Техника и вооружение 2015 04 - Коллектив авторов (бесплатные серии книг TXT) 📗
Изменения корпуса и башни танка «Объект 770» по результатам обстрела с использованием «встроенной» конструктивной брони.
Необходимо отметить, что помимо дизеля ДТН-10 в СКБ-2 ЧКЗ прорабатывался вопрос об использовании в танке «Объект 770» газотурбинного двигателя, обеспечивавшего существенный выигрыш по габаритам и массе. Кроме того, он имел лучшие тяговые характеристики и снимал проблему пуска при отрицательных температурах окружающего воздуха. За основу предполагалось взять вертолетный ГТД. Главный конструктор СКБ-75 ЧКЗ И.Я. Трашутин знал о работах, которые велись в этом направлении на ЛКЗ. По его решению еще в 1956 г. сформировали специальную группу, которую возглавил заместитель главного конструктора по опытным работам В.Б. Михайлов. В течение 1957 г. она ознакомились с состоянием дел по ГТД в СССР и за рубежом, а также с опытными экспериментальными базами в ЦИАМ, НИЛД и на авиационных заводах и приступила к эскизному проектированию двигателя. Совместно с ЦИАМ и НИЛД были выполнены предварительные расчеты по нескольким вариантам двигателя, его основным узлам (компрессору и турбине) и отдельным агрегатам. Эта работа велась на основании ТТТ, выданных заказчиком ЛКЗ для проектирования ГТД-1, за исключением удельного расхода топлива, равнявшегося 272 г/кВт-ч (200 г/л.с.-ч).
Первое обсуждение данного вопроса состоялось на заседании секции №8 НТС Совета Министров СССР по оборонной технике 11 февраля 1958 г., на котором выступил В.Б. Михайлов. Он доложил о состоянии дел по ГТД и о его предполагаемых параметрах. Танк «Объект 770» с газотурбинной силовой установкой мощностью 661,8 кВт (900 л.с.) получил обозначение «Объект 773»[ 289 Впоследствии данный индекс был использован в СКБ-2 ЧКЗ при создании машины управления для мотострелкового (танкового) батальона КШМ-1 на базе БМП-1.] .
Основным при создании танкового ГТД на ЧКЗ стал вопрос выбора его типа – с теплообменником или без него. Двигатель с теплообменником обладал существенными преимуществами с точки зрения экономичности, но имел большие объем и массу. Разработка двигателя без теплообменника с приемлемыми показателями экономичности, в свою очередь, также была сопряжена с рядом трудностей. Поскольку за основу приняли экономичность двигателя, то определяющим направлением стало изготовление ГТД с теплообменником. Таким образом, ближайшей задачей по получению двигателя с приемлемым удельным расходом топлива являлась разработка теплообменников – вращающихся или стационарных. Совершенствование вращающегося теплообменника не требовало серьезной конструкторской базы, и эта работа могла быть выполнена различными организациями. Поэтому предполагалось все усилия сосредоточить на создании теплообменников вращающегося типа. По мнению руководства ЧКЗ, Министерство транспортного машиностроения совершило грубую ошибку, не уделив должного внимания этому направлению, и потратило много сил и средств на разработку нереальных на тот момент охлаждаемых конструкций. Однако это не означало, что данная работа пропала зря.
Другой проблемой являлась приемистость ГТД, поскольку его танковый вариант, в отличие от автомобильного, работал в специфических условиях (пересеченная местность, повышенная запыленность и др.). По мнению СКБ-75 ЧКЗ, танковый ГТД с требуемыми параметрами можно было создать в течение 4-5 ближайших лет.
Предэскизный проект двигателя выполнили в июле 1958 г., но затем до конца октября работу по нему приостановили в связи с доводкой дизеля ДТН-10. Этот проект ГТД в нескольких вариантах рассмотрели на заседании секции №8 НТС ГКСМОТ 29 октября 1958 г. Вопрос об установке такого двигателя в танке «Объект 770» был предварительно согласован с главным конструктором завода П.П. Исаковым.
С докладом на заседании вновь выступил В.Б. Михайлов. ГТД в МТО машины располагался вдоль ее продольной оси, в связи с чем удалось получить некоторые свободные внутренние объемы. Однако при проектировании выяснилось, что требование заказчика в отношении величины удельного расхода топлива оказалось неприемлемым, поэтому завод был вынужден просить о его увеличении до 340 г/кВт ч (250 г/л.с.-ч), что и было принято ГБТУ.
