«Возить бронированный воздух накладно»: страсти вокруг танкового дизеля 5ТДФ
5ТДФ. Источник: autocentre.ua
Три богатыря
Как известно, отечественное танковое моторостроение базировалось на трех ключевых конструкциях – В-2, 5ТДФ и ГТД-1000. Самое примечательное, что все двигатели пришли в танковое моторно-трансмиссионное отделение из авиации. В разработке дизелей В-2 и 5ТДФ самое непосредственное участие принимали специалисты Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ). Так сложилось еще в предвоенное время, что первые высокооборотные дизели АН-1 и АД-1 разрабатывали для самолетов. Кстати, блок цилиндров V-образного В-2 отливался из алюминиевого сплава. Этот привет от авиаторов очень дорого обошелся отечественной промышленности в годы войны. Особенно на фоне хронической нехватки алюминия.
Дизель В-2, предшественник 5ТДФ. Источник: vitalykuzmin.net
Не скрывает своего авиационного прошлого и газотурбинный ГТД-1000Т для семейства Т-80. Силовую установку для танка разрабатывали в авиационном КБ Климова на базе вертолетного мотора.
Надо отметить, что все танковые моторы были беспрецедентными для отечественной и мировой промышленности. С легендарным и первым в своем роде дизелем В-2 советские танки прошли всю войну и взяли штурмом Берлин. Сколько бы ни говорили злопыхатели о том, что немцы могли создать свой дизель для «кошачьего семейства», но просто не посчитали нужным, В-2 действительно качественно повышал эксплуатационные характеристики и Т-34, и семейства КВ/ИС.
Другое дело, что собирался мотор не всегда качественно по вполне объективным причинам – эвакуация профильных предприятий и низкоквалифицированные трудовые ресурсы. В-2 в различных модификациях до сих пор трудится и на гражданском, и на военном поприще. Достаточно вспомнить о вполне современном танке Т-90, оснащенном модернизированным В-2 под именем В-92С2. Если его сравнивать с первым прототипом танкового дизеля БД-2, построенным в Харькове еще в начале 30-х годов, то у потомка базовые параметры не изменились. Одинаковыми остались размерность цилиндров и поршней, а также рабочий объем в 38,17 литра.
Почти за девяносто лет выросла мощность с 400 л. с. до 1000 л. с. (за счет турбонаддува и повышения оборотов), снизились удельный расход горючего и габариты мотора. При этом средний жизненный цикл двигателя внутреннего сгорания обычно не превышает 25 лет. И есть полная уверенность, что в танковых подразделениях Российской армии потомки В-2 встретят 100-летний юбилей.
Самое интересное, что такой долгой жизнью В-2 обязан инновационному для своего времени харьковскому танковому дизелю 5ТДФ.
Но обо всем по порядку.
Требования к «чемодану»
5ТДФ – это настоящая шкатулка с секретами. В дизеле авиационный двигателист из ЦИАМа А. Д. Чаромский скомпоновал массу инноваций с одной целью – добиться самой высокой удельной мощности в мире. При этом очень желательно было получить мотор, очень похожий по габаритам на чемодан. Чтобы можно было его «положить» на дно моторно-трансмиссионного отделения, а сверху установить систему охлаждения. Это, в свою очередь, позволяло построить танк с низким силуэтом. Тогда как раз разрабатывался «Объект 432», будущий Т-64. Все это требовало чрезвычайно высокой плотности упаковки всех узлов.
Как любил говорить своим подчиненным главный конструктор Харьковского КБ А. А. Морозов:
«Запомните, возить бронированный воздух очень накладно».
Что же в итоге выбрали инженеры для создания такого противоречивого двигателя?
Прежде всего, схему с двумя коленчатыми валами и горизонтально расположенными цилиндрами, в которых поршни двигаются в разные стороны. То есть либо навстречу друг другу, либо друг от друга. Естественно, раз в одном цилиндре сразу два поршня, то откуда брать место под клапаны? Безусловно, эта проблема принципиально решаемая, но неизменно приведет к увеличению массы и габаритов силовой установки. Поэтому решено было остановиться на двухтактном цикле с прямоточно-щелевой продувкой. Это позволило добиться столь необходимой высокой литровой мощности.
