+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Двигатель газотурбинный танковый: Газотурбинные танки в запас не уходят, они идут в Арктику — Российская газета

0

Газотурбинные танки в запас не уходят, они идут в Арктику — Российская газета

Сенсацией проходящего сейчас в рамках Международных военных игр танкового биатлона стало то, что его открыли газотурбинные Т-80УЕ-1. К тому же их экипажи были женскими.

К сожалению, организаторы соревнований танкисток фактически засекретили. Им запретили общаться с журналистами и даже с коллегами по биатлону — танкистами других команд. Если о необычных танковых экипажах подробно рассказать пока не получается, то о тех машинах, которыми управляли женщины, рассказать стоит. Тем более что танки с газотурбинными двигателями известны гораздо меньше, чем с дизельными.

Зачем вообще возникла необходимость ставить авиационный двигатель, приспособленный для чистого воздуха, на машину, которая работает в пыли и грязи? Тем более у нас были дизельные моторы для танков — одни из лучших в мире.

По одной из версий, в конце 1960-х руководством Минобороны СССР была поставлена задача создать танк прорыва. Одно из условий — многотопливность. Идеально для этого подходил газотурбинный двигатель. Он мог работать на всем, что горит. Танки, получившие название Т-80, были разработаны в КБ Кировского завода под руководством конструктора Николая Сергеевича Попова. Там же и выпускались. Позже к производству этих машин подключили завод «Трансмаш» в Омске.

На вооружение Советской армии Т-80, оснащенные газотурбинным двигателем ГТД-1000Т, поступили в 1976 году. Их максимально засекретили и сразу стали отправлять в танковые части советских войск, расквартированные в Восточной Европе. В случае начала большой войны армады этих машин должны были рвануть на запад по европейским автобанам. Танк легко развивал на шоссе скорость 80 км/час. А запасы топлива мог пополнять на любой АЗС, которых в Европе, как известно, много. Причем заливать в баки можно было все — и дизтопливо, и бензин, и керосин.

Эксперты НАТО не сомневались, что Т-80 дойдут до Ла-Манша за два-три дня, остановить их мог только ядерный удар.

После развала Варшавского Договора тысячи газотурбинных танков отправили на базы хранения куда-то за Урал. В Российской армии осталась одна дивизия — Кантемировская и несколько полков, имевших на своем вооружении Т-80. В эпоху безденежья 1990-х годов выпуск этих машин прекратили и всерьез задумались о снятии их с вооружения вообще, с последующей переплавкой. Действительно, Т-80 гораздо дороже в производстве и эксплуатации, чем дизельный Т-72. Ну и зачем нашей армии танки с принципиально разными двигателями? Проще и дешевле оставить один тип — дизельный.

По какому-то высшему провидению окончательное решение не приняли. И когда наша страна озаботилась защитой арктических территорий, выяснилось, что газотурбинный танк подходит для этих целей, как никакой другой. И хотя его боевые характеристики действительно схожи с дизельным аналогом, Т-80 — танк иного уровня, чем Т-72 или Т-90.

Например, «восьмидесятка» может идти по глубокому снежному насту, не проваливаясь. В отличие от дизелей газовая турбина позволяет трогаться с места очень плавно, без рывков и столь же плавно идти дальше. Наст уплотняется, но не рвется, и танк не зарывается в сугробы. Немаловажно и то, что газовая турбина, в отличие от дизеля, легко запускается при самом сильном морозе.

На прошлогоднем форуме «АРМИЯ-2018» было объявлено о начале масштабной и глубокой модернизации Т-80У. Стало ясно, что эти танки остаются в строю.

В открытой печати говорилось о том, какие качества приобретут обновленные машины.

Система управления огнем — и так одна из лучших в мире, станет еще более совершенной. Она будет включать лазерный дальномер, датчики ветра, скорости движения танка и цели, крена, температуры заряда и окружающей среды, танковый баллистический вычислитель. В совокупности с уникальной ходовой частью и высокой плавностью хода новая система управления позволит вести эффективный огонь на пересеченной местности при скорости до 35 км/час и любом положении башни. На такой скорости в движении прицельно стрелять не может ни один танк в мире.

На танке устанавливается оригинальная система кондиционирования и обогрева. Она обеспечивает индивидуальную подводку прохладного или теплого воздуха каждому члену экипажа.

Модернизированный Т-80 будет оснащен многотопливным газотурбинным двигателем мощностью 1250 л.с. Проработан двигатель мощностью 1400 л.с. Отечественный газотурбинный танковый двигатель — вообще наша национальная гордость. Аналогичный двигатель танка «Абрамс» даже близко с ним ставить нельзя. Наш прекрасно работает не только в условиях северов, но и в пустынях. Он оборудован оригинальнейшим устройством, которое через определенные промежутки времени встряхивает работающий мотор, и вся налипающая на лопатках турбин грязь, песок и пыль отрываются и улетают в выхлоп.

Для Т-80 давно создана гидрообъемная передача. И если ее удастся внедрить в процессе модернизации, то количество органов управления сведется к минимуму — штурвал, педаль газа и педаль тормоза.

Уникальная особенность Т-80 — способность прыгать с места на 7 метров. И были случаи, когда в ходе еще первой чеченской войны Т-80, управляемые хорошо подготовленными экипажами, в таком прыжке уходили от уже выпущенной из РПГ-7 ракеты.

На одной из первых выставок IDEX, проходящих в Абу-Даби, Т-80У прыгнул с трамплина на дальность 14 метров. Это стало так и не превзойденным мировым рекордом. Т-80У получил имя «летающего» и долгие годы был неофициальным символом выставок IDEX. Американский «Абрамс» попытался повторить прыжок, но плюхнулся сразу за трамплином, да так, что у него лопнули трубопроводы, на песок потекло масло — танк еле уполз с показательной арены.

По совокупности боевых и эксплуатационных характеристик обновленная «восьмидесятка» может стать лучшим танком в мире. И надежным стражем наших северных земель. От своих дизельных собратьев он будет отличаться так же, как реактивный самолет от поршневых.

Кстати, эту особенность танкисты, получившие первые Т-80, почему-то не учли.

Для газотурбинных машин экипажи изначально надо было готовить абсолютно по-новому, а их учили по методичкам для дизельных танков. Возникало много проблем, в том числе по непомерному расходу топлива. Танкисты привыкли — если дизель запустишь, больше его не выключай, а то в критический момент не заведешь.

Газовая турбина запускается сразу и в любой мороз. Но их первоначально гоняли как и дизели, поэтому тонны керосина буквально вылетали в трубу. Осознание пришло позже.

Сейчас при хорошо подготовленном экипаже Т-80У потребляет топлива не намного больше, чем Т-72, а динамические качества танков — не сопоставимы.

В Омске на заводе Транспортного машиностроения, где когда-то производили Т-80У, а сейчас занимаются их модернизацией, еще в конце 1990-х в инициативном порядке сделали два опытных танка, назвав их «Барс» и «Черный орел». Танку, предназначенному для службы в северных снегах, очень бы подошло позабытое сейчас имя «Барс».

На пути к Т-80: танковые газотурбинные двигатели

В пятидесятых годах прошлого века широкое распространение получили газотурбинные двигатели (ГТД) различных классов. Турбореактивные моторы разгоняли авиацию до сверхзвуковых скоростей, а по воде и железным дорогам двигались локомотивы и корабли с первыми моделями газотурбинных двигателей. Предпринимались попытки оснастить такими моторами и грузовики, однако эти эксперименты оказались неудачными.
Подобные силовые установки, при всех своих плюсах – экономичности на номинальном режиме работы, компактности и возможности применять различные типы топлива – не были лишены недостатков. Прежде всего, это слишком большой расход топлива при разгоне или торможении, что в итоге и определило нишу, в которой ГТД нашли свое применение. Одним из итогов различных экспериментов с такой силовой установкой стал советский танк Т-80. Но достижение всемирной известности было далеко не простым делом. От начала работ по созданию танкового ГТД до начала его серийного производства прошло почти два десятка лет.
Первые проекты

Идея сделать танк с газотурбинной силовой установкой появилась еще тогда, когда никто и не думал о проекте Т-80. Еще в 1948 году конструкторское бюро турбинного производства Ленинградского Кировского завода начало работу над проектом танкового ГТД мощностью в 700 лошадиных сил. К сожалению, проект был закрыт за бесперспективностью. Дело в том, что 700-сильный двигатель, по расчетам, потреблял чрезвычайно много топлива. Расход признали слишком большим для практического использования. Чуть позже неоднократно предпринимались попытки сконструировать другие двигатели подобного класса, но они тоже не дали никакого результата.

Во второй половине пятидесятых годов ленинградские конструкторы создали еще один двигатель, который дошел до стадии сборки прототипа. Получившийся ГТД-1 не оснащался теплообменником и выдавал мощность до тысячи лошадиных сил при расходе топлива в 350-355 г/л.с. ч. Вскоре на основе этого двигателя сделали две модификации: ГТД1-Гв6 со стационарным теплообменником и ГТД1-Гв7 с вращающимся. К сожалению, несмотря на некоторый прогресс, все три модели ГТД имели расход топлива выше расчетного. Улучшить этот параметр не представлялось возможным, поэтому проекты закрыли.

В целом, все ранние проекты ГТД для сухопутной, в том числе и гусеничной, техники не отличались особыми успехами. Все они не смогли добраться до серийного производства. В то же время, в ходе разработки и испытаний новых моторов удалось найти немало новых оригинальных технических решений, а также собрать нужную информацию.

К этому времени сформировались две основные тенденции: попытки приспособить авиационный двигатель для использования на танке и сделать специальный ГТД.

В начале шестидесятых годов произошло несколько событий, которые позитивно сказались на всем направлении. Сначала Научно-исследовательский институт двигателей (НИИД) предложил несколько вариантов моторно-трансмиссионного отделения для танка Т-55. Предлагались два варианта газотурбинного двигателя, отличавшиеся друг от друга мощностью и потреблением топлива. В апреле 1961 года вышло соответствующее распоряжение руководства страны, согласно которому НИИД должен был продолжить работы по начатым проектам, а на Челябинском тракторном заводе создавалось специальное конструкторское бюро, занятое исключительно тематикой ГТД.

Челябинские двигатели

Новое бюро получило индекс ОКБ-6 и объединило усилия с Институтом двигателей. Результатом проектирования стал проект ГТД-700. При мощности до 700 л.с. этот двигатель потреблял 280 г/л.

с.ч, что приближалось к требуемым значениям. Столь высокие для своего времени характеристики были обусловлены рядом оригинальных решений. Прежде всего необходимо отметить конструкцию теплообменника, каналы которого были оптимизированы в плане сечения и скорости течения газов. Кроме того, на работе двигателя благотворно сказался новый одноступенчатый воздухоочиститель циклонного типа, задерживавший до 97% пыли. В 1965 году начались испытания двух первых образцов ГТД-700. Работа двигателей на стенде показала все преимущества примененных решений, а также позволила вовремя определить и исправить имеющиеся проблемы. Вскоре собрали еще три двигателя ГТД-700, один из которых позже был установлен на опытный танк «Объект 775Т». В марте 1968 года прошел первый запуск газотурбинного двигателя на танке и через несколько дней начались ходовые испытания. До апреля следующего года экспериментальный танк прошел около 900 километров при наработке двигателя порядка 100 часов.

Несмотря на имеющиеся успехи, в 1969 году испытания двигателя ГТД-700 завершились. В это время прекратились работы над ракетным танком «Объект 775» и, как следствие, его газотурбинной модификацией. Однако развитие двигателя не остановилось. По результатам испытаний сотрудники НИИД провели несколько исследований и пришли к позитивным выводам. Как оказалось, конструкция ГТД-700 позволяла довести мощность до уровня порядка 1000 л.с., а расход топлива снизить до 210-220 г/л.с.ч. Перспективная модификация двигателя получила обозначение ГТД-700М. Ее расчетные характеристики выглядели многообещающе, что привело к дальнейшим разработкам. ВНИИТрансмаш (переименованный ВНИИ-100) и конструкторское бюро ЛКЗ предприняли попытку установить ГТД-700М на танки «Объект 432» и «Объект 287». Однако никаких практических результатов добиться не удалось. Моторно-трансмиссионное отделение первого танка оказалось недостаточно большим для размещения всех агрегатов силовой установки, а второй проект вскоре был закрыт за бесперспективностью. На этом история двигателя ГТД-700 закончилась.

ГТД-3 для «Объекта 432»

Одновременно с НИИД и челябинскими конструкторами над своими проектами ГТД работали в омском ОКБ-29 (сейчас Омское моторостроительное конструкторское бюро) и ленинградском ОКБ-117 (завод им. В.Я. Климова). Стоит отметить, основным направлением работы этих предприятий была адаптация авиационных двигателей к танковым «нуждам». Этим фактом обусловлен целый ряд особенностей получившихся двигателей. Одним из первых переработке подвергся вертолетный турбовальный двигатель ГТД-3, разработанный в Омске. После адаптации для использования на танке он получил новый индекс ГТД-3Т и немного потерял в мощности, с 750 до 700 л.с. Расход топлива в танковом варианте составлял 330-350 г/л.с.ч. Такое потребление горючего было слишком велико для практического использования двигателя, но ГТД-3Т все же был установлен на ходовой макет, базой для которого послужил танк Т-54. Позже подобный эксперимент провели с танком Т-55 (проект ВНИИ-100) и с «Объектом 166ТМ» (проект Уралвагонзавода). Примечательно, что после испытаний своего опытного образца тагильские конструкторы пришли к выводу о нецелесообразности продолжения работ по газотурбинной тематике и вернулись к созданию танков с дизельными двигателями.

В 1965 году ОКБ-29 и ВНИИ-100 получили задание доработать двигатель ГТД-3Т для использования на танке «Объект 432», который вскоре был принят на вооружение под обозначением Т-64. В ходе такой доработки двигатель получил новое обозначение ГТД-3ТЛ и ряд изменений в конструкции. Изменились конструкция компрессора и корпуса турбины, появилась система перепуска газов после компрессора, созданы два новых редуктора (один в составе моторного агрегата, другой располагался на корпусе танка), а также переделана выхлопная труба. Имея сравнительно небольшие габариты, двигатель ГТД-3ТЛ хорошо вписался в моторно-трансмиссионное отделение «Объекта 432», а в свободных объемах уместились дополнительные баки на 200 литров топлива. Стоит отметить, в МТО танка пришлось ставить не только новый двигатель, но и новую трансмиссию, приспособленную для работы с газотурбинным двигателем. Крутящий момент двигателя передавался на главный редуктор и распределялся на две бортовые планетарные коробки передач. В конструкции новой трансмиссии широко использовались детали исходной системы «Объекта 432». Ввиду специфических требований двигателя к подаче воздуха пришлось заново спроектировать оборудование для подводного вождения, имеющее в своем составе воздухопитающие и выхлопные трубы большего диаметра.

В ходе проектирования двигателя ГТД-3ТЛ, с целью проверки некоторых идей, на танке Т-55 установили мотор ГТД-3Т. Танк с газотурбинным двигателем сравнили с аналогичной бронемашиной, оборудованной стандартным дизелем В-55. В результате этих испытаний подтвердились все предварительные расчеты. Так, средняя скорость опытного танка оказалась немного выше скорости серийного, но за это преимущество пришлось платить в 2,5-2,7 раза более высоким расходом топлива. При этом к моменту сравнительных испытаний не были достигнуты требуемые характеристики. Вместо необходимых 700 л.с. ГТД-3ТЛ выдавал лишь 600-610 и сжигал порядка 340 г/л.с.ч вместо требовавшихся 300. Повышенный расход топлива привел к серьезному уменьшению запаса хода. Наконец, ресурс в 200 часов не дотягивал даже до половины от заданных 500. Выявленные недостатки были учтены и вскоре появился полноценный проект ГТД-3ТЛ. К концу 1965 года ОКБ-29 и ВНИИ-100 совместными усилиями завершили разработку нового двигателя. За основу для него был взят не танковый ГТД-3Т, а авиационный ГТД-3Ф. Новый двигатель развивал мощность до 800 л.с. и потреблял не более 300 г/л.с.ч. В 1965-66 годах изготовили два новых двигателя и проверили их на танке «Объект 003», представлявшем собой доработанный «Объект 432».

Одновременно с испытаниями танка «Объект 003» шла разработка «Объекта 004» и силовой установки для него. Предполагалось использовать двигатель ГТД-3ТП, имевший большую мощность в сравнении с ГТД-3ТЛ. Кроме того, мотор с индексом «ТП» должен был размещаться не поперек корпуса танка, а вдоль, что повлекло за собой перекомпоновку некоторых агрегатов. Основные пути развития остались прежними, но их нюансы подверглись определенным коррективам, связанным с выявленными проблемами газотурбинных двигателей. Пришлось серьезно доработать систему забора и фильтрации воздуха, а также отвода выхлопных газов. Еще один серьезный вопрос касался эффективного охлаждения двигателя. Создание новой трансмиссии, повышение характеристик и доведение моторесурса до требуемых 500 часов также остались актуальными. При проектировании двигателя и трансмиссии для танка «Объект 004» старались скомпоновать все агрегаты таким образом, чтобы они могли уместиться в МТО с минимальными его доработками.

Наибольшим изменениям подверглась крыша моторно-трансмиссионного отделения и кормовой лист бронекорпуса. Крышу сделали из сравнительно тонкого и легкого листа с окнами, на которых разместили жалюзи воздухозаборного устройства. В корме появились отверстия для выброса газов двигателя и воздуха из системы охлаждения. Для повышения живучести эти отверстия прикрыли бронированным колпаком. Двигатели и некоторые агрегаты трансмиссии укрепили на заново разработанной раме, которая монтировалась на бронекорпусе без доработок последнего. Сам двигатель установили продольно, с небольшим сдвигом от оси танка влево. Рядом с ним разместились топливный и масляный насосы, 24 прямоточных циклона системы воздухоочистки, компрессор, стартер-генератор и т. п.

Двигатель ГТД-3ТП мог выдавать мощность до 950 л.с. при расходе топлива в 260-270 г/л.с.ч. Характерной чертой этого двигателя стала его схема. В отличие от предыдущих моторов семейства ГТД-3 он был сделан по двухвальной системе. С двигателем была сопряжена четырехскоростная трансмиссия, разработанная с учетом характерных для газотурбинного двигателя нагрузок. Согласно расчетам, трансмиссия могла работать в течение всего срока службы двигателя – до 500 часов. Бортовые коробки передач имели тот же размер, что и на исходном «Объекте 432» и помещались на исходных местах. Приводы управления агрегатами двигателя и трансмиссии в большинстве своем располагались на старых местах.

Насколько известно, «Объект 004» так и остался на чертежах. В ходе его разработки удалось решить несколько важных вопросов, а также определить планы на будущее. Несмотря на уменьшение заметности танка с ГТД в инфракрасном спектре, улучшившееся качество очистки воздуха, создание специальной трансмиссии и т. п., расход топлива оставался на недопустимом уровне.

ГТД из Ленинграда

Еще одним проектом, начавшимся в 1961 году, были ленинградские исследования перспектив турбовального двигателя ГТД-350. Ленинградские Кировский завод и Завод им. Климова совместными усилиями начали изучать поставленный перед ними вопрос. В качестве стенда самых для первых исследований применялся серийный трактор К-700. На него установили двигатель ГТД-350, для работы с которым пришлось немного доработать трансмиссию. Вскоре начался еще один эксперимент. На этот раз «платформой» для газотурбинного двигателя стал бронетранспортер БТР-50П. Подробности этих испытаний не стали достоянием общественности, но известно, что по их результатам двигатель ГТД-350 признали пригодным для использования на сухопутной технике.

