Танковое двигателестроение 21 века

Анализ технического уровня и перспектив развития военных модификаций транспортных дизелей показывает, что в настоящее время лидерами зарубежного транспортного двигателестроения являются фирмы "МТУ", ФРГ и "Детройт Дизель", США. Их дизели серий "2000"/"199" и "890-HPD" в наибольшей мере удовлетворяют ТТТ к СУ перспективных БМ XXI века, а величины параметров этих двигателей отражают наиболее высокий технический уровень, достигнутый в настоящее время в области транспортного (танкового) двигателестроения.

Следует отметить при этом, что двигатели названных зарубежных семейств ("2000" и "890") обладают несколько отличающейся целевой направленностью. Так, например, дизели серии "2000" ориентированы на применение в перспективных БМ, в основном, традиционного конструктивного исполнения, обладающих существенно улучшенными боевыми характеристиками, а также для существующих модернизируемых БМ, в то время как дизели ряда "890" разрабатываются для БМ, создаваемых в рамках принципиально иной концепции (программы GCV, США и FRES).

Поэтому для сравнения с военными модификациями дизелей ООО "ЧТЗ-Уралтрак" следует принять дизели серий "2000"/"199" фирм "МТУ" и "Детройт Дизель". Что же касается дизелей ряда "890", то сравнение с ними новых дизелей "ЧТЗ-Уралтрак" может быть проведено с учётом перспектив дальнейшего развития последних и концептуальных требований к отечественным БМ на более поздний период.

Сравнение основных параметров военных модификаций дизелей "ЧТЗ-Уралтрак" с показателями их зарубежных аналогов - дизелями серий "2000"/"199" фирм "МТУ"/"Детройт Дизель", показывает, что дизели "ЧТЗ-Уралтрак" (при одинаковой размерности и близкой частоте вращения коленчатого вала):

• не уступают зарубежным двигателям по величине среднего эффективного давления;
• имеют практически одинаковые с ними удельные расходы топлива и равные литровые мощности;
• обладают несколько более высокой габаритной мощностью; 
  незначительно уступают по величине удельной массы.

Последнее свидетельствует об отставании литейных технологий в отечественном двигателестроении.

Следует отметить, что дизели ООО "ЧТЗ-Уралтрак" обладают существенным резервом повышения уровня основных параметров, связанным с перспективой их применения в составе гибридных электрических силовых установок (ГЭСУ), в новых БМ или в ГЭСУ модернизируемых БМ (по опыту перевода СУ английского танка "Челленджер-2" на ГЭСУ).

ООО "ЧТЗ-Уралтрак" совместно с предприятиями-партнерами намечены принципиальные направления технических решений при создании и дальнейшем развитии двигателей семейства. К ним отнесены:

• совершенствование процесса сгорания (путём повышения давления впрыскивания топлива до 150…200 МПа с применением электронной системы топливоподачи, повышения степени сжатия и среднего эффективного давления до 2,0…2,5 МПа и максимального давления сгорания до 20 МПа);
• совершенствование системы воздухоснабжения, в том числе повышение к.п.д. турбокомпрессора, внедрение регулируемого турбонаддува и эффективных охладителей наддувочного  воздуха.

Так, для обеспечения работоспособности цилиндропоршневой группы форсированных двигателей военного назначения (литровая мощность Nл = 50…75 л.с./л) ОАО "НИИД" разработал цельнолитые стальные поршни и сочлененные поршни со стальной головкой и алюминиевой юбкой (рис. 1 и 2). Оптимальные температуры поршней обеспечиваются их охлаждением маслом.

