Техника и вооружение 2009 07

Наиболее эффективный, но и более сложный способ повышения экономичности был реализован в 1960 г. фирмой «Форд Моторе компании» в автомобильном ГТД «Форд-704» мощностью 221 кВт (300 л.с.) за счет применения трехвальной схемы в сочетании с промежуточным охлаждением воздуха и подогревом газа. Кроме высокой экономичности на режиме полной мощности, двигатель имел наиболее благоприятное протекание зависимости удельного расхода топлива на частичных нагрузках. Температура газа в двигателе за камерами сгорания и частота вращения турбокомпрессора высокого давления оставались практически неизменными в диапазоне 100-50% мощности, а при дальнейшем снижении нагрузки эти параметры медленно снижались. Работавший по сложному циклу двигатель, вследствие малого удельного расхода воздуха, имел небольшие размеры роторов. Для быстрого набора мощности необходимо было придать ускорение только небольшому ротору компрессора низкого давления. Этим достигалась хорошая приемистость двигателя.

В начале 1960-х гг., учитывая опыт создания автомобильных ГТД с теплообменниками, фирмы «Форд Моторе компани», «Солар Эркрафт» (США) и «Оренда» (Канада) приступили к разработке специального ГТД мощностью 441 кВт (600 л.с.) с теплообменником, который предназначался к установке в новый 30-тонный танк. Опытные газотурбинные двигатели «Форд-705», «Солар Титан» Т-600 и «Оренда» ОТ-4 имели по сравнению с дизелями лучшие массогабаритные показатели, но по удельному расходу топлива по-прежнему значительно уступали им.

При разработке ГТД «Форд-705» использовалась трехвальная схема, проверенная в автомобильном варианте ГТД «Форд-704» мощностью 221 кВт (300 л.с.). Двигатель имел два турбокомпрессора и свободную силовую турбину, две камеры сгорания, теплообменник и промежуточный холодильник для охлаждения воздуха перед вторым компрессором. Это позволило увеличить степень повышения давления (16 вместо 4-6 в двухвапьном) и повысить температуру газов перед силовой турбиной за счет топлива, сжигаемого в дополнительной камере сгорания. Кроме того, применение промежуточного холодильника дало возможность при постоянном давлении уменьшить объем подаваемого воздуха и использовать компрессор высокого давления с меньшими размерами и мощностью, затрачиваемой на его привод.

В связи с тем, что степень повышения давления в ГТД «Форд-705» была выбрана выше оптимальной для режима максимальной мощности, расход топлива на данном режиме оказался более высоким, чем у двухвальных двигателей фирм «Солар» и «Оренда». Однако на режимах неполной нагрузки, на которых приходилось работать двигателю большую часть времени, расход топлива уменьшался до 248 г/кВт ч (182 г/л.с. 'Ч) на режиме 40% от максимальной мощности против 269 и 295 г/кВт ч (198 и 217 г/л.с.-ч) у двигателей выше названных фирм. Такая характеристика ГТД по удельному расходу приближала его к поршневым двигателям. Расход воздуха в двигателе был сравнительно небольшим по сравнению с ГТД фирм «Солар» и «Оренда», но все же больше, чем у дизеля такой же мощности, и составлял 2 кг/с. Однако, несмотря на небольшой расход воздуха и малые размеры рабочих колес компрессоров и турбин, из-за сложности конструкции и большого количества агрегатов двигатель получился громоздким.

Танковый ГТД «Форд-705» и его схема (США).

Опытный танк Т95 (США), 1958 г.

Боевая масса – 38,2 т; экипаж – 4 чел.; оружие: пушка -90 мм, 1 пулемет – 7,62, 1 пулемет – 12,7 мм; броневая защита – противоснарядная; мощность двигателя – 412 кВт (560 л.с.); максимальная скорость – 56 км/ч; запас хода – 233 км.

По сравнению с ГТД «Форд-705» двигатель «Солар Титан» Т-600 был проще по конструкции и оснащался вращающимся теплообменником. Двигатель ОТ-4 канадской фирмы «Оренда», помимо стационарного теплообменника, имел регулируемый сопловой аппарат (РСА) силовой турбины, обеспечивавший режим торможения двигателем.

Одновременно в 1962 г. с целью накопления необходимого опыта и отработки вопросов, связанных с использованием данного типа двигателей в танках, в США на опытном среднем танке Т95 провели экспериментальные работы по установке ГТД «Солар Сатурн» мощностью 809 кВт (1100 л.с.), изготовленного фирмой «Солар Эркрафт».