На его базе создали два варианта двигателя ГТД-350Т, с теплообменником и без. Без теплообменника газотурбинный двигатель двухвальной системы со свободной турбиной развивал мощность до 400 л. с. и имел расход топлива на уровне 350 г/л.с.ч. Вариант с теплообменником был ощутимо экономичнее – не более 300 г/л.с.ч., хотя и проигрывал в максимальной мощности порядка 5-10 л.с. На основе двух вариантов двигателя ГТД-350Т были сделаны силовые агрегаты для танка. При этом, ввиду сравнительно малой мощности, рассматривались варианты с применением как одного двигателя, так и двух. В результате сравнений наиболее перспективным был признан агрегат с двумя двигателями ГТД-350Т, располагавшимися вдоль корпуса танка. В 1963 году началась сборка опытного образца такой силовой установки. Его установили на шасси экспериментального ракетного танка «Объект 287». Получившуюся машину назвали «Объектом 288».

В 1966-67 годах этот танк прошел заводские испытания, где подтвердил и скорректировал расчетные характеристики. Однако главным результатом поездок по полигону стало понимание того, что перспективы спаренной системы двигателей сомнительны. Силовая установка с двумя двигателями и оригинальным редуктором получилась сложнее в производстве и эксплуатации, а также дороже, чем один ГТД эквивалентной мощности с обычной трансмиссией. Предпринимались некоторые попытки развить двухдвигательную схему, но в итоге конструкторы ЛКЗ и Завода им. Климова остановили работы в этом направлении.

Стоит отметить, проекты ГТД-350Т и «Объект 288» были закрыты только в 1968 году. До этого времени, по настоянию заказчика в лице Минобороны, состоялись сравнительные испытания сразу нескольких танков. В них участвовали дизельные Т-64 и «Объект 287», а также газотурбинные «Объект 288» и «Объект 003». Испытания были суровыми и проходили на разных местностях и в разных погодных условиях. В результате выяснилось, что при имеющихся преимуществах в части габаритов или максимальной мощности существующие газотурбинные двигатели менее пригодны для практического применения, чем освоенные в производстве дизели.

Незадолго до прекращения работ по тематике спаренных двигателей конструкторы ЛКЗ и Завода им. Климова сделали два эскизных проекта, подразумевавших установку на танк «Объект 432» спаренной установки с перспективными двигателями ГТД-Т мощностью по 450 л. с. Рассматривались различные варианты размещения двигателей, но в итоге оба проекта не получили продолжения. Спаренные силовые установки оказались неудобными для практического применения и более не использовались.

Двигатель для Т-64А

Принятый на вооружение в шестидесятых годах танк Т-64А при всех своих преимуществах не был лишен недостатков. Высокая степень новизны и несколько оригинальных идей стали причиной технических и эксплуатационных проблем. Немало нареканий вызвал двигатель 5ТДФ. В частности, и из-за них было решено всерьез заняться перспективным ГТД для этого танка. В 1967 году появилось соответствующее постановление руководства страны. К этому времени уже имелся определенный опыт в сфере оснащения танка «Объект 432» газотурбинной силовой установкой, поэтому конструкторам не пришлось начинать с нуля. Весной 1968-го года на ленинградском Заводе им. Климова развернулись проектные работы по двигателю ГТД-1000Т.

Главным вопросом, стоявшим перед конструкторами, было снижение расхода топлива. Остальные нюансы проекта уже были отработаны и не нуждались в столь большом внимании. Улучшать экономичность предложили несколькими путями: повысить температуру газов, улучшить охлаждение элементов конструкции, модернизировать теплообменник, а также повысить КПД всех механизмов. Кроме того, при создании ГТД-1000Т применили оригинальный подход: координацией действий нескольких предприятий, занятых в проекте, должна была заниматься сводная группа из 20 их сотрудников, представлявших каждую организацию.

Благодаря такому подходу достаточно быстро удалось определиться с конкретным обликом перспективного двигателя. Таким образом, в планы входило создание трехвального ГТД с двухкаскадным турбокомпрессором, кольцевой камерой сгорания и охлаждаемым сопловым аппаратом. Силовая турбина – одноступенчатая с регулируемым сопловым аппаратом перед ней. В конструкцию двигателя ГТД-1000Т сразу ввели встроенный понижающий редуктор, который мог преобразовывать вращение силовой турбины со скоростью порядка 25-26 тыс. оборотов в минуту в 3-3,2 тыс. Выходной вал редуктора разместили таким образом, что он мог передавать крутящий момент на бортовые коробки передач «Объекта 432» без лишних деталей трансмиссии.

По предложению сотрудников ВНИИТрансмаш, для очистки поступающего воздуха применили блок прямоточных циклонов. Выведение выделенной из воздуха пыли было обязанностью дополнительных центробежных вентиляторов, которые, кроме того, обдували масляные радиаторы. Использование такой простой и эффективной системы очистки воздуха привело к отказу от теплообменника. В случае его использования для достижения требуемых характеристик требовалось очищать воздух почти на все 100%, что было, как минимум, очень сложно. Двигатель ГТД-1000Т без теплообменника мог работать даже если в воздухе оставалось до 3% пыли.


Отдельно стоит отметить компоновку двигателя. На корпусе собственно газотурбинного агрегата установили циклоны, радиаторы, насосы, маслобак, компрессор, генератор и прочие части силовой установки. Получившийся моноблок имел габариты, пригодные для установки в моторно-трансмиссионное отделение танка Т-64А. Кроме того, в сравнении с оригинальной силовой установкой, двигатель ГТД-1000Т оставлял внутри бронированного корпуса объем, достаточный для размещения баков на 200 литров топлива.

Весной 1969 года началась сборка опытных экземпляров Т-64А с газотурбинной силовой установкой. Интересно, что в создании прототипов участвовали сразу несколько предприятий: Ленинградский Кировский и Ижорский заводы, Завод им. Климова, а также Харьковский завод транспортного машиностроения. Чуть позже руководство оборонной промышленности решило построить опытную партию из 20 танков Т-64А с газотурбинной силовой установкой и распределить их по различным испытаниям. 7-8 танков предназначались для заводских, 2-3 для полигонных, а оставшиеся машины должны были пройти войсковые испытания в разных условиях.


За несколько месяцев испытаний в условиях полигонов и испытательных баз было собрано нужное количество информации. Двигатели ГТД-1000Т показали все свои преимущества, а также доказали пригодность для использования на практике. Однако выяснилась другая проблема. При мощности в 1000 л.с. двигатель не слишком удачно взаимодействовал с имеющейся ходовой частью. Ее ресурс заметно снижался. Более того, к моменту окончания испытаний почти все двадцать опытных танков нуждались в ремонте ходовой или трансмиссии.

На финишной прямой

Самым очевидным решением проблемы выглядела доработка ходовой части танка Т-64А для использования вместе с ГТД-1000Т. Однако такой процесс мог занять слишком много времени и с инициативой выступили конструкторы ЛКЗ. По их мнению, нужно было не модернизировать имеющуюся технику, а создавать новую, изначально рассчитанную под большие нагрузки. Так появился проект «Объект 219».

Как известно, за несколько лет разработки этот проект успел претерпеть массу изменений. Корректировались почти все элементы конструкции. Точно так же доработкам подвергся и двигатель ГТД-1000Т и сопряженные с ним системы. Пожалуй, самым главным вопросом в это время было повышение степени очистки воздуха. В результате массы исследований выбрали воздухоочиститель с 28 циклонами, оснащенными вентиляторами с особой формой лопасти. Для уменьшения износа некоторые детали циклонов покрыли полиуретаном. Изменение воздухоочистительной системы сократило поступление пыли в двигатель примерно на один процент.

Еще во время испытаний в Средней Азии проявилась другая проблема газотурбинного двигателя. В тамошних грунтах и песках было повышенное содержание кремнезема. Такая пыль, попав в двигатель, спекалась на его агрегатах в виде стекловидной корки. Она мешала нормальному течению газов в тракте двигателя, а также увеличивала его износ. Эту проблему пытались решить при помощи специальных химических покрытий, впрыска в двигатель особого раствора, создания вокруг деталей воздушной прослойки и даже применения неких материалов, постепенно разрушавшихся и уносивших с собой пригоревшую пыль. Однако ни один из предложенных методов не помог. В 1973 году эту проблему решили. Группа специалистов Завода им. Климова предложила установить на наиболее подверженную загрязнению часть двигателя – сопловой аппарат – специальный пневмовибратор. При необходимости или через определенный промежуток времени в этот агрегат подавался воздух от компрессора и сопловой аппарат начинал вибрировать с частотой в 400 Гц. Налипшие частички пыли буквально стряхивались и выдувались выхлопными газами. Чуть позже вибратор заменили восемью пневмоударниками более простой конструкции.

В результате всех доработок наконец удалось довести ресурс двигателя ГТД-1000Т до требуемых 500 часов. Расход топлива танков «Объект 219» был примерно в 1,5-1,8 раза больше, чем у бронемашин с дизельными двигателями. Соответствующим образом сократился и запас хода. Тем не менее, по совокупности технических и боевых характеристик танк «Объект 219сп2» признали пригодным для принятия на вооружение. В 1976 году вышло постановление Совмина, в котором танк получил обозначение Т-80. В дальнейшем эта бронемашина претерпела ряд изменений, на ее базе было создано несколько модификаций, в том числе и с новыми двигателями. Но это уже совсем другая история.


По материалам сайтов:
журнал ««Техника и вооружение: вчера, сегодня, завтра…»»
http://armor.kiev.ua/
http://army-guide.com/
http://t80leningrad.narod.ru/

Танковые дизельные двигатели

Украина может считаться одной из законодательниц военной моды в разработке и создании танковых дизельных двигателей. Как известно, в современном мировом танковом парке имеются два типа основных боевых танков: танки с дизельным двигателем, или дизельные танки и танки с газотурбинным двигателем (ГТД), или газотурбинные танки. Дизельные танки находятся в танковых парках армий 111 стран мира, а газотурбинные – в танковых парках армий 9 стран мира.

Современные разработки Харьковского конструкторского бюро по двигателестроению (ХКБД) отвечают самым притязательным требованиям и способны преодолеть качественно новый рубеж в создании танковых дизелей. ХКБД создало целый ряд изделий, уже зарекомендовавших себя как в Украине, так и за рубежом. В трехцилиндровом исполнении созданы двигатели мощностью 280, 400, 500 и 600 л.с. для гусеничных и колесных машин легкой категории, таких как бронетранспортеры, боевые машины пехоты и др.

Хорошо известен уникальный по удельным мощностным и массогабаритным показателям двухтактный турбопоршневой двигатель 5ТДФ мощностью 700 л.с., конструкция которого оказала существенное влияние на облик танка Т-64. Благодаря поперечному расположению в танке, двухстороннему отбору мощности, малой высоте, низкой теплоотдаче снижен силуэт и масса танка. Двигатель и моторное отделение с ним – новое направление в мировом двигателестроении. Мощность двигателя доведена до 1000 л.с.

На базе двигателя в пятицилиндровом исполнении созданы двигатели в шестицилиндровом исполнении 6ТД-1 и 6ТД-2 мощностью 1000 и 1200 л.с. для танков Т-80УД и Т-84. По объему и обеспечиваемой удельной мощности моторного отделения данные двигатели превосходят известные аналоги. Оба двигателя обеспечивают высокие характеристики при эксплуатации в условиях пустыни при температурах окружающей среды до 55 градусов выше нуля, поскольку в их конструкцию внедрен ряд усовершенствований в направлении оптимизации их эксплуатации при высоких температурах. Указанные двигатели являются двухтактными многотопливными дизелями с прямоточной продувкой, с горизонтально расположенными цилиндрами и встречно-движущимися поршнями. Двигатели 6ТД-1 и 6ТД-2 могут работать на различных видах топлива, в том числе: дизельное, бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей или же их смесь в любой пропорции.

Особенно важным направлением деятельности в разработках ХКБД является создание вспомогательных энергоагрегатов. Для сохранения ресурса основного двигателя, обеспечения объектов электроэнергией на стоянке, подзарядки аккумуляторов батарей разработаны компактные энергоагрегаты мощностью 8 и 10 кВт, устанавливаемые на танки. Как известно, до 50 % общего времени эксплуатации современный танк проводит в стояночном режиме, а это значит, что вспомогательные энергоагрегаты позволяют продлить ресурс основного двигателя в 2 раза и значительно повысить маскировочные возможности танков. Применение вспомогательных силовых установок также позволяет в разы уменьшить шум работающего танка и «пятно» обнаружения в тепловизоре по выхлопным газам.

Кроме разработок дизельных двигателей, конструкторское бюро по двигателестроению предлагает также свои подходы к модернизации бронетехники. В частности, на примере модернизации танка Т-72 реализуется новая идеология, которую кратко можно назвать так: «три в одном». Революционность подхода состоит в замене штатного двигателя и размещении в моторном отсеке основной силовой установки, вспомогательной силовой установки и компрессора кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Более того, модернизация может быть проведена в полевых условиях. Эта схема модернизации танков Т-72 позволяет решить сразу несколько задач. Во-первых, за счет установки вместо штатного двигателя нового двигателя 5ТДФМА достигается увеличение мощности до 1050 л. с. Во-вторых, за счет меньших размеров основного двигателя появляется возможность разместить в штатном моторном отсеке вспомогательный агрегат. И, в-третьих, установить в моторный отсек еще и компрессор кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Модернизация может быть проведена в полевых условиях. В итоге танк получает улучшенные качества по маневренности, существенную экономию ресурса и горюче-смазочных материалов, а также повышенную комфортность работы экипажа и надежность функционирования электроники.

Вместе с тем, Казенное предприятие «Харьковское Конструкторское Бюро по Машиностроению им. А.А.Морозова», которое является ведущим украинским предприятием, специализирующимся на создании танков и другой бронированной гусеничной и колесной техники, предлагает еще одну версию модернизации танка Т-72. Реализованная на Т-72АГ модернизация предусматривает замену штатного двигателя мощностью 780/840 л. с. (который не обеспечивает высоких характеристик при работе в жарких условиях) новым двигателем серии 6ТД (с соответствующими системами обеспечения работы двигателя), который был разработан для танков Т-80УД/Оплот. Съем мощности осуществляется с двух сторон коленчатого вала. Центровка и крепление двигателя осуществляется при помощи двух цилиндрических опор (бугелей), соосных валу отбора мощности и расположенных по торцам двигателя, и передней опоры, расположенной на нижней поверхности двигателя. Такой способ крепления двигателя не требует операции регулировки и центровки при установке двигателя в МТО. Компактность двигателя и особенности конструктивной схемы позволяют разместить его поперечно в МТО танка и соосно с бортовыми коробками перемены передач. Это значительно упрощает трансмиссию танка и обеспечивает минимальные размеры МТО – 3,1 м3.

«летающий танк» снова в строю

Фото: Министерство обороны РФ

В июле Ростех передал Министерству обороны очередную партию танков Т-80БВМ производства «Омсктрансмаша». Это самая современная модификация советского и российского танка Т-80, принятого на вооружение 45 лет назад. За его умение совершать невероятные прыжки с трамплина «восьмидесятый» называли летающим танком. В годы холодной войны советские подразделения в Восточной Европе, оснащенные Т-80, держали в напряжении руководство НАТО. Мощные газотурбинные двигатели позволяли этим танкам совершать молниеносные броски по европейским автобанам. Рассказываем об истории создания Т-80 и особенностях модернизированной версии.
 

Газотурбинный двигатель до Ла-Манша доведет

1993 год, ОАЭ, международная выставка-продажа оружия IDEX в Абу-Даби. Американский танк «Абрамс», герой операции «Буря в пустыне», уступает в дуэли своему российскому «коллеге» − танку Т-80У. Победив в дальности выстрела, «восьмидесятый» не унимается и совершает впечатляющий прыжок с трамплина на расстояние 14 метров, который «Абрамс» даже не пытается повторить. Так был поставлен на место лучший, по версии создателей, танк в мире, а за советско-российским Т-80 закрепилась слава «летающего танка».  

Основной танк Т-80, которому в июле этого года исполнилось 45 лет, стал во многом необычной машиной. Считается, что своим появлением он обязан теории танкового прорыва времен холодной войны. Философия Т-80 – стремительная атака и скоростное передвижение по автотрассам. В случае начала военных действий советские танковые части, расположенные в Восточной Европе, могли за короткое время совершить бросок в любую часть континента. На шоссе Т-80 был способен развивать рекордную для танков скорость до 80 км/ч. 


Для обеспечения таких скоростных показателей «восьмидесятый» оснащался газотурбинным двигателем ГТД-1000Т, созданным на основе авиационных наработок на заводе им. В.Я. Климова (сегодня «ОДК-Климов»). Еще одним преимуществом такой силовой установки перед традиционным для танков дизелем стала повышенная приспособленность Т-80 к низким температурам. Если дизельному мотору для запуска в сильный минус требовалось длительное (около получаса) прогревание, то ГТД готов к атаке и обороне менее чем через минуту после запуска.  

Эта способность оперативно включаться в работу на морозе и уберегла проект Т-80 от забвения в 1990-е годы. Из-за своей сравнительной дороговизны и высокого расхода топлива Т-80 не стал столь массовым, как другие основные советские танки, но все же только на «Омсктрансмаше» к этому времени было выпущено более 5 тыс. единиц. С развалом Советского Союза и Варшавского блока содержать такое количество недешевых и прожорливых машин стало нецелесообразно. «Восьмидесятые» в основной своей массе были отправлены в глубокий тыл на сохранение. 

Когда в 2000-е годы активизировалась программа освоения Арктики, морозостойкий танк оказался как нельзя кстати. Была объявлена масштабная программа модернизации, результатом которой стало появление новейшей модели Т-80БВМ. Именно эти танки производства Омского завода транспортного машиностроения (входит в концерн УВЗ) сегодня поставляются военным.
 

Т-80БВМ: машины арктической закалки 

Т-80БВМ − это глубокая модернизация танка Т-80БВ, поступившего на вооружение в 1985 году. Долгосрочный контракт на капитальный ремонт с глубокой модернизацией танков Т-80БВ между Уралвагонзаводом и Минобороны РФ был заключен в 2017 году на Международном военно-техническом форуме «Армия-2017». 

На новой версии «восьмидесятого» устанавливается доработанный газотурбинный двигатель ГТД-1250 мощностью 1250 л.с., более мощный и более экономный, чем его предшественники. Для защиты от средств поражения противника Т-80БВМ оснащается комплексом модульной динамической защиты «Реликт» и противокумулятивными решетчатыми экранами. Такая защита способна обезопасить танк даже от попадания современных снарядов тандемного типа. На машине используется стабилизатор вооружения и прибор наблюдения механика-водителя ТВН-5, а также новый многоканальный прицел наводчика «Сосна-У», включающий в себя визирный, тепловизионный, дальномерный каналы и канал управления ракетой. Боевая масса танка – 46 тонн. 

Благодаря модернизации повысились основные боевые качества танка: его огневая мощь, защищенность, подвижность и командная управляемость. При этом Т-80БВМ сохранил способность хорошо работать на самом лютом морозе, что дает ему широкие перспективы в освоении Арктики. Танк по-прежнему может заводиться при температуре -40 ℃, разгоняться по прямой до 80 км/ч, делать эффектные полицейские развороты и рекордные прыжки. Обновленные Т-80БВМ уже несколько лет поступают в армию, укрепляя боевой потенциал танковых подразделений северных, дальневосточных и других территорий страны. 

Чудо возрождения газотурбинных танков / Вооружения / Независимая газета

За скорость и маневренность 47-тонный Т-80 называют реактивной машиной. Фото с сайта www.mil.ru

Современный этап развития бронетанковой техники характеризуется активной модернизацией существующего парка газотурбинных танков. Пентагон заказал переоборудование ранее выпущенных «абрамсов» к версии M-1A2С (SEP v3), а МО РФ – модернизацию Т-80 в вариант «Мотобол-2». Проводимые работы позволят продлить срок службы этого вида техники, перешагнувшего сорокалетний рубеж.

Принятый на вооружение в 1980 году M-1 Abrams стал первым и единственным на Западе основным боевым танком с газотурбинной силовой установкой. Он продолжает оставаться в строю и в обозримой перспективе останется единственным типом ОБТ американской армии. Наша страна тоже строила газотурбинные танки, однако Т-80 был не полностью новой разработкой, а развитием Т-64 с заменой дизеля на газовую турбину.

