего газотурбинного собрата-конкурента — танка M1A1 Abrams — на несколько лет.

Одной из главных задач, которую предстояло решить конструкторам, была защита газотурбинного двигателя от пыли. Та система очистки воздуха, которую в результате удалось сделать, уникальна, и аналогов в мире ей нет. Газотурбинный Abrams тоже имеет систему очистки, однако в ходе американской операции в Ираке «Буря в пустыне» выяснилось, что в условиях песчаной бури американский танк мог двигаться или стоять на месте с работающим двигателем не более 15 минут. Затем приходилось останавливаться и вытряхивать песок из бумажных фильтров. В Т-80 с пылью боролись прямоточные циклоны — вихревые газоочистители. Кроме того, пневмовибратор стряхивал песок с наиболее подверженного загрязнению соплового аппарата. После остановки двигателя пыль также стряхивалась с лопаток турбины, и на них не происходило запекания песка в виде стекловидной массы.

Комфорт и чистота

«Когда Т-80 движется на тебя, на расстоянии до 30 м машины совсем не слышно, — рассказывает Сергей Суворов. — Первое, что доносится до слуха, — это лязг зубьев ведущих колес. Танк не дымит, выпуская практически чистый горячий воздух. Я служил на Т-80 и думаю, что в плане комфорта среди отечественных танков ему не было равных до появления Т-90АМ. Сказки о комфорте в танках западного производства так и остались сказками. Уровень эргономики во всех «абрамсах», «леопардах», «меркавах» и прочих «челленджерах» примерно на уровне Т-55 или Т-62. В «восьмидесятках» при -35°С механик-водитель раздевался да нательного белья, я сидел в башне на командирском месте в хромовых сапогах. Никаких рукавиц — тонкие кожаные перчатки. На других машинах в холод без нескольких слоев одежды, меховых варежек, шерстяной маски на лицо и валенок в башне не поездишь».

Т-80У — наиболее совершенная на сегодня машина из всего семейства Т-80. В этой модификации, появившейся в 1985 году, был применен новый комплекс вооружения. Несколько лет спустя тот же комплекс поставили на танк Т-72Б, после этого и ряда доработок танк получил наименование Т-90. Он располагает более мощным двигателем ГТД-1250 (1250 л.с. против 1100 л.с. у предшествующих модификаций).

В прошлом году появились сообщения о планах модернизации имеющегося в стране парка танков Т-80БВ, включающего несколько тысяч машин, и хотя официально параметры программы не объявлены, можно предположить, что итогом станет боевая машина, не уступающая по боевым свойствам Т-80У (а по некоторым показателям превосходящая его). Вероятно, будет произведена замена двигателя на ГТД-1250, танк оборудуют системой управления огнем 1А45 «Иртыш» с лазерным прицелом-дальномером, цифровым баллистическим вычислителем, комбинированным ночным прицелом и комплексом управляемого ракетного вооружения, способного стрелять ракетами типа «Инвар-М». Также машина получит современную динамическую защиту.

На пути к гибриду

Одна из главных претензий, предъявляемых танку Т-80, — прожорливость его газотурбинного двигателя. С этим трудно поспорить — ГТД действительно потребляет больше топлива, чем дизель. «Основной вид горючего для этого танка — дизельное топливо, — говорит Сергей Суворов, — но Т-80 может ездить и на керосине, и на смесях бензина. Как-то во время службы на Урале я столкнулся с ситуацией, когда мои танки ездили практически на воде. Баки нам заправили какой-то белой, похожей на молоко жидкостью, в которой воды было, наверно, не меньше 50%. Я тогда задавал себе вопрос — сколько бы на этой адской смеси проехал Abrams? А Т-80 ездили как ни в чем не бывало. При этом температура воздуха в тот день была ниже -10°С. Но проверку батальон сдал. Правда, потом от влаги начались проблемы в работе топливной системы двигателя».

Как считает Сергей Суворов, относительно низкая экономичность Т-80 связана не только и не столько с применением ГТД, сколько с конструкцией именно танковых газотурбинных двигателей. В отличие от дизеля, мотор Т-80 имеет более низкую приемистость. Чтобы набрать максимальные обороты, а следовательно, и мощность, дизелю надо полсекунды, а ГТД-1000/1250 — секунды три-четыре. Если на пути танка яма, механик-водитель должен бросить педаль газа, то есть сократить подачу топлива. Двигатель резко сбрасывает обороты, и танк фактически останавливается. Потом механик снова нажимает педаль подачи топлива, но требуется еще несколько секунд, пока турбина раскрутится снова. Чтобы не стоять в ямах, танкистов обучали раскручивать турбину до максимальных оборотов, а затем в яме замедляться с помощью системы торможения. Танк при этом не глохнет — так как нет жесткой связи между турбиной двигателя и трансмиссией, между ними связь только газодинамическая, однако топливо продолжает литься рекой. «В танковом газотурбинном двигателе была изначально применена не совсем правильная идеология подачи топлива, — объясняет Сергей Суворов. — Например, в ряде авиационных газотурбинных двигателей после запуска автоматически поддерживается заданное значение постоянных оборотов, а регулирование мощности на валу осуществляется за счет изменения подачи топлива, без изменения частоты вращения турбины. Если бы в танковом двигателе существовала такая же система, тогда и расход топлива был бы почти таким же, как на дизеле». Впрочем, конструкторская мысль не стоит на месте. Уже разработан перспективный газотурбинный танковый двигатель ГТД-1500, который по экономичности не уступает дизелям.

Пока страшно не станет

Я стою на танковом полигоне в подмосковной Кубинке перед своей мечтой — танком Т-80У. Для неспециалиста он совсем неотличим от других массовых советских танков типа Т-72, но с ними его роднит только тип боеприпасов.

Т-80 устроен совсем иначе, чем обычные дизельные танки, но управляется гораздо проще, инструктирует меня командир танка сержант Степанов. В нем всего две педали, и он никогда не глохнет. Правая педаль газа отвечает за подачу топлива, а левая — за работу регулируемого соплового аппарата, РСА. Правой педалью газа ты раскручиваешь основную турбину, а левой меняешь положение лопаток силовой турбины. Сержант Степанов рекомендует мне держать правую педаль на максимуме, а работать только левой. Отпустил — несешься вперед, нужно подтормозить — слегка нажал, лопатки поменяли угол, скорость замедлилась. Нажал сильнее — они приняли отрицательный угол, и Т-80 тормозит турбиной. Нажал еще сильнее — и только тогда в дело вступают гидравлические тормоза. «Выжал РСА, включил передачу и движешься, — я внимаю каждому слову Степанова, — мощный двигатель Т-80 никогда не заглохнет, если не кончится горючее. Не связанную валом с компрессором силовую турбину раскручивает поток горячего газа из газогенератора. Даже если турбина застопорится, ничто не помешает газогенератору продолжать работу. Если на подъеме мощности не хватает, танк просто останавливается, но турбина не глохнет. Переключаешься на пониженную и вперед. А на Т-72 идет нагрузка на дизель. Так как у него прямое сцепление с двигателем, при подъеме в гору надо нажать сцепление, включить передачу, и в этот момент можно скатиться назад».

