Техника и вооружение 2009 07

За рубежом исследования возможности применения ГТД на танках начались еще в 1943-1945 гг. в Германии, где эти двигатели устанавливали на самолетах (работы велись с 1939 г.). Так, в 1943 г. для проверки возможности и эффективности использования новых силовых установок на военных гусеничных машинах был создан опытный образец танкетки, на которой в качестве двигателя использовалась специальная газовая турбина. Рабочее колесо газовой турбины приводилось во вращение потоком газа, получаемого в газогенераторе при разложении специальной жидкости в присутствии катализатора. Для этой цели жидкость подавалась из бака насосом через распылители в корпус газогенератора, где, попадая на катализатор, быстро разлагалась, и струя газа через сопла под большим давлением выходила на лопатки рабочего колеса газовой турбины. Для пуска основного двигателя служила вспомогательная газовая турбина, работавшая от малого газогенератора. Вспомогательная турбина была связана с валом насоса основной турбины и приводила его во вращение. Управление частотой вращения основной турбины осуществлялось с помощью центробежного регулятора и рычага, установленного в отделении управления. Танкетка массой 1,3 т с экипажем из одного человека развивала максимальную скорость до 40 км/ч. Но эти исследования не пошли дальше ОКР.

Танкетка с газовой турбиной (Германия), 1943 г.

Принципиальная схема силовой установки.

В СССР вопрос о проектировании газовых турбин для использования их в качестве силовых установок танков рассматривался еще в 1939 г. на СТЗ. Однако только после войны благодаря созданию мощной производственной и экспериментальной базы стало возможным развернуть НИОКР по применению в танке газотурбинной силовой установки (ГТСУ). Расчетно-теоретические исследования по обоснованию использования ГТД (первоначально получившего наименование газотурбокомпрессорного агрегата, или ГТКА) для танков были начаты в Военной академии бронетанковых и механизированных войск в середине 1940-х гг. профессорами Ю.А. Степановым, А.Г. Козловым, М.А. Михайловым и Г.Ю. Степановым. В конце 1940-х гг. идея внедрения газотурбинного двигателя в качестве силовой установки танка начала реализовываться на практике.

Впервые в нашей стране в 1948-1949 гг. в СКВ турбинного производства Л КЗ под руководством главного конструктора А.Х. Старостенко для тяжелого танка выполнили технический проект ГТД мощностью 515 кВт (700 л.с.) со стационарным (невращающимся) теплообменником 32* . Ведущим инженером проекта являлся П.П. Котов, научным консультантом – И.И. Кириллов (Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина). В рассмотрении проекта участвовали сотрудники ВНИИ-100 и СКБ-2 ЛКЗ: П.К. Ворошилов, В.Т. Ломоносов, Г.А. Михайлов, А.А. Останин, Н.П. Петров, А.П. Покровский, Л.Е. Сычев, Л.С. Троянов и другие. Однако работы над проектом были прекращены в связи с неприемлемыми расчетными величинами расхода топлива (удельный расход топлива составлял 300 г/л.с.-ч), особенно на режимах частичных нагрузок.

В процессе дальнейшего обсуждения конструкторы бронетанковой техники в 1949 г. рассматривали вопрос об использовании в танке ГТД мощностью 882 кВт (1200 л.с.) с поперечным расположением в МТО. При этом были исследованы различные схемы ГТД: с одной турбиной, с разделенным перепадом температур в двух последовательно расположенных турбинах с одноступенчатым и двухступенчатым сжиганием топлива, а также с разделенным потоком газа к двум параллельно работавшим турбинам. Наиболее оптимальной для применения в танке являлась схема ГТД с разделенным потоком газа, в которой две параллельно работавшие турбины имели свою камеру сгорания. Каждая из этих схем предусматривала наличие теплообменника. Одна турбина с приданной ей камерой сгорания служила для привода компрессора, вторая – силовая турбина – на привод трансмиссии (через специальный редуктор). Компрессор подавал около 70% воздуха в камеру сгорания турбины компрессора и 30% – в камеру сгорания силовой турбины. Поскольку в этой схеме в атмосферу выбрасывались два отдельных потока отработавших газов, то для использования их тепла предусматривалась установка двух теплообменников.

Выбранная схема обеспечивала возможность создания ГТД с наиболее благоприятной для танка характеристикой крутящего момента на валу, величина которого возрастала при уменьшении частоты вращения силовой турбины. Наиболее экономичный режим работы ГТД обеспечивался при регулировании подачи топлива в камеры сгорания обеих турбин на режиме постоянной температуры газа перед силовой турбиной.