Серийный выпуск М-1 и Т-80 шел с конца 70-х по 90-е годы прошлого века, причем было собрано примерно равное количество: порядка 10 тысяч экземпляров. В настоящее время производство новых газотурбинных танков не ведется, а их совершенствование продолжается за счет модернизации.

Экспонаты «Армии-2020»

Международный военно-технический форум «Армия-2020» привлек внимание демонстрацией свежего экземпляра Т-80БВМ на статической площадке у Конгресс-центра выставочного комплекса в подмосковной Кубинке. Экспонат выставляется среди прочих образцов бронетехники, стоящей на вооружении Вооруженных сил России.

Пару лет назад опытный Т-80БВМ участвовал в динамическом показе на полигоне «Алабино», поразив все цели точным огнем из 125-мм пушки. А самое первое появление его на публике случилось в сентябре 2017 года по случаю Дня танкиста на территории 33-го общевойскового полигона возле города Луга Ленинградской области.

Внешне Т-80БВМ разительно отличается от исходного Т-80БВ: динамическая защита прошлого поколения «Контакт» заменена на новый модульный комплект «Реликт» с добавлением противокумулятивных решетчатых экранов. Проведены мероприятия по доработке двигателя и его редуктора с целью повышения надежности и снижения расхода топлива, благодаря чему запас хода по шоссе увеличился до 500 км. Мотор ГТД-1250ТФ мощностью 1250 л.с. разгоняет потяжелевший из-за дополнительной защиты танк до скорости 80 км/ч.

Боекомплект к 125-мм пушке увеличен до 45 снарядов, механизм автомата заряжания доработан под новые снаряды (в том числе подкалиберные с урановым наконечником). Обзор и точность стрельбы повысили благодаря многоканальному прицелу-дальномеру «Сосна-У» с тепловизионной камерой и автоматом сопровождения цели (лазерный канал управления ракеты), а также стабилизатору вооружения 2Э58 и цифровому баллистическому вычислителю с датчиком погоды.

Старая радиостанция уступила место современной УКВ диапазона Р-168–25У-2, которая также устанавливается и на одновременно проходящие модернизацию ОБТ и БМП с дизельными моторами. Она представляет одно из исполнений подобной аппаратуры из состава цифрового комплекса «Акведук», призванного удовлетворить потребности армейских частей тактического звена в устойчивой и хорошо защищенной радиосвязи. Это дает экипажам возможность подключения к современным автоматизированным системам управления боевыми действиями.

Информационный обмен ведется по каналу засекреченной связи с повышенной защитой к перехвату и дешифровке радиоданных, способному устойчиво работать в условиях радиоэлектронного воздействия со стороны противника.

Сходство и отличия Т-72Б3М

Состав нового оборудования на Т-80БВМ по ряду позиций совпадает с Т-72Б3М, что позволит Минобороны РФ путем сходной модернизации упростить вопросы логистической поддержки парка бронированной техники. Помимо того, проводимые работы сближают параметры энерговооруженности.

Вариант Т-72Б3М образца 2016 года с комплектом дополнительной защиты весит 46,3 т и оснащается мотором мощностью 1130 л.с. против 47 т и 1250 л.с. у Т-80БВМ. Оба вооружены 125-мм орудием – пусковой установкой ракет типа «Рефлекс-М» с наведением по ЛКУ прицела-дальномера «Сосна-У».

Вместе с тем остается существенное различие: Т-72Б3М (а также Т-90) оснащается дизельным двигателем вместо газовой турбины у Т-80БВМ. Ожидается, что этим обстоятельством будет в основном определяться география размещения частей и соединений, вооруженных тем или иным типом.

Как показал многолетний опыт эксплуатации Т-80, лучше всего танки этой линейки показали себя в условиях Севера (гораздо легче заводятся на морозе, чем дизель) и Дальнего Востока. Дизельная бронетехника, напротив, предпочтительнее для эксплуатации на юге, особенно в условиях песчаной и пустынной местности (хотя и M-1, и Т-80 там тоже эксплуатировались и воевали).

Песок и пыль – враги газовой турбины, поэтому поступающий на вход атмосферный воздух требуется тщательно фильтровать. А это требует, кроме прочего, и отведения значительных объемов моторного отделения. Чтобы перед пуском удалить пыль, которая все же проникла внутрь и осела в компрессоре, конструкторам пришлось внедрять миниатюрные молоточки, «обстукивающие» лопатки. Это только один пример многочисленных хитростей, придуманных инженерами. Причем некоторые до сих пор остаются «секретами фирмы», а порой и государственными секретами.

Особенности газовых турбин

Силовые агрегаты М-1 и Т-80 создавались на основе наработок по авиационным моторам (американский – фирмой «Лайкоминг», отечественный – Заводом им. В.Я. Климова на базе ГТД-350 вертолета Ми-2). Но специфика применения нашла отражение в значительных отличиях от прототипов. Так, сухой вес (без эксплуатационных жидкостей) силового агрегата AGT1500 составляет 1134 кг (1050 у ГТД-1000/1250) при длине 1,63 м (1,5), ширине и высоте менее 1 м.

Согласно признанию разработчика, AGT1500 весит в пять раз больше авиационных моторов такой же мощности и того же поколения, поскольку в его состав дополнительно включен редуктор и теплообменник – последний как бы обволакивает турбину снаружи. А вкупе с автоматической гидромеханической трансмиссией X-1100–3B единый энергетический блок танка весит 3860 кг.

Словом, газотурбинный двигатель танкового исполнения – очень сложный в конструктивном отношении агрегат, к тому же дорогой в производстве; его создание оказалось под силу только ученым, конструкторам и инженерам ведущих сверхдержав.

При этом газовая турбина выгодно отличается от дизеля лучшей приемистостью, более высокими показателями мощности и крутящего момента на низких и средних скоростях вращения, а также пониженным шумом. Высокое соотношение массы к мощности, достигнутое 40 лет назад на силовых агрегатах «абрамсов» и «восьмидесяток», стало доступным для форсированных дизелей с турбокомпрессорами лишь недавно.

«Благодаря высоким мощностным показателям двигателей ГТД-1000Т/ГТД-1250 танки серии Т-80 имеют самые высокие в мире маневренные, динамические и скоростные качества», – говорится на сайте Завода им. В.Я. Климова. Назначенный ресурс до капремонта для ГТД-1250 составляет тысячу часов (как у многих танковых дизелей), а новые варианты исполнения мотора обещают на порядок больше. На базе серийного двигателя созданы варианты с кратковременным режимом 1400 л.с., а также опытные образцы мощностью 1500 л.с. и более при сохранении исходных массо-габаритных параметров.

Словом, по части силовой установки газотурбинные танки и сегодня находятся на уровне современных требований. Для военных главное – грамотно воспользоваться их преимуществами в целях повышения обороноспособности государства.

Обещания Трампа и решения Пентагона

Важность темы газотурбинных танков подчеркнул визит президента США в марте прошлого года на принадлежащее Пентагону предприятие Lima Army Tank Plant. Трамп выбрал удобное время: за пару месяцев до его появления предприятие получило заказ на доработку очередной партии из 174 «абрамсов» до уровня М1А2С (SEP v3). Выступая перед рабочими, он сказал: «В течение следующих трех лет мы инвестируем больше 6 миллиардов долларов в усовершенствование и модификацию танков М-1. Это почти в два раза больше, чем прошлая администрация инвестировала за восемь лет».

По словам Трампа, американская промышленность будет выпускать по одному ОБТ ежедневно. Как это будет реализовано на практике – неясно. Центр танкостроения фирмы «Крайслер» в Детройте, где в течение 1980–1996 годов было выпущено свыше 10 тыс. танков и технологических комплектов для их сборки, давно прекратил свое существование. А предприятие в Лайме фактически является ремонтно-восстановительным центром, специализированным на переделках ранее изготовленных машин с использованием сохранившегося производственного задела и вновь изготовленных элементов. Других действующих танковых производств у США в настоящее время не имеется.

Скорее всего Пентагон пока ограничится модернизацией существующего парка «абрамсов», численность которого оценивается от 6 до 8 тыс. экземпляров (из них более половины – на хранении). Самый современный вариант M1A2C (SEP v3) поступил на испытания пять лет назад, спустя пару лет началось опытная эксплуатация, а первый батальон (бригады «Серые волки» 1-й Кавалерийской дивизии) перевооружился в июле 2020 года.

Поскольку газотурбинный агрегат AGT-1500 показал себя достаточно надежным, проводимые доработки его не затрагивают. И это при том, что в ходе производства и модернизации М-1 потяжелел (в основном за счет дополнительной брони) с 54 до 67 т. Для экономии моторесурса доработанные танки получают вспомогательную силовую установку (ВСУ) либо электрические батареи, способные питать системы танка на протяжении до 10 часов.

Главное направление модернизации – замена оборудования и программного обеспечения. Устанавливаются новые электрооптические приборы, противопожарная защита, радиостанция и тактическая навигационная система Blue Force Tracker, позволяющая экипажам быстрее реагировать на изменяющуюся обстановку и эффективнее координировать свои действия в ходе боя.

Помимо наложенных на корпус и башню дополнительных листов многослойной брони и навешанных по бокам блоков динамической защиты ARAT крайняя модификация М1А2С SEP v3 также оснащается системой активной защиты «Трофи» израильской фирмы «Рафаэль». Система предназначена для перехвата вражеских средств поражения, включая ракеты, снаряды и выстрелы гранатометов. Они уничтожаются в непосредственной близости от защищаемого объекта специальными ядрами, выстреливаемыми двумя пусковыми установками по команде компьютера, обрабатывающего данные с компактной радиолокационной станции EL/M-2133 с четырьмя неподвижными антеннами.

Программы модернизации рассматриваются и странами – импортерами ранних модификаций М-1. Египет, где организована лицензионная сборка из американских техкомплектов, имеет свыше 1360 танков, другие четыре государств (Саудовская Аравия, Кувейт, Марокко и Австралия) – суммарно еще порядка 1000 экземпляров.

Идем своим путем

Работы, выполняемые на исходном Т-80БВ, находившемся в производстве с 1985 по 1992 год, менее затратны по сравнению с американской модернизаций. Тем не менее они позволяют значительно повысить боевой потенциал исходной машины. При этом «Мотобол-2» – не первый вариант отечественной модернизации.

Ранее промышленность в ходе капремонта строевых Т-80БВ выполняла их переделку в вариант Т-80У-Е1 (на вооружении с 2005 года) путем замены штатного боевого отделения на таковое от Т-80УД. Последний вариант представлял собой дизельную модификацию танка, выпускавшуюся Харьковским танковым заводом (газотурбинные Т-80 собирались в Ленинграде и Омске), стоявшую на вооружении российской армии в 90-е годы.

На рубеже веков военное ведомство решило не ремонтировать изношенные дизели украинского производства 6ТД, а снять с изношенных Т-80УД боевое отделение для последующей постановки на шасси Т-80БВ. Благо, что погон башни и привод ее вращения у всех этих танков одинаков.

Башня Т-80УД отличается лучшей броневой защитой, а его боевое отделение – более современное и включает комплекс управления огнем (КУО) 1А45 (1А45–1) вместо 1А33. Он реализует алгоритм наведения управляемых ракет 9М119 «Рефлекс» по лазерному лучу, тогда как его предшественник корректировал траекторию полета 9М112 «Кобра» радиокомандами.

Но этим работы на Т-80У-Е1 не ограничились. В дополнение к штатному силовому агрегату ГТД-1250 (или ГТД-1000, выпускается заводом «Калужский двигатель»), танк получил автономный ВСУ ГТА-18А мощностью 18 кВт. Это решение позволяет экономить моторесурс и при выключенном основном двигателе питать электротоком основные системы танка, включая привод башни и обзорно-прицельное оборудование.

Как показал опыт локальных конфликтов, экипажам ОБТ часто приходится занимать оборону на линии фронта и нести охрану порученного участка. Длительно поддерживать машину в полностью боеготовом состоянии, ожидая атаку противника в условиях вооруженного конфликта низкой интенсивности, бывает утомительно. Поэтому экипажи нередко выключают двигатель. Однако его не всегда удается быстро запустить в случае появления угрозы, и при стремительном нападении на их позицию танкисты не всегда успевают вовремя открыть огонь. Эта проблема решается постановкой ВСУ.

Активный парк газотурбинных танков Российской армии оценивается в полтысячи экземпляров. Самое крупное вооруженное ими соединение – гвардейская Кантемировская дивизия. Ее экипажи неоднократно показывали высокое профессиональное мастерство на различного рода учениях и показательных выступлениях, включая «танковый балет» на Т-80У-Е1.

Принципиальное решение на модернизацию Т-80БВ с доведением их до уровня современных требований, принятое военным ведомством в 2016 году, может привести к возвращению сотен, а может, даже и нескольких тысяч газотурбинных танков со складов долговременного хранения обратно в строй. И пусть это не новая техника, она еще может и должна послужить нашей стране. Благодаря своим качествам газотурбинные танки лучше прочих подходят для защиты северных и дальневосточных территорий, от развития которых во многом будет зависеть будущее России как сверхдержавы.

Жизнь начинается в 40 лет, утверждает известная английская поговорка. Программа модернизации Т-80БВМ, равно как и M-1A2С (SEP v3), подтверждает правоту этих слов применительно к газотурбинным танкам. 

Газотурбинные танки. Главный конструктор В.Н. Венедиктов Жизнь, отданная танкам

Газотурбинные танки

Танк «Объект 167Т»

С 1960 года в УКБТМ под руководством начальника бюро (впоследствии — отдела) нового проектирования И.А. Набутовского и вернувшегося из КНР В.Н. Венедиктова проводились работы по созданию «Объектов 167Т» и «166ТМ» с газотурбинными двигателями ГТД-3Т.

Базой для этих танков послужили шасси опытного танка — «Объекта 167» (см. главу «Объект 167») и модернизированного серийного танка Т-62 («Объекта 166М»), которые «Уралвагонзавод» активно продвигал в серийное производство.

К созданию двигателя для танка было привлечено ОКБ-29 Министерства авиационной промышленности СССР главного конструктора В.А. Глушенкова (современное наименование — ОАО «Омское моторостроительное конструкторское бюро»).

В то время научно-исследовательские институты (головной отраслевой институт — ВНИИ-100, «Научно-исследовательский институт двигателей» — НИИД, Бронетанковая академия, «НИИ БТ Полигон» в Кубинке) не имели никакого научнотехнического задела по применению ГТД в танках. Работы по танковым ГТД разворачивались в НИИ одновременно с разработкой «Объекта 167Т» в Нижнем Тагиле. В начале октября 1964 года была предпринята попытка Бронетанковой академии подключиться к решению наваливающихся на нас многочисленных проблем. В КБ прибыли вновь назначенный начальник академии генерал-полковник В.И. Жданов с группой военных ученых.

В ходе подробных обсуждений с ним стоящих перед нами задач академии был предложен перечень первоочередных работ и исследований по газотурбинной тематике, участие в которых помогло бы ускорить создание газотурбинного танка и обосновать его военное применение. Все наши предложения были приняты к исполнению, что доставило мне большое удовлетворение, т. к. из-за отсутствия моих руководителей (Набутовского и Венедиктова) в этих обсуждениях принимал участие от КБ только я один.

Руководители работ по созданию газотурбинных танков «Уралвагонзавода» В.Н.Венедиктов и И.А.Набутовский

Танк «Объект 167Т». Вид сзади сверху

Второй газотурбинный танк «Уралвагонзавода» «Объект 166ТМ»

Через несколько дней после этой встречи В.И. Жданов, будучи Народным Героем Югославии, был включен в состав военной делегации, возглавляемой Маршалом Советского Союза С.С. Бирюзовым, направляемой на празднование 20-летия разгрома немецко-фашистских войск в Югославии.

19 октября 1964 года при подлете к Белграду самолет потерпел катастрофу. Все члены делегации погибли.

Больше вопрос о сотрудничестве академии с нами не поднимался.

Работы по теме «Средний танк с газотурбинным двигателем» были заданы решением Совета Министров СССР № 173РС от 24. 01.1961 г. и были завершены в 1967 году. Выполнение ее потребовало создания оригинальных узлов силовой установки и трансмиссии, а также специальных испытательных стендов. Во время запуска танкового ГТД и первого выезда в пробег 11 апреля 1963 г. «Объекта 167Т» в опытном цехе и КБ были остановлены все работы, так всех удивил этот необычный танк и звук работающего двигателя. «Объект 167Т» явился первым в мире боевым средним танком с газотурбинным двигателем. В том заводском пробеге по грязной, разбитой танковой трассе на дистанции 20 км одиночный «Объект 167Т» имел среднюю скорость на 50 % выше соревнующегося с ним серийного танка Т-62. А вот запас хода по топливу у «167Т» был на 22 % ниже, чем у Т-62, несмотря на то, что в нем дополнительно размещалось в двух баках 620 литров топлива.

14 сентября 1964 года на территории подмосковного «22 НИИ БТ Полигона» состоялся показ военной техники высшему руководству страны, для чего туда прибыли директор «Уралвагонзавода» И.В. Окунев, главный конструктор Л. Н. Карцев с группой конструкторов и испытателей. Но сопровождавшая Н.С. Хрущева служба безопасности отделила от руководства страны создателей танка, всех проводили в подсобное помещение и попросили повернуться к окнам спиной.

«Объект 166ТМ»

Министерство обороны решило выставить на соревнование «Объект 167Т» с газотурбинным двигателем и новейший в то время танк Т-64А с дизельным двигателем 5ТДФ («Объект 432», разработанный в КБ «Завода имени Малышева» под руководством главного конструктора А.А. Морозова). Мощности обоих двигателей были одинаковыми и составляли 700 л.с.

Во время этого демонстрационного пробега «Объект 167Т» под восторженное оживление на трибунах обогнал украинский танк Т-64.

«Два часа продолжались расспросы военных об устройстве и характеристиках двигателя ГТД-3Т и танка «167Т» с этим двигателем», — вспоминал ведущий инженер ОКБ-29 И.С. Макейкин.

Директор «Уралвагонзавода» И.В. Окунев за эту победу вручил водителю-испытателю Д. С. Володченко ордер на трехкомнатную квартиру.

Сам факт показа опытного танка высшим государственным и партийным деятелям свидетельствовал о том, что руководство «Уралвагонзавода» и КБ представили на центральный военный полигон в подмосковную Кубинку не макет, не подвижный стенд-шасси, а опытный образец танка, изготовленный в соответствии с директивными документами Правительства и Управления Начальника танковых войск (УНТВ). Танк был принят военным представительством УНТВ.

Подробно об этой интересной работе рассказано в книге автора очерка [5] и воспоминаниях главного конструктора Карцева [19].

На основе тщательного анализа семилетней работы и результатов испытаний «Объектов 167Т» и «166ТМ», изготовленных по ТТЗ заказчика, и прогнозирования развития танкового двигателестроения, наше КБ совместно с Управлением начальника танковых войск Министерства обороны пришло к выводу о неперспективности газотурбинных танков. В выработке этого мужественного решения принимали активное участие Л. Н. Карцев и непосредственные руководители работ В.Н. Венедиктов и И.А. Набутовский, затратившие много сил и бессонных ночей для создания необычного танка с новым типом силовой установки.

По существу, более 40 лет назад тагильские конструкторы увидели, что газотурбинный двигатель, сделавший прорыв в авиации в резком улучшении боевых характеристик самолетов и пришедший на замену поршневым двигателям, в танкостроении потерпел фиаско.

Главные недостатки ГТД в сравнении с дизелем — плохая топливная экономичность, низкая надежность, особенно при эксплуатации танков в регионах с большой запыленностью воздуха, негативное влияние на мощность и топливную экономичность ГТД повышенных температур окружающего воздуха и пониженного барометрического давления, высокая стоимость двигателя и пр. Даже сам факт превосходства в скорости «Объекта 167Т» в сравнении с танком Т-64, продемонстрированного перед правительственными трибунами, объясняется тем, что на старте газотурбинный танк стоял с уже работающим двигателем. При боевой готовности № 1 пуск газотурбинного двигателя требует более длительного времени, чем пуск разогретого дизеля. Поршневой двигатель пускается несколько секунд, а пуск ГТД занимает несколько десятков секунд. В сравнительных разгонных испытаниях танков от начала команды «пуск двигателя» дизельный танк далеко оставит позади себя газотурбинный танк.

