Танковый двигатель серии B 2: характеристики, неисправности и тюнинг

Дизельный двигатель В 2 – это 12 цилиндровый четырёхтактный дизельный силовой агрегат, который разработан специально для использования на танках. Этот мотор появился в военное время и в последующем длительное время находился на конвейере, а на его базе были изготовлены различные агрегаты, которые широко использовались на грузовиках и тяжелой спецтехнике. Даже сегодня, по прошествии более чем 50 лет с начала производства, модификации этого силового агрегата всё также находятся на конвейере и изготавливаются на Уральском моторном и Челябинском тракторном заводе.

Технические характеристики

Двигатель серии В2 и его модификации устанавливаются на танки Т-34, БТ-7М, КВ-1, КВ-2.

Описание

Разработка силового агрегата водяного охлаждения со струйным распылением топлива началась еще в тридцатых годах прошлого века на Харьковском паровозостроительном заводе.

Новый двигатель планировалось использовать сначала на самолетах, а затем на тяжелых танках, поэтому к силовому агрегату предъявлялись повышенные требования. Изначально специалисты Харьковского паровозостроительного завода изготовили одноцилиндровый двигатель, и в последующем из таких отдельных элементов был выполнен 12-цилиндровый мощный дизельный двигатель, объем которого составляет 38,8 литров. Показатели мощности этого силового агрегата в базовой модификации составляли 500 лошадиных сил. Подобной мощности было достаточно для тяжёлых танков, речных судов и другой максимально тяжелой технике.

Отличные эксплуатационные характеристики были достигнуты за счёт использования инновационной для тех времён четырех клапанной компоновке каждого цилиндра. Подобное позволяло обеспечить качественное сгорание топливно-воздушной смеси, а сам двигатель работал ровно, обеспечивая танки и тяжёлую технику необходимой тягой.

Использование алюминия для изготовления ГБЦ и блока цилиндров является также нестандартным решением для середины прошлого века. Это позволило существенно облегчить мотор, обеспечив его прочность и устойчивость к температурным деформациям.

Мотор имеет сухой картер и верхнее расположение распределительного вала. В каждой головке двигателя имеется два таких распределительных вала. Непосредственный впрыск топлива позволяет существенно улучшить отдачу силового агрегата и упрощает последующее использование двигателя. Несмотря на свои показатели мощности и рекордные характеристики рабочего объема этот силовой агрегат получился компактным, что позволяло устанавливать его на небольшие по размерам легкие танки.

Одним из требований, которые предъявлялись к данному силовому агрегату, является его надежность и простота ремонта с обслуживанием. На танковые двигатели в процессе эксплуатации приходится максимально возможная нагрузка, поэтому такой мотор должен быть надежным и простым в обслуживании. Большинство систем, в том числе топливная, у данного мотора дублируется, что позволяет даже при наличии серьёзных поломок функционировать двигателю, обеспечивая необходимое использование техники.

Модификации

В процессе эксплуатации этого силового агрегата и нахождении его на конвейере было выпущено несколько модификаций, которые отличались своими показателями мощности:

• Например, для тяжёлых танков выпускали модификацию В-2ИС, которая представляет собой форсированный вариант мощностью в 650 лошадиных сил. Эта модификация отличается наличием электроинерционного стартера и наличием дополнительного воздушного пуска.
• Из интересных модификаций можем отметить В-2СН и В-2СФ, которые оснащались центробежным нагнетателем от авиационного мотора АМ 38. В подобном исполнении эти силовые агрегаты развивали мощность до 850 лошадиных сил.

В общей сложности на базе модификации дизеля В 2 было выпущено 5 различных силовых агрегатов, которые в последующем были выделены в отдельные семейства и также использовались на лёгких и тяжёлых танках.

Техническое обслуживание

Обслуживание В 2 не представляло какой-либо особой сложности. Необходимо было, в зависимости от условий эксплуатации, раз в 200-300 мото-часов работы силового агрегата проводить смену масла и выполнять общий осмотр состояния навесного оборудования.

А вот капитальный ремонт силового агрегата в силу его конструкции и увеличенных размеров представлял определённую сложность, так как двигатель необходимо было при помощи специального оборудования демонтировать и проводить соответствующий ремонт и обслуживание.

Неисправности

Тюнинг

Тюнинг данного силового агрегата представляет собой определенные сложности. Возможна расточка картера с установкой кожуха демпфера крутильных колебаний. Подобная работа позволяет повысить мощность силового агрегата на 20-50 лошадиных сил. Мотор В 2 является форсированным, и увеличение его мощности представляет определенные сложности. При проведении таких работ неизменно страдает надежность силового агрегата. Переделка и увеличение его мощности экономически неоправданно.

