Что для танка лучше – газовая турбина или дизель
ОТЕЧЕСТВЕННОМУ ТАНКУ ДАЛИ «ЧЕРНУЮ МЕТКУ»
С большим интересом прочли статью Михаила Растопшина «Бронеиллюзион» (газета «Завтра», №38 (722) сентябрь 2007 г.). Много фактов, цифр, а итог – все плохо и очень плохо. Конечно, хотелось бы рассказать «налогоплательщикам» (так называет автор всех нас) не в «общих формулировках» обо всех новинках танкового вооружения, защиты и подвижности, но, видимо, это не делается на страницах газеты. Также, впрочем, не обсуждаются и «результаты НИОКР по разработке унифицированных бортовых информационно-управляющих систем» по которым печалится автор, т.к. они «до настоящего времени отсутствуют». Разоблачения по Растопшину пестрят сильными выражениями: «деградация», «предательская ошибка», «избавление от иллюзионистов» и т.д. На вопрос «Что делать?» автор сформулировал ответ: «Сегодня танкостроение требует… избавления от иллюзионистов, которые маскируют с помощью модернизации продолжающуюся деградацию отечественной бронетехники».
Но, полагаем, в статье нет главного: требуя «форсированного развития и избавления от иллюзионистов» кандидат технических наук М. Растопшин мог бы и предложить что-то.
Мы не будем вступать с ним здесь в техническую полемику, хотя есть что сказать. Мы поделимся впечатлениями о празднике с дня танкистов и некоторыми проблемами танкостроения.
ВПЕЧАТЛЕНИЯ ПОСЛЕ ДНЯ ТАНКИСТА
Известно, что танку давно приклеили ярлык – «рожденный ползать летать не может». Это не правда – может и не только летать, но и танцевать.
Россия, как и США, – единственные страны, обладающие уникальной технологией серийного производства газотурбинного двигателя для танков. Танки Т-80 успешно эксплуатируются в ряде военных округов, но, особенно, в Ленинградском военном округе. Объяснение этому простое – танк создан и производился на Кировском заводе Санкт-Петербурга. Здесь, в свое время, в период освоения машин, дневали и ночевали конструктора прославленного коллектива конструкторского бюро завода во главе с Генеральным конструктором Николаем Поповым.
В одной из частей Ленинградского военного округа стало доброй традицией демонстрировать свое воинское мастерство.
Танки Т-80БВ танцуют «Цыганочку»
На празднике не только бомонд танкостроителей Санкт-Петербурга. Много молодежи, будущих воинов. Здесь командование ЛенВО, шефы, ветераны. Здесь интересно и поучительно – это настоящий танковый салон.
Апогеем праздника стал показ техники. Воины-танкисты показывают, чего они добились. Результаты впечатляющие – одни названия фигур высшего пилотажа чего стоят: выстрел «в полете», «танковый вальс», «цыганочка». Грандиозное зрелище, когда 46-тонные монстры легко и грациозно под музыку старинного вальса или зажигательной цыганочки выписывают под аплодисменты зрителей пируэты. Грациозно останавливаясь и покачивая стволами пушек в такты вальса, они стремительно набирают скорость и закладывают крутые виражи.
Невольно сравниваешь эти па с мастерством летчиков на показах в авиационных салонах, вспоминаются недавние кадры телевидения с МАКСа-2007. Но то в воздухе, в трехмерном пространстве, а это на плоскости – на земле. И все же много общего – в необычности движения тяжелых боевых машин и легкости движений. Есть и еще одно родство с авиацией – оно, в газотурбинном двигателе. На Т-80 установлен 1250-сильный ГТД. Благодаря ему танк имеет самую высокую удельную мощность среди отечественных и зарубежных машин. Это дает возможность иметь прекрасную динамику, а технические характеристики двигателя, обеспечивают высокую плавность хода и такой, недостижимый для дизеля параметр, как незаглохаемость. Да и другие системы на высочайшем мировом уровне – ведь наука танкостроения также в Санкт-Петербурге: это ученые «ВНИИТрансмаш» – разработчики первого в мире лунохода. Определяет успех и высочайшее мастерство экипажей, особенно механиков водителей: старших прапорщиков – Сидоренко Р. и Гущина А.