 

 

 

 

 

                           Рис.1                                              Рис.2

 

Для реализации электронно-регулируемой подачи топлива НЗТА (г. Ногиск, Московской обл.) разработал для двигателя 6Т370 и испытал совместно с ОАО "НИИД" (на стенде Hartridge 4500) топливную аппаратуру, которая сейчас проходит апробацию на моторном стенде "ЧТЗ-Уралтрак". Система обеспечивает максимальное давление впрыскивания Рвпр = 160 МПа. (таб.4-5)10

Таблица 4

Конвертирование двигателей ряда 15/16 производства ОАО "ЧТЗ"
Характеристика (тип техники)	Модификация двигателя
	-04	-06	-08	-12	-16
Мощность, л.с.	200...400	300...500	400...800	800...1200	1200...2000
Тракторы
Дизель-генераторы
Автомобили
Краны
Автобус
Комбайн "Сибиряк"
Сейнер рыболовный
Тягач многоцелевой
Железнодорожная платформа
Вспомогательная установка
Большегрузный самосвал

 

Для защиты двигателя военного назначения от поражающего действия электромагнитного излучения ОАО "НИИД" разработал и запатентовал систему подачи топлива, в которой встроена дублирующая механическая система, автоматически заменяющая электронную систему при ее поражении.

Таблица 5

Конвертирование двигателей семейства УТД производства ОАО "БЗТМ"
Тип двигателя	Мощность, л.с.	Частота вращения, об/мин	Напряжение питания, В	Частота тока, Гц	Предназначение
Судовой дизель 3Д20	180...235	2200...2800	-	-	катера "Соколенок", "Аист", "Невка", "Бекас"
Тракторный дизель 5Д20	240...300	2400...2600	-	-	тягачи и большегрузные автомобили
Судовой дизель, 3Д29	440	2270	-	-	пассажирский морской катер "Алмаз"
Судовой дизель с турбонаддувом 3Д32	615	2270	-	-	служебно-разъездной катер "Валаам"
Автотранспортный дизель 5Д29	400	2400	-	-	самоходный транспортер, сверхтяжелый транспортный модуль
Дизель-генераторы переменного тока	100 60	-	400 230	50 400	автоматизированные передвижные электростанции

 

Для обеспечения теплосъема от двигателя повышенной мощности ОАО "НИИД" разработал и испытал высокоэффективные теплообменные аппараты (рис. 3). Сердцевина (матрица) этих алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников, изготовлена методом вакуумной пайки.

 

 

 

 

 

                                         Рис.3

Сотрудничество с ведущими иностранными фирмами: "АВЛ" (Австрия), "Рикардо" (Англия), "Бош" (Германия) и др. позволило ООО "ЧТЗ-Уралтрак" в кратчайшие сроки обеспечить эффективный рабочий процесс и необходимые экологические требования (Tier 4, Stage 4), выполнить конструкторско-технологическую оптимизацию проекта.

Вместе с тем, очевидно, что предприятие ООО "ЧТЗ-Уралтрак" (как и все двигателестроительные заводы РФ) нуждается в дальнейшем техническом перевооружении производственной и испытательной базы, для успешной реализации которого необходима государственная финансовая поддержка.

Суммируя сказанное, можно утверждать, что создаваемые новые семейства двигателей военно-гражданского назначения (ДДН) соответствует уровню их лучших современных зарубежных аналогов. Семейство ДДН обеспечит транспортные средства современными дизельными двигателями в диапазоне мощностей от 90 до 1800 л.с.

Развитие отечественного двигателестроения, в том числе и двигателей нового семейства ДДН, удовлетворит в значительной мере потребности военной и гражданской техники, а также позволит снять (или существенно уменьшить) многочисленные разговоры о закупке двигателей за рубежом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

"Военно-гражданская" концепция  предполагает разработку конструкции  двигателя, которая при сохранении  неизменными в ней размерности  цилиндров, межосевого расстояния, деталей кривошипно-шатунного механизма, остова и некоторых других основных элементов может быть при необходимости трансформирована в его гражданские или военные модификации, удовлетворяющие ТТТ соответствующей области применения. Эти двигатели составляют обычно единое семейство унифицированных многоцелевых двигателей или, как их еще называют, двигателей двойного назначения.