В эти годы были опубликованы исследования к. т. н. А.А. Благонравова (будущего главного конструктора БМП-3) о влиянии мощности двигателя на подвижность танков при движении их в колоннах (основной вид эксплуатации танков в войсках). Эти материалы окончательно убедили нас в том, что при войсковой эксплуатации преимущество в средней маршевой скорости газотурбинных танков в сравнении с дизельными танками даже меньшей мощности двигателей будет совсем незначительным [20].

Директор «Уральского вагоностроительного завода им. Ф.Э. Дзержинского» И.В. Окунев

Главный конструктор ОКБ-29 Министерства авиационной промышленности СССР В. А. Глушенков

Несмотря на то, что в последующие годы по указанию секретаря ЦК КПСС Д.Ф. Устинова, отвечающего за оснащение Советской Армии современной военной техникой, были развернуты с невиданным размахом работы по внедрению ГТД в танк, завершившиеся принятием на вооружение танка Т-80, справедливость сделанных выводов руководством тагильского КБ о неперспективности газотурбинных танков подтверждена самой жизнью.

Все серийные танки, изготовленные на «Уралвагонзаводе», оснащаются дизельными двигателями. Это помогло сохранить на УВЗ танковое производство в период массовой гибели многих заводов ВПК после распада СССР и, тем самым, спасти от краха бронетанковую отрасль страны. Два других танковых завода России в Санкт-Петербурге и Омске, занятые в советское время изготовлением газотурбинных танков Т-80 (Т-80У), не имея заказов Министерства обороны России и от иностранных заказчиков, прекратили производство этих танков, а омский завод был объявлен банкротом.

Сравнительный анализ технических характеристик газотурбинных и дизельных танков по результатам их войсковой эксплуатации приведен в книге [18].

Для меня работа над созданием «Объекта 167Т» явилась чрезвычайно интересной и ожидаемой. Я — выпускник «Казанского авиационного института», моторостроительного факультета, вырос на этой работе до руководителя группы — заместителя начальника бюро нового проектирования, был активным участником ее выполнения.

Водитель-испытатель газотурбинных танков «Уралвагонзавода» Д.С. Володченко

Модель-копия танка «Объект 167Т» в масштабе 1/35, выполненная итальянским моделистом Марко Фоли в 2008 году

Общий вид моторно-трансмиссионного отделения «Объекта 167Т»

Газотурбинный двигатель ГТД-3Т

Возле первого в мире боевого среднего газотурбинного танка «Объект 167Т» в музее бронетехники УВЗ. Участники создания танка: 2-й слева — Н.И. Троицкий (НИИД, г. Москва), 4-й слева — Э.Б. Вавилонский (УКБТМ), 6-й слева — Г.А. Хейфиц (УКБТМ), 8-й слева — Л.С. Долгов (УКБТМ)

В 1963 году в составе экипажа участвовал в первом выезде «Объекта 167Т» на полигон в заводской пробег перед восторженными взорами многих работников КБ и опытного цеха.

Видел, с каким воодушевлением работали над созданием опытных объектов Валерий Николаевич и Иосиф Абрамович, постигая новое для них дело, преодолевая трудности в проектировании систем ГТД при отсутствии необходимых исходных данных, методик расчета и даже помощи НИИ. Гордился тем, что Венедиктов и Набутовский интенсивно «выжимали» из меня знания теории лопаточных машин, тепловых расчетов газотурбинного двигателя, ставили передо мной жесткие сроки для подготовки ответов на многочисленные возникавшие вопросы.

Удивляло и радовало, что мои крупные руководители, не стеснялись учиться обретению знаний в новой для них области техники. Эти качества характера я наблюдал впоследствии у Валерия Николаевича на протяжении всей его работы в КБ.

У Валерия Николаевича и Иосифа Абрамовича я получил важный урок — уметь предвидеть результаты своих работ, объективно и ответственно оценивать их, не боясь остановить развитие работ из-за отсутствия перспективы, даже если эту работу поддерживает руководство страны, и рукоплещут зрители.

как проходит модернизация основных боевых машин российской армии — РТ на русском

В 2018 году в российскую армию начнут поступать модернизированные версии основных танков — Т-90М и Т-80БВМ. Обновление танкового парка происходит с учётом опыта сирийской кампании и требований современного боя. Машины получат улучшенную защиту, передовое автоматизированное оборудование и более совершенные двигатели. Подробнее о новых разработках российского оборонного-промышленного комплекса — в материале RT.

Модернизированный «Владимир»

 

В ближайшие месяцы на вооружение российской армии будет принят основной боевой танк Т-90М «Прорыв-3» (объект 188М). Первая партия, которая поступит в войска, составит 30—40 машин. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу корпорации «Уралвагонзавод» (УВЗ).

Т-90 «Владимир» является перспективной разработкой конца 1980-х годов. В 2000-х годах эта машина стала самой популярной на мировом рынке. Помимо прекрасных ходовых характеристик и огневой мощи, модель отличалась от предшественника (Т-72Б) наличием автоматизированной системы управления огнём.

По информации Международного института стратегических исследований (IISS), в российских войсках на ходу 350 T-90 и T-90А. С 2011 года УВЗ не производит эту машину, а в 2015 году стартовали опытно-конструкторские работы (ОКР) по «Прорыву-3».

  • Танки Т-90
  • РИА Новости

Т-90М будет отличать новый боевой башенный модуль с улучшенной системой управления огнём и более современной системой заряжания. При этом орудия останутся теми же: 125-мм гладкоствольная пушка 2А46М-4, спаренный 7,62 мм пулемёт ПКТМ и 12,7 мм НСВ «Утёс».

Осведомлённость экипажа Т-90М значительно возрастёт. На танке установлена система видеонаблюдения за окружающим пространством и многоканальный панорамный тепловизионный прицел, который позволяет вести бой в любом направлении в любое время суток.

Современный программно-технический комплекс связи позволит Т-90М действовать на театре военных действий (ТВД) в рамках единого информационного пространства. Машина фактически интегрирована в автоматизированную систему управления тактического звена.

Также по теме

Минобороны России опубликовало видео работы экипажа танка Т-90

Ко Дню танкиста Минобороны России опубликовало видео работы экипажа боевой машины Т-90. Как сообщает оборонное ведомство, особый…

На Т-90М установят двигатель В-92С2 мощностью 1000 л.с. Силовая установка будет снабжена программируемым подогревателем, который уменьшит время запуска в холодное время года. Снабжение электрических приборов при отключённом двигателе будет осуществляться с помощью дизель-генераторной установки.

Также конструкторы УВЗ поработали над улучшением защитных свойств танка. За лобовую часть будут отвечать клиновидные элементы динамической защиты «Реликт» разработки московского НИИ стали (2006 год). Комплекс способен уберечь машину от большинства современных снарядов, а модульная компоновка облегчает ремонт и замену повреждённых конструкций.

«При создании комплекса дополнительных средств защиты были учтены особенности предыдущих проектов. Результатом этого стало определённое сокращение ослабленных зон дополнительной защиты, что положительным образом сказалось на общих параметрах живучести техники. В сочетании с активной защитой всё это должно давать значительный прирост реальной эффективности», — отметили в УВЗ.

«Реактивный» танк

 

В настоящее время на завершающем этапе испытаний находится ещё одна модернизированная версия позднесоветского танка. Речь идёт о Т-80БВМ, которая по своим тактико-техническим характеристикам будет сопоставима с боевыми возможностями Т-72Б3.

Контракт на модернизацию Т-80БВ был заключён между Минобороны РФ и нижнетагильским предприятием 24 августа 2017 года на международной выставке «Армия». Как уточнили в «Уралвагонзаводе», соглашение носит «долгосрочный характер», а объём первой партии может составить два танковых батальона (60—80 машин).

  • Модернизированный танк Т-80БВМ на демонстрации бронетанковой техники в честь Дня танкиста на территории 33-го общевойскового полигона. Луга (Ленинградская область), 09.09.2017
  • © Decoder / otvaga2004.mybb.ru

Официальные источники не сообщают количество Т-80БВ в войсках РФ. Согласно подсчётам IISS, на начало 2017 года на вооружении российской армии состояло 450 Т-80 в версии «БВ» и «У». При этом на хранении находилось 3 тыс. Т-80Б, Т-80БВ и Т-80У.

О решении военного ведомства модернизировать часть парка Т-80 СМИ сообщали в конце 2016 года. Работы были поручены двум предприятиям, входящим в структуру УВЗ, — АО «Омсктрансмаш» и АО «СКБ транспортного машиностроения» (Санкт-Петербург).

Базовая модель Т-80 (1976 год) была революционной разработкой кировского СКБ-2. Это был первый в мире серийный танк с единой газотурбинной силовой установкой. Главными достоинствами машины стали выдающиеся ходовые качества. Т-80 был намного быстрее и манёвренней своих конкурентов.

Также по теме

Т-80 для чайников: тест-драйв легендарного танка от корреспондента RT

В воскресенье, 10 сентября, свой профессиональный праздник отмечают российские танкисты. Накануне корреспондент RT Илья Петренко…

В сценарии сухопутной войны с НАТО предполагалось использовать Т-80 как одно из основных средств прорыва обороны противника. В ответ на агрессию альянса группировка машин с газотурбинными двигателями должна была нанести молниеносный асимметричный удар. Поэтому детище СКБ-2 в шутку прозвали «танком Ла-Манша».

Скорость Т-80 достигает 80 км/ч (против 65 км/ч дизельного Т-72). Шум двигателя Т-80 оглушителен и напоминает звук взлетающего истребителя. По этой причине танк получил ещё одно прозвище — «реактивный».

Т-80БВМ, как Т-90М, будет оснащён комплексом защиты «Реликт». Огневая мощь танка не изменится. Как и прежде, на нём будут стоять 125 мм пушка и два пулемёта калибра 7,62 мм и 12,7 мм. Изменения коснутся системы управления огнём. Известно, что Т-80БВМ получит всепогодный тепловизионный прицел «Сосна-У», способный обнаруживать танки противника на расстоянии до 5 км, и автоматизированное цифровое оборудование.

Мощность газотурбинного двигателя (ГТД) модернизированного танка составит 1250 л.с. Обновлённая силовая установка будет менее «прожорливой», чем на предыдущих моделях. Расход топлива позднесоветского Т-80 составлял до 8 л на 1 км, а у Т-72 и Т-90 этот показатель не превышает 4 л.

Чтобы сократить расход топлива, петербургское СКБ разработало систему синхронного включения генератора и стартера запуска двигателя Т-80БВМ. Ожидается, что на один километр пути модернизированный танк будет тратить 4—5 л топлива, сохранив все свои прежние преимущества, включая «всеядность».

  • Т-80БВМ
  • © Пресс-служба Минобороны РФ

Немаловажное преимущество ГТД перед дизельным двигателем заключается в быстроте запуска в условиях мороза (3 минуты при -40 °C против 30 минут у дизельной установки). Силовая установка Т-80 заменяется в течение 3—4 часов (у дизельного аналога — 6—12 часов). Однако ремонт ГТД требует демонтажа и отправки в цех, что в полевых условиях превращается в недостаток.

Реализация потенциала

 

Минобороны РФ объясняет необходимость модернизации недостатками серийной танковой техники, которые были выявлены в ходе сирийской операции. В частности, об этом 7 сентября 2017 года заявил начальник главного автобронетанкового управления Минобороны РФ Александр Шевченко.

В западных СМИ утвердилась точка зрения, что модернизация танкового парка (как и другой военной техники РФ) укладывается в русло курса Москвы на противостояние с НАТО. В рамках этой политики Россия якобы усиливает ударные группировки вблизи западных рубежей, пополняя их новейшим и модернизированным оружием.

Также по теме

От «цистерн» до «Арматы»: как на протяжении столетия менялась бронетанковая техника

15 сентября 1916 года в битве при Сомме англичанами впервые были применены танки. Несмотря на большое количество недоработок, эти…

Главный редактор журнала «Арсенал Отечества» Виктор Мураховский придерживается иной точки зрения. По его словам, Т-80БВМ предназначен в большей степени для усиления арктической группировки войск. А 1-я гвардейская танковая армия, вызывающая беспокойство у НАТО, будет перевооружаться на Т-90М и Т-14 «Армата».

«Газотурбинные двигатели по своим характеристикам практически идеально подходят для эксплуатации в Арктике. Не думаю, что Т-80БВМ будут массово поступать в части Западного военного округа. По моей информации, Кантемировская дивизия (входит в 1-ю армию), которая сейчас вооружена Т-80БВ, будет получать только технику нового поколения — Т-90М и Т-14», — сообщил RT Мураховский.

Эксперт сомневается, что решение Минобороны РФ о модернизации танкового парка было вызвано обострением геополитической ситуации и является ответом на расширение военной инфраструктуры альянса. По мнению Мураховского, обновление парка Т-80 и Т-90 продиктовано вполне прагматичными соображениями.

«Прошло более двух десятилетий, и машины должны получить более современное оборудование и комплексы защиты. Цель модернизации Т-80БВМ — приблизить боевые возможности машины к тем, которыми обладает Т-72Б3. В свою очередь, обновление Т-90М направлено на реализацию заложенного в этом танке потенциала до масштабного поступления Т-14», — отметил Мураховский.

Использование газовых турбин в военной технике | Military Wiki

«Микротурбина» перенаправляется сюда. Для турбин в электричестве см. Ветряная турбина. Для турбин в целом см. Турбина.

Примеры конфигураций газовых турбин: (1) турбореактивный, (2) турбовинтовой, (3) турбовальный (электрогенератор), (4) двухконтурный двухконтурный двигатель, (5) двухконтурный турбореактивный двигатель с дожиганием.

Газовая турбина , также называемая турбиной внутреннего сгорания , представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания.Он имеет расположенный перед ним вращающийся компрессор, соединенный с турбиной, находящейся ниже по потоку, и камеру сгорания между ними.

Принцип работы газовой турбины аналогичен работе паровой электростанции, за исключением того, что вместо воды используется воздух. Свежий атмосферный воздух проходит через компрессор, который нагревает его до более высокого давления. Затем энергия добавляется путем распыления топлива в воздух и его воспламенения, поэтому при сгорании образуется высокотемпературный поток. Этот высокотемпературный газ под высоким давлением поступает в турбину, где он расширяется до давления выхлопа , образуя при этом вал или вал .Вал турбины используется для привода компрессора и других устройств, таких как электрический генератор, который может быть соединен с валом. Энергия, которая не используется для работы вала, уходит с выхлопными газами, поэтому они имеют либо высокую температуру, либо высокую скорость. Назначение газовой турбины определяет конструкцию, так что наиболее желательная форма энергии максимизируется. Газовые турбины используются для питания самолетов, поездов, кораблей, электрических генераторов и даже резервуаров. [1]

История []

  • 50: Двигатель Героя ( aeolipile ) — Судя по всему, паровой двигатель Героя воспринимался как не более чем игрушка, и поэтому весь его потенциал не реализовывался веками.
  • 1500: «Домкрат для дымохода» был нарисован Леонардо да Винчи: Горячий воздух от огня поднимается через одноступенчатый осевой ротор турбины, установленный в вытяжном канале камина и вращающий вертел с помощью зубчатой ​​/ цепной передачи.
  • 1629: Струи пара вращали импульсную турбину, которая затем приводила в действие рабочий штамповочный стан с помощью конической передачи, разработанной Джованни Бранка.
  • 1678: Фердинанд Вербист построил модельный вагон, в котором в качестве энергии использовался паровой двигатель.

    Эскиз газовой турбины Джона Барбера из его патента

  • 1791: Джон Барбер, англичанин, получил патент на первую настоящую газовую турбину.В его изобретении было большинство элементов, присутствующих в современных газовых турбинах. Турбина предназначалась для безлошадного экипажа. [2]
  • 1872 г .: Франц Штольце спроектировал газотурбинный двигатель, но двигатель никогда не работал самостоятельно.
  • 1894: сэр Чарльз Парсонс запатентовал идею движения корабля с помощью паровой турбины и построил демонстрационное судно Turbinia , которое, несомненно, было самым быстрым судном на плаву в то время. Этот принцип движения по-прежнему полезен.
  • 1895: Три 4-тонных генератора радиального потока Parsons мощностью 100 кВт были установлены на электростанции Кембриджа и использовались для питания первой в городе схемы электрического уличного освещения.
  • 1899: Чарльз Гордон Кертис запатентовал первый газотурбинный двигатель в США («Аппарат для выработки механической энергии», патент № US 635 919). [3] [4]
  • 1900: Сэнфорд Александр Мосс представил диссертацию по газовым турбинам. В 1903 году Мосс стал инженером отдела паровых турбин General Electric в Линне, штат Массачусетс. [5] Находясь там, он применил некоторые из своих концепций при разработке турбокомпрессора. В его конструкции использовалось небольшое турбинное колесо, приводимое в движение выхлопными газами, для вращения нагнетателя. [5]
  • 1903: Норвежец Эгидиус Эллинг смог построить первую газовую турбину, которая могла производить больше энергии, чем требовалось для работы ее собственных компонентов, что считалось достижением в то время, когда знания об аэродинамике были ограничены. С помощью роторных компрессоров и турбин он выдавал 11 л.с. (по тем временам). [ необходима ссылка ]
  • 1906: Турбинный двигатель Арменго-Лемале во Франции с камерой сгорания с водяным охлаждением.
  • 1910: Импульсная турбина Хольцварта (импульсное сгорание) выработала мощность 150 киловатт.
  • 1913: Никола Тесла патентует турбину Тесла, основанную на эффекте пограничного слоя.
  • 1920-е годы Практическая теория прохождения газа через каналы была разработана А. А. Гриффит, что привело к публикации в 1926 году книги «Аэродинамическая теория конструкции турбины ». Рабочие конструкции испытательных стендов осевых турбин, пригодных для привода воздушного винта, были разработаны Королевским авиационным институтом, доказав эффективность аэродинамической обработки лопастей в 1929 году. [ необходима ссылка ]
  • 1930: Не обнаружив интереса со стороны Королевских ВВС к своей идее, Фрэнк Уиттл запатентовал конструкцию центробежной газовой турбины для реактивного движения.Первое успешное использование его двигателя было в апреле 1937 года. [необходима ссылка ]
  • 1932: BBC Brown, Boveri & Cie из Швейцарии начинает продажу осевых компрессоров и турбоагрегатов в составе парогенераторного котла Velox с турбонаддувом. По принципу газовой турбины трубы испарения пара расположены внутри камеры сгорания газовой турбины; первый завод Velox был построен в Мондевиле, Франция. [6]
  • 1934: Рауль Патерас де Пескара запатентовал двигатель со свободным поршнем в качестве газогенератора для газовых турбин. [ необходима ссылка ]
  • 1936: Ханс фон Охайн и Макс Хан в Германии разрабатывали собственную запатентованную конструкцию двигателя. [ необходима ссылка ]
  • 1936 Уиттл с другими при поддержке инвестиционных форм Power Jets Ltd [ необходима ссылка ]
  • 1937 год, запускается первый двигатель Power Jets, и Генри Тизард производит такое впечатление, что он получает государственное финансирование для его дальнейшего развития. [ необходима ссылка ]
  • 1939: Первая газовая турбина для выработки электроэнергии мощностью 4 МВт от BBC Brown, Boveri & Cie.для аварийной электростанции в Невшателе, Швейцария. [7]
  • 1946 г. Национальное предприятие газовых турбин, сформированное из Power Jets и турбинного подразделения RAE, объединило работы Уиттла и Хейна Константа. [ цитата необходима ]

Теория работы []

Газы, проходящие через идеальную газовую турбину, подвергаются трем термодинамическим процессам. Это изоэнтропическое сжатие, изобарическое (постоянное давление) горение и изэнтропическое расширение.Вместе они составляют цикл Брайтона.