46-тонная машина стоит как вкопанная, и не верится, что эту массу железа что-то может сдвинуть с места. Выполняю все рекомендации Степанова, и Т-80 резво начинает движение по полигону. Левый рычаг на себя, газ не сбрасываем, и танк легко, почти на месте делает полицейский разворот! И это 46-тонная машина! Летим к небольшой полигонной горке. Переключаемся на передачу ниже, и танк без надрыва взлетает на самый верх, турбина монотонно свистит за спиной. Уже через десять минут езды я чувствую себя заправским механиком-водителем и жалею, что в армии попал не в танковые войска.

«Я управлял и Т-72, и Т-90, но для меня самый лучший танк — Т-80, — говорит сержант Степанов. — Т-80 ускоряется очень быстро, быстро набирает скорость и движется намного быстрее, чем Т-72. Если Т-72 пойдет по ровной дороге 70 км/ч, то Т-80 можно разогнать, пока страшно не станет». И это тот случай, когда я готов подписаться под каждым словом.

Советский основной боевой танк Т-80 стал не только первым в мире запущенным в серию танком с газотурбинной силовой установкой, но и лучшим в своё время, превзойдя самые совершенные западные образцы.

В наши дни он удивляет своей подвижностью, маневренностью, способностью эффектно прыгать с трамплинов, его лёгкость управления покорила сердца многих военнослужащих, а защита от оружия массового поражения не уступает и превосходит защиту многих современных ОБТ .

Создание

Идея замены привычного дизельного двигателя на газотурбинную силовую установку (ГТД) витала в воздухе ещё с 1948 года, когда Старостенко проектировал тяжёлый танк с таким двигателем, к ней вернулись в 1955 году Чистяков и Оглоблин, разрабатывая Объект 278, а в 1957 году появились на свет первые образцы ГТД-1 мощностью 1000 л.с.

Но все эти танки так и остались проектами, и из-за курса правительства на новое вооружение, и из-за несовершенства тогдашних турбин.

Лишь в 1963 году была выпущена газотурбинная версия Т-64Т, получившая вертолётный ГТД мощностью 700 л.с. Инженеры ожидаемо столкнулись с проблемой очистки воздуха, которая доставляет хлопоты и в наши дни.

Из-за разработки США и Германией МВТ-70 было принято решение создать новый танк, превосходящий западный образец. Указ об этом подписали 16 апреля 1968 года.

В 1969 году появился Объект 219сп1, схожий с Т-64Т, но имевший ГДТ-1000Т, развивающий 1000 л.с., Объект 219сп2 получил глубоко усовершенствованную ходовую часть и башню, а 6 июля 1976 года, через 7 лет доработки, на свет появился и был принят на вооружение ОБТ Т-80.

Конструкция и компоновка

Ещё на испытаниях Объекта 219 стало ясно, что взятый за основу Т-64 придётся серьёзно перерабатывать. Ходовая не слишком подходила для танка с возросшей массой, установка ГТД требовала изменить моторно-трансмиссионное отделение(МТО).

В итоге на Т-80 появилась оригинальная ходовая часть, а длина была увеличена из-за продольного расположения мотоблока массой 1050 кг, который включал в себя турбину, радиаторы, фильтры и т.д., также появилась новая башня.

При этом осталось много сходства с компоновкой Т-64, его боевым отделением и механизмом заряжания.

Экипаж по-прежнему остался в составе 3 человек - командира, наводчика и механика-водителя.

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.

Башня

Уже 2 опытный образец получил свою башню, отличную от Т-64. Она производилась с помощью литья и имела заливаемые стержни в лобовой части, а её толщина достигала около 450 м в наиболее толстом месте.

Как и в корпусе, в башне был установлен подбой для защиты экипажа от облучения и динамическая защита.

Позже, в 1985 году, Т-80БВ получил усовершенствованную сварную башню с меньшей площадью ослабленных зон и дополнительным наполнителем.

Вооружение

Т-80 унаследовал 125 мм орудие 2А46-1 / 2А46-2 от Т-64, способное стрелять управляемыми ракетами. Кобра, Рефлекс и Инвар в зависимости от модификации. На серийных танках пушка получила термокожух.

Механизм заряжания остался прежним, с гидроэлектромеханическим приводом и расположенными в себе вертикально 28 снарядами из 45 всего. Благодаря ему скорострельность находится в районе 6-9 выстрелов в минуту.

В роли вспомогательного вооружения выступает два пулемёта. Спаренный с орудием 7,62 мм ПКТ с боекомплектом 1250 патронов и зенитный пулемёт с ручным управлением калибром 12,7 мм НСВТ с боекомплектом 300 патронов.

Для постановки дымовых завес используются дымовые гранатомёты Туча.

Двигатель и трансмиссия

Больше всего Т-80 от других ОБТ отличает его силовая установка газотурбинного типа. Двигатель ГТД 1000Т мощностью 1000 л.с. ставился с начала производства, после чего несколько раз заменялся на более современные версии, мощностью до 1250 л.с.

Именно ГТД даёт танку как плюсы, так и минусы, временами заставляя спорить приверженцев одного из типа силовой установки.

Турбина с лёгкостью запускается при температурах от -40 до +40 градусов, при этом оперативная готовность всего 3 минуты, практически не расходует масло, обладает пониженным уровнем шума, способна работать на практически любом топливе и не глохнет при внезапном увеличении нагрузки. Приятным бонусом является лёгкая управляемость, позволяющая меньше утомляться механикам-водителям.

Самым главным недостатком является сложность фильтрации воздуха, однако, её можно считать решённой. Ещё в 70-х годах специалисты создали уникальный способ очистки с помощью пневмоударников вокруг сопла, которые созданной вибрацией стряхивали все отложения. Эффективность такого решения неоднократно была подтверждена, в том числе во время испытаний в Греции и Индии. Двигатели Т-90 , например, индийские испытания не выдержали.

Также недостатком принято считать повышенный расход топлива, однако, с появлением вспомогательного агрегата, обеспечивающего питание всех систем без запуска основного двигателя, расход заметно снизился и стал даже ниже, чем у танков с традиционной силовой установкой.

Последним минусом является стоимость, достигавшая 167000 рублей в момент появления ГТД-1000Т и снизившаяся до 100000 во время массового производства. Стоимость Т-64А всего 174000 рублей.

Обороты ГТД могут достигать 26650 оборотов в минуту, её мощность передаётся на редуктор и трансмиссию. Благодаря тому, что двигатель вместе со своими узлами и дополнительными агрегатами помещён в моноблок, время его замены составляет 5 часов, а каждой из коробок передач всего 4,5.

