Техника и вооружение 2015 04

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.