В практической газовой турбине газы сначала ускоряются в центробежном или осевом компрессоре. Затем эти газы замедляются с помощью расширяющегося сопла, известного как диффузор; эти процессы увеличивают давление и температуру потока. В идеальной системе это изоэнтропия. Однако на практике энергия теряется на тепло из-за трения и турбулентности. Затем газы проходят из диффузора в камеру сгорания или подобное устройство, где добавляется тепло.В идеальной системе это происходит при постоянном давлении (изобарическое добавление тепла). Поскольку давление не изменяется, удельный объем газов увеличивается. На практике этот процесс обычно сопровождается небольшой потерей давления из-за трения. Наконец, этот больший объем газов расширяется и ускоряется направляющими лопатками сопла, прежде чем энергия будет извлечена турбиной. В идеальной системе эти газы изоэнтропически расширяются и покидают турбину с исходным давлением. На практике этот процесс не является изоэнтропическим, поскольку энергия снова теряется на трение и турбулентность.

Если устройство было разработано для привода вала, как в промышленном генераторе или турбовинтовом двигателе, выходное давление будет максимально приближено к входному давлению. На практике необходимо, чтобы на выходе оставалось некоторое давление, чтобы полностью удалить выхлопные газы. В случае реактивного двигателя из потока извлекается только давление и энергия, достаточные для приведения в действие компрессора и других компонентов.Оставшиеся газы под высоким давлением ускоряются, чтобы создать струю, которую можно, например, использовать для приведения в движение самолета.

Цикл Брайтона

Как и во всех циклических тепловых двигателях, более высокие температуры сгорания могут обеспечить большую эффективность. Однако температуры ограничены способностью стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать высокие температуры и нагрузки. Для борьбы с этим многие турбины оснащены сложной системой охлаждения лопаток.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть скорость вращения вала (валов) для поддержания скорости опрокидывания. Скорость конца лопасти определяет максимальные отношения давлений, которые могут быть получены турбиной и компрессором. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и эффективность, которые может получить двигатель. Чтобы остаточная скорость осталась постоянной, если диаметр ротора уменьшается вдвое, скорость вращения должна удваиваться. Например, большие реактивные двигатели работают со скоростью около 10 000 об / мин, а микротурбины вращаются со скоростью 500 000 об / мин. [8]

С механической точки зрения газовые турбины могут быть значительно менее сложными, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: узел вал / компрессор / турбина / альтернативный ротор (см. Изображение выше), не считая топливной системы. Однако требуемая точность изготовления компонентов и термостойких сплавов, необходимых для высокого КПД, часто делает конструкцию простой турбины более сложной, чем поршневые двигатели.

Более сложные турбины (например, те, которые используются в современных реактивных двигателях) могут иметь несколько валов (катушек), сотни лопаток турбины, подвижные лопатки статора и обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Типы газовых турбин []

Реактивные двигатели []

Типичный газотурбинный двигатель с осевым потоком J85, разрезанный для демонстрации. Поток слева направо, многоступенчатый компрессор слева, камеры сгорания в центре, двухступенчатая турбина справа.

Воздушно-реактивные двигатели — это газовые турбины, оптимизированные для создания тяги от выхлопных газов или канальных вентиляторов, подключенных к газовым турбинам. Реактивные двигатели, которые создают тягу за счет прямого импульса выхлопных газов, часто называют турбореактивными двигателями, тогда как те, которые создают тягу с добавлением канального вентилятора, часто называют турбовентиляторными или (реже) вентиляторными двигателями.

Газовые турбины также используются во многих жидкостных ракетах, газовые турбины используются для питания турбонасоса, что позволяет использовать легкие резервуары низкого давления, что позволяет значительно сэкономить сухую массу.

Турбовинтовые двигатели []

Турбовинтовой двигатель — это тип газотурбинного двигателя, который приводит в действие внешний воздушный винт с помощью редуктора. Турбовинтовые двигатели обычно используются на небольших дозвуковых самолетах, но некоторые крупные военные и гражданские самолеты, такие как Airbus A400M, Lockheed L-188 Electra и Tupolev Tu-95, также используют турбовинтовые двигатели.

Турбины авиационные газовые []

Схема лопатки турбины высокого давления

Авиопроизводители также используются в производстве электроэнергии из-за их способности отключаться и справляться с изменениями нагрузки быстрее, чем промышленные машины. Они также используются в морской промышленности для снижения веса. General Electric LM2500, General Electric LM6000, Rolls-Royce RB211 и Rolls-Royce Avon являются распространенными моделями машин этого типа. [ необходима ссылка ]

Газовые турбины наземных транспортных средств []

Rover JET1 1950 года

Модель 1967 STP Oil Treatment Special на выставке в Зале славы автодрома Индианаполиса с газовой турбиной Pratt & Whitney.

Howmet TX 1968 года выпуска, единственный гоночный автомобиль с турбинным двигателем, выигравший гонку.

Газовые турбины часто используются на кораблях, локомотивах, вертолетах, танках и, в меньшей степени, на автомобилях, автобусах и мотоциклах.

Ключевое преимущество реактивных и турбовинтовых двигателей для силовых установок самолетов — их превосходные характеристики на большой высоте по сравнению с поршневыми двигателями, особенно безнаддувными, — не имеет значения в большинстве автомобильных применений. Их преимущество в соотношении мощности и веса, хотя и менее критично, чем для самолетов, все же важно.

Газовые турбины — это мощный двигатель в очень маленьком и легком корпусе. Однако они не так отзывчивы и эффективны, как небольшие поршневые двигатели, в широком диапазоне оборотов и мощностей, необходимых в транспортных средствах. В серийных гибридных транспортных средствах, поскольку приводные электродвигатели механически отсоединены от двигателя, вырабатывающего электричество, проблемы с быстродействием, низкой производительностью на низкой скорости и низкой эффективностью при низкой выходной мощности гораздо менее важны. Турбина может работать с оптимальной скоростью для ее выходной мощности, а батареи и ультраконденсаторы могут подавать энергию по мере необходимости, при этом двигатель периодически включается и выключается, чтобы он работал только с высоким КПД.Появление бесступенчатой ​​трансмиссии также может облегчить проблему отзывчивости.

Танки []

Морские пехотинцы 1-го танкового батальона загружают многотопливную турбину Honeywell AGT1500 обратно в бак в Кэмп-Койоте, Кувейт, февраль 2003 г.

Подразделение развития немецкой армии, Heereswaffenamt (армейский совет по артиллерийскому вооружению), изучило ряд газотурбинных двигателей. для использования в танках с середины 1944 г. Первые газотурбинные двигатели для боевой бронированной машины GT 101 установили на танк «Пантера». [9] Второе применение газовой турбины в боевой бронированной машине произошло в 1954 году, когда блок PU2979, специально разработанный для танков компанией C. A. Parsons & Co., был установлен и испытан на танке British Conqueror. [10] Stridsvagn 103 был разработан в 1950-х годах и был первым серийным основным боевым танком с газотурбинным двигателем. С тех пор газотурбинные двигатели использовались в качестве ВСУ в некоторых танках и в качестве основных силовых установок в советских / российских танках Т-80 и американских танках M1 Abrams, среди прочих.Они легче и меньше дизелей при той же постоянной выходной мощности, но модели, установленные на сегодняшний день, имеют меньшую топливную экономичность, чем эквивалентный дизель, особенно на холостом ходу, требуя больше топлива для достижения той же боевой дальности. В последующих моделях M1 эта проблема была решена с помощью аккумуляторных блоков или вторичных генераторов для питания систем резервуара в неподвижном состоянии, что позволило сэкономить топливо за счет уменьшения потребности в холостом ходе основной турбины. На Т-80 можно установить три больших внешних топливных бака для увеличения дальности действия.Россия прекратила производство Т-80 в пользу дизельного Т-90 (на базе Т-72), в то время как Украина разработала дизельные Т-80УД и Т-84, мощность которых практически не превышает мощности газа. -турбинный бак. Дизельная силовая установка французского Leclerc MBT оснащена гибридной системой наддува Hyperbar. где турбокомпрессор двигателя полностью заменен небольшой газовой турбиной, которая также работает как вспомогательный турбокомпрессор выхлопных газов дизельного двигателя, позволяя регулировать уровень наддува независимо от частоты вращения двигателя и достигать более высокого пикового давления наддува (по сравнению с обычными турбонагнетателями).Эта система позволяет использовать меньший рабочий объем и более легкий двигатель в качестве силовой установки танка и эффективно устраняет турбо-лаг. Эта специальная газовая турбина / турбонагнетатель также может работать независимо от главного двигателя как обычный ВСУ.

Турбина теоретически более надежна и проста в обслуживании, чем поршневой двигатель, поскольку она имеет более простую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей, но на практике детали турбины подвержены более высокому износу из-за их более высоких рабочих скоростей. Лопасти турбины очень чувствительны к пыли и мелкому песку, поэтому при работе в пустыне воздушные фильтры необходимо устанавливать и менять несколько раз в день.Неправильно установленный фильтр, пуля или осколок снаряда, пробивающий фильтр, могут повредить двигатель. Поршневые двигатели (особенно с турбонаддувом) также нуждаются в фильтрах в хорошем состоянии, но они более устойчивы, если фильтр действительно выходит из строя.

Как и большинство современных дизельных двигателей, используемых в цистернах, газовые турбины обычно являются многотопливными двигателями.

Морское применение []

военно-морской флот []

Газовая турбина от MGB 2009

Газовые турбины используются на многих военно-морских судах, где они ценятся за их высокое отношение мощности к массе и получаемое их кораблями ускорение и способность быстро трогаться с места.

Первым военно-морским судном с газотурбинным двигателем был Motor Gun Boat MGB 2009 (ранее MGB 509 ) Королевского флота, переоборудованный в 1947 году. Metropolitan-Vickers оснастила свой реактивный двигатель F2 / 3 силовой турбиной. Паровой катер Gray Goose был переоборудован в газовые турбины Rolls-Royce в 1952 году и эксплуатировался с 1953 года. [11] Скоростные патрульные катера класса Bold Bold Pioneer и Bold Pathfinder постройки 1953 года были первые корабли, созданные специально для газотурбинных двигателей. [12]

Первыми крупномасштабными кораблями с частично газотурбинными двигателями были фрегаты Тип 81 Королевского флота (класс Tribal) с комбинированными паровыми и газовыми силовыми установками. Первый, HMS Ashanti , был сдан в эксплуатацию в 1961 году.

В 1961 году ВМС Германии спустили на воду первый фрегат класса Köln с двумя газовыми турбинами Brown, Boveri & Cie, став первым в мире комбинированным дизельным и газовым двигателем.

ВМС Дании имели на вооружении с 1965 по 1990 год 6 торпедных катеров класса Søløven (экспортная версия быстрого патрульного катера класса British Brave), которые имели 3 морских газовых турбины Bristol Proteus (позже RR Proteus) мощностью 9510 кВт. (12750 л. [13] И они также произвели 10 торпедных / управляемых ракетных катеров класса Willemoes (в строю с 1974 по 2000 год), которые имели 3 газовые турбины Rolls Royce Marine Proteus также мощностью 9510 кВт (12750 л.с.), как и лодки класса Søløven. и 2 дизельных двигателя General Motors мощностью 600 кВт (800 л.с.), также для повышения экономии топлива на малых скоростях. [14]

В период с 1966 по 1967 год ВМС Швеции изготовили 6 торпедных катеров класса Spica, оснащенных 3 турбинами Bristol Siddeley Proteus 1282, каждая из которых выдавала 3210 кВт (4300 л.с.).Позже к ним присоединились 12 модернизированных кораблей класса Norrköping с теми же двигателями. После замены кормовых торпедных аппаратов на противокорабельные ракеты они служили ракетными катерами до тех пор, пока последний не был списан в 2005 году. [15]

В 1968 году финские военно-морские силы сдали в эксплуатацию два корвета типа Турунмаа, Турунмаа и Карьяла. Они были оснащены одним из них. Газовая турбина Rolls-Royce Olympus TMB3 мощностью 16 410 кВт (22 000 л.с.) и три судовых дизеля Wärtsilä для более низких скоростей. Это были самые быстрые суда в финском флоте; они регулярно достигали скорости 35 и 37 узлов.3 узла на ходовых испытаниях. Турунмаас были выплачены в 2002 году. Karjala сегодня является кораблем-музеем в Турку, а Turunmaa служит плавучим механическим цехом и учебным судном для Политехнического колледжа Сатакунта.

Следующей серией крупных военно-морских судов стали четыре канадских вертолета класса «Ирокез» с эсминцами, впервые введенные в строй в 1972 году. Они использовали 2 главных силовых двигателя фут-4, 2 маршевых двигателя фут-12 и 3 генератора Solar Saturn мощностью 750 кВт.

Первый U.Судно S. с газотурбинным двигателем представляло собой судно Point Thatcher береговой охраны США, катер, введенный в эксплуатацию в 1961 году, который приводился в движение двумя турбинами мощностью 750 кВт (1000 л. с.), в которых использовались гребные винты с регулируемым шагом. [16] Более крупные резцы повышенной прочности класса Hamilton были первым классом резцов большего размера, в которых использовались газовые турбины, первая из которых (USCGC Hamilton ) была введена в эксплуатацию в 1967 году. Фрегаты класса Perry ВМС США, эсминцы класса Spruance и Arleigh Burke и ракетные крейсеры класса Ticonderoga .USS Makin Island , модифицированный десантный корабль класса Wasp , должен стать первым десантным кораблем ВМФ с газовыми турбинами. Судовая газовая турбина работает в более агрессивной атмосфере из-за наличия морской соли в воздухе и топливе и использования более дешевых видов топлива.

Достижения в области технологий []

Технология газовых турбин неуклонно совершенствовалась с момента своего создания и продолжает развиваться. Девелопмент активно производит как газовые турбины меньшего размера, так и более мощные и эффективные двигатели. Этим достижениям способствуют компьютерное проектирование (особенно CFD и анализ конечных элементов) и разработка современных материалов: базовые материалы с превосходной жаропрочностью (например, монокристаллические суперсплавы с аномалией предела текучести) или термобарьерные покрытия, защищающие конструкционный материал от все более высоких температур. Эти достижения обеспечивают более высокую степень сжатия и температуру на входе в турбину, более эффективное сгорание и лучшее охлаждение деталей двигателя.

Эффективность простого цикла первых газовых турбин была практически удвоена за счет включения промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно, происходят за счет увеличения начальных и эксплуатационных затрат, и они не могут быть оправданы, если снижение затрат на топливо не компенсирует увеличение других затрат. Относительно низкие цены на топливо, общее стремление отрасли свести к минимуму затраты на установку и колоссальное увеличение КПД простого цикла примерно до 40 процентов не оставляли желающих сделать выбор в пользу этих модификаций. [17]

Что касается выбросов, то задача заключается в повышении температуры на входе в турбину при одновременном снижении пиковой температуры пламени для достижения более низких выбросов NOx и соответствия последним нормам по выбросам. В мае 2011 года компания Mitsubishi Heavy Industries достигла температуры на входе в турбину 1600 ° C для газовой турбины мощностью 320 мегаватт и 460 МВт для систем выработки электроэнергии с комбинированным циклом, в которых общий тепловой КПД превышает 60%. [18]

Подшипники из фольги были коммерчески внедрены в газовые турбины в 1990-х годах.Они могут выдерживать более ста тысяч циклов пуска / останова и устраняют необходимость в масляной системе. Применение микроэлектроники и технологии переключения мощности позволило разработать коммерчески жизнеспособное производство электроэнергии с помощью микротурбин для распределения и приведения в движение транспортных средств.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей []

Ссылка на этот раздел: [19]

Преимущества газотурбинных двигателей []

  • Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями;
  • Меньше, чем большинство поршневых двигателей той же номинальной мощности.
  • Двигается только в одном направлении, с гораздо меньшей вибрацией, чем у поршневого двигателя.
  • Меньше движущихся частей, чем у поршневых двигателей.
  • Повышенная надежность, особенно в приложениях, где требуется стабильно высокая выходная мощность
  • Отработанное тепло почти полностью рассеивается в выхлопных газах. В результате получается высокотемпературный выхлопной поток, который очень хорошо подходит для кипячения воды в комбинированном цикле или для когенерации.
  • Низкое рабочее давление.
  • Высокая скорость работы.
  • Низкая стоимость и расход смазочного масла.
  • Может работать на самых разных видах топлива.
  • Очень низкие токсичные выбросы CO и HC из-за избытка воздуха, полного сгорания и отсутствия «гашения» пламени на холодных поверхностях

Недостатки газотурбинных двигателей []

  • Стоимость очень высока
  • Менее эффективен, чем поршневые двигатели на холостом ходу
  • Пуск дольше, чем у поршневых двигателей
  • Менее чувствительны к изменениям потребляемой мощности по сравнению с поршневыми двигателями
  • Характерный вой трудно подавить

Ссылки []

  1. Введение в техническую термодинамику , Ричард Э. Sonntag, Claus Borrgnakke 2007. Дата обращения 13 марта 2013.
  2. ↑ «Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института». Web.mit.edu. 1939-08-27. http://web.mit.edu/aeroastro/labs/gtl/early_GT_history.html. Проверено 13 августа 2012.
  3. ↑ «Патент US0635919». Freepatentsonline.com. http://www.freepatentsonline.com/0635919.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  4. ↑ «История — Биографии, Достопримечательности, Патенты». КАК Я. 1905-03-10. http://www.asme.org/Communities/History/Resources/Curtis_Charles_Gordon.куб. Проверено 13 августа 2012.
  5. 5,0 5,1 Лейес, стр. 231-232.
  6. ↑ «Бохумский университет» In Touch Magazine 2005 «, стр. 5» (PDF). http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/in-touch-magazin2005.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  7. ↑ Eckardt, D. и Rufli, P. «Advanced Gas Turbine Technology — ABB / BBC Historical Firsts», ASME J. Eng. Газ Турб. Мощность, 2002, с. 124, 542-549
  8. ↑ Waumans, T . ; Vleugels, P .; Peirs, J .; Аль-Бендер, Ф .; Рейнаертс, Д.(2006). «Роторно-динамическое поведение ротора микротурбины на воздушных подшипниках: методы моделирования и экспериментальная проверка, стр. 182» (PDF). Международная конференция по шумовой и вибрационной технике. http://www.isma-isaac.be/publications/PMA_MOD_publications/ISMA2006/181-198.pdf. Проверено 7 января 2013.
  9. ↑ Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин 1930-1945 гг. , Эйрлайф Паблишинг, 2002 г.
  10. ↑ Ричард М. Огоркевич, Jane’s — Технология танков , Jane’s Information Group, стр.259
  11. ↑ Walsh, Philip P .; Пол Флетчер (2004). Gas Turbine Performance (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN 978-0-632-06434-2.
  12. ↑ «» Первая судовая газовая турбина, 1947 г. «» «. Scienceandsociety.co.uk. 2008-04-23. http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10421693. Проверено 13 августа 2012.
  13. Торпедный катер класса Søløven, 1965 г.
  14. Торпедно-ракетный катер класса Виллемоэс, 1974 г.
  15. ↑ Быстрый ракетный катер
  16. ↑ «Веб-сайт историка береговой охраны США, USCGC« Пойнт Тэтчер »(WPB-82314)» (PDF).http://www.uscg.mil/history/webcutters/Point_Thatcher.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  17. ↑ Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Болес. «9-8». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2011. 510. Печать.
  18. ↑ «MHI достигает температуры на входе турбины 1600 ° C в ходе испытаний газовой турбины серии J с самым высоким в мире тепловым КПД». Mitsubishi Heavy Industries. 26 мая 2011 г. http://www.mhi.co.jp/en/news/story/1105261435.html.
  19. ↑ Брэйн, Маршалл (2000-04-01).»Как это работает». Science.howstuffworks.com. http://science.howstuffworks.com/turbine2.htm. Проверено 13 августа 2012.