Сравнение современных танковых двигателей

К двигателям для танков предъявляются очень жесткие эксплуатационные требования. Они должны работать в любых климатических условиях, быть компактными и надёжными, обеспечивать машине высокую маневренность и многотопливность

Двигатели танков должны иметь высокие энергетические показатели, быть экономичными и отличаться простотой в обслуживании и ремонте. Выбор двигателя и его соответствие всем перечисленным требованиям всегда остаются актуальными в современном танкостроении.

Ниже для сравнения представлены характеристики нескольких лучших танковых двигателей, которые существуют в настоящий момент.

Двигатель танка Оплот

Двигатель танка Оплот

Двигатель 6ТД-2 танка Оплот мощностью 1200 л.с. способен эффективно работать в любых погодных условиях, в том числе при высоких температурах окружающей среды.

Хотя 6ТД-2 является дизельным двигателем, он также может работать на других типах топлива, в том числе на бензине, керосине, топливе для дизельных двигателей или их смеси в любой пропорции.

Вместимость внутренних топливных баков танка составляет 700 литров. Ещё 440 литров топлива находятся в топливных баках, расположенных на надгусеничных полках. Запас хода по топливу – 400 км

Двигатель танка Леопард

Двигатель танка Леопард

Практически на всех моделях современных танков Леопард установлен V-образный 12-цилиндровый четырехтактный дизельный двигатель, имеющий мощностью 1500 л.с. при 2600 об/мин. Он относится к силовым установкам предкамерного типа с турбонаддувом и жидкостным охлаждением. На нем имеется два турбокомпрессора и два охладителя воздуха, объединеных в единую систему охлаждения.

Достоинством двигателя является то, что он представляет собой единый конструкционный блок. Поэтому в полевых условиях замену всего двигателя можно произвести всего за 15 минут.

Пуск двигателя осуществляется электростартером. В зимнее время в целях облегчения запуска применяются свечи накаливания. При температурах ниже -20° с помощью обогревателя обеспечивается предпусковой прогрев силовой установки.

Двигатель танка Абрамс

Двигатель танка Абрамс

Танки Абрамс оснащены газотурбинным двигателем AVCO Lycoming AGT мощностью 1500 л.с. Двигатель AVCO Lycoming AGT представляет собой трехвальную силовую установку с двухкаскадным компрессором и свободной турбиной.

Мотор обладает меньшей массой по сравнению с дизельными аналогами, имеет простую конструкцию, повышенный ресурс и высокую надежность. К тому же AGT-1500 лучше подходит под требования многотопливности, обладает меньшей шумностью, а также легко запускается при низких температурах. Двигатель обладает высокой приемистостью и разгоняет танк до скорости 30 км/ч за 6 секунд.

Недостатки: повышенным расход топлива и воздуха. Cистема очистки воздуха по своим габаритам втрое больше, чем у дизелей. В условиях пустыни двигатели часто выходят из строя после засорения песком и пылью.

AGT-1500 объединен в единый блок с автоматической гидромеханической трансмиссией, что обеспечивает высокую ремонтопригодность в полевых условиях. Для замены блока требуется не более часа.

Двигатель танка Тип 99

Двигатель танка Тип 99

Китайский Танк Тип 99 использует дизель MB 871 Ka-501 «холодного типа» с турбонаддувом мощностью 1500 л. с., позволяющий танку разогнаться по шоссе до 80 км/ч. Скорость по пересечённой местности 60 км/ч. Тип подвески — индивидуальная торсионная.

У М1А2 Abrams удельная мощность составляет 23,8 л. с. на тонну, у Тип 99 удельная мощность выше — 27,8. Запас хода по шоссе, 450 км (700 с внешними баками).

В результате мобильность находится на одном уровне, а потребление топлива у китайца меньше. Кроме того, значительно снижается нагрузка на тыловые службы. Таким образом, Тип 99 не отстает по мобильности, потребляет меньше топлива и за счет этого имеет больший запас хода.

Двигатель танка Меркава-4

Двигатель танка Меркава-4

На Меркава-4 устанавливается дизель GD883 компании General Dynamics (США) с водяным охлаждением и мощностью 1500 л.с. Данная установка является лицензионной копией немецкого двигателя GD883. Мотор отличается улучшенными массо-габаритными показателями и низким расходом топлива.

Управление двигателем осуществляется при помощи компьютера, который выводит на дисплей всю информацию о работе мотора. Двигатель изготавливается в одном блоке с автоматической трансмиссией. На замену блока в полевых условиях требуется около часа.

Двигатель танка Леклерк

Двигатель танка Леклерк

Танк Леклерк оснащен многотопливным турбодизелем SACM UDU V8X-1500 T9 мощностью в 1500 л.с. с турбокомпрессором и газовой турбиной, приводящей его в действие. Благодаря такой конструкции, литровая мощность достигла 91 л.с./л. Газовая турбина может использоваться для обеспечения танка энергией или как стартер основного двигателя.