Для сравнения Т-72 требует на замену двигателя 24 часа, а на замену коробки передач - 10,5.

Ходовая часть

Для Т-80 создали полностью переработанную ходовую часть. По причине возросшей мощности и веса понадобились новые ведущие и направляющие колёса, опорные и поддерживающие катки тоже были заменены. Также разработали гусеницы, отличающиеся обрезиненными беговыми дорожками и применили гидроамортизаторы вместе с усовершенствованными торсионными валами.

Телескопические амортизаторы считаются основной проблемой, но при этом беспроблемно и весьма быстро заменяются при необходимости.

Многие считают ходовую Т-80 самой лучшей, превосходящей используемые на Т-72 и Т-64. Вполне вероятно, что это правда, поскольку именно гусеница Т-80 перешла на новые версии Т-72 и Т-90.

Модификации

На базе газотурбинного ОБТ было создано несколько машин, например, Ладога, Пион, Мста-С и С300-В, также танк получил множество модификаций, не прекращающихся и сейчас. Ниже будут перечислены самые значимые из них.

Т-80Б 1978 года получил новую систему управления огнём, пушки 2А46-2/2А46М-1, усиленное бронирование, башню, двигатель ГТД-100ТФ.

Т-80БВ 1985 года получил навесную динамическую защиту Контакт.

Т-80У 1985 года получил ракетный комплекс рефлекс, новую СУО Иртыш, новую броню и двигатель ГТД-1250.

Т-80АТ получил орудие 2А46М-4, встроенную динамическую защиту Кактус, новую башню с вынесенным в кормовую нишу автоматом заряжания, новую СУО, систему Айнет, комплекс спутниковой навигации и двигатель ГТД-1250Г.

Т-80УД вариант с дизельным двигателем, выведенные из состава российской армии и нашедшие применение в украинской.

Эпилог

Т-80 получился неоднозначным. С одной стороны он имел отличные характеристики и неоднократно назывался одним из лучших в мире, с другой стороны потребовалось много времени на доводку силовой установки и решение её проблем, да и высокая цена мешала массовости.

Во время боевых действий в Чечне Т-80 не смогли себя никак проявить, впрочем, это с лёгкостью объясняется неадекватным применением бронетехники без поддержки и прикрытия. Этого урока к счастью хватило, чтобы в следующих боевых конфликтах более обдуманно использовать танки.

Именно на базе Т-80 создавался Чёрный Орёл , жаль, что в итоге проект закрыли. Сейчас Т-80 остаётся в строю в количестве около 5000 и продолжает совершенствоваться.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию топлива в тепловую, путем сжигания, а после - в полезную, механическую. Однако то, как это происходит, несколько отличается. В обоих двигателях происходит 4 основных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выхлоп. Т.е. в любом случае в двигатель сначала входит воздух (с атмосферы) и топливо (из баков), далее воздух сжимается и в него впрыскивается топливо, после чего смесь воспламеняется, из-за чего значительно расширяется, и в итоге выбрасывается в атмосферу. Из всех этих действий выдает энергию лишь расширение, все остальные необходимы для обеспечения этого действия.

А теперь в чем разница. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят постоянно и одновременно, но в разных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в разный момент времени и по очереди. К тому же, чем более сжат воздух, тем большую энергию можно получить при сгорании, а на сегодняшний день степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.е. в процессе прохода через двигатель воздух уменьшается в объеме, а соответственно увеличивает свое давление в 35-40 раз. Для сравнения в поршневых двигателях этот показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и совершенных образцах. Соответственно имея равный вес и размеры газотурбинный двигатель гораздо более мощный, да и коэффициент полезного действия у него выше. Именно этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации в наши дни.

А теперь подробней о конструкции. Четыре вышеперечисленных процесса происходят в двигателе, который изображен на упрощенной схеме под номерами:

• забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
• сжатие – 2 (компрессор)
• смешивание и воспламенение – 3 (камера сгорания)
• выхлоп – 5 (выхлопное сопло)
• Загадочная секция под номером 4 называется турбиной. Это неотъемлемая часть любого газотурбинного двигателя, ее предназначение – получение энергии от газов, которые выходят после камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), который и приводит в действие.

Таким образом получается замкнутый цикл. Воздух входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, которые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая может быть использована разными способами.

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

• турбореактивные
• турбовинтовые
• турбовентиляторные
• турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, является турбореактивным . Можно сказать «чистым» газотурбинным, ведь газы после прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и таким образом толкают самолет вперед. Такие двигатели сейчас используются в основном на высокоскоростных боевых самолетах.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще называется турбиной низкого давления, состоящую из одного или нескольких рядов лопаток, которые отбирают оставшуюся после турбины компрессора энергию у газов и таким образом вращает воздушный винт, который может находится как спереди так и сзади двигателя. После второй секции турбины, отработанные газы выходят фактически уже самотеком, не имея практически никакой энергии, поэтому для их вывода используются просто выхлопные трубы. Подобные двигатели используются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, только вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, поэтому такие двигатели также имеют выхлопное сопло. Но основное отличие состоит в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, который закрыт в кожух. Потому такой двигатель еще называется двуконтурным, ведь воздух проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, который необходим лишь для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют довольно «пухлую» форму. Именно такие двигатели применяются на большинстве современных авиалайнеров, поскольку являются наиболее экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и эффективными при полетах на высотах выше 7000-8000м и вплоть до 12000-13000м.

Турбовальные двигатели практически идентичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, который соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в действие абсолютно что угодно. Такие двигатели используются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в действие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки сейчас имеют даже танки – Т-80 и американский «Абрамс».

Газотурбинные двигатели имеют классификацию также по другим при знакам:

• по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
• по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
• по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
• по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
• по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором получил широкое применение. При работающем двигателе идет непрерывный процесс. Воздух проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор. Затем он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается также топливо, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины расширяются и приводят ее во вращение. Далее газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Максимальная температура имеет место и на воде камеры сгорания.

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя - одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

Особенностью турбореактивных двигателей с центробежным компрессором является конструкция компрессоров. Принцип работы подобных двигателей аналогичен двигателям с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Полезные статьи по теме.

Последние 10 лет опыт эксплуатации танков с газотурбинным двигателем (ГТД) получил неадекватную критическую оценку специалистов. Причем критика звучит как в российских СМИ, так и в зарубежных. Суть подобных заявлений заключается в негативном отношении к газотурбинным двигателям, прежде всего, к одной его характеристике — повышенному расходу топлива.

В качестве доказательств противники танков с ГТД обычно приводят данные, полученные в ходе войсковой эксплуатации, а также высказывания руководящего состава Вооруженных Сил России, датированные серединой 1990-х гг. Однако, в основе таких заявлений, как правило, лежат оценки начала 1980-х гг. (разумеется, этот факт умалчивается). В конечном итоге, волны критики, исходящие от российских и зарубежных оппонентов ГТД, накатываясь одна за другой на сознание читателей, усиливают общее впечатление бесперспективности танков с газотурбинным двигателем и, в частности, Т-80У.