Дополнительная литература []

  • Стационарные газовые турбины внутреннего сгорания, включая масло и систему управления превышением скорости Описание
  • «Авиационная газотурбинная технология» Ирвина Э. Трегера, заслуженного профессора Университета Пердью, МакГроу-Хилл, подразделение Гленко, 1979, ISBN 0-07-065158-2.
  • «Теория газовой турбины» Х.И.Х. Сараванамуттоо, Г.Ф.К. Роджерс и Х. Коэн, Pearson Education, 2001, 5-е изд., ISBN 0-13-015847-X.
  • Leyes II, Richard A .; Уильям А. Флеминг (1999). История североамериканских малых газотурбинных авиационных двигателей . Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт. ISBN 1-56347-332-1.
  • RM «Фред» Клаасс и Кристофер ДеллаКорте, «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей», Технические документы SAE, № 2006-01-3055, доступно по адресу: http://www.sae.org/technical/papers / 2006-01-3055.
  • «Модель реактивного двигателя» Томаса Кампса ISBN 0-9510589-9-1 Публикации Траплета
  • Авиационные двигатели и газовые турбины , второе издание Джека Л.Керреброк, MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4.
  • «Судебно-медицинское расследование происшествия с газовой турбиной [1]» Джона Моллоя, M&M Engineering
  • «Характеристики газовой турбины, 2-е издание» Филипа Уолша и Пола Флетчера, Wiley-Blackwell, 2004, ISBN 978-0-632-06434-2 http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-063206434X. html

Внешние ссылки []

Охлаждение воздуха на входе турбины

Использование газовых турбин в военной технике | Military Wiki

«Микротурбина» перенаправляется сюда.Для турбин в электричестве см. Ветряная турбина. Для турбин в целом см. Турбина.

Примеры конфигураций газовых турбин: (1) турбореактивный, (2) турбовинтовой, (3) турбовальный (электрогенератор), (4) двухконтурный двухконтурный двигатель, (5) двухконтурный турбореактивный двигатель с дожиганием.

Газовая турбина , также называемая турбиной внутреннего сгорания , представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания. Он имеет расположенный перед ним вращающийся компрессор, соединенный с турбиной, находящейся ниже по потоку, и камеру сгорания между ними.

Принцип работы газовой турбины аналогичен работе паровой электростанции, за исключением того, что вместо воды используется воздух. Свежий атмосферный воздух проходит через компрессор, который нагревает его до более высокого давления. Затем энергия добавляется путем распыления топлива в воздух и его воспламенения, поэтому при сгорании образуется высокотемпературный поток. Этот высокотемпературный газ под высоким давлением поступает в турбину, где он расширяется до давления выхлопа , образуя при этом вал или вал .Вал турбины используется для привода компрессора и других устройств, таких как электрический генератор, который может быть соединен с валом. Энергия, которая не используется для работы вала, уходит с выхлопными газами, поэтому они имеют либо высокую температуру, либо высокую скорость. Назначение газовой турбины определяет конструкцию, так что наиболее желательная форма энергии максимизируется. Газовые турбины используются для питания самолетов, поездов, кораблей, электрических генераторов и даже резервуаров. [1]

История []

  • 50: Двигатель Героя ( aeolipile ) — Судя по всему, паровой двигатель Героя воспринимался как не более чем игрушка, и поэтому весь его потенциал не реализовывался веками.
  • 1500: «Домкрат для дымохода» был нарисован Леонардо да Винчи: Горячий воздух от огня поднимается через одноступенчатый осевой ротор турбины, установленный в вытяжном канале камина и вращающий вертел с помощью зубчатой ​​/ цепной передачи.
  • 1629: Струи пара вращали импульсную турбину, которая затем приводила в действие рабочий штамповочный стан с помощью конической передачи, разработанной Джованни Бранка.
  • 1678: Фердинанд Вербист построил модельный вагон, в котором в качестве энергии использовался паровой двигатель.

    Эскиз газовой турбины Джона Барбера из его патента

  • 1791: Джон Барбер, англичанин, получил патент на первую настоящую газовую турбину.В его изобретении было большинство элементов, присутствующих в современных газовых турбинах. Турбина предназначалась для безлошадного экипажа. [2]
  • 1872 г .: Франц Штольце спроектировал газотурбинный двигатель, но двигатель никогда не работал самостоятельно.
  • 1894: сэр Чарльз Парсонс запатентовал идею движения корабля с помощью паровой турбины и построил демонстрационное судно Turbinia , которое, несомненно, было самым быстрым судном на плаву в то время. Этот принцип движения по-прежнему полезен.
  • 1895: Три 4-тонных генератора радиального потока Parsons мощностью 100 кВт были установлены на электростанции Кембриджа и использовались для питания первой в городе схемы электрического уличного освещения.
  • 1899: Чарльз Гордон Кертис запатентовал первый газотурбинный двигатель в США («Аппарат для выработки механической энергии», патент № US 635 919). [3] [4]
  • 1900: Сэнфорд Александр Мосс представил диссертацию по газовым турбинам. В 1903 году Мосс стал инженером отдела паровых турбин General Electric в Линне, штат Массачусетс. [5] Находясь там, он применил некоторые из своих концепций при разработке турбокомпрессора. В его конструкции использовалось небольшое турбинное колесо, приводимое в движение выхлопными газами, для вращения нагнетателя. [5]
  • 1903: Норвежец Эгидиус Эллинг смог построить первую газовую турбину, которая могла производить больше энергии, чем требовалось для работы ее собственных компонентов, что считалось достижением в то время, когда знания об аэродинамике были ограничены. С помощью роторных компрессоров и турбин он выдавал 11 л.с. (по тем временам). [ необходима ссылка ]
  • 1906: Турбинный двигатель Арменго-Лемале во Франции с камерой сгорания с водяным охлаждением.
  • 1910: Импульсная турбина Хольцварта (импульсное сгорание) выработала мощность 150 киловатт.
  • 1913: Никола Тесла патентует турбину Тесла, основанную на эффекте пограничного слоя.
  • 1920-е годы Практическая теория прохождения газа через каналы была разработана А.А. Гриффит, что привело к публикации в 1926 году книги «Аэродинамическая теория конструкции турбины ». Рабочие конструкции испытательных стендов осевых турбин, пригодных для привода воздушного винта, были разработаны Королевским авиационным институтом, доказав эффективность аэродинамической обработки лопастей в 1929 году. [ необходима ссылка ]
  • 1930: Не обнаружив интереса со стороны Королевских ВВС к своей идее, Фрэнк Уиттл запатентовал конструкцию центробежной газовой турбины для реактивного движения.Первое успешное использование его двигателя было в апреле 1937 года. [необходима ссылка ]
  • 1932: BBC Brown, Boveri & Cie из Швейцарии начинает продажу осевых компрессоров и турбоагрегатов в составе парогенераторного котла Velox с турбонаддувом. По принципу газовой турбины трубы испарения пара расположены внутри камеры сгорания газовой турбины; первый завод Velox был построен в Мондевиле, Франция. [6]
  • 1934: Рауль Патерас де Пескара запатентовал двигатель со свободным поршнем в качестве газогенератора для газовых турбин. [ необходима ссылка ]
  • 1936: Ханс фон Охайн и Макс Хан в Германии разрабатывали собственную запатентованную конструкцию двигателя. [ необходима ссылка ]
  • 1936 Уиттл с другими при поддержке инвестиционных форм Power Jets Ltd [ необходима ссылка ]
  • 1937 год, запускается первый двигатель Power Jets, и Генри Тизард производит такое впечатление, что он получает государственное финансирование для его дальнейшего развития. [ необходима ссылка ]
  • 1939: Первая газовая турбина для выработки электроэнергии мощностью 4 МВт от BBC Brown, Boveri & Cie.для аварийной электростанции в Невшателе, Швейцария. [7]
  • 1946 г. Национальное предприятие газовых турбин, сформированное из Power Jets и турбинного подразделения RAE, объединило работы Уиттла и Хейна Константа. [ цитата необходима ]

Теория работы []

Газы, проходящие через идеальную газовую турбину, подвергаются трем термодинамическим процессам. Это изоэнтропическое сжатие, изобарическое (постоянное давление) горение и изэнтропическое расширение.Вместе они составляют цикл Брайтона.

В практической газовой турбине газы сначала ускоряются в центробежном или осевом компрессоре. Затем эти газы замедляются с помощью расширяющегося сопла, известного как диффузор; эти процессы увеличивают давление и температуру потока. В идеальной системе это изоэнтропия. Однако на практике энергия теряется на тепло из-за трения и турбулентности. Затем газы проходят из диффузора в камеру сгорания или подобное устройство, где добавляется тепло.В идеальной системе это происходит при постоянном давлении (изобарическое добавление тепла). Поскольку давление не изменяется, удельный объем газов увеличивается. На практике этот процесс обычно сопровождается небольшой потерей давления из-за трения. Наконец, этот больший объем газов расширяется и ускоряется направляющими лопатками сопла, прежде чем энергия будет извлечена турбиной. В идеальной системе эти газы изоэнтропически расширяются и покидают турбину с исходным давлением.На практике этот процесс не является изоэнтропическим, поскольку энергия снова теряется на трение и турбулентность.

Если устройство было разработано для привода вала, как в промышленном генераторе или турбовинтовом двигателе, выходное давление будет максимально приближено к входному давлению. На практике необходимо, чтобы на выходе оставалось некоторое давление, чтобы полностью удалить выхлопные газы. В случае реактивного двигателя из потока извлекается только давление и энергия, достаточные для приведения в действие компрессора и других компонентов.Оставшиеся газы под высоким давлением ускоряются, чтобы создать струю, которую можно, например, использовать для приведения в движение самолета.

Цикл Брайтона

Как и во всех циклических тепловых двигателях, более высокие температуры сгорания могут обеспечить большую эффективность. Однако температуры ограничены способностью стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать высокие температуры и нагрузки. Для борьбы с этим многие турбины оснащены сложной системой охлаждения лопаток.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть скорость вращения вала (валов) для поддержания скорости опрокидывания. Скорость конца лопасти определяет максимальные отношения давлений, которые могут быть получены турбиной и компрессором. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и эффективность, которые может получить двигатель. Чтобы остаточная скорость осталась постоянной, если диаметр ротора уменьшается вдвое, скорость вращения должна удваиваться. Например, большие реактивные двигатели работают со скоростью около 10 000 об / мин, а микротурбины вращаются со скоростью 500 000 об / мин. [8]

С механической точки зрения газовые турбины могут быть значительно менее сложными, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: узел вал / компрессор / турбина / альтернативный ротор (см. Изображение выше), не считая топливной системы. Однако требуемая точность изготовления компонентов и термостойких сплавов, необходимых для высокого КПД, часто делает конструкцию простой турбины более сложной, чем поршневые двигатели.

Более сложные турбины (например, те, которые используются в современных реактивных двигателях) могут иметь несколько валов (катушек), сотни лопаток турбины, подвижные лопатки статора и обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Типы газовых турбин []

Реактивные двигатели []

Типичный газотурбинный двигатель с осевым потоком J85, разрезанный для демонстрации. Поток слева направо, многоступенчатый компрессор слева, камеры сгорания в центре, двухступенчатая турбина справа.

Воздушно-реактивные двигатели — это газовые турбины, оптимизированные для создания тяги от выхлопных газов или канальных вентиляторов, подключенных к газовым турбинам. Реактивные двигатели, которые создают тягу за счет прямого импульса выхлопных газов, часто называют турбореактивными двигателями, тогда как те, которые создают тягу с добавлением канального вентилятора, часто называют турбовентиляторными или (реже) вентиляторными двигателями.

Газовые турбины также используются во многих жидкостных ракетах, газовые турбины используются для питания турбонасоса, что позволяет использовать легкие резервуары низкого давления, что позволяет значительно сэкономить сухую массу.

Турбовинтовые двигатели []

Турбовинтовой двигатель — это тип газотурбинного двигателя, который приводит в действие внешний воздушный винт с помощью редуктора. Турбовинтовые двигатели обычно используются на небольших дозвуковых самолетах, но некоторые крупные военные и гражданские самолеты, такие как Airbus A400M, Lockheed L-188 Electra и Tupolev Tu-95, также используют турбовинтовые двигатели.

Турбины авиационные газовые []

Схема лопатки турбины высокого давления

Авиопроизводители также используются в производстве электроэнергии из-за их способности отключаться и справляться с изменениями нагрузки быстрее, чем промышленные машины. Они также используются в морской промышленности для снижения веса. General Electric LM2500, General Electric LM6000, Rolls-Royce RB211 и Rolls-Royce Avon являются распространенными моделями машин этого типа. [ необходима ссылка ]

Газовые турбины наземных транспортных средств []

Rover JET1 1950 года

Модель 1967 STP Oil Treatment Special на выставке в Зале славы автодрома Индианаполиса с газовой турбиной Pratt & Whitney.

Howmet TX 1968 года выпуска, единственный гоночный автомобиль с турбинным двигателем, выигравший гонку.

Газовые турбины часто используются на кораблях, локомотивах, вертолетах, танках и, в меньшей степени, на автомобилях, автобусах и мотоциклах.

Ключевое преимущество реактивных и турбовинтовых двигателей для силовых установок самолетов — их превосходные характеристики на большой высоте по сравнению с поршневыми двигателями, особенно безнаддувными, — не имеет значения в большинстве автомобильных применений. Их преимущество в соотношении мощности и веса, хотя и менее критично, чем для самолетов, все же важно.

Газовые турбины — это мощный двигатель в очень маленьком и легком корпусе. Однако они не так отзывчивы и эффективны, как небольшие поршневые двигатели, в широком диапазоне оборотов и мощностей, необходимых в транспортных средствах. В серийных гибридных транспортных средствах, поскольку приводные электродвигатели механически отсоединены от двигателя, вырабатывающего электричество, проблемы с быстродействием, низкой производительностью на низкой скорости и низкой эффективностью при низкой выходной мощности гораздо менее важны. Турбина может работать с оптимальной скоростью для ее выходной мощности, а батареи и ультраконденсаторы могут подавать энергию по мере необходимости, при этом двигатель периодически включается и выключается, чтобы он работал только с высоким КПД.Появление бесступенчатой ​​трансмиссии также может облегчить проблему отзывчивости.

Танки []

Морские пехотинцы 1-го танкового батальона загружают многотопливную турбину Honeywell AGT1500 обратно в бак в Кэмп-Койоте, Кувейт, февраль 2003 г.

Подразделение развития немецкой армии, Heereswaffenamt (армейский совет по артиллерийскому вооружению), изучило ряд газотурбинных двигателей. для использования в танках с середины 1944 г. Первые газотурбинные двигатели для боевой бронированной машины GT 101 установили на танк «Пантера». [9] Второе применение газовой турбины в боевой бронированной машине произошло в 1954 году, когда блок PU2979, специально разработанный для танков компанией C. A. Parsons & Co., был установлен и испытан на танке British Conqueror. [10] Stridsvagn 103 был разработан в 1950-х годах и был первым серийным основным боевым танком с газотурбинным двигателем. С тех пор газотурбинные двигатели использовались в качестве ВСУ в некоторых танках и в качестве основных силовых установок в советских / российских танках Т-80 и американских танках M1 Abrams, среди прочих.Они легче и меньше дизелей при той же постоянной выходной мощности, но модели, установленные на сегодняшний день, имеют меньшую топливную экономичность, чем эквивалентный дизель, особенно на холостом ходу, требуя больше топлива для достижения той же боевой дальности. В последующих моделях M1 эта проблема была решена с помощью аккумуляторных блоков или вторичных генераторов для питания систем резервуара в неподвижном состоянии, что позволило сэкономить топливо за счет уменьшения потребности в холостом ходе основной турбины. На Т-80 можно установить три больших внешних топливных бака для увеличения дальности действия.Россия прекратила производство Т-80 в пользу дизельного Т-90 (на базе Т-72), в то время как Украина разработала дизельные Т-80УД и Т-84, мощность которых практически не превышает мощности газа. -турбинный бак. Дизельная силовая установка французского Leclerc MBT оснащена гибридной системой наддува Hyperbar. где турбокомпрессор двигателя полностью заменен небольшой газовой турбиной, которая также работает как вспомогательный турбокомпрессор выхлопных газов дизельного двигателя, позволяя регулировать уровень наддува независимо от частоты вращения двигателя и достигать более высокого пикового давления наддува (по сравнению с обычными турбонагнетателями).Эта система позволяет использовать меньший рабочий объем и более легкий двигатель в качестве силовой установки танка и эффективно устраняет турбо-лаг. Эта специальная газовая турбина / турбонагнетатель также может работать независимо от главного двигателя как обычный ВСУ.

Турбина теоретически более надежна и проста в обслуживании, чем поршневой двигатель, поскольку она имеет более простую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей, но на практике детали турбины подвержены более высокому износу из-за их более высоких рабочих скоростей. Лопасти турбины очень чувствительны к пыли и мелкому песку, поэтому при работе в пустыне воздушные фильтры необходимо устанавливать и менять несколько раз в день.Неправильно установленный фильтр, пуля или осколок снаряда, пробивающий фильтр, могут повредить двигатель. Поршневые двигатели (особенно с турбонаддувом) также нуждаются в фильтрах в хорошем состоянии, но они более устойчивы, если фильтр действительно выходит из строя.

Как и большинство современных дизельных двигателей, используемых в цистернах, газовые турбины обычно являются многотопливными двигателями.

Морское применение []

военно-морской флот []

Газовая турбина от MGB 2009

Газовые турбины используются на многих военно-морских судах, где они ценятся за их высокое отношение мощности к массе и получаемое их кораблями ускорение и способность быстро трогаться с места.

Первым военно-морским судном с газотурбинным двигателем был Motor Gun Boat MGB 2009 (ранее MGB 509 ) Королевского флота, переоборудованный в 1947 году. Metropolitan-Vickers оснастила свой реактивный двигатель F2 / 3 силовой турбиной. Паровой катер Gray Goose был переоборудован в газовые турбины Rolls-Royce в 1952 году и эксплуатировался с 1953 года. [11] Скоростные патрульные катера класса Bold Bold Pioneer и Bold Pathfinder постройки 1953 года были первые корабли, созданные специально для газотурбинных двигателей. [12]

Первыми крупномасштабными кораблями с частично газотурбинными двигателями были фрегаты Тип 81 Королевского флота (класс Tribal) с комбинированными паровыми и газовыми силовыми установками. Первый, HMS Ashanti , был сдан в эксплуатацию в 1961 году.

В 1961 году ВМС Германии спустили на воду первый фрегат класса Köln с двумя газовыми турбинами Brown, Boveri & Cie, став первым в мире комбинированным дизельным и газовым двигателем.

ВМС Дании имели на вооружении с 1965 по 1990 год 6 торпедных катеров класса Søløven (экспортная версия быстрого патрульного катера класса British Brave), которые имели 3 морских газовых турбины Bristol Proteus (позже RR Proteus) мощностью 9510 кВт. (12750 л. [13] И они также произвели 10 торпедных / управляемых ракетных катеров класса Willemoes (в строю с 1974 по 2000 год), которые имели 3 газовые турбины Rolls Royce Marine Proteus также мощностью 9510 кВт (12750 л.с.), как и лодки класса Søløven. и 2 дизельных двигателя General Motors мощностью 600 кВт (800 л.с.), также для повышения экономии топлива на малых скоростях. [14]

В период с 1966 по 1967 год ВМС Швеции изготовили 6 торпедных катеров класса Spica, оснащенных 3 турбинами Bristol Siddeley Proteus 1282, каждая из которых выдавала 3210 кВт (4300 л.с.).Позже к ним присоединились 12 модернизированных кораблей класса Norrköping с теми же двигателями. После замены кормовых торпедных аппаратов на противокорабельные ракеты они служили ракетными катерами до тех пор, пока последний не был списан в 2005 году. [15]

В 1968 году финские военно-морские силы сдали в эксплуатацию два корвета типа Турунмаа, Турунмаа и Карьяла. Они были оснащены одним из них. Газовая турбина Rolls-Royce Olympus TMB3 мощностью 16 410 кВт (22 000 л.с.) и три судовых дизеля Wärtsilä для более низких скоростей. Это были самые быстрые суда в финском флоте; они регулярно достигали скорости 35 и 37 узлов.3 узла на ходовых испытаниях. Турунмаас были выплачены в 2002 году. Karjala сегодня является кораблем-музеем в Турку, а Turunmaa служит плавучим механическим цехом и учебным судном для Политехнического колледжа Сатакунта.