Автоматическая гидромеханическая трансмиссия ESM500 включает в себя коробку передач с 5 скоростями вперёд и 2 назад, тормоз, механизм поворота и систему охлаждения. Двигатель и трансмиссия скомпонованы в единый блок, который можно заменить на другой всего за 30 минут.

Электроника постоянно следит за параметрами узлов трансмиссии и двигателя, частично управляя ими при этом и позволяя практически мгновенно переключать передачи. Всё это превратило Леклерк в очень динамичный и подвижный танк с удельной мощностью 27,5 л.с/т, способный разгоняться до 71 км/ч.

Недостатки: чрезмерный расход топлива (даже на холостом ходу) и большое число сложных электронных систем.

Двигатель танка Тип 90

Двигатель танка Тип 90

Японский танк Тип 90 оснащён V-образным десятицилиндровым двухтактным дизелем Мицубиси 10ZG жидкостного охлаждения с непосредственным впрыском, турбонагнетателем и теплообменником.

Мощность двигателя составляет 1500 л. с., что позволяет танку за 20 секунд с места проехать 200 метров. Ёмкость топливных баков составляет 1100 литров.

Скорость по шоссе, 60-65 км/ч. Запас хода по шоссе, 300 км. Удельная мощность, 29,9 л. с./т. Тип подвески — активная, гидропневматическая.

Автоматическая трансмиссия танка имеет 4 передачи вперёд и 2 назад. Тип 90 оснащён управлением на основе штурвала и комплексной системой управлением движения.

Двигатель танка Т-90

Двигатель танка Т-90

Последней версией танка Т-90 является Т-90АМ. Мощность установленного на нем двигателя В-92С2Ф2 (с автоматической коробкой передач) составляет 1130 л.с. Также был значительно повышен ресурс силовой установки, а удельная мощность увеличилась с 21 л.с./т до 23 л.с./т.

Двигатель способен разогнать танк на шоссе до 60-65 км/ч. В перспективе ожидается установка еще более мощного двигателя, что позволит Т-90 разгоняться до 80 км/ч. Время замены двигателя после повреждения — 24 часа.

Двигатель танка T14 Армата

Двигатель танка T14 Армата

Платформа Армата оснащена 12-цилиндровым четырёхтактным Х-образным дизельным двигателем 12Н360 (А-85-3А) с газотурбинным турбонаддувом и жидкостным охлаждением. 12 цилиндров размещены по Х-образной схеме и имеют общий объем почти 35 литров.

Двигатель разработан КБ Трансдизель, в Челябинске. Дизель многотопливный и при необходимости (наряду с дизтопливом) может работать на бензине, керосине или их смесях в любой пропорции.

Смесь образуется путем непосредственного впрыска топлива. Степень сжатия в цилиндрах – 11. А-85-3 выдает до 2000 об./мин. и развивает номинальную мощность в 1500 л.с. Если использовать форсирование, то двигатель может дать до 2,2 тыс. л.с. При этом указывается возможность «снятия» форсирования, что снижает мощность до 1200-1300 л.с., но значительно повышает ресурс двигателя.

Щелкните мышкой по синей панели для получения дополнительной информации.

А-85-3, он же 2В12-3, 12ЧН15/16 или 12Н360

Танк может совершить марш на 500 км без дозаправки. Повышение дальности марша достигнуто за счёт большей экономичности четырёхтактного двигателя; также четырёхтактный двигатель имеет в 1,5 раза больший моторесурс, легче заводится при низких температурах и требует меньше воздуха для обдува, что снижает заметность машины в ИК-диапазоне и не требует массивных воздушных фильтров. Время замены двигателя после повреждения — 30 минут.

Электронная система диагностики показывает состояние всех систем двигателя и шасси. В случае поломки информация о проблеме и рекомендации по ремонту выводятся на дисплей. Управляется танк с помощью штурвала вместо привычных рычагов.

В ходовые качества танка (скорость по шоссе и бездорожью, проходимость, управляемость) превосходят аналогичные параметры машин старого поколения.

Коробка передач

Коробка объединена с двигателем в единый силовой моноблок, что упрощает его замену в случае поломки. Эта схема не нова и применяется на таких танках как немецкий Леопард-2, израильская Меркава и других подобных танках.