Выстрел в прыжке
Алексей Гущин на вопрос: «Кто бы выиграл соревнования – танк «Абрамс» или Т-80?», — сказал: «Я знаю, что «Абрамс» уже повоевал и двигатель у него помощнее, но встречаться с ним надо не в бою, а на таких показах и соревнованиях. Думаю, что мы выиграем, уж очень тяжелый американец». Аплодисменты зрителей, подарки шефов стали наградой мастерству воинов-танкистов.
Хочется верить, что танковый салон может стать традицией Санкт-Петербургских танкостроителей, хорошие примеры заразительны. Так, в самом деле, что же делать? Первое – осваивать технику, совершенствовать воинское мастерство «до блеска».
От редакции «Отваги»: Кстати, на недавно проходившем в Алабино «танковом биатлоне» танкисты 4-й гвардейской Кантемировской дивизии на своих газотурбинных красавцах Т-80У стали настоящими героями мероприятия, продемонстрировав умение виртуозно водить свои «восьмидесятки». И все это называлось кратко – «танковый балет».
МОДЕРНИЗАЦИОННЫЙ РЫВОК
Второе – что делать? Это путь по которому идет весь бронетанковый мир. Сделаем попытку проанализировать один аспект известной танковой триады – проблемы подвижности.
Танк, как система вооружения, непрерывно развивается, приобретая новые качества и свойства, его боевые возможности неуклонно повышаются. За все годы развития отечественного танкостроения калибр пушки возрос почти в 3,5 раза, масса танка в 6,5 раз, а мощность двигателя в 37 раз. Об этом убедительно свидетельствуют и показатели роста мощности двигателей танков других стран.
Танк рассматривается, прежде всего, как наступательное средство, поэтому принципы его применения жестко связаны с проблемами обеспечения движения и увеличения подвижности. При этом подвижность связывают с возможностью уклониться от поражения за счёт улучшения разгонных и тормозных характеристик.
Газотурбинная силовая установка (ГТСУ) стала одним из основных факторов, обеспечивающих боевое и эксплуатационно-техническое превосходство танков (Т-80, Т-80У) над лучшими отечественными и зарубежными танками. Помимо многолетней войсковой эксплуатации в России, ГДР, Польше это подтверждено сравнительными испытаниями в Швеции и Индии (1993–1994 гг.), выставках вооружения и военной техники в ОАЭ (1993–1995 гг.), и в Греции (1998 г.).
В то же время неадекватная оценка опыта эксплуатации прежде всего акцентируется на одной из его характеристик – расходе топлива. Возможно, не всем известно, что в последних модификациях этой машины, осуществлен целый комплекс научно-технических решений, снизивших эксплуатационный расход топлива более чем в 1,3 раза. Расчёты показывают, что при доведении температуры газов на входе в турбину до 1316–1370°С (что возможно при применении керамических материалов) реально получить расход топлива до 86 г/квт.ч (117 г/л.с.ч.), а тепловой КПД – 53%. Это меняет представление об экономичности газовой турбины.
Достигнутые показатели являются далеко не пределом для ГТД. Имеются наработки решений (и теоретических, и практических), которые позволяют достичь значений эксплуатационных расходов топлива на уровне танков с дизельными двигателями равной мощности.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Нет сомнения, что конкуренция между дизелем и ГТД продолжится. Несмотря на работы по дальнейшему совершенствованию дизеля, ему присущ ряд особенностей конструкции, которые затрудняют существенно улучшить достигнутый уровень:
• Это, прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Это, как следствие, большое трение скольжения на значительных поверхностях поршень-гильза. Это нестационарный процесс горения топлива в цилиндре во время рабочего хода. Заметим, при этом, что для 4-тактного двигателя только один из четырех тактов является по сути «рабочим», а остальные – вспомогательными.