Следующей серией крупных военно-морских судов стали четыре канадских вертолета класса «Ирокез» с эсминцами, впервые введенные в строй в 1972 году. Они использовали 2 главных силовых двигателя фут-4, 2 маршевых двигателя фут-12 и 3 генератора Solar Saturn мощностью 750 кВт.

Первый U.Судно S. с газотурбинным двигателем представляло собой судно Point Thatcher береговой охраны США, катер, введенный в эксплуатацию в 1961 году, который приводился в движение двумя турбинами мощностью 750 кВт (1000 л.с.), в которых использовались гребные винты с регулируемым шагом. [16] Более крупные резцы повышенной прочности класса Hamilton были первым классом резцов большего размера, в которых использовались газовые турбины, первая из которых (USCGC Hamilton ) была введена в эксплуатацию в 1967 году. Фрегаты класса Perry ВМС США, эсминцы класса Spruance и Arleigh Burke и ракетные крейсеры класса Ticonderoga .USS Makin Island , модифицированный десантный корабль класса Wasp , должен стать первым десантным кораблем ВМФ с газовыми турбинами. Судовая газовая турбина работает в более агрессивной атмосфере из-за наличия морской соли в воздухе и топливе и использования более дешевых видов топлива.

Достижения в области технологий []

Технология газовых турбин неуклонно совершенствовалась с момента своего создания и продолжает развиваться. Девелопмент активно производит как газовые турбины меньшего размера, так и более мощные и эффективные двигатели.Этим достижениям способствуют компьютерное проектирование (особенно CFD и анализ конечных элементов) и разработка современных материалов: базовые материалы с превосходной жаропрочностью (например, монокристаллические суперсплавы с аномалией предела текучести) или термобарьерные покрытия, защищающие конструкционный материал от все более высоких температур. Эти достижения обеспечивают более высокую степень сжатия и температуру на входе в турбину, более эффективное сгорание и лучшее охлаждение деталей двигателя.

Эффективность простого цикла первых газовых турбин была практически удвоена за счет включения промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно, происходят за счет увеличения начальных и эксплуатационных затрат, и они не могут быть оправданы, если снижение затрат на топливо не компенсирует увеличение других затрат. Относительно низкие цены на топливо, общее стремление отрасли свести к минимуму затраты на установку и колоссальное увеличение КПД простого цикла примерно до 40 процентов не оставляли желающих сделать выбор в пользу этих модификаций. [17]

Что касается выбросов, то задача заключается в повышении температуры на входе в турбину при одновременном снижении пиковой температуры пламени для достижения более низких выбросов NOx и соответствия последним нормам по выбросам. В мае 2011 года компания Mitsubishi Heavy Industries достигла температуры на входе в турбину 1600 ° C для газовой турбины мощностью 320 мегаватт и 460 МВт для систем выработки электроэнергии с комбинированным циклом, в которых общий тепловой КПД превышает 60%. [18]

Подшипники из фольги были коммерчески внедрены в газовые турбины в 1990-х годах.Они могут выдерживать более ста тысяч циклов пуска / останова и устраняют необходимость в масляной системе. Применение микроэлектроники и технологии переключения мощности позволило разработать коммерчески жизнеспособное производство электроэнергии с помощью микротурбин для распределения и приведения в движение транспортных средств.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей []

Ссылка на этот раздел: [19]

Преимущества газотурбинных двигателей []

  • Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями;
  • Меньше, чем большинство поршневых двигателей той же номинальной мощности.
  • Двигается только в одном направлении, с гораздо меньшей вибрацией, чем у поршневого двигателя.
  • Меньше движущихся частей, чем у поршневых двигателей.
  • Повышенная надежность, особенно в приложениях, где требуется стабильно высокая выходная мощность
  • Отработанное тепло почти полностью рассеивается в выхлопных газах. В результате получается высокотемпературный выхлопной поток, который очень хорошо подходит для кипячения воды в комбинированном цикле или для когенерации.
  • Низкое рабочее давление.
  • Высокая скорость работы.
  • Низкая стоимость и расход смазочного масла.
  • Может работать на самых разных видах топлива.
  • Очень низкие токсичные выбросы CO и HC из-за избытка воздуха, полного сгорания и отсутствия «гашения» пламени на холодных поверхностях

Недостатки газотурбинных двигателей []

  • Стоимость очень высока
  • Менее эффективен, чем поршневые двигатели на холостом ходу
  • Пуск дольше, чем у поршневых двигателей
  • Менее чувствительны к изменениям потребляемой мощности по сравнению с поршневыми двигателями
  • Характерный вой трудно подавить

Ссылки []

  1. Введение в техническую термодинамику , Ричард Э.Sonntag, Claus Borrgnakke 2007. Дата обращения 13 марта 2013.
  2. ↑ «Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института». Web.mit.edu. 1939-08-27. http://web.mit.edu/aeroastro/labs/gtl/early_GT_history.html. Проверено 13 августа 2012.
  3. ↑ «Патент US0635919». Freepatentsonline.com. http://www.freepatentsonline.com/0635919.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  4. ↑ «История — Биографии, Достопримечательности, Патенты». КАК Я. 1905-03-10. http://www.asme.org/Communities/History/Resources/Curtis_Charles_Gordon.куб. Проверено 13 августа 2012.
  5. 5,0 5,1 Лейес, стр. 231-232.
  6. ↑ «Бохумский университет» In Touch Magazine 2005 «, стр. 5» (PDF). http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/in-touch-magazin2005.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  7. ↑ Eckardt, D. и Rufli, P. «Advanced Gas Turbine Technology — ABB / BBC Historical Firsts», ASME J. Eng. Газ Турб. Мощность, 2002, с. 124, 542-549
  8. ↑ Waumans, T .; Vleugels, P .; Peirs, J .; Аль-Бендер, Ф .; Рейнаертс, Д.(2006). «Роторно-динамическое поведение ротора микротурбины на воздушных подшипниках: методы моделирования и экспериментальная проверка, стр. 182» (PDF). Международная конференция по шумовой и вибрационной технике. http://www.isma-isaac.be/publications/PMA_MOD_publications/ISMA2006/181-198.pdf. Проверено 7 января 2013.
  9. ↑ Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин 1930-1945 гг. , Эйрлайф Паблишинг, 2002 г.
  10. ↑ Ричард М. Огоркевич, Jane’s — Технология танков , Jane’s Information Group, стр.259
  11. ↑ Walsh, Philip P .; Пол Флетчер (2004). Gas Turbine Performance (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN 978-0-632-06434-2.
  12. ↑ «» Первая судовая газовая турбина, 1947 г. «» «. Scienceandsociety.co.uk. 2008-04-23. http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10421693. Проверено 13 августа 2012.
  13. Торпедный катер класса Søløven, 1965 г.
  14. Торпедно-ракетный катер класса Виллемоэс, 1974 г.
  15. ↑ Быстрый ракетный катер
  16. ↑ «Веб-сайт историка береговой охраны США, USCGC« Пойнт Тэтчер »(WPB-82314)» (PDF).http://www.uscg.mil/history/webcutters/Point_Thatcher.pdf. Проверено 13 августа 2012.
  17. ↑ Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Болес. «9-8». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2011. 510. Печать.
  18. ↑ «MHI достигает температуры на входе турбины 1600 ° C в ходе испытаний газовой турбины серии J с самым высоким в мире тепловым КПД». Mitsubishi Heavy Industries. 26 мая 2011 г. http://www.mhi.co.jp/en/news/story/1105261435.html.
  19. ↑ Брэйн, Маршалл (2000-04-01).»Как это работает». Science.howstuffworks.com. http://science.howstuffworks.com/turbine2.htm. Проверено 13 августа 2012.

Дополнительная литература []

  • Стационарные газовые турбины внутреннего сгорания, включая масло и систему управления превышением скорости Описание
  • «Авиационная газотурбинная технология» Ирвина Э. Трегера, заслуженного профессора Университета Пердью, МакГроу-Хилл, подразделение Гленко, 1979, ISBN 0-07-065158-2.
  • «Теория газовой турбины» Х.И.Х. Сараванамуттоо, Г.Ф.К. Роджерс и Х. Коэн, Pearson Education, 2001, 5-е изд., ISBN 0-13-015847-X.
  • Leyes II, Richard A .; Уильям А. Флеминг (1999). История североамериканских малых газотурбинных авиационных двигателей . Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт. ISBN 1-56347-332-1.
  • RM «Фред» Клаасс и Кристофер ДеллаКорте, «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей», Технические документы SAE, № 2006-01-3055, доступно по адресу: http://www.sae.org/technical/papers / 2006-01-3055.
  • «Модель реактивного двигателя» Томаса Кампса ISBN 0-9510589-9-1 Публикации Траплета
  • Авиационные двигатели и газовые турбины , второе издание Джека Л.Керреброк, MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4.
  • «Судебно-медицинское расследование происшествия с газовой турбиной [1]» Джона Моллоя, M&M Engineering
  • «Характеристики газовой турбины, 2-е издание» Филипа Уолша и Пола Флетчера, Wiley-Blackwell, 2004, ISBN 978-0-632-06434-2 http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-063206434X. html

Внешние ссылки []

Охлаждение воздуха на входе турбины

M1 Abrams с турбинным приводом демонстрирует многие особенности газовых турбин

U.Основным боевым танком Южной армии M1 Abrams является единственный в мире наземный транспорт с турбинным двигателем. В решение использовать газовые турбины в качестве источника энергии основного боевого танка было сделано в условиях, когда установка газовых турбин на резервуар считалась безумной схемой во всем мире. В Советский Союз, основной боевой танк Т80 принял газовую турбину в качестве своей основной. источник питания, но вышел из строя, и следующее поколение T90 было оснащено дизелями.
Таким образом, основной боевой танк M1 Abrams является эффективным материалом для понять особенность газовой турбины как мощность наземного транспортного средства источник

AGT1500 газ газотурбинный двигатель

Этот двигатель был разработан Textron Lycoming, на основе турбинной технологии для двигателей тяжелых грузовиков.

Двигатель был предназначен для управления транспортными средствами напрямую без использования электричества. Двигатель имел различные особенности использования воздуха. Названный TF15, он был коммерчески доступны для промышленного использования и уже сняты с производства подробнее чем 10 лет назад. Так что много информации доступно, несмотря на военные двигатели.

Конструкция двигателя несколько сложная, имеющий три оси.


Для снижения расхода топлива теплообменник (рекуператор) оборудован. Он собирает тепловую энергию от выхлопных газов и передает эту энергию сжатому воздуху из компрессора и уменьшает количество топлива, чтобы нагреть этот воздух.
Расход воздуха в двигателе такой следует. Впитанный воздух сначала сжимается под действием низкого давления. компрессор (LC), а затем направляется в компрессор высокого давления (HC).Здесь нет интеркулер между ними. Степень сжатия воздуха 13,3 и воздух направляется в теплообменник (X) и нагревается за счет энергии выхлопной газ. Затем топливо впрыскивается и смешивается в камере сгорания. (B) и сгорел. Воздух получает высокую энергию для вращения первого турбина (HT). Эта энергия вращения используется для вращения компрессора высокого давления. упомянутый ранее. Вспомогательная мощность для выработки электроэнергии и сжатый воздух поступает от этой турбины.Все еще богатый энергией сгорел газы поступают в следующую турбину (LT), которая вращает компрессор низкого давления. Эти две турбины являются одноступенчатыми с осевым потоком, а лопатки турбины являются одноступенчатыми. охлаждение. Далее газы попадают в направляющую лопатку, оснащенную изменяемая геометрия, установленная непосредственно перед силовой турбиной (ПТ). Направление газов направляется направляющей лопаткой должным образом, чтобы передать энергию силовая турбина. Силовая турбина осевая двухступенчатая и не имеет системы охлаждения, потому что на этом этапе температура газов уже понижен.Наконец газы попадают в теплообменник, чтобы отдать энергию в теплообменник. сжатый воздух, а затем откачивается.

Этот двигатель имеет тактический холостой ход режим, характерный для боевых машин. В этом режиме двигатель работает на холостом ходу на более высокие обороты. Это функция для компенсации плохого отклика газа. турбины. Для выработки 90% выходной мощности от обычного холостого хода требуется 4 секунды. Эта задержка может быть фатальной для боевой техники. Если высокие обороты холостого хода время раскрутки компрессоров сокращается, а затем Укорочена задержка нарастания крутящего момента.Упомянутая выше направляющая лопатка служит для снизить тепловую нагрузку на приводной механизм, установив направляющую лопатку в качестве нейтральное положение. В высокая скорость холостого хода приводит к увеличению расхода топлива, но срока службы нельзя обменять на экономию топлива.

Двигатель весит 1134 кг (сухой) 1,629 м в длину, 0,991 м в ширину и 0,807 м в высоту и производит 1500 лошадиных сил.Размер сравнительно больше и в 5 раз больше. тяжелее авиационных газовых турбин того же поколения. Это потому что AGT1500 имеет встроенные редукторы и теплообменник вокруг турбоагрегат, как показано на схеме выше.
Этот теплообменник снижает коэффициент расхода топлива до 226 г / л. тепловой КПД 28%. В обычном режиме холостого хода расходуется 32 кг топлива на 1 шт. час. Топливные характеристики этого двигателя намного лучше, чем у CT58. установлен на kiha391.Особенно на холостом ходу AGT1500 потребляет почти половину CT58, несмотря на то, что у него мощность в 1,5 раза выше. Конечно в тактическом на холостом ходу расходует почти 100 кг за час, топлива втрое больше. нужен, чем обычный режим ожидания.

Трансмиссия

M1 Abrams имеет 4 ступени вперед и 2 ступенчатая реверсивная трансмиссия с гидротрансформатором, используемым в качестве гидравлического связь. Чтобы использовать преимущество крутящего момента свободной турбины, использование гидротрансформатора ограничено и используется режим блокировки.Дизель баки обычно имеют 8 скоростей, а последние баки с гидравлическим приводом имеют 4 до 6 скоростей. Дизелям требуется много передач, чтобы компенсировать их низкую крутящий момент на малых оборотах и ​​зависит от гидротрансформатора в широком диапазоне скорость. После обхода гидротрансформатора блокировочным механизмом плоский или выпуклый вверх крутящий момент дизелей все еще недостаточен для движущиеся наземные транспортные средства. Следующий На схеме показано преимущество свободного крутящего момента турбины перед турбонаддувом. заряженный дизель.AGT1500 имеет меньшую мощность, чем MTU883, но сохраняет превосходство в широком диапазоне скоростей.

Реальная производительность

В то время большая часть автомобильной промышленности отказ от использования газовых турбин в качестве движущей силы. Почему Армия США решила производить основной боевой танк с турбинным двигателем? Там должны быть преимущества для выбора турбинного бака вместо стандартного дизельный бак. Ходили слухи, что решение было принято политически освободить Крайслер, который находился в серьезном финансовом затруднении.

Расход топлива был важный вопрос. M1 Abrams отдал носилку всего 255 метров, намного короче дизельных танков типа Leopard 2 (330 метров). Этот Ценность была дана высокой крейсерской скоростью. Во время операции Desert Storm, значение помета снижено до 142 метров. путешествуя, это может быть вдвое хуже дизелей. Леопард 2 съеден 12 кг топлива в час на холостом ходу. С другой стороны, AGT1500 потреблено 2.В 5 раз больше топлива, чем у дизелей. На холостом ходу потребуется большой часть времени эксплуатации танка, и было предсказано, что огромная количество топлива потребуется для работы. В течение операции, продвижение танковых войск ограничивалось скоростью автозаправщиков.

Что армия США получила взамен за этот серьезный недостаток?
Первым было непревзойденное ускорение турбины. Свет турбины Вес и крутящий момент придавали танку высокую подвижность.
Второе — это скрытность турбины. Вращающийся и функция непрерывного горения значительно снижает большие шумы, вибрации и заметные выхлопные газы, характерные для дизелей. Так что M1 Абрамс получил прозвище «Шепчущая смерть». Турбинный чистый выхлоп и низкий уровень шума также обеспечили гораздо более комфортную среду для солдаты во время марша с танком. Невидимые выхлопы турбины были также успокаивает на полях сражений.


В-третьих, простота обслуживания. Компактный и легкий Блок питания легко заменялся и имел низкую частоту отказов. Двигатель может легко запуститься в охлаждающей среде без какого-либо разогрева операция.
Но были проблемы с выхлопом. Высокая температура, большое количество выхлопных газов испускало инфракрасные сигналы и привлекательная цель для ракет инфракрасного наведения.Пехота, идущая сразу за танком, должна избегать этих горячие газы и удалиться из выпускного отверстия. Выхлопная направляющая была оборудован в последнее время, чтобы уменьшить этот дефект.

Следующее видео хорошо раскрывает особенность газовых турбин, такая как шумы, реакции и выхлоп, когда Используется в качестве источника питания автомобиля с механизмом прямого привода. В достижение высокого уровня технологии намного превосходит Киха 391 разработан Японскими национальными железными дорогами.Было бы естественно, если бы разница в масштабе обоих рассматриваются проекты.

Следующее видео также хорошо показывает производительность газотурбинного автомобиля с прямым приводом. Меньший газ мощностью 550 л.с. турбина без глушителя была установлена ​​на Porsche 928 и показала относительную производительность. плохой отзыв для использования в автомобиле.

Источники движущей силы конкурентов много раз бросая вызов турбинам.Гонка по расходу топлива на 3700 км проходил в Швеции в 1994 году. Как и ожидалось, Leopard2 завершил гонку. расход топлива меньше половины M1 Abrams. GE предложила дизель MT883 вариант танка М1 на экспорт. Но армия США поручила GE разработать газовые турбины нового поколения и GE разработали газовую турбину LV-100 для основные боевые танки и артиллерийские машины Crusader. Из-за финансового проблема США, серийное производство двигателя не имеет пока что началось.

компьютерное моделирование «Доступен ли силовой агрегат M1 Abrams?» хорошо показывает их особенности на железной дороге. Это применимо и к боевым танкам.

Гибридно-электрический гибридный привод?

Похоже, что армия США в частности о наземном транспортном средстве с турбинным двигателем. Еще нет другой страны принял эту систему. Армия и флот США проявили большой интерес к электрическая силовая установка и компактный генератор перед.В качестве упоминается на странице ALPS Project, высокая скорость генератор устраняет многие неисправности газовых турбин, особенно в полевых условиях что требует высокой производительности. LV-100 и LV-50 предназначены для следующих боевые машины поколения, и они могут напрямую соединяться с высокой скоростью генераторы. США могут запланировать электрификацию наземных транспортных средств.

В начало страницы

Конкуренция двигателей приводит к спорам о сравнении дизелей и турбин

Engine Competition Fuels Diesel-vs.-Турбинные дебаты

01.04.2000
К Сандра И. Эрвин

Несколько производителей двигателей будут бороться за будущие армейские контракты на сумму более 3 миллиардов долларов в результате планов службы по закупке общего двигателя для двух своих флагманских машин: основного боевого танка Abrams и артиллерийской системы нового поколения Crusader.

Программа общих двигателей Abrams-Crusader заменяет ныне несуществующий проект под названием «Abrams Re-Power», о котором было объявлено в ноябре прошлого года. Это изменение, по словам представителей армии, отражает недавние сдвиги в приоритетах обслуживания. Цель состоит в том, чтобы согласовать программы Abrams и Crusader с «параллельными путями разработки новых решений для силовых установок», говорится в сообщении, опубликованном в Commerce Business Daily (CBD).

Армия попросила промышленность представить предложения до 31 мая.Ожидается, что заинтересованные поставщики продемонстрируют, что предлагаемые ими двигатели не только предлагают наилучшие доступные технологии, но также помогут армии сократить расходы на техническое обслуживание. И поскольку Crusader модернизируется, чтобы снизить его вес с 55 тонн до 40 тонн, этот двигатель также должен будет внести свой вклад в усилия программы по снижению веса.

«В программе создания двигателей мы стремимся снизить вес Crusader и снизить стоимость жизненного цикла Abrams», — заявил майор армии.Об этом заявил генерал Джон Мичич национальной обороне. Он является руководителем программы наземных боевых действий и систем снабжения.