Сейчас часть ТТХ А-85-3 рассекречена

Число цилиндров: 12, с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением воздуха
Охлаждение: Жидкостное
Система смесеобразования: Непосредственный впрыск топлива
Поршень: Составной с галерейным охлаждением
Мощность двигателя без сопротивления на впуске и выпуске, кВт (л.с.): 1103 (1500)
Частота вращения об/мин): 2000
Запас по крутящему моменту 25%
Коэффициент приспособляемости: 1,2-1,25
Рабочий объем, л: 34,6
Степень сжатия: 11
Удельный расход топлива, г/кВт*ч: (г/л.с.*ч) 217,9 (160)
Масса, кг: 1550
Удельная мощность, кВт/кг (л.с./кг): 0,74 (1,0)
Габаритная мощность, кВт/м3 (л.с./м3): 1026 (1395)
Литровая мощность, кВт/л (л.с./л): 31,88 (43,35)

Современные танковые двигатели

Зарубежные специалисты в области танкостроения, пытаясь создать образец танка, отвечающего современным требованиям ведения боевых действий с применением оружия массового поражения, считают, что боеспособность танка и его живучесть на поле боя во многом зависят от двигателя, которым он оснащён. В связи с этим во многих капиталистических странах, особенно в странах — участницах агрессивного блока НАТО, ведутся значительные работы по совершенствованию танковых двигателей.

В последние годы иностранные военные специалисты предъявляют к танковым двигателям повышенные требования. По их мнению, двигатель танка должен обладать не только высокой мощностью, но и надёжностью работы в любых климатических и географических условиях, иметь большой срок службы при минимальных трудозатратах на уход. Считается также, что современный танковый двигатель должен отвечать и таким требованиям, как многотопливность, лёгкий запуск, способность развивать полную мощность сразу после запуска, высокая приёмистость при разгоне и быстрая остановка при выключении, минимальный расход топлива. Все большее внимание при создании новых двигателей уделяется оптимальному соотношению их эффективности и стоимости.

В какой мере удовлетворяют этим требованиям двигатели современных танков, каковы достоинства и недостатки их, каким двигателям и при каких условиях отдать предпочтение в перспективных разработках? Ответы на эти вопросы содержатся в приведённой ниже статье Шрайера, перевод которой публикуется в сокращённом виде..

ФРГ и Швейцария

На западногерманском основном боевом танке «Леопард» 1 устанавливается дизельный двигатель МВ838 Са-М500 (рис. 1). Весной 1955 года были проведены испытания 8-цилиндрового двигателя мощностью 630 л. с., который в настоящее время под маркой МВ837 устанавливается на швейцарском танке Р61, а вариант того же двигателя мощностью 660 л. с. — на танке Р68. 8-цилиндровый двигатель МВ837 Аа используется на западногерманской 90-мм самоходной противотанковой пушке «Ягдпанцер» и самоходной пусковой установке ПТУР SS-11, а 6-цилиндровый двигатель МВ833 Еа с турбонагнетателем — на БМП «Мардер».

Рис. 1. Двигатель MB 838 Са-М500 западногерманского танка «Леопард».

Двигатель танка «Леопард» 1 предкамерный, имеет два нагнетателя с механическим приводом. Специально разработанная система смазки с сухим картером обеспечивает подачу масла даже при наклонах танка. Двигатель запускается легко, поскольку охлаждающую жидкость и масло можно быстро разогреть с помощью системы подогрева.

Танки М60А1, М60А1Е2 и М48АЗ оснащены дизельным двигателем AVDS-1790-2A (рис. 2), который является вариантом бензинового двигателя танка М48. Двигатель имеет два турбонагнетателя, для очистки подаваемого в цилиндры воздуха предназначены два сухих фильтра (предварительной и тонкой очистки).

Рис. 2. Двигатель AVDS-1790-2A американского танка М60А1.

Великобритания

Танки «Чифтен» Мк2 и «Виккерс» Мк1 оборудованы двигателем L60 (рис. 3). Он является модифицированным вариантом авиационного дизельного двигателя фирмы «Юнкере», созданного ещё перед второй мировой войной. Двигатель L60 меньше по ширине, но больше по высоте и развивает такую же мощность, как 12-цилиндровый двигатель, хотя его поршни испытывают более высокие нагрузки. Отсутствие клапанного механизма упрощает конструкцию двигателя L60, однако при этом необходимо иметь второй коленчатый вал. В двигателе использована система смазки с сухим картером и двухступенчатая очистка воздуха.

Рис. 3. Разрез двигателя L60 фирмы «Лейланд».

Франция. На танке АМХ-30 установлен двигатель HS110 (рис. 4), Этот двигатель снабжён нагнетателями типа «Холсет». Для очистки воздуха предназначены два фильтра с масляными ваннами. В двигателе применяется топливоподающая система типа «Бош», а в головке блока цилиндров — вихревые камеры. Коленчатый вал двигателя имеет семь коренных шеек. Система смазки с сухим картером включает один нагнетающий и два откачивающих масляных насоса. Для заводки двигателя используются два синхронно работающих стартера.

Рис. 4. Двигатель HS 110 французского танка АМХ-30.

Япония

Для опытного танка ST-B используется дизельный двигатель 10ZF типа 21WT. Каждый блок цилиндров снабжён турбонагнетателями. Двигатель создан на основе четырёхтактного двигателя, выпускавшегося во время второй мировой войны для быстроходных патрульных катеров. По своим характеристикам он не превосходит другие танковые двигатели.