При основном своём положительном качестве (удельному расходу топлива) танковый дизель недолго останется в танкостроении бесконкурентным, что связано не только с перечисленными недостатками. Дизели мощностью свыше 1000 л.с., в ограниченных объемах МТО, вызывают массу проблем для обеспечения его работы без перегрева.
• На систему жидкостного охлаждения четырехтактного дизеля расходуется от 15 до 20% его мощности. Кроме того, в дизеле необходимо 2–3% мощности затратить на охлаждение масла.
Известно, что теплоотдача двухтактного двигателя (6ТД2) мощностью 1200 л.с. составляет 420 тыс. ккал/час, а ГТД (изд. «29») мощностью 1250 л.с. – 48 тыс. ккал/час (почти в 9 раз меньше). Это ведет к увеличенным размерам системы охлаждения.
Для ГТД характерен показатель, выгодно отличающий его от дизеля – мощность, «снимаемая» с единицы объема двигателя. Этот параметр у ГТД в 1,6 раза лучше. В этой связи объемы моторно-трансмиссионного отделения у танка с ГТД меньше.
Значительное превосходство по габаритной мощности танка Т-80 над американским танком «Абрамс» объясняется его увеличенными габаритами силовой установки, из-за большого объема воздухоочистителя.
Показатель габаритной мощности свидетельствует не только об оптимальной компоновке МТО, но говорит о совершенстве систем и узлов силовой установки. Габаритная мощность МТО танка Т-80Упревосходит габаритную мощность танка «Леопард-2» в 2,2 раза.
Увеличенные объемы МТО зарубежных танков вынуждают удлинять базу танка, увеличивать силуэт, добавляя несколько тонн совокупного «лишнего» веса, наращивать тем самым с одной стороны затраты мощности двигателя на добавленную массу машины, а с другой стороны ухудшая показатели подвижности. В этой связи сравним основные габаритные показатели танков с ГТД России и США по площади лобовой (Sл) и боковой (Sб) проекции: Т-80 – 7,1 и 12,2 кв.м, и М1А1 – 7,68 и 15,5 кв.м соответственно.
Для осуществления рабочего процесса необходимо определенное количество воздуха. Так как в газотурбинном двигателе часть воздуха расходуется на охлаждение камеры сгорания, а коэффициент избытка воздуха в рабочем процессе также увеличен, то потребности воздуха у ГТД больше, чем для дизеля. И, несмотря на то, что для процесса горения воздуха в дизеле потребляется меньше, его общее количество (с учётом охлаждения двигателя и трансмиссии) существенно увеличено. Сравним по этому параметру двигатели танков М1 «Абрамс» и «Леопард-2».
Каков же вывод? За увеличенной (практически вдвое) потребностью в воздухе, а также увеличенной в несколько раз суммарной теплоотдачей следуют важные следствия: необходимость в увеличении (почти втрое) площадей радиаторов (теплообменников), в увеличении площадей всасывающих жалюзи, (т.е. увеличении ослабленных зон).
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
По данным иностранных источников стоимость изготовления газотурбинного двигателя (одинаковой мощности с дизелем) примерно в три раза больше. Несколько большей разницей оценивались эти показатели в отечественном двигателестроении, (однако сравнения были недостаточно корректны, так как танковых дизелей одинаковой с ГТД мощностью у нас не производилось). Не следует забывать, что стоимостные показатели следует рассматривать с учётом эксплуатационных затрат на техническое обслуживание, ремонт и срок службы сравниваемых двигателей и их систем.
Приведем результаты стоимостного анализа учебной и боевой эксплуатации, базирующегося на данных, соответствующих полному сроку эксплуатации боевых машин с ГТД и дизельным двигателем (одинаковой мощности), проведенных MJCV (США).
Эксплуатация в войсках показывает, что ресурс танкового ГТД почти в 2-3 раза выше, чем у дизельных двигателей, вследствие уравновешенности и меньшего количества деталей.
Аналогичны оценки ресурса ГТД по данным иностранных источников: по оценке MJCV (США) срок службы ГТД GT-601 в боевых условиях равен 3000 ч, в мирное время до 10000 ч.