В начале 1980-х гг. учения с использованием танков Т-80, проходившие в Западной группе войск, выявили их существенно больший расход топлива (в 2,5-3 раза) по сравнению с дизельными двигателями. Однако следует иметь в виду, что первые Т-80 оборудовались двигателями ГТД-1000, которые в то время не были оснащены рядом устройств, способствующих значительному уменьшению расхода топлива и повышению их надежности. Дело в том, что особенностью ГТД является существенно больший (в разы) удельный расход топлива на холостых (малого газа) и тормозных режимах работы двигателя. Между тем, на этих учениях время работы на таких режимах составило более 60% от общего времени эксплуатации машин. Таким образом, отсутствие на этих танках режима стояночного малого газа приводило к 2-3-кратному перерасходу топлива при длительных стоянках и в значительной степени способствовало формированию у специалистов мнения о неудовлетворительной топливной экономичности ГТД.

Вместе с тем, главной причиной повышенного расхода топлива явилась необученность и недисциплинированность механиков-водителей. Неправильный выбор передачи в соответствии с условиями движения (необученный механик не чувствует этого из-за отсутствия эффекта заглохаемости двигателя, а недисциплинированный механик ленится переключать передачу, так как двигатель все равно справляется с любой внешней нагрузкой и не глохнет) также стал причиной неоправданно большого расхода топлива. Поэтому неудачный войсковой опыт эксплуатации танков Т-80 в ГСВГ следует рассматривать скорее как исключение из правил эксплуатации танков с ГТД. Важнее в этом смысле результаты, полученные при эксплуатации танков Т-80 в Белорусском, Забайкальском военном и Среднеазиатском военных округах, где путевой расход топлива танков с ГТД не превышал в 1,5-1,7 раза аналогичный показатель танков, оснащенных дизельными двигателями, удельная мощность которых в 1,3 раза уступала Т-80.

По результатам учений в ГСВГ опыт эксплуатации Т-80 тщательно проанализировали. Причины большого расхода топлива были установлены, и в результате проведения нескольких опытно-конструкторских работ устранены на следующих вариантах танка.

Усовершенствованный танк Т-80У успешно продемонстрировал свои ходовые возможности и эксплуатационные качества на предтендерных испытаниях в Греции в 1998 г., превзойдя по целому ряду показателей именитых конкурентов (американский М1А2 «Абраме», немецкий «Леопард-2А5», французский «Леклерк», английский «Челенждер-2», украинский Т-80УД).

Выяснилось, что у танка Т-80У самая высокая в мире удельная мощность — 27 л.с. на тонну веса (в 1,2-1,3 раза выше лучших мировых образцов). Кроме того, он самый быстрый: на испытаниях была зафиксирована скорость 80 км/ч. Максимальная скорость остальных танков оказалась на 14% меньше. Самая высокая удельная мощность и превосходная ходовая часть обеспечивают Т-80У 30-45%-ный выигрыш по средней скорости движения по пересеченной местности. В полном объеме, кроме танка Т-80У, преодолел все препятствия только французский «Леклерк».

По оценке проверяющих, время, затраченное на обслуживание Т-80У при совершении марша протяженностью более 2000 км, было минимальным среди всех соперников. По мнению греческих специалистов, этот танк является наиболее простым в управлении и обслуживании. Следует заметить, что никто из критиков не оперирует сведениями, полученными на греческих испытаниях.

Современное состояние вопроса экономичности эксплуатации (расход горюче-смазочных материалов) танка Т-80У с ГТД-1250

Для улучшения топливной экономичности на танке Т-80У осуществлен комплекс технических решений, снижающих эксплуатационный расход топлива в 1,3 раза.

Во-первых, внедрена система автоматического управления режимом (САУР). Она автоматически уменьшает подачу топлива при торможении танка и в еще большей степени — при вынужденных стоянках более одной минуты. Это позволило в значительной степени снизить путевой расход топлива. Во-вторых, увеличен КПД компрессора и допустимой температуры газов. Это привело к уменьшению часового расхода топлива. В-третьих, в состав танка включен вспомогательный энергоагрегат ГТА-18. При условии, что эксплуатация танка осуществляется в режимах 50% времени в движении и 50% времени на месте, внедрение ГТА-18 позволило существенно уменьшить суммарный часовой расход топлива, который по совокупности условий использования танков на 8% превосходит аналогичный параметр дизельного двигателя, не оснащенного автономным силовым агрегатом. Таким образом, экономия топлива от внедренных мероприятий по сравнению с серийным двигателем ГТД-1000 составляет 30%.

Результаты последних войсковых испытаний (1986 г.) и испытаний танка Т-80У в Греции в 1998 г. показали следующие значения топливной экономичности танков с ГТД по сравнению с танками, оснащенными дизельными двигателями: путевой расход топлива составил 4 л/км. Это всего на 25% выше, чем у дизельных танков (у «Леопард-2» — 3,2 л/км).

Достигнутая на сегодняшний день разница не является пределом для газотурбинных двигателей. В настоящее время специализированные КБ имеют наработки технических решений, которые в случае их реализации позволят достичь значений эксплуатационных расходов топлива танков с ГТД на уровне танков с дизельными двигателями равной мощности. Однако для завершения соответствующих ОКР, которые приостановлены, необходимо финансирование.

Подтверждением перспективности ГТД (в том числе по топливной экономичности) является тот факт, что американская фирма «Дженерал Электрик» разработала агрегированную газотурбинную установку мощностью 1500 л.с. для демонстрации высоких перспективных технологий. Поданным фирмы, минимальный удельный расход топлива этого двигателя всего 147 г/л.с. ч, что на 10% меньше, чем у современных дизельных двигателей.

Следует отметить, что топливная экономичность — не совсем корректный показатель, по которому следует сравнивать танки с дизельным двигателем и ГТД. Правильнее проводить оценку по совокупному расходу топлива и масла. Это связано с тем, что в танках с газотурбинными двигателями практически не расходуется масло, тогда как в танках с дизельным двигателем расход масла достигает 3-5% от расхода топлива. С учетом трехкрактного превышения стоимости масла над топливом суммарная стоимость эксплуатации (по показателям стоимости топлива и масла) танков с ГТД всего на 11% дороже, чем танков с дизельными двигателями.

В продолжение экономической составляющей поднятой темы следует провести комплексную экономическую оценку эффективности эксплуатации и ремонта танков с дизельным и газотурбинным двигателем. По результатам этой работы может быть сделан неожиданный вывод о превосходстве танков с ГТД по этому показателю. К сожалению, такие исследования в Министерстве обороны не проводились.