Идея разработки многоцелевых двигателей основана на созданном научно-техническом заделе, на использовании новых высокопрочных и жаростойких материалов и прогрессивных технологий, в результате чего появилась реальная возможность закладывать в конструкцию важнейших элементов двигателей весьма высокие запасы прочности без существенного увеличения их массы и габаритов при сохранении неизменной общей конструктивной схемы (размерности, числа и расположения цилиндров). Это позволяет создавать высокоэффективные модификации дизелей, которые, отличаясь друг от друга числом цилиндров, конструкцией корпусных деталей, а также отсутствием или наличием агрегатов наддува и охладителей наддувочного воздуха, могут быть использованы в составе силовых установок военных машин, на автомобилях и судах при сохранении высокой (80...85 %) степени унификации. Поэтому разработка ДДН стимулируется осознанием технико-экономической целесообразности производства таких двигателей объединенными (военно-гражданскими) усилиями, а также выгодностью их эксплуатации во многих областях коммерческой и специальной техники.

Изготовление ДДН ведется, как правило, на общих производственных площадях, причем доля военных модификаций в суммарном объеме выпуска ДДН не превышает в мирное время 20...25 %, но легко может быть увеличена в особый период. Нетрудно заметить, что таким способом создаются скрытые резервы промышленных мощностей, способные в кратчайшие сроки (1,5-2 месяца) легко переориентироваться в военное время на выпуск необходимого количества двигателей для боевой техники.

        Таким образом, создание ДДН сегодня и в будущем является практически единственным способом обеспечения требуемой мобилизационной готовности БТТ. Альтернативой может быть создание специальных военных двигателей с последующей подготовкой их полномасштабного серийного производства в военное время и консервацией заводских площадей на мирный период. Однако скрупулезный анализ материально-финансовых потерь, присущих этому варианту, показал его полную неприемлемость даже для такой богатой страны, как США. Именно поэтому практически все наиболее развитые зарубежные страны создают семейства ДДН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

1. Брилев О., Лосик О. Танк на пороге XXI века. // Техника и вооружение. — 2006, №1.
2. Бабаев А.И. Развитие силовых установок бронетанковой техники в ФРГ// Зарубежная военная техника, серия 4, вып. №3. — 1978, июнь.
3. Белоусов Д.Р., Шухгольтер М.Л. Посткризисное развитие российского оборонного комплекса в 1999-2002гг//Проблемы прогнозирования. – 2003 – 2006.№6 - с 66.
4. Гордеев В. Танковый дизель В-92С2: В сб. Конструктор танковых дизелей Трашутин И.Я.. Уральская школа двигателестроения. — Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2006.
5. Дзявго А. Основные требования к боевому танку XXI века // ВПК, №13 (80). — 2005, 13-19 апр.
6. Козишкурт В., Ефремов А. Танковый вальс. Будущее отечественного танкостроения // Завтра. — 2007, №46 (730).
7. Костин К.И., Прокопенко Н.И., Соловьев А.А. Развитие силовых установок танков: перспективы и проблемы. Материалы конференции «Броня-2002».
8. Какой двигатель нужен для танка. // Обозрение армии и флота. — 2007, №4.
9. Морозов В., Цырульников В., Изотов Д. Что лучше дизеля?//НВО. -2001, №27.
10. Подгаецкий В.М. Отечественные и зарубежные транспортные дизели ДДН. http://engine.aviaport.ru/issues/74/page39.html.
11. Подгаецкий  В.М. Развитие ДДН для бронетанковой техники. //Двигатель. 2011, № 5
12. Рассадин В.,Санчерс-Андрес А. Технологии двойного назначения в оборонной промышленности и перспективы их использования.//Проблемы прогнозирования.-2001.-№6.-с.35-41.
13. Смирнова Т.Н. Отечественные  транспортные ДДН. //Двигатель//. №2/2011.
14. Троцкий Н.И., Смирнова Т.Н., Степанов В.В. Современное состояние и Концепция дальнейшего развития силовых  установок боевых бронетанковых машин.// Двигатель. 2007. №7.
15. Черноморский А.И. О работах по перспективным танковым ГТД за рубежом // Зарубежная военная техника, серия 4, вып. №9. — 1981, июнь.
16. Шаповалов В.В. О перспективах танковых ходовых частей. Материалы конференции «Броня-2002».