Очень важны и такие эксплуатационные показатели:
• время подготовки танка к работе, особенно пуск ГТД при низких температурах окружающего воздуха, в несколько раз меньше, чем дизельного двигателя;
• проведенные за рубежом исследования установили, что уровень шумности у ГТД вдвое ниже дизеля.
Если учесть, что трудоёмкость технического обслуживания системы воздухоочистки и охлаждения в танке Т-80 (и его модификациях) практически отсутствует, то преимущества ГТД очевидны.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Приведем данные по уровню токсичности отработавших газов для транспортных ГТД и дизельных двигателей, полученные при эксплуатации в штате Калифорния (США).
Газотурбинному двигателю танка Т-80 нет альтернативы при работе в зоне с радиоактивной зараженностью. Радиоактивные частицы, выбрасываемые вместе с выхлопными газами, не контактируют (как это происходит в дизеле), с маслом и, следовательно, не попадают в масляную систему, где может возникнуть радиационный источник.
Существенно и то, что одноступенчатый воздухоочиститель танка Т-80, являясь инерционным аппаратом, не задерживает в себе радиоактивные частицы, в отличие от двухступенчатых, барьерных (в большинстве дизелей и в двигателе AGT-1500) и выбрасывает их с отсепарированой пылью наружу.
Эти выводы полностью подтвердились при эксплуатации машины с ГТД в районе аварии Чернобыльской АЭС в 1986 г.
ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ
Танк с газотурбинным двигателем, опередив свое время, ворвался в XXI век с огромным, неисчерпаемым потенциалом. С точки зрения политики активной обороны, провозглашенной специалистами, потенциальных источников будущей войны, климатических и географических особенностей отечественных регионов, ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего. Подчеркнем, что начиная с 1972 г. (по 1986 г. включительно) регулярно проводились контрольно-войсковые испытания (КВИ) всех типов имеющихся танков. В сложнейших условиях ускоренной войсковой эксплуатации, усложняя с каждым годом требования, расширяя географию танки проходили тысячи километров по бездорожью, решая усложненные стрельбовые задачи и выявляя слабые (или как говорили раньше «узкие») места в конструкции и технологии.
По итогам КВИ каждое КБ разрабатывало комплекс всевозможных мероприятий направленных и на устранение выявленных дефектов и совершенствование конструкции. Иными словами была организована широкомасштабная системная работа, своеобразные соревнования на конкурсной основе. К заслугам ГБТУ надо отнести, что наиболее передовые конструктивные идеи «переходили» от одной марки машины к другой.
КВИ стали мощным стимулом совершенствования и повышения качества всех типов танков. Каждые КВИ, как соревнование лучших, предполагало интригу, выявляло новые неожиданные «сюрпризы», которые сообща устранялись и были под контролем специалистов ГАБТУ.
Никто не хотел «ударить лицом в грязь», каждый рождал технические шедевры. Конкуренция создавала атмосферу постоянного совершенствования, а зарубежные танкостроители вынуждены были постоянно нас «догонять».
Сегодня зарубежные танкостроители наряду с разработкой танков следующего поколения активно занимаются модернизацией существующих образцов. По этому же пути идем и мы, благо возможности для модернизации наших машин огромны.
Не следует постоянно оглядываться на США, американцы хорошо понимают, что им не нужна боевая машина массой 60-70 тонн. И не случайно совершенствуется новый ГТД LV-100 – идет интенсивный поиск снижения веса машины.
При всей схожести двух марок (Т-90 и Т-80У) у них есть свои преимущества и, конечно, свои недостатки, и победит тот, чья машина по боевой эффективности будет более конкурентоспособной.
Более того, идет совершенствование и организационных структур. По примеру авиационных и военно-морских организаций на базе «Уралвагонзавода» создан научно-производственный холдинг, что не только объединит усилия разработчиков БТВ.
Несмотря на трудности, в первую очередь финансовые, у танкостроителей России, идет постоянная работа, как по танку будущего, так и по модернизации существующего парка. Потенциал отечественного танкостроения неисчерпаем, а стереотип о системном кризисе отечественного танкостроения является несостоятельным.
Информация