Оппоненты танков с ГТД, сосредоточив свою критику на одном недостатке, не раскрывают в полной мере преимущества Т-80У, ограничиваясь упоминанием нескольких из них, причем не самых важных. Между тем, преимущества этого танка настолько существенны, что многократно перекрывают его недостатки.

Стратегические преимущества

В танке Т-80У решена проблема мобильности посредством оптимального сочетания наилучших компоновочных и инженерных решений и за счет высокой энерговооруженности танка, плавности хода, надежности узлов и агрегатов силовой установки, трансмиссии и ходовой части. Средняя скорость движения Т-80У на 10% выше аналогичного показателя танков с дизельным двигателем при движении по дорогам и на 30-45% — на пересеченной местности с подъемами и спусками до 10-12%. Для сравнения: в начальный период Великой Отечественной войны немецкие механизированные войска превосходили советские по подвижности на 13%. Этого было достаточно для осуществления широкого упреждающего маневра с целью выхода на выгодные рубежи, достижения результатов операции (прорыв обороны на большую глубину осуществления охвата и окружения советских войск).

Газотурбинный двигатель не чувствителен к аэрозолям, которые могут вывести из строя целые танковые подразделения. Это связано с потерей маслами смазывающих свойств под действием указанных аэрозолей. Создание требуемых высоких концентраций ацетилена в воздухе возможно путем разбрызгивания из емкостей, сбрасываемых с самолетов, вертолетов, а также доставки в составе артиллерийских снарядов и мин. Первый опыт использования таких аэрозолей относится к войне во Вьетнаме, где их применили американцы. В газотурбинном двигателе масло не контактирует с рабочим телом двигателя, поэтому этот тип оружия для ГТД не опасен.

Конструктивные преимущества

Система охлаждения дизельного двигателя забирает до 18% его мощности. В газотурбинном двигателе нет системы водяного охлаждения. Таким образом, справедливо сравнивать не мощность, снимаемую с коленвала двигателя, а мощность, передаваемую на трансмиссию. Это и будет фактически полезная мощность силовой установки. По этому показателю ГТД-1250 превосходит дизельный двигатель В-92С2 (Т-90С) в 1,3 раза.

Более того, о превосходстве конструкции танка в части компоновки и применяемых двигателя и трансмиссии (и их влияния на его мобильность) следует судить по габаритной мощности моторно-трансмиссионного отделения (МТО). По этому показателю Т-80У превосходит Т-90 в 1,6 раза. «Леопард-2» — в 2,4 раза. Такое превосходство Т-80У объясняется существенно меньшим объемом МТО по сравнению с МТО немецкой машины и Т-90, а также отсутствием потерь мощности на работу системы охлаждения.

Огромные размеры МТО зарубежных танков добавляют лишних 4-4,5 т брони, необходимой для равноценной защиты боковых проекций, и вынуждают конструкторов (в том числе по этой причине) внедрять в конструкцию шасси седьмой каток. Кроме того, вес составных агрегатов МТО (двигатель, трансмиссия) западных танков на 4,5 т больше, чем у Т-80У. Совокупный вес той части танка, которая не относится к боевому отделению и отделению управления (полезный объем) на 8,5-9 т превышает аналогичный показатель Т-80У. Следовательно, на перемещение избыточной, непродуктивной массы танка расходуется от 14,5 до 15,7% мощности двигателя.

В конечном итоге, удельная мощность танка (с учетом отбора мощности на работу системы охлаждения) составляет: для Т-80У — 26,5 л.с./т (самый высокий показатель в мире), для Т-90С — 18,7 л.с./т, для «Леопард-2» — 22,2л.с./т.

Малые габариты двигателя Т-80У, отсутствие теплообменника и гидротрансформатора резко упрощают конструкцию МТО и его компоновку. Больший крутящий момент (более чем в 2 раза), развиваемый газотурбинным двигателем, исключает необходимость установки автоматической трансмиссии.

Наличие четырех передач на Т-80У вместо семи на Т-90 упрощает конструкцию бортовых коробок передач, уменьшает их вес, габариты и главное — повышает надежность работы.

Вибрация газотурбинного двигателя значительно ниже, чем дизеля. Поэтому скорость обнаружения цели и точность стрельбы (главный показатель огневой мощи) по определению выше у танка с ГТД. Существенно лучшая плавность хода Т-80У также повышает точность стрельбы и уменьшает утомляемость экипажа.

Суммарная теплоотдача газотурбинного двигателя в 10 раз меньше, чем дизельного. За этим фактором следуют очень важные последствия: площадь радиаторов, например, становится втрое меньше.

Площадь ослабленных зон в крыше МТО танка с ГТД меньше в 2-3 раза по сравнению с танком с дизельным двигателем. Допустимый коэффициент пропускания у ГТД пыли в 10 раз меньше, чем у дизелей. Двигатель не глохнет, даже если танк упирается в неподвижное препятствие.

Эксплуатационные преимущества Т-80У отличает более высокая проходимость по слабым грунтам за счет плавности приложения нагрузки, широкого диапазона работы газотурбинного двигателя по оборотам выходного вала (0-100%), высокого коэффициента приспособляемости по крутящему моменту в этом диапазоне Кпр=2,6 и отсутствия заглохаемости двигателя при максимальном крутящем моменте.

Танк может двигаться на любой передаче без заглохания двигателя в различных дорожных условиях вплоть до остановки. У Т-80У отсутствует необходимость обслуживания системы охлаждения. Трудоемкость технического обслуживания газотурбинной силовой установки меньше в 2 раза.

Ресурс танкового ГТД в 2-3 раза выше, чем у дизельных двигателей, вследствие уравновешенности и сведения к минимуму трущихся поверхностей в двигателе, что значительно увеличивает долговечность деталей и снижает конечную стоимость двигателя при массовом производстве и в целом стоимости жизненного цикла Т-80У.

Боеспособность

Время подготовки танка для движения у газотурбинного двигателя в несколько раз меньше, чем у дизеля. Особенно это заметно при низких температурах. ГТД лучше удовлетворяет требованиям многотопливности, чем дизельный двигатель (многотопливность — возможность работы двигателя на дизельном топливе, бензине, керосине и их смесях в любой пропорции без какой-либо перерегулировки двигателя). У Т-80У существенно ниже уровень заметности выхлопных газов (в 2-3 раза), а следовательно, выше уровень шумо- и тепломаскировки.

Эргономические преимущества

Существенно лучшая плавность хода Т-80У уменьшает утомляемость экипажа. Шум, вибрация, состав выхлопных газов и др. факторы, определяющие утомляемость экипажа, значительно лучше у танка с ГТД.