Швеция

Танк STRV 103В является первым, в котором используется комбинированная силовая установка, состоящая из основного поршневого двигателя К60 (рис. 5) английской фирмы «Роллс-Ройс» и вспомогательного газотурбинного двигателя типа 553 американской фирмы «Катерпилер». Оба двигателя могут работать вместе или раздельно. Газотурбинный двигатель, например, используется для запуска поршневого двигателя или включается в работу для повышения маневренности танка в бою. При работе обоих двигателей крутящий момент передаётся через механическую коробку передач, а при работе одного двигателя К60 — через гидротрансформатор. Максимальный крутящий момент при трогании с места, когда включён газотурбинный двигатель, почти в шесть раз превышает номинальное значение крутящего момента.

Рис. 5. Разрез двигателя К60 фирмы «Роллс-Ройс».

Танковые силовые установки. В основных капиталистических государствах до недавнего времени развивали только поршневые двигатели. В настоящее время положение изменилось. К числу новых разрабатываемых танковых двигателей относятся газотурбинные двигатели и дизельные варианты двигателя Венкеля. Однако ещё рано говорить, какое влияние на будущее танка окажет роторный двигатель. До сих пор остаются нерешёнными многие проблемы, например вибрация, вызываемая трением ротора о стенки корпуса. Тем не менее многие сторонники роторного двигателя (особенно в Великобритании) связывают с ним надежды на обеспечение высокой маневренности будущих танков.

Дизельные двигатели

Опытный образец двигателя МВ873 Ка (рис. 6) западногерманского танка KPz70 (МВТ70) на 30% превосходит по удельной мощности двигатели таких современных танков, как «Леопард» и АМХ-30. Однако требование иметь на танке мощный двигатель противоречит не менее жёсткому требованию уменьшения объёма силовой установки.

Рис. 6. Двигатель МВ873 Ка западногерманского танка KPz70.

Чем больше габариты силовой установки, тем больше объём корпуса танка. Хотя вес силовой установки составляет всего 4—5% веса танка, она занимает около 10% внутреннего объёма машины. Вес корпуса равен 30—40% боевого веса танка. Увеличение бронированного объёма увеличивает вес танка гораздо больше, чем возрастание веса силовой установки, поэтому при равных условиях выгоднее иметь более тяжёлый двигатель, чем двигатель, занимающий больший объём. По габаритной мощности двигатель танка KPz70 почти вдвое превосходит показатели двигателей танков «Леопард» и АМХ-30. Двигатель танка KPz70 на 10% тяжелее двигателя танка «Леопард» 1 и почти на 30% тяжелее двигателя танка АМХ-30. Однако его вес на единицу мощности, равный 1,29 кг/л. с., почти на 40% выше, чем у двигателя танка «Леопард», и на 32% выше, чем у двигателя танка АМХ-30. Это достигнуто главным образом благодаря увеличению числа оборотов двигателя и применению наддува с помощью двух турбокомпрессоров, использующих энергию выхлопных газов, с последующим охлаждением подаваемого в цилиндры воздуха. Только за счёт турбонаддува мощность двигателя МВ873 Ка возросла на 45% по сравнению с мощностью двигателя МВ838 Са-М500, имеющего механический нагнетатель.

Особые проблемы возникают в связи с необходимостью обеспечить работоспособность танковых двигателей в диапазоне температур от — 45°С до + 50°С. Низкие температуры ухудшают запуск двигателя, а повышающаяся при падении температуры вязкость масла не только затрудняет смазку подшипников, но и увеличивает внутреннее трение в двигателе. При температуре — 20°С сопротивление вращению коленчатого вала в три-четыре раза выше, чем при температуре +15°С. Температура, необходимая для самовоспламенения горючей смеси, достигается только при давлении 30—40 кг/кв. см в конце такта сжатия и одновременно при 100—150 оборотах коленчатого вала в минуту. Запуск затрудняется вследствие повышения вязкости дизельного топлива при низких температурах (при — 20°С его вязкость почти в 10 раз больше, чем при +15°С), поскольку испаряемость охлаждённого топлива снижается и оно попадает в камеру сгорания, будучи недостаточно распылённым для образования хорошей рабочей смеси и её воспламенения. Наличие подогревателя охлаждающей жидкости и масла или воспламенительного устройства для запуска сжатым воздухом увеличивает объём силовой установки и её стоимость.

Требование обеспечить эффективную работу двигателя в любых условиях выдвигает проблемы, связанные с охлаждением при высоких температурах.