Первоначально пятицилиндровый дизель 5ТД развивал 600 л. с., позже его разогнали до 700 л. с. в серийном варианте 5ТДФ. Подобные параметры выдавали и варианты В-2, но с 12 цилиндрами, большей массой и рабочим объемом в 38,17 литра против 13,6 литра у 5ТДФ. Это и сейчас выдающиеся показатели, а для 1955 года, когда был утвержден технический проект харьковского мотора, это была просто фантастика.
5ТДФ. Источник: armor.kiev.ua
В коллекции новинок харьковского мотора также числится высокотемпературная система охлаждения, в которой антифриз работал при 115 градусах.
С одной стороны, это повышало эффективность сгорания топливной смеси в цилиндрах – оставалось меньше недогоревших углеводородов на рабочих поверхностях. Также «горячий мотор» позволял меньше обращать внимания на температуру окружающей среды. Исправный мотор мог нормально работать при 55 градусах – эжекционная система охлаждения вполне справлялась.
С другой стороны, цилиндропоршневая группа 5ТДФ работала в очень жестких температурных режимах, что не могло не сказаться на ресурсе и надежности. Высокие мощности мотора достигались и за счет высоких давлений наддува воздуха в цилиндры. Инженеры выбрали экзотическую систему привода турбины от коленчатого вала и выхлопных газов. Получился гибридный компрессор, в котором центральный вал раскручивался до 35 тыс. оборотов в минуту, а сама турбина до 22 тыс. При этом сам мотор разгонялся до 3 тыс. оборотов максимум.
Такие бешеные скорости вращения требовали чрезвычайной точности изготовления и расчетов. Напомним, что дело было в конце 50-х годов, и отечественные моторостроители только-только окончательно освоили выпуск не в пример более простого В-2.
Британский пример
Стоит прервать нить повествования ради рассказа о сравнении серийного уже 5ТДФ с иностранными аналогами.
Да, компоновка с двумя коленчатыми валами и поршнями, двигающимися навстречу друг другу, не была уникальна. В Великобритании на танки Chieftain ставили аналогичный по конструкции мотор Leyland L-60, а на гусеничный бронетранспортер FV430 монтировали Rolls-Royce K-60. Это техника попала в руки инженеров подмосковной Кубинки в конце 60-х годов и была тщательно испытана.
Цель была одна – обнаружить у британских трофеев пути повышения надежности и технологичности отечественного 5ТДФ. К этому времени с инновационной во всех смыслах конструкцией мотора успели намучиться и военные, и моторостроители.
Родственная конструкция – Leyland L60. Источник: en.wikipedia.org
Как оказалось, харьковский мотор по параметрам удельной мощности в 1,5–2 раза эффективнее Leyland L-60 и Rolls-Royce K-60. Но при этом трудоемкость производства иностранных моторов на 49 % (L-60) и на 23 % (K-60) ниже, чем трудоемкость сборки 5ТДФ.
При всем уважении к инженерному штабу Чаромского и Морозова, можно ли было разрабатывать столь сложный в изготовлении двигатель для промышленности, едва отошедшей от последствий тотальной войны?
Для примера, поршни британских двигателей состоят из 15 деталей, а в харьковском моторе каждый поршень собирается из 42 запчастей! В гильзе цилиндров в продувочном поясе (особенность двухтактного мотора) у L-60 всего 14 «вентиляционных» окон, у K-60 – 10, а у 5ТДФ – сразу 136. Приводы нагнетателей у иностранцев состояли всего из 32 деталей. Харьковчане снабдили мотор сложнейшей конструкцией, состоящей из 180 деталей. С одной стороны, моторы из Великобритании показали простоту и даже примитивность в сравнении с 5ТДФ.
Лестно осознавать, что отечественные моторостроители в середине прошлого века были впереди ведущих мировых компаний. Харьковский мотор почти по всем параметрам был гораздо совершеннее.
С другой стороны, инженеры не до конца учли производственные возможности харьковского завода и, что самое главное, забыли про реалии эксплуатации моторов. В строевых частях для работы со столь сложной техникой требовались высококвалифицированные механики-водители.
И это стало главной проблемой харьковского мотора.
Продолжение следует...
Информация