Экологические преимущества

Т-80У с ГТД свойственны более высокие экологические качества вследствие малой токсичности выхлопных газов, отсутствия антифриза и токсичных синтетических масел. Газотурбинному двигателю нет альтернативы при работе в зоне радиационной зараженности. Радиационные частицы вместе с воздухом попадают в проточную часть двигателя, затем выбрасываются вместе с выхлопными газами. У дизельного двигателя частицы с воздухом, попадая в цилиндры, контактируют с маслом, а затем оказываются в масляной системе, которая по истечении некоторого времени становится мощным радиационным источником.

Мероприятия по повышению конкурентоспособности танка Т-80У

В настоящее время предприятия промышленности во взаимодействии с Министерством обороны завершают выполнение ряда ОКР, которые существенно повышают огневую мощь, защищенность, мобильность, ремонтопригодность и эксплуатационную надежность Т-80У.

1. Внедрение принципиально новой системы управления огнем с танковой информационно-управляющей системой.

Такая система (разработчик — ОАО «Спецмаш», г. Санкт-Петербург) обладает существенными преимуществами над штатной СУО танка Т-80У. Она обеспечивает:

— увеличение дальности действительной стрельбы сходу на 350-500 м, т.е. до 2400-2550 м;
— повышение боевой скорострельности (с места наводчика — на 12% днем и в 2 раза ночью; с места командира — в 2 раза днем и в 3 раза ночью);
— автоматический встроенный контроль технического состояния комплекса вооружения, что дает возможность экипажу поддерживать работоспособность комплекса без привлечения специального контрольно-проверочного оборудования и квалифицированного технического персонала;
— автоматизированную диагностику причин неисправностей комплекса вооружения с возможностью автоматической передачи информации в подразделения материально-технического обеспечения;
— существенное (в 2 раза) сокращение количества органов управления и операций с ними за счет автоматизации процессов;
— автоматическую выдачу рекомендаций о необходимых действиях члену экипажа при задержках или неисправностях;

Кроме того, суммарный объем аппаратуры, значительно повышающий ТТХ СУО, на 27 л меньше, чем объем штатной аппаратуры, функции которой выполняет ТИУС. Это позволило, к примеру, увеличить боекомплект танка на два выстрела. Внедрение ТИУСа также обеспечило возможность интегрирования танков Т-80У в общую информационно-управляющую систему войсками и оружием дивизионного и армейского звена.

2. Размещение на танке Т-80У комплекса активной системы защиты «Арена».

КАЗ «Арена» (разработчик — КБМ, г. Коломна) обеспечивает защиту танка от ПТУР и противотанковых гранат во всех условиях боевого применения танка в любое время суток и года в любую погоду. Танк Т-80У, оснащенный комплексом активной защиты, обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционной броневой и динамической защитой.

Подрыв противотанкового средства происходит на достаточно большом удалении (6-8 м) от брони, что позволяет значительно ослабить его воздействие. Перекрывается вся проекция танка, в том числе ослабленные места: смотровые приборы, стыки, датчики, фары. При этом большой процент поражения целей происходит без образования кумулятивного эффекта или подрыва боевых частей противотанковых средств. Обеспечивается двух-трехкратная защита танка с одного направления. Азимутальный сектор защиты КАЗ более чем в 3 раза шире, чем у динамической защиты.

Предлагаемая схема защиты позволяет, кроме обычных ПТУР, перехватывать ПТУР типа В11Х, ТОУ-2В, поражающие танк при пролете над ним. Потери танков, оснащенных КАЗ, снижаются в 1,8-2 раза по сравнению с танками, не оснащенными комплексом.

3. Внедрение в состав трансмиссии гидрообъемной передачи (ГОП).

Как показали результаты международных испытаний, установка ГОП (разработчик — ЦНИИАГ, г. Москва) позволила существенно повысить управляемость танка, увеличить за счет этого среднюю скорость движения по совокупности дорожных условий и снизить путевой расход топлива до уровня, близкого к тому же показателю дизельных двигателей.

Таким образом, танки Т-80У отнюдь не исчерпали своих модернизационных возможностей, а также привлекательности для зарубежных покупателей российской бронетанковой техники. К сожалению, официальный экспорт этих машин по ряду причин ограничился Кипром и Республикой Корея. Сейчас, наверное, было бы утопичным предполагать возобновление производства этих танков с учетом ситуации в Санкт-Петербурге и Омске. Но реализация вышеописанного комплекса мероприятий могла бы существенно повысить конкурентоспособность имеющихся в частях и находящихся на базах хранения машин в случае принятия решения об их поставке за рубеж. Это, конечно, не означает, что танки из наличия должны составлять конкуренцию новым Т-90, но и заказчики бывают разными и с разными финансовыми возможностями. А техника «б/у», как показывает практика США, ФРГ и даже Украины, пользуется устойчивым спросом…

ОТЕЧЕСТВЕННОМУ ТАНКУ ДАЛИ «ЧЕРНУЮ МЕТКУ»

С большим интересом прочли статью Михаила Растопшина «Бронеиллюзион» (газета «Завтра», №38 (722) сентябрь 2007 г. ). Много фактов, цифр, а итог – все плохо и очень плохо. Конечно, хотелось бы рассказать «налогоплательщикам» (так называет автор всех нас) не в «общих формулировках» обо всех новинках танкового вооружения, защиты и подвижности, но, видимо, это не делается на страницах газеты. Также, впрочем, не обсуждаются и «результаты НИОКР по разработке унифицированных бортовых информационно-управляющих систем» по которым печалится автор, т.к. они «до настоящего времени отсутствуют». Разоблачения по Растопшину пестрят сильными выражениями: «деградация», «предательская ошибка», «избавление от иллюзионистов» и т.д. На вопрос «Что делать?» автор сформулировал ответ: «Сегодня танкостроение требует… избавления от иллюзионистов, которые маскируют с помощью модернизации продолжающуюся деградацию отечественной бронетехники».

Но, полагаем, в статье нет главного: требуя «форсированного развития и избавления от иллюзионистов» кандидат технических наук М. Растопшин мог бы и предложить что-то.

Мы не будем вступать с ним здесь в техническую полемику, хотя есть что сказать. Мы поделимся впечатлениями о празднике с дня танкистов и некоторыми проблемами танкостроения.

ВПЕЧАТЛЕНИЯ ПОСЛЕ ДНЯ ТАНКИСТА

Известно, что танку давно приклеили ярлык – «рожденный ползать летать не может». Это не правда – может и не только летать, но и танцевать.

Россия, как и США, – единственные страны, обладающие уникальной технологией серийного производства газотурбинного двигателя для танков. Танки Т-80 успешно эксплуатируются в ряде военных округов, но, особенно, в Ленинградском военном округе. Объяснение этому простое – танк создан и производился на Кировском заводе Санкт-Петербурга. Здесь, в свое время, в период освоения машин, дневали и ночевали конструктора прославленного коллектива конструкторского бюро завода во главе с Генеральным конструктором Николаем Поповым.

В одной из частей Ленинградского военного округа стало доброй традицией демонстрировать свое воинское мастерство.

