Танковая газовая турбина: дискуссия на страницах «Вестника бронетанковой техники»
ГТД-1000. Источник: army.lv
Первые наработки
В продолжении цикла материалов об истории отечественного танкового моторостроения, стоит остановиться на развитии газотурбинной темы. Как оказалось, среди советских инженеров не было единого мнения относительно целесообразности газотурбинного мотора в танке. Профильное и секретное издание «Вестник бронетанковой техники» в конце 80-х годов стало полем для настоящей дискуссии.
Обложка «Вестника бронетанковой техники».
Примечательно, что в издании советской танковой промышленности еще в 1947 году опубликовали материал «О возможности применения газовой турбины в качестве танкового двигателя». Это был дипломный проект старшего техника лейтенанта Георгия Юрьевича Степанова, который под руководством профессора МВТУ им. Н. Э. Баумана В. В. Уварова занимался расчетами газовой турбины для танка мощностью 1500 л. с.
На момент публикации Георгий Юрьевич заканчивал инженерный факультет Военной академии бронетанковых и механизированных войск. Впоследствии Г. Ю. Степанов стал видным отечественным инженером, доктором физико-математических наук, до 1982 года возглавлял кафедру двигателей бронетанковой академии.
В конце 40-х годов в советском танкостроении зародилась концепция оснащения тяжелых танков прорыва газотурбинными силовыми установками. Средним танкам, больше приспособленным к маневренной войне, оставляли классические дизельные моторы.
Казалось, газотурбинная установка за счет своей компактности, относительной простоты и неприхотливости идеально подходила для тяжелых машин. Тактика применения тяжелых танков предполагала работу вблизи тылового снабжения и небольшие пробеги. А сэкономленные за счет компактной турбины объемы заброневого пространства предполагалось направить на усиление бронирования и вооружения.
Как тут не вспомнить слова легендарного конструктора А. А. Морозова:
«Возить бронированный воздух накладно».
Можно сказать, это стало девизом отечественных танкостроителей на долгие десятилетия вперед.
Еще до практических испытаний прототипов у инженеров была четкая картина всех плюсов и минусов танкового ГТД. Кроме вышеописанных положительных сторон, турбина не требовала системы охлаждения, легко запускалась в любой мороз, была относительно малошумной и не имела коптящего выхлопа. Расчеты показывали, что газовая турбина в танке экономила до 3 тонн массы без учета размещения дополнительного топлива. Также среди положительных сторон инженеры выделяли уменьшение площади входных и выходных отверстий в корпусе танка – мотору не требовался воздух для охлаждения. Этот бонус делал МТО танка более устойчивым к воздействую ударной волны ядерного взрыва.
Но и минусов хватало – низкий КПД, высокий расход топлива и низкий ресурс. Недолговечность газотурбинного двигателя объяснялась крайней чувствительностью к запыленности воздуха. ГТД при прочих равных условиях потреблял в 4–8 раз больше воздуха, чем дизельный двигатель, и требовал нетривиальных решений для очистки от пыли.
В порядке дискуссии
История первого в мире газотурбинного танка Т-80, как видим, началась задолго до принятия на вооружение 6 июля 1976 года, когда вышло соответствующее постановление Совета министров СССР.
Оценку двигателя танка и его эволюции оставим для последующих статей серии и сконцентрируемся сейчас на дискуссии, развернувшейся на страницах издания «Вестник бронетанковой техники».
Через двенадцать лет после принятия на вооружение Т-80 в журнале выходит материал исследователя В. А. Колесова «Некоторые вопросы топливной экономичности танков», в которой автор камня на камне не оставляет от концепции газотурбинного танка. Статья для «Вестника» оказалась настолько неоднозначной, что была удостоена пометки «в порядке дискуссии».
Т-80 в парке «Патриот». Источник: wikipedia.org
Автор предлагает внести в требования к танкам понятие путевого расхода топлива или, если упростить, расход топлива на один километр пробега. До этого момента в качестве основного параметра оценки экономичности танка использовался запас хода. Разработчики техники могли особо не заботиться о расходе топлива, наращивая, в случае необходимости, запас возимой солярки. Колесов справедливо отмечает, что в боевых условиях полная заправка топливом, гарантирующая обозначенный запас хода танка, имеет значение только в первую фазу операции.
В ходе наступательных операций далеко не всегда есть возможность оперативно доставить топливо в необходимом объеме к танковым подразделениям. Танкистам придется перебиваться тем, что удалось достать, и вот здесь запас хода уже будет никому не интересен. На первый план встанет топливная экономичность машины. И вот здесь газотурбинный Т-80 проигрывает с разгромным счетом.
В статье Колесов сравнивает путевой расход топлива газотурбинного танка Т-80 с дизельным Т-72. Представим гипотетическую ситуацию, когда в наступлении встали с пустыми баками два танка – Т-80 и Т-72. Топливозаправщик доставил машинам по 500 литров топлива. Газотурбинной силовой установке такого объема хватит всего на 64 км пробега, в то время как дизельный мотор Т-72 обеспечит уже 132 км пробега.