Выбор типа системы охлаждения двигателя представляет собой трудную задачу. Американские и японские специалисты отдают предпочтение системе воздушного охлаждения, несмотря на присущие ей недостатки. Западноевропейские специалисты считают более выгодной систему жидкостного охлаждения из-за её способности интенсивнее отводить тепло от нагретых частей двигателя. Стремление получить более высокую мощность за счёт наддува и повышения степени сжатия вызывает проблемы, связанные с напряжённостью условий работы некоторых деталей двигателей и частично с возрастанием объёма силовой установки. От дизельного двигателя должно отводиться 25 — 30% тепла, выделяемого в камере сгорания. Поверхность ребёр в двигателях воздушного охлаждения обычно в 12—20 раз превышает поверхность камеры сгорания, поэтому конструкцию их необходимо совершенствовать. Система жидкостного охлаждения позволяет избежать перегрева деталей двигателя, однако габариты вентилятора этой системы могут оказаться больше, чем у двигателей воздушного охлаждения.

Снижение вязкости масла вследствие повышения температуры ведёт к большому износу двигателя, уменьшая ресурс его работы. Во Франции был предложен метод поддержания нормальной рабочей температуры двигателя при температуре окружающего воздуха до +60°С. Скорость вращения вентилятора системы охлаждения двигателя танка АМХ-30 может постепенно увеличиваться в соответствии с повышением температуры. Вентилятор приводится в движение посредством гидромуфты, управляемой термостатом.

Для эффективной и надёжной работы двигателя в различных климатических и погодных условиях требуется хорошая очистка воздуха. Чтобы износ трущихся поверхностей поршня и цилиндра был в допустимых пределах, содержание пыли в воздухе, поступающем в двигатель, не должно превышать 0,001 г/куб. м. Для оценки сложности задачи, стоящей перед разработчиками воздухоочистителей, достаточно сказать, что двигатель западногерманского танка KPz70 при работе на неполную мощность (60% максимальной) потребляет в час около 3500 куб. м воздуха. Важную роль для очистки воздуха играет конструкция воздухоочистителя и его месторасположение. Например, на зимних испытаниях танка «Леопард» было обнаружено, что воздухоочистители быстро забивались льдом. Установка дополнительных экранов для прикрытия верхней ветви гусеницы в определённой мере устранила этот недостаток и в то же время улучшила защиту танка от огня противника.

Танковая силовая установка, оснащённая высокооборотным дизельным двигателем, может иметь гарантийный срок службы 15—20 тыс. км. Межремонтный срок службы двигателей западногерманских военных машин составляет около 10 тыс. км. Запуск двигателей возможен при температуре ниже — 18°С без вспомогательных устройств (например, танка «Леопард»). Двигатели могут надёжно и без перерыва работать на полной мощности в тяжёлых климатических условиях.

Наиболее сложной проблемой при создании двигателя является обеспечение высокой его приёмистости. Более высокая приёмистость двигателя способствует уменьшению уязвимости танка на поле боя, она становится критерием надёжности его конструкции. Танк, движущийся под прямым углом к линии огня танка противника, может избежать поражения за счёт быстрого перемещения в момент начала по нему стрельбы. Но это явление на поле боя имеет решающее значение не на всех дальностях. Если за время полёта снаряда танк сможет переместиться более чем на половину собственной длины, то он уклонится от снаряда, выпущенного из орудия неприятельского танка, оснащённого автоматическим вычислителем упреждения. Однако для этого танку требуется очень большое ускорение, особенно если стрельба по нему ведётся подкалиберными снарядами (рис. 7). Чтобы на удалении 2000 м уклониться от 105-мм подкалиберного снаряда с отделяющимся поддоном, танк длиной 6,8 м должен двигаться с ускорением 3,25 м/сек2. Если взять для примера французский 105-мм кумулятивный снаряд, то ускорение танка, необходимое для уклонения от него, должно быть не менее 1,15 м/сек2.

Рис. 7. Возможность уклонения танка длиной 6,8 м при стрельбе по нему подкалиберными (ПК), кумулятивными (К), бронебойно-фугасными с пластичным ВВ (Б) и осколочно-фугасными (ОФ) снарядами.

Большинство современных танков теоретически могут избежать поражения кумулятивными снарядами, но они едва ли способны уклониться от подкалиберных снарядов. В настоящее время трудно обеспечить высокую маневренность танков. Приемистость двигателя станет играть ещё более важную роль в будущем, когда установят автоматические вычислители в системах управления огнём.

Высокая приёмистость двигателя предполагает увеличение среднего эффективного давления в камере сгорания за счёт применения приводных или турбокомпрессорных нагнетателей. Каждый тип системы наддува двигателя танка в настоящее время является предметом горячих дискуссий. Представляет интерес система трубонаддува с охлаждением воздуха, поскольку механический наддув не обеспечивает среднее эффективное давление более 9,85 кг/см Важно учесть при этом, что турбонагнетатель имеет малую инерционность. Необходима согласованность в работе всей системы: двигатель — нагнетатель — гидродинамический преобразователь — коробка передач. Усовершенствование этой системы позволит танку достигать максимальной скорости за минимальное время.