На празднике не только бомонд танкостроителей Санкт-Петербурга. Много молодежи, будущих воинов. Здесь командование ЛенВО, шефы, ветераны. Здесь интересно и поучительно – это настоящий танковый салон.

Апогеем праздника стал показ техники. Воины-танкисты показывают, чего они добились. Результаты впечатляющие – одни названия фигур высшего пилотажа чего стоят: выстрел «в полете», «танковый вальс», «цыганочка». Грандиозное зрелище, когда 46-тонные монстры легко и грациозно под музыку старинного вальса или зажигательной цыганочки выписывают под аплодисменты зрителей пируэты. Грациозно останавливаясь и покачивая стволами пушек в такты вальса, они стремительно набирают скорость и закладывают крутые виражи.

Невольно сравниваешь эти па с мастерством летчиков на показах в авиационных салонах, вспоминаются недавние кадры телевидения с МАКСа-2007. Но то в воздухе, в трехмерном пространстве, а это на плоскости – на земле. И все же много общего – в необычности движения тяжелых боевых машин и легкости движений. Есть и еще одно родство с авиацией – оно, в газотурбинном двигателе. На Т-80 установлен 1250-сильный ГТД. Благодаря ему танк имеет самую высокую удельную мощность среди отечественных и зарубежных машин. Это дает возможность иметь прекрасную динамику, а технические характеристики двигателя, обеспечивают высокую плавность хода и такой, недостижимый для дизеля параметр, как незаглохаемость. Да и другие системы на высочайшем мировом уровне – ведь наука танкостроения также в Санкт-Петербурге: это ученые «ВНИИТрансмаш» – разработчики первого в мире лунохода. Определяет успех и высочайшее мастерство экипажей, особенно механиков водителей: старших прапорщиков – Сидоренко Р. и Гущина А.

Алексей Гущин на вопрос: «Кто бы выиграл соревнования – танк «Абрамс» или Т-80 ?», — сказал: «Я знаю, что «Абрамс» уже повоевал и двигатель у него помощнее, но встречаться с ним надо не в бою, а на таких показах и соревнованиях. Думаю, что мы выиграем, уж очень тяжелый американец». Аплодисменты зрителей, подарки шефов стали наградой мастерству воинов-танкистов.

Хочется верить, что танковый салон может стать традицией Санкт-Петербургских танкостроителей, хорошие примеры заразительны. Так, в самом деле, что же делать? Первое – осваивать технику, совершенствовать воинское мастерство «до блеска».

От редакции «Отваги»: Кстати, на недавно проходившем в Алабино «танковом биатлоне» танкисты 4-й гвардейской Кантемировской дивизии на своих газотурбинных красавцах Т-80У стали настоящими героями мероприятия, продемонстрировав умение виртуозно водить свои «восьмидесятки». И все это называлось кратко – «танковый балет».

МОДЕРНИЗАЦИОННЫЙ РЫВОК

Второе – что делать? Это путь по которому идет весь бронетанковый мир. Сделаем попытку проанализировать один аспект известной танковой триады – проблемы подвижности.

Танк, как система вооружения, непрерывно развивается, приобретая новые качества и свойства, его боевые возможности неуклонно повышаются. За все годы развития отечественного танкостроения калибр пушки возрос почти в 3,5 раза, масса танка в 6,5 раз, а мощность двигателя в 37 раз. Об этом убедительно свидетельствуют и показатели роста мощности двигателей танков других стран.

Танк рассматривается, прежде всего, как наступательное средство, поэтому принципы его применения жестко связаны с проблемами обеспечения движения и увеличения подвижности. При этом подвижность связывают с возможностью уклониться от поражения за счёт улучшения разгонных и тормозных характеристик.

Газотурбинная силовая установка (ГТСУ) стала одним из основных факторов, обеспечивающих боевое и эксплуатационно-техническое превосходство танков (Т-80 , Т-80У ) над лучшими отечественными и зарубежными танками. Помимо многолетней войсковой эксплуатации в России, ГДР, Польше это подтверждено сравнительными испытаниями в Швеции и Индии (1993–1994 гг.), выставках вооружения и военной техники в ОАЭ (1993–1995 гг.), и в Греции (1998 г.).

В то же время неадекватная оценка опыта эксплуатации прежде всего акцентируется на одной из его характеристик – расходе топлива. Возможно, не всем известно, что в последних модификациях этой машины, осуществлен целый комплекс научно-технических решений, снизивших эксплуатационный расход топлива более чем в 1,3 раза. Расчёты показывают, что при доведении температуры газов на входе в турбину до 1316–1370°С (что возможно при применении керамических материалов) реально получить расход топлива до 86 г/квт.ч (117 г/л.с.ч.), а тепловой КПД – 53%. Это меняет представление об экономичности газовой турбины.

Достигнутые показатели являются далеко не пределом для ГТД. Имеются наработки решений (и теоретических, и практических), которые позволяют достичь значений эксплуатационных расходов топлива на уровне танков с дизельными двигателями равной мощности.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Нет сомнения, что конкуренция между дизелем и ГТД продолжится. Несмотря на работы по дальнейшему совершенствованию дизеля, ему присущ ряд особенностей конструкции, которые затрудняют существенно улучшить достигнутый уровень:

Это, прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Это, как следствие, большое трение скольжения на значительных поверхностях поршень-гильза. Это нестационарный процесс горения топлива в цилиндре во время рабочего хода. Заметим, при этом, что для 4-тактного двигателя только один из четырех тактов является по сути «рабочим», а остальные – вспомогательными.

При основном своём положительном качестве (удельному расходу топлива) танковый дизель недолго останется в танкостроении бесконкурентным, что связано не только с перечисленными недостатками. Дизели мощностью свыше 1000 л.с., в ограниченных объемах МТО, вызывают массу проблем для обеспечения его работы без перегрева.

На систему жидкостного охлаждения четырехтактного дизеля расходуется от 15 до 20% его мощности. Кроме того, в дизеле необходимо 2–3% мощности затратить на охлаждение масла.

Известно, что теплоотдача двухтактного двигателя (6ТД2) мощностью 1200 л.с. составляет 420 тыс. ккал/час, а ГТД (изд. «29») мощностью 1250 л.с. – 48 тыс. ккал/час (почти в 9 раз меньше). Это ведет к увеличенным размерам системы охлаждения.

Для ГТД характерен показатель, выгодно отличающий его от дизеля – мощность, «снимаемая» с единицы объема двигателя. Этот параметр у ГТД в 1,6 раза лучше. В этой связи объемы моторно-трансмиссионного отделения у танка с ГТД меньше.

Значительное превосходство по габаритной мощности танка Т-80 над американским танком «Абрамс» объясняется его увеличенными габаритами силовой установки, из-за большого объема воздухоочистителя.