Возникает справедливый вопрос: может, логичнее послать в бой вместо Т-80 нижнетагильский Т-72? Дизельная машина на равном объеме топлива обеспечит в два с лишним раза больший пробег при аналогичном уровне защиты и огневой мощи. В среднем танковый ГТД расходовал на километр пробега около 7,8 литра топлива, а дизельный – 3,8 литра.
Безусловный плюс газотурбинного двигателя в его в компактности – у Т-80 МТО занимает 2,5 кубометра, а у Т-72 уже 3,1 кубометра. При этом дизельный В-46 развивает 780 л. с. против 1000 л. с. у газотурбинного аналога. Т-80 довольствуется запасом хода на полном баке в 318 км, а Т-72 – в 388 км. Прожорливый ГТД вынуждает возить на 645 литров топлива больше, чем предусмотрено в дизельном танке.
Автор, помимо критического отношения к ГТД, предлагает внести в тактико-технические требования к танку путевой расход топлива на скоростях 10, 25 и 40 км/ч. А вот объем моторно-трансмиссионного отделения, чем так гордятся разработчики Т-80, вообще не брать в расчет без параметров экономичности. К чему миниатюризация двигателя, если танку приходится возить на себе дополнительный объем топлива?
В 1989 году (через одиннадцать месяцев после публикации Колесова в «Вестнике») выходит материал Елены Владимировны Калининой-Ивановой, посвященный анализу топливной экономичности ГТД.
Немного об авторе. Елена Владимировна – доктор технических наук, ведущий специалист «ВНИИТрансмаш» в области топливной экономичности бронетехники и разработчик высокоэффективных циклонов-воздухоочистителей для танков.
Калинина-Иванова озаглавила свой материал очень просто: «О статье В. А. Колесова «Некоторые вопросы топливной экономичности танков», где аргументированно поддержала автора.
Елена Владимировна вполне резонно замечает, что запас хода танка – это очень растяжимое понятие. В зависимости от условий движения он может уменьшаться в два с лишним раза! Предлагается параметр путевого расхода топлива из статьи Колесова дополнить еще тремя: расходом одиночного танка по бетонному шоссе, по сухой грунтовке и колонны танков по колонному пути. Во всех трех случаях танки должны двигаться с максимально возможной скоростью.
Также Калинина-Иванова дополняет свои размышления предложением исследовать расход топлива мотора во всем диапазоне частоты вращения и нагрузки. В конце материала доктор технических наук прозрачно намекает, что если бы данные параметры вносились в ТТТ для Т-80, то газотурбинный танк вообще не приняли бы на вооружение в исходной конфигурации.
Ответ оппонентов
В этом же номере «Вестника» № 10 за 1988 год напечатан еще один отзыв на «дискуссионную» статью Колесова.
Авторы В. А. Парамонов и Н. С. Попов имели самое непосредственное отношение к разработке двигателя для Т-80 и не могли не ответить на критику. Материал «По поводу дискуссии о топливной экономичности танка» явно стал результатом очень серьезного анализа и наполнен массой опровергающих мнение Колесова фактов. Автору вспомнили уроки истории в связи с пулеметом «Максим», когда российское военное ведомство отказалось от оружия, в связи с «ненужной и опасной тратой большого количества патронов и трудностей боевого питания».
ГТД-1000. Источник: army.lv
Парамонов и Попов в статье ссылаются на знаменитые сравнительные испытания машин Т-80Б, Т-72А и Т-64 в 1983–1986 годах. Танк с ГТД быстрее заводился на морозе и первым выходил на марш. Пока танкисты приводили в чувства Т-72А на тридцатиградусном морозе, Т-80Б проходил своим ходом до 20 км. Указали авторы и на низкую среднюю скорость нижнетагильского танка. Машина отставала в скорости от Т-80Б на 10 % – по твердым дорогам и на 45 % – по заснеженной целине. Тяжелее дизельной машине давались подъемы на слабых грунтах и заснеженных склонах.
И, наконец, коронное – Т-72А расходовал в 40 раз больше моторного масла, чем ГТД у Т-80Б в сходных условиях. На такие мелкие бонусы, как лучшие эргономические показатели газотурбинного мотора, уменьшение вредных для наведения и стрельбы вибраций и отличную ремонтопригодность, авторы вообще предлагают не обращать внимание.
Далее Парамонов и Попов уличают Колесова в необъективности относительно путевого расхода топлива как параметра тактическо-технических требований к танку. Например, на испытаниях более экономичным может стать танк, у которого слабый мотор, да еще и занимающий много места. Так, Т-72 на сравнительных испытаниях с устаревшим Т-62 демонстрирует на 13 % больший путевой расход топлива. В то же время подвижность Т-72 гораздо выше, чем у предшественника. По логике Колосова, Т-72 зря приняли на вооружение, предполагают авторы? В статье, вообще, ГТД возносится на пьедестал мирового моторостроения.
На конец 80-х годов все ведущие танкостроительные державы вели исследования по разработке газотурбинных двигателей. А перспективные танки вообще не смогут обойтись без ГТД, так как требуемую удельную мощность в 30 л.с./т с поршневыми моторами не достичь.
В конце авторы совсем нафантазировали скорое пришествие газотурбинных моторов и в гражданскую технику.
Время, как мы видим, расставило все на свои места и показало, кто был прав на самом деле.
Продолжение следует…
Информация