Мощность поршневого двигателя определяется числом оборотов коленчатого вала, литражом и средним давлением в камере сгорания. Иногда кажется, что наиболее эффективный путь — увеличение числа оборотов коленчатого вала. Однако это в свою очередь увеличит скорость движения поршней. Например, скорость движения поршня двигателя японского танка ST-B при максимальных оборотах достигает в среднем 11 м/сек, а поршня двигателя танка М60А1 — 11,7 м/сек. Этот показатель выше у двигателей жидкостного охлаждения: у двигателя танка АМХ-30 — около 11,8 м/сек, танка «Леопард» — 12,8 м/сек и западногерманского KPz70 — 13,4 м/сек. При более высоких скоростях поршни трудно смазывать. Современный уровень развития систем смазки позволяет иметь скорость движения поршня около 15 м/сек. В ближайшем будущем не ожидается появление системы смазки, обеспечивающей скорость движения поршня свыше 16 м/сек.

Увеличение числа оборотов двигателя отрицательно влияет на процесс сгорания топлива. Для самовоспламенения топлива необходима температура сжатого воздуха по крайней мере 500—600°С. Несмотря на усовершенствования в системе очистки цилиндров, до последнего времени не удается избежать частичного распада молекул топлива на углеродсодержащие составные части, которые имеют малую скорость сгорания и, кроме того, удлиняют процесс сгорания горючей смеси. В результате увеличения числа оборотов сокращается время реакции, происходит неполное сгорание, ухудшается наполнение камер сгорания топливом, снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива.

Увеличение эффективного давления в камере сгорания — сложная задача. На современном уровне двигателестроения за счёт увеличения давления в камере сгорания можно повысить мощность двигателя по крайней мере вдвое, используя многоступенчатый турбокомпрессор высокого давления с промежуточным охлаждением воздуха. Однако в камере сгорания при давлении воздуха 4—4,6 ат ухудшается процесс горения вследствие слишком большой разницы в скоростях движения молекул топлива и воздуха.

Второй метод повышения мощности двигателя заключается в применении разработанных американской фирмой «Континенталь» двигателей с переменной степенью сжатия. Такие двигатели имеют поршни переменной геометрии, что позволяет изменять степень сжатия горючей смеси от 22 до 10. Мощность двигателя этого типа можно было бы увеличить на 40% и более без существенного повышения напряжений в конструкции. Но, несмотря на это, уже почти достигнут предел мощности дизельного двигателя, дальнейшее повышение мощности возможно только за счёт сокращения срока его службы или усложнения конструкции, что приведёт к увеличению стоимости. Для перспективных танков весом 32—50 т необходима удельная мощность в пределах 30—35 л.с./т.

Газотурбинные двигатели (ГТД)

В качестве силовой установки для танка может применяться только двух- или трёхвальный ГТД, оснащённый теплообменником и промежуточным холодильником. Такой двигатель имеет удовлетворительные рабочие и экономические характеристики. Современный ГТД мощностью 2000 л. с. вместе с теплообменником занимает объём, почти в два раза меньший, чем дизельный двигатель.

ГТД наилучшим образом удовлетворяет требованию лёгкого запуска и немедленной работы с полной нагрузкой. По сравнению с дизельным двигателем он имеет небольшое число вращающихся деталей и подшипников, поэтому вязкость смазочных масел влияет на его работу меньше. При низких температурах холодный запуск ГТД практически зависит только от ёмкости аккумулятора, такой двигатель может работать с полной нагрузкой с момента запуска.

ГТД лучше любого другого двигателя удовлетворяет требованию многотопливности — он может работать на любом топливе с октановым числом около 100. Однако турбина и выхлопная система двигателя подвергаются сильной коррозии при использовании топлива, содержащего ванадий. Крутящий момент простой двухвальной турбины изменяется примерно в два раза. Вес и объём коробки передач можно несколько уменьшить, но надобность в гидротрансформаторе остаётся. Отрицательные качества ГТД проявляются при работе на режиме частичной нагрузки. Поскольку силовая установка большую часть времени работает с неполной нагрузкой (около 45%— с частичной нагрузкой, 35%— на холостом ходу и лишь около 20%— на полной мощности), она должна быть достаточно эффективной на разных режимах, но в этом отношении газотурбинный двигатель уступает дизельному.

Для обеспечения возможности торможения газотурбинным двигателем необходимо соединить два его вала. Это делается с помощью редуктора. Хорошая тормозная способность достигается путём продувки воздуха, нагнетаемого компрессором, а также потоком газа, движущимся в направлении, противоположном вращению лопастей турбины. Однако это делает конструкцию ГТД дорогой. Более простым решением является установка на танке гидродинамических тормозов, хотя для этого требуется система охлаждения.

