Техника и вооружение 2014 02 - страница 8

В целом поршневая установка обладает рядом недостатков, которые не позволяют удовлетворить растущие требования. Это обусловлено недостаточной габаритной мощностью (мощность, приходящаяся на единицу объема), а также большими объемами водяной и масляной систем охлаждения (из-за значительного тепловыделения поршневого двигателя). Кроме того, тяговые характеристики поршневого двигателя вызывают необходимость применения сложных гидромеханических трансмиссий. Высока и токсичность отработавших газов.

Применение ГТД позволяет устранить отмеченные недостатки, но приводит к ухудшению топливной экономичности, особенно при малых загрузках двигателя. Поэтому главная задача, стоящая перед разработчиками транспортного ГТД, — создание более экономичного двигателя. Пути достижения этого известны — повышение температуры, применение теплообменников, повышение КПД газового тракта. Допустимая по условиям прочности материалов максимальная температура газов перед турбиной компрессора перед ГТД ниже, чем у поршневого двигателя (900-1080 °C против 1700–1800 °C), так как рабочие части подвергаются воздействию высокой температуры в первом случае постоянно, а во-втором циклично. Для получения более низкой температуры газа воздух в камеру сгорания ГТД подается в больших количествах, чем требуется для сгорания, поэтому компрессор потребляет большую мощность. Однако общий расход воздуха у ГТД (с учетом повышенного расхода на систему охлаждения у поршневого двигателя) ниже.

Но потенциал повышения мощности двигателя в существующих габаритах — неоценимое качество силовой газотурбинной установки. За время серийного выпуска мощность ГТД танка Т-80 выросла на 25 % (с 1000 л.с. до 1250 л.с.) без изменения габаритов. Удалось форсировать серийный двигатель до мощности 1400 л.с., что подняло удельную мощность до 30 л.с. на тонну. Более того, имеются опытные образцы двигателей мощностью 1500 л.с. Правда, оппоненты высказывают сомнения, нужны ли такие мощности, ведь средняя скорость танка в колонне обеспечивается гораздо меньшей мощностью двигателя. Причем обосновывается это расчетами и опасностью аварий на повышенных скоростях.

Как показала практика локальных конфликтов и антитеррористических операций, при ведении боевых действий в населенных пунктах именно высокая подвижность является одним из залогов выживания боевой машины. А учитывая, что в тактике городских боев часто применяют «засаду», то бесшумность ГТА-18 и малый его расход обеспечат существенные преимущества танку с ГТД. В локальных конфликтах не нужны ни танковые колонны, ни коробки передач с многочисленными ступенями. Нужно быстрое выдвижение на максимальной скорости, мгновенный разворот или экстренное торможение, поэтому эффективность торможения двигателем становится отличительной особенностью и преимуществом.

Мы уже приводили примеры подвижности танка Т-80, связанные с его динамическими качествами, благодаря применению ГТД. Имеется в виду приемистость, число переключения передач, коэффициент приспособляемости двигателя и диапазон его работы, разбивка передаточных чисел трансмиссии и максимальная скорость. В упомянутом случае, когда в ГДР танки Т-80 «соревновались» с автотраспортом, особенно ярко проявились тормозные характеристики, присущие только ГТД. О них следует сказать подробнее, так как динамические качества танка в большой степени зависят от его тормозных характеристик.

Основной танк Т-80У армии Южной Кореи.

С увеличением средней скорости и веса танков число торможений и их интенсивность возрастают, что приводит к повышению загруженности тормозных устройств. Изменение кинетической энергии при торможении в результате трения тормозных элементов преобразуется в теплоту, количество которой определяет работоспособность и ресурс тормозов. В отличие от поршневых двигателей, где тормозные режимы производят за счет сброса подачи топлива, у ГТД сбросом газа практически не достигается тормозная мощность, что приводит к необходимости получения тормозного эффекта другими способами.

Экспериментальные данные показывают, что кратковременное торможение продолжительностью 1,5–2 с составляет 75–80 % от общего времени работы двигателя в тормозных режимах. Поэтому запаздывание в получении тормозного момента приводит к снижению динамических качеств танка. Не анализируя детально все способы торможения ГТД, скажем, что наиболее приемлемым способом получения тормозной мощности является применение регулируемого соплового аппарата (РСА), с помощью которого достигается вдвое большая тормозная мощность, чем у дизеля. При раскрытии РСА мощность и вращающий момент на силовой турбине (по аналогии с дизелем — это коленчатый вал) резко уменьшаются. Дальнейшее раскрытие РСА приводит к уменьшению проходного сечения межлопаточных каналов и к изменению направления газового потока по отношению к рабочим лопаткам силовой турбины. Увеличение нагрузки практически не влияет на замедление силовой турбины. Существенно влияет время перевода РСА в тормозное положение, особенно в начальный момент. Поэтому система управления должна обеспечивать минимальное запаздывание перевода РСА в тормозное положение, что обеспечит меньший заброс частоты вращения силовой турбины при снятии с нее нагрузки. Подчеркнем, эффективность тормозной системы танка не менее важна, чем и приемистость, определяя параметры подвижности.