Показатель габаритной мощности свидетельствует не только об оптимальной компоновке МТО, но говорит о совершенстве систем и узлов силовой установки. Габаритная мощность МТО танка Т-80У превосходит габаритную мощность танка «Леопард-2» в 2,2 раза.

Увеличенные объемы МТО зарубежных танков вынуждают удлинять базу танка, увеличивать силуэт, добавляя несколько тонн совокупного «лишнего» веса, наращивать тем самым с одной стороны затраты мощности двигателя на добавленную массу машины, а с другой стороны ухудшая показатели подвижности. В этой связи сравним основные габаритные показатели танков с ГТД России и США по площади лобовой (Sл) и боковой (Sб) проекции: Т-80 – 7,1 и 12,2 кв.м, и М1А1 – 7,68 и 15,5 кв.м соответственно.

Для осуществления рабочего процесса необходимо определенное количество воздуха. Так как в газотурбинном двигателе часть воздуха расходуется на охлаждение камеры сгорания, а коэффициент избытка воздуха в рабочем процессе также увеличен, то потребности воздуха у ГТД больше, чем для дизеля. И, несмотря на то, что для процесса горения воздуха в дизеле потребляется меньше, его общее количество (с учётом охлаждения двигателя и трансмиссии) существенно увеличено. Сравним по этому параметру двигатели танков М1 «Абрамс» и «Леопард-2» .

Каков же вывод? За увеличенной (практически вдвое) потребностью в воздухе, а также увеличенной в несколько раз суммарной теплоотдачей следуют важные следствия: необходимость в увеличении (почти втрое) площадей радиаторов (теплообменников), в увеличении площадей всасывающих жалюзи, (т.е. увеличении ослабленных зон).

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

По данным иностранных источников стоимость изготовления газотурбинного двигателя (одинаковой мощности с дизелем) примерно в три раза больше. Несколько большей разницей оценивались эти показатели в отечественном двигателестроении, (однако сравнения были недостаточно корректны, так как танковых дизелей одинаковой с ГТД мощностью у нас не производилось). Не следует забывать, что стоимостные показатели следует рассматривать с учётом эксплуатационных затрат на техническое обслуживание, ремонт и срок службы сравниваемых двигателей и их систем.

Приведем результаты стоимостного анализа учебной и боевой эксплуатации, базирующегося на данных, соответствующих полному сроку эксплуатации боевых машин с ГТД и дизельным двигателем (одинаковой мощности), проведенных MJCV (США).

Эксплуатация в войсках показывает, что ресурс танкового ГТД почти в 2-3 раза выше, чем у дизельных двигателей, вследствие уравновешенности и меньшего количества деталей.

Аналогичны оценки ресурса ГТД по данным иностранных источников: по оценке MJCV (США) срок службы ГТД GT-601 в боевых условиях равен 3000 ч, в мирное время до 10000 ч.

Очень важны и такие эксплуатационные показатели:

Время подготовки танка к работе, особенно пуск ГТД при низких температурах окружающего воздуха, в несколько раз меньше, чем дизельного двигателя;

Проведенные за рубежом исследования установили, что уровень шумности у ГТД вдвое ниже дизеля.

Если учесть, что трудоёмкость технического обслуживания системы воздухоочистки и охлаждения в танке Т-80 (и его модификациях) практически отсутствует, то преимущества ГТД очевидны.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Приведем данные по уровню токсичности отработавших газов для транспортных ГТД и дизельных двигателей, полученные при эксплуатации в штате Калифорния (США).

Газотурбинному двигателю танка Т-80 нет альтернативы при работе в зоне с радиоактивной зараженностью. Радиоактивные частицы, выбрасываемые вместе с выхлопными газами, не контактируют (как это происходит в дизеле), с маслом и, следовательно, не попадают в масляную систему, где может возникнуть радиационный источник.

Существенно и то, что одноступенчатый воздухоочиститель танка Т-80 , являясь инерционным аппаратом, не задерживает в себе радиоактивные частицы, в отличие от двухступенчатых, барьерных (в большинстве дизелей и в двигателе AGT-1500) и выбрасывает их с отсепарированой пылью наружу.

Эти выводы полностью подтвердились при эксплуатации машины с ГТД в районе аварии Чернобыльской АЭС в 1986 г. ( )

ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ

Танк с газотурбинным двигателем, опередив свое время, ворвался в XXI век с огромным, неисчерпаемым потенциалом. С точки зрения политики активной обороны, провозглашенной специалистами, потенциальных источников будущей войны, климатических и географических особенностей отечественных регионов, ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего. Подчеркнем, что начиная с 1972 г. (по 1986 г. включительно) регулярно проводились контрольно-войсковые испытания (КВИ) всех типов имеющихся танков. В сложнейших условиях ускоренной войсковой эксплуатации, усложняя с каждым годом требования, расширяя географию танки проходили тысячи километров по бездорожью, решая усложненные стрельбовые задачи и выявляя слабые (или как говорили раньше «узкие») места в конструкции и технологии.

По итогам КВИ каждое КБ разрабатывало комплекс всевозможных мероприятий направленных и на устранение выявленных дефектов и совершенствование конструкции. Иными словами была организована широкомасштабная системная работа, своеобразные соревнования на конкурсной основе. К заслугам ГБТУ надо отнести, что наиболее передовые конструктивные идеи «переходили» от одной марки машины к другой.

КВИ стали мощным стимулом совершенствования и повышения качества всех типов танков. Каждые КВИ, как соревнование лучших, предполагало интригу, выявляло новые неожиданные «сюрпризы», которые сообща устранялись и были под контролем специалистов ГАБТУ.

Никто не хотел «ударить лицом в грязь», каждый рождал технические шедевры. Конкуренция создавала атмосферу постоянного совершенствования, а зарубежные танкостроители вынуждены были постоянно нас «догонять».

Сегодня зарубежные танкостроители наряду с разработкой танков следующего поколения активно занимаются модернизацией существующих образцов. По этому же пути идем и мы, благо возможности для модернизации наших машин огромны.

Не следует постоянно оглядываться на США, американцы хорошо понимают, что им не нужна боевая машина массой 60-70 тонн. И не случайно совершенствуется новый ГТД LV-100 – идет интенсивный поиск снижения веса машины.

При всей схожести двух марок (Т-90 и Т-80У ) у них есть свои преимущества и, конечно, свои недостатки, и победит тот, чья машина по боевой эффективности будет более конкурентоспособной.

Более того, идет совершенствование и организационных структур. По примеру авиационных и военно-морских организаций на базе «Уралвагонзавода» создан научно-производственный холдинг, что не только объединит усилия разработчиков БТВ.

Несмотря на трудности, в первую очередь финансовые, у танкостроителей России, идет постоянная работа, как по танку будущего, так и по модернизации существующего парка. Потенциал отечественного танкостроения неисчерпаем, а стереотип о системном кризисе отечественного танкостроения является несостоятельным.