При использовании ГТД можно уменьшить шум в танке. Более сложной проблемой, чем уменьшение высокочастотного шума работающей турбины, является борьба с шумом, вызванным потоком воздуха на входе в двигатель. В то же время уменьшить шум работающей турбины значительно труднее, чем снизить уровень шума дизельного двигателя путём установки глушителей.

За последние годы достигнуты успехи в повышении экономичности ГТД, хотя удельный расход топлива у них больше, чем у дизельных двигателей. Эффективные теплообменники позволяют снизить расход топлива, но не могут уменьшить относительно высокий расход при работе на малой мощности.

Гораздо серьёзнее является проблема уменьшения расхода воздуха. Газотурбинному двигателю воздух необходим для сгорания топлива и для отведения избытка тепла. Дизельный двигатель при полной нагрузке потребляет от 20 до 30 кг воздуха для сжигания 1 кг топлива, не считая воздуха, необходимого для охлаждения. Весь воздух, требуемый для ГТД, должен пройти через турбину, следовательно, он должен быть очищен. ГТД требует очищенного воздуха в три-четыре раза больше, чем дизельный двигатель.

Поскольку разрежение на входе в газотурбинный двигатель составляет 176 — 226 мм водяного столба, то есть в три-четыре раза меньше, чем у поршневого двигателя, использование воздухоочистителей с большим сопротивлением затруднено. Вследствие этого возникает проблема обеспечения движения танков при форсировании водных преград.

Высокая приёмистость в одинаковой степени обеспечивается как газотурбинным, так и дизельным двигателем. Приемистость дизельного двигателя может быть выше. Если бы рабочее колесо турбины ГТД было очень лёгким и способным воспринять большие нагрузки, вызванные высоким давлением газов, то турбина быстро набирала бы скорость от холостых оборотов до максимальной.

Возникает вопрос: если новые газотурбинные двигатели по своим эксплуатационным и механическим качествам не уступают дизельным двигателям или даже превосходят их, то почему они не получили широкого распространения в танковых конструкциях? Газотурбинные двигатели не устанавливались на танках (кроме шведского танка STRV 103, выпущенного в 1967 году) из-за недостаточной их эффективности и высокой стоимости.

У новых газотурбинных двигателей КПД составляет около 25% Для его увеличения необходимо снизить потери давления, повысить эффективность работы камеры сгорания, компрессора и турбины, увеличить допустимую рабочую температуру турбины, использовать более эффективный и лёгкий теплообменник.

Увеличение КПД многоступенчатого компрессора требует больших затрат. Температуру в камере сгорания также нельзя существенно повысить, поскольку она ограничена тепловыми напряжениями материала, из которого изготовлена турбина. Напряжения в материале в значительной степени зависят от используемого типа топлива, в последнем не допускается присутствие ванадия и серы.

Сейчас имеются ГТД, работающие при температурах от 850 до 920°С, гарантийный срок их службы составляет по крайней мере 9000 час. Газотурбинный двигатель AGT-1500 фирмы «Лайкоминг» работает, например, при температуре на входе в турбину 1193° С. Для достижения максимального срока службы газотурбинных двигателей температура в их камере сгорания не должна превышать 900° С.

Комбинированные силовые установки (например, на шведском танке STRV 103В) сочетают в себе лучшие качества дизельного и газотурбинного двигателей. Дизельный двигатель, обладающий хорошей характеристикой при неполной нагрузке, используется, как правило, при движении в обычных условиях, а газотурбинный двигатель, имеющий высокие характеристики крутящего момента, включается при движении по труднопроходимой местности, гарантируя надёжную работу в условиях холодной погоды и т. п.

С точки зрения расхода топлива комбинированная установка является экономичной. В ближайшем будущем можно получить удельную мощность комбинированной силовой установки 30 л. с./т и выше. Однако в настоящее время уменьшение веса и размеров комбинированной силовой установки представляет серьёзную проблему. Дополнительными трудностями являются высокая стоимость изготовления привода к газотурбинному двигателю, сложность системы управления данной установкой и большая нагрузка на подшипники. Кроме того, имеются затруднения в снабжении запасными частями и подготовке специалистов.

Характеристики некоторых танковых двигателей рассмотренных типов приведены в таблице.

Тактико-технические характеристики двигателей основных боевых танков зарубежных армии

Примечания: коленчатый вал — 2400 об/мин; 2 с устройством охлаждения воздуха; 3 с турбонагнетателем;

• №11 1972
• , «Леопард»
• , «Чифтен»
• , «Виккерс»
• , АМХ-30

Источник Источник http://dvigatels.ru/russia/dvigatel-v-2.html
Источник Источник Источник http://youinf.ru/sravnenie-tankovyx-dvigatelej/
Источник http://www.zvo.su/suhoputnye-voyska/sovremennye-tankovye-dvigateli.html