Для того чтобы обеспечить удельный расход топлива 272 г/кВт-ч (200 г/л.с.-ч), пришлось бы применить одновременно регенератор и компрессор в сочетании с высокой температурой, а также агрегаты с высоким КПД. Однако в то время в СССР не имелось достаточно отработанного теплообменника и высоконапорных компрессоров. Поэтому для более полного выявления всех конструктивных и компоновочных преимуществ двигателей с теплообменником и без него в СКБ-75 проработали три варианта ГТД. По рекомендации ЦИАМ и НИЛД (исходя из вопросов экономичности), во всех вариантах заложили начальную температуру газа, равную 1320°К, и предусмотрели охлаждение лопаток за счет продувки воздуха через замки.
Дизель УТД-40.
Поперечный разрез одного из опытных образцов дизеля ДТН-10.
Первый вариант ГТД представлял собой двигатель с вращающимся теплообменником, обеспечивавшим удельный расход топлива 340 г/кВт ч (250 г/л.с.-ч) и мощность в условиях объекта (с учетом сопротивлений на всасывании и на выпуске) 735,3 кВт (1000 л.с.). Степень регенерации теплообменника достигала 85%, КПД компрессора – 0,79.
Двигатель имел осевой центробежный компрессор (при использовании двухступенчатого центробежного компрессора КПД не превысил бы 0,78, а в принятом варианте можно было получить выигрыш 2-3% КПД), вращающийся теплообменник барабанного типа (воздушные и газовые потоки были разделены на три части) и редуктор. От компрессора воздух тремя потоками поступал в теплообменник и по кольцевым трубам направлялся в камеру сгорания, первую ступень турбокомпрессора и вторую ступень свободной турбины, работавшей на редуктор. Поскольку теплообменник занимал 10% от общего объема, то столкнулись с большими трудностями, получив значительное сопротивление по газу (9%) и по воздуху(3%).
Частота вращения выходного вала двигателя, согласованная с танкистами, составляла 3000 мин1 . Турбокомпрессор имел частоту вращения 18000 мин1 , свободная турбина – 16000 мин-1 . Степень повышения давления – 5.
Габариты двигателя: длина – 1840 мм, ширина – 960 мм, высота – 920 мм. Габаритная мощность достигала 662 кВт/м3 (900 л.с./м3 ), удельный расход топлива – 351 г/кВт-ч (258 г/л.с.-ч).
Во втором варианте применялся стационарный теплообменник, который обеспечивал степень регенерации 60%. При этом использовали максимально возможный объем теплообменника, не увеличивавший габариты двигателя. КПД компрессора – 0,805.
При компоновке стационарного теплообменника проработали несколько компонентов в виде отдельных узлов. Наиболее компактное и рациональное использование объема получили при расположении теплообменников вокруг камеры сгорания турбины. При этом длина двигателя не увеличилась.
Турбина компрессора имела одну ступень, силовая турбина – две. Степень повышения давления – 6.
Камеру сгорания смоделировали по типу камеры сгорания двигателя НК-4. При этом все потоки воздуха были осесимметричны, скорости воздуха и газа – сравнительно невелики (20-30 м/с), а сопротивления – незначительны. Редуктор выполнили аналогично первому варианту ГТД.
Габариты двигателя: длина – 1700 мм, ширина – 1020 мм, высота – 920 мм. Габаритная мощность составляла 721 кВт/м3 (980 л.с./м3 ), удельный расход топлива – 356 г/кВт-ч (262 г/л.с.-ч).
В третьем варианте предлагался ГТД с высоконапорным компрессором без теплообменника. КПД компрессора составлял 0,79. Давление компрессора приняли равным 1,15 МПа (11,7 кгс/см2 ). Получение такого давления было связано с не меньшими трудностями, чем при использовании регенератора. Кроме того, предварительные расчеты показали, что выполнить однокаскадный компрессор на такое давление достаточно сложно. Поэтому в третьем варианте сделали ставку на двухкаскадный компрессор (первый каскад имел пять осевых ступеней, второй – пять осевых ступеней и одну центробежную).