Согласно объявлению CBD, армия «установила долгосрочный поток финансирования для разработки, интеграции, производства и применения двигательной установки танка Abrams, специально нацеленный на снижение [эксплуатации и поддержки] нагрузки на эксплуатацию и техническое обслуживание существующего двигателя, без ущерба для текущей производительности системы ».

Это будет традиционный контракт на основе затрат, разделенный на два этапа.

Запрос предложений по фазе I был опубликован в прошлом месяце. На этом этапе армия заключит контракт на разработку, производство и испытания опытного образца двигателя. Для Abrams второй этап программы будет заключаться в пятилетнем производственном контракте на производство не менее 2845 двигателей в течение восьми лет, начиная с 2003 финансового года. Подрядчикам предлагается предложить наиболее экономичные годовые темпы производства.

Для Crusader второй этап будет включать закупку 18 силовых агрегатов через главного подрядчика Crusader, United Defense LP, базирующуюся в Арлингтоне, штат Вирджиния.Силовые агрегаты будут использоваться в разработке инженерного производства (EMD) Crusader, начало которой запланировано на 2003 год. Армия ожидает, что United Defense закупит 828 силовых агрегатов в течение шести лет, начиная с 2006 финансового года. интегрирован с трансмиссией.

Эта программа может иметь огромные последствия для армии в долгосрочной перспективе, заявили официальные лица, поскольку она может помочь сэкономить миллиарды долларов на затратах на эксплуатацию и обслуживание. Мичич отметил, что на двигатель танка приходится около двух третей затрат на эксплуатацию и обслуживание транспортных средств.

Текущий двигатель в Abrams — турбина AGT 1500. Эта технология была усовершенствована в конце 1960-х годов и не модернизировалась, чтобы идти в ногу с достижениями в коммерческом секторе. Более 12000 двигателей AGT были поставлены Allied Signal со штаб-квартирой в Моррис Тауншип, штат Нью-Джерси. В настоящее время компания является частью Honeywell Inc. Последний новый AGT 1500 был поставлен в 1992 году. Новые версии Abrams, M1A2 AIM и M1A2 XXI, использовать отремонтированные двигатели.

AGT был единственным успешным применением газотурбинного двигателя в военном наземном транспортном средстве.Во всех остальных системах армия перешла на дизельные двигатели.
Экономия, ожидаемая от нового двигателя, будет связана с улучшениями в различных категориях, таких как расход топлива, количество деталей и среднее время между ремонтами.

Обычный двигатель Abrams-Crusader также приведет к эффективности, варьирующейся от более низких затрат на разработку, экономии на масштабе производственной линии, меньшего количества запасных частей для хранения и управления, общих затрат на инструменты и диагностику и общих навыков обучения, — сказал полковник.Джеймс Р. Моран, менеджер программы Abrams. Обе программы будут иметь общие технические данные, и будет одна линия по ремонту депо. Говоря армейским языком, «общая нагрузка на логистику будет уменьшена для обеих систем», — говорится в таблице брифингов, представленной Мичичем на отраслевой конференции.

Кевин М. Фейи, заместитель руководителя проекта Crusader в армии, сказал, что общий двигатель обеспечит «эксплуатационные и логистические преимущества», такие как меньшее количество взаимозаменяемых компонентов и общие испытательные и измерительные устройства.По его словам, эффективность также будет результатом работы только с одной цепочкой вспомогательных субподрядчиков.

Одним из основных источников спекуляций в промышленных кругах является вопрос о том, останется ли армия с газотурбинным двигателем для танка или перейдет на дизельный двигатель. У Crusader уже был выбран двигатель — дизельный двигатель Caterpillar Perkins мощностью 1500 лошадиных сил в паре с трансмиссией HMPT производства General Dynamics Land Systems в Стерлинг-Хайтс. Мичиган. Но теперь, когда программа возвращается к чертежной доске, чтобы ее урезать, ясно, что двигатель придется изменить.«Двигатель CV-12 слишком велик для 40-тонного Crusader», — сказал Э. Джеффри Ван Керен, официальный представитель United Defense.
Молния Crusader включает уменьшение гаубицы и машины снабжения с 55 до 40 тонн каждая. В конечном итоге армия планирует закупить 488 систем.

Однако не все снижение веса происходит за счет двигателя. Другие потенциальные цели включают переход от встроенной брони к аппликационной броне, укорачивание машины и ее сужение. Это означает, что потребуется двигатель меньшего размера и, возможно, более узкие гусеницы.Еще одно соображение — использование титана, а не стали в некоторых компонентах.

После того, как армия выберет двигатель, United Defense будет нести ответственность за интеграцию этого двигателя с трансмиссией.

Crusader Redesign
Редизайн Crusader будет продолжаться в течение 2000 года, и предложение будет передано в армию для утверждения. Прототипы будут построены на этапе EMD, который начнется в 2003 году. Системы могут быть развернуты в полевых условиях уже в 2008 году.«Это объясняет, почему двигатели должны производиться с 2006 года», — сказал Ван Керен.

В споре между дизелем и турбиной он сказал: «Мы не собираемся принимать такое решение». Этот выбор будет сделан Командованием танков и вооружений, которое управляет всеми программами по бронетехнике.

Текущий двигатель Abrams, AGT 1500, расходует около трех пятых мили на галлон. Это вряд ли экономично. «Он менее экономичен, чем дизель, потому что он вращается с высокой скоростью, чтобы получить мощность, независимо от того, сидит ли автомобиль или движется», — пояснил Питер Китинг, представитель General Dynamics Land Systems.Компания строит танк Abrams, а также рассматривает возможность участия в конкурсе двигателей со своей собственной дизельной системой.

«Армия не инвестировала в технологии турбин, а вместо этого перестраивала двигатели, заменяя изношенные детали, а не весь двигатель», — сказал Китинг. Между тем, дизельная технология улучшилась и теперь обеспечивает лучшее соотношение веса и мощности, добавил он. Это важно для «Абрамса», потому что он весит 70 тонн.

Работа, потенциально связанная с переоборудованием бака для дизельного двигателя, не будет значительной, сказал Китинг.«Никаких серьезных работ с корпусом не потребуется. Моторный отсек легко адаптируется к различным силовым установкам».

Новые двигатели, вероятно, будут установлены на армейском складе Энистон в Алабаме. «Ремонт будет проводиться в рамках более широких усилий по обновлению танков с помощью цифрового оборудования», — сказал он. «Они не привозили танки, просто чтобы заменить двигатель».

Один промышленный источник, попросивший не называть его имени, сказал, что, хотя газотурбинные двигатели менее экономичны, чем дизельные системы, армия также обеспокоена стоимостью модернизации Abrams для установки дизельного двигателя.По словам источника, армия может склоняться к турбине, потому что она более компактна и занимает меньше места, чем дизельный двигатель.

Какие факторы будут иметь большее значение при принятии решения — топливная эффективность, стоимость жизненного цикла или компактность — это то, что официальные лица армии не любят обсуждать на этих ранних этапах программы. «Я не могу сказать вам этого прямо сейчас», — сказал Мичич. «Мы подождем, чтобы увидеть предложения отрасли … Мы еще не выбрали газотурбинный двигатель или какой-либо другой двигатель».

Выступая от имени офиса программы Crusader, Фейи отрицал, что существует какое-либо предубеждение за или против любого типа двигателя.«У нас нет предпочтений», — заявил он. «Мы ищем общий двигатель, который снижает затраты на O&S Abrams, удовлетворяет требованиям Crusader по пространству и весу, а также требованиям к рабочим характеристикам [обеих машин]».

Турбинным двигателем в этом конкурсе будет LV100, который изначально был разработан для Crusader совместным предприятием Honeywell и General Electric.

LV100 — это двигатель мощностью 1500 лошадиных сил, 51 дюйм в длину, 35 дюймов в высоту и 37 дюймов в ширину.Он весит 2300 фунтов.

Джо Милитано, представитель отдела обороны и космонавтики Honeywell, Phoenix, сказал, что LV100 на 30 процентов более экономичен, чем нынешний AGT 1500. Он также имеет на 43 процента меньше деталей, чем старый двигатель, и на 500 фунтов легче.

Представитель Honeywell в офисе компании в Вашингтоне, округ Колумбия, сказал, что относительно небольшой вес LV100 дает ему преимущество перед дизельными системами. Он предположил, что, заменив двигатель в Crusader на турбину, армия сможет снизить вес машины на 2 тонны.

Эксперты, опрошенные для этой статьи, отметили, что армия обычно не использует один и тот же двигатель для разных машин. Итак, в случае с программой Abrams-Crusader существует ограниченный выбор двигателей, отвечающих требованиям обеих машин.

Традиционно дизели работают лучше всего в диапазоне от 900 до 1000 лошадиных сил. «Кроме того, есть проблемы с весом», — сказал один эксперт. «Вот почему AGT добился успеха — он может получить большую мощность и легче.Дизели тяжелее ».

Поставщики дизельных двигателей, однако, не согласны.

Уолтер МакКэндлесс — менеджер по производству двигателей в Caterpillar Defense & Federal Products, Моссвилл, штат Иллинойс. Компания будет бороться за премию Abrams-Crusader с CV -12 Perkins, который был выбран для Crusader до того, как армия решила его модернизировать. Британский производитель двигателей Perkins впоследствии был приобретен компанией Caterpillar.

«Требование для Abrams составляет 1500 лошадиных сил.Похоже, что теперь, поскольку вес Crusader будет снижен, это снизит потребляемую мощность, — сказал МакКэндлесс в интервью. — Мы сделаем некоторые вещи, чтобы уменьшить вес комплекта системы охлаждения для Crusader. Мы можем значительно снизить вес по сравнению с исходной концепцией ».

Для комбинированного пакета Abrams-Crusader, сказал он,« мы бы предложили новый двигатель и трансмиссию, а также дизель с системой охлаждения … Мы думаем, что можем поставить дизельный двигатель с модернизированной трансмиссией, отвечает требованиям дальности полета для бака и не имеет потери веса по сравнению с нынешней турбиной.«

Экономия топлива, достигаемая с помощью дизельных двигателей, — сказал он, — означает не только закупку меньшего количества топлива, но и сокращение людских ресурсов, необходимых для транспортировки топлива на поле боя.

« С турбиной обычно требуется вспомогательная силовая установка, потому что турбины потребляют хорошее количество топлива на холостом ходу. С дизельным двигателем вы позволяете двигателю работать на холостом ходу, и вам не нужна вспомогательная силовая установка ».

МакКэндлесс отметил, что двигатели Perkins используются в британских военных транспортных средствах, а также в качестве двигателей для генераторных установок.CV-12 — это коммерческий двигатель, широко используемый в генераторах электроэнергии. Он сказал, что Caterpillar приобрела Perkins, потому что хотела использовать небольшие двигатели Perkins в своем коммерческом оборудовании.

Рассмотрены варианты
General Dynamics Land Systems тем временем рассматривает возможность участия в конкурсе двигателей с дизельной системой, которую компания производит на заводе в Маскегоне, штат Мичиган.

«Мы рассматриваем наши варианты» по предложению MTU 883, — под названием GD 883 для программы Abrams-Crusader, — сказал Китинг.Компания имеет лицензию на производство этих двигателей немецким моторным конгломератом MTU München.

General Dynamics в настоящее время конкурирует за возможную закупку до 1000 танков правительством Турции. Компания предлагает M1A2 Abrams, оснащенный дизельным двигателем MTU 883, который является частью силового агрегата под названием Europack. Правительство Турции указало дизельный двигатель как часть требований к танку.

Помимо GD 883, другим кандидатом может быть AVDS 1790, который использовался в танках M1 в Израиле и в предшественнике Abrams, танке M-60.Он также используется для эвакуационной машины M8 Hercules.

Как заметил один отраслевой эксперт, работа генеральным подрядчиком танка может дать значительные преимущества в соревновании по двигателям. «General Dynamics может заявить, что это снизит затраты на модернизацию и стоимость жизненного цикла», — сказал источник.

Темы:

TAE сокращает время капитального ремонта двигателя Abrams

Газовые турбины TAE недавно доставили в армию первый танковый двигатель Abrams после капитального ремонта на базе RAAF Base Amberley.

Найджел Питтэуэй | Эмберли

Ранее газотурбинный двигатель Honeywell AGT1500, на котором установлен танк, приходилось отправлять обратно в США для капитального ремонта на ремонтной базе армии США в Алабаме — процесс, который мог занять от 9 до 12 месяцев, прежде чем силовая установка вернулась в Австралию. грунт и стоимостью до 500000 долларов за единицу.

На отремонтированном двигателе также была установлена ​​система TAE Health and Usage Monitoring (HUMS) во время капитального ремонта, и австралийская армия стала первым оператором Abrams в мире, принявшим эту систему.

Австралия закупила 59 отремонтированных основных боевых танков Abrams M1A1 в США в 2004 году, и они останутся в строю как минимум до 2035 года. В недавнем «Белом документе обороны» прогнозируется обновление возможностей в ближайшем будущем в рамках проекта Land 907 Phase 2.

AGT1500 мощностью 15 000 л.с. на валу наработал более 24 миллионов часов по всему миру и имеет модульную конструкцию, что означает, что силовой агрегат можно разделить на части в полевых условиях. Хотя во всех смыслах и целях идентичны танкам Корпуса морской пехоты США, австралийские M1A1 Abrams не обладают такой же надежностью — явление, связанное с суровыми местными условиями эксплуатации, а также с тем, как армия использует свой флот.



Начальник отдела модернизации и стратегического планирования армии генерал-майор Гас Маклахлан недавно принял сотрудников Танкового и автомобильного командования (TACOM) армии США в Мичигане для расследования того, что он описывает как «очень важные проблемы и проблемы надежности» с флотом Abrams в Австралии.

«В конце американцы проинформировали меня, сказав, что мы используем наши танки в 10 раз быстрее, чем аналогичные американские подразделения, а также мы используем их на местности, которую наши солдаты никогда бы не подумали», — сказал он делегатам. недавно на конференции SimTecT 2016 в Мельбурне.

Еще одно различие между двумя операторами Abrams заключается в том, что австралийская армия использует двигатель AGT1500 на дизельном топливе, а американские войска используют топливо Aviation Turbine (AVTUR).

Ремонтный комплекс ТАЭ

TAE подписала соглашение с Honeywell Aerospace, производителем оригинального оборудования, в июне 2014 года на полную логистическую поддержку двигателя AGT1500 со своего завода в Амберли. Этот объект ранее использовался для поддержки турбовентиляторного двигателя Pratt & Whitney TF-30, установленного в парке F-111, и был специально модифицирован для капитального ремонта AGT1500.

Honeywell и TAE совместно инвестировали в обучение местного персонала, и сегодня около 16 человек принимают непосредственное участие в капитальном ремонте двигателя AGT1500 из 110 человек, занятых в компании в Амберли.

У армии есть 85 двигателей для поддержки 59 танков, и вице-президент Honeywell в Азиатско-Тихоокеанском регионе Марк Берджесс сказал, что сотрудничество с TAE позволило значительно сократить время выполнения работ и привести к счастливому покупателю.

TAE подписала контракт на поддержку с Army в феврале прошлого года, который, по словам генерального директора Эндрю Сандерсона, охватывает капитальный ремонт 66 двигателей и условия для ремонта 27 дополнительных единиц в течение пятилетнего периода.К августу этого года первый отремонтированный двигатель был возвращен в армию, а еще три агрегата проходили капитальный ремонт в мастерской Амберли. Сандерсон сказал, что производительность планируется стабилизировать на уровне 17 двигателей в год.

Хотя до сих пор нет соглашения об этом, объект имеет хорошие возможности для поддержки танков Корпуса морской пехоты США «Абрамс», которые в течение нескольких месяцев базируются в Новой Зеландии в составе ротационных сил морской пехоты Дарвина (MRF-D). ) договоренность.

HUMming по

В 2012 году TAE купила систему мониторинга работоспособности и использования (HUMS) у Perkins Engineering и адаптировала ее к двигателю AGT1500; Теперь система будет проходить испытания в эксплуатационных условиях на одном из армейских «Абрамсов».

HUMS измеряет давление и температуру в точках двигателя, и информация загружается в модуль памяти данных (DMM), а затем снимается с бортовой сети с помощью беспроводной технологии и отправляется в TAE. Система аналогична той, которая используется в мире гражданской авиации, и может использоваться для контроля текущей работы двигателя и сигнализации о надвигающихся неисправностях. Тогда, возможно, можно будет назначить своевременное профилактическое обслуживание, чтобы избежать затрат времени и средств на снятие двигателя и отправку его обратно в мастерскую для капитального ремонта или ремонта.

Сандерсон говорит, что система может сэкономить оператору значительную сумму денег за счет срока службы двигателя и, учитывая, что парк танков Abrams исчисляется тысячами во всем мире, существует значительный экспортный рынок.

Заявление об ограничении ответственности: писатель отправился в Амберли в качестве гостя в Honeywell

Эта статья впервые появилась в выпуске ADM за ноябрь 2016 г.

Газовая турбина / Дизельные двигатели / Газовые двигатели | Ресурсы, энергия и окружающая среда | Продукция | IHI Corporation

IHI ​​предлагает широкий спектр продукции для выработки электроэнергии, включая газовые турбины, дизельные двигатели и газовые двигатели с энергосистемами простого цикла, когенерации и комбинированного цикла.Мы также предоставляем удаленный мониторинг, техническое обслуживание двигателя и другие услуги на протяжении всего жизненного цикла продукта. Мы добиваемся сокращения выбросов NOx и CO2 за счет использования газовых турбин с высоким КПД и низким уровнем выбросов. Поставляем газовые турбины для скоростных судов и других морских судов. Мы также поставляем полный спектр дизельных двигателей, от больших двигателей, способных работать на средних и низких скоростях, до моделей малых и средних размеров, обеспечивающих низкие, средние и высокие скорости. В наш разнообразный модельный ряд входят дизельные двигатели для наземных генераторов.


Газотурбинные системы выработки энергии

Газотурбинная электростанция «ЛМ6000»

Это электростанции класса 100 МВт, которые сочетают в себе две газовые турбины LM6000, два парогенератора с рекуперацией тепла и одну паровую турбину, чтобы производить самую эффективную в мире выработку электроэнергии, а также обеспечивать наилучшие экологические характеристики и надежность.

Газотурбинная электростанция «ЛМ2500»

Это электростанции класса 20–30 МВт, в которых используется высокоэффективная и очень надежная газовая турбина LM2500, созданная на основе легкого и компактного авиадвигателя.


Системы когенерации

Газотурбинная когенерационная установка «IM270»

Это типичные энергосберегающие системы, которые вырабатывают 2 МВт мощности и 6 тонн пара в час за счет сочетания нашей оригинальной спроектированной и разработанной газовой турбины IM270 с высоким КПД и низким уровнем выбросов NOx и парогенератора-утилизатора.

Когенерационная система «IM400 IHI-FLECS»

Это системы когенерации класса 4–6 МВт и оригинальные системы когенерации IHI, которые могут изменять выработку как электроэнергии, так и тепла (пара) в соответствии с потребностями.Если есть избыток пара, он может быть преобразован в выработку электроэнергии для рекуперации энергии.


Двигатели среднего / большого размера

Двухтопливный двигатель «DU-WinGD 6X72DF»

Это двухтопливный двигатель, использующий технологии сгорания с предварительным смешиванием и обедненной смесью, которые считались технически сложными для низкооборотного двухтактного двигателя.
Это большая особенность, позволяющая существенно снизить количество выбросов NOx двигателем.

Дизельный двигатель DU-Win GD 9X82

Двигатели X — это двигатели нового поколения, которые разработаны и спроектированы с высокой эксплуатационной гибкостью, чтобы адаптироваться к различным условиям работы двигателя и удовлетворять требованиям более низкого расхода топлива.Двигатели 9X82 устанавливаются на контейнеровозы компании NYK 14 000 TEU в качестве главного двигателя. Эти двигатели 9X82 оснащены «двойной рейтинговой системой», которая включает функции оптимизации двух диапазонов мощности для работы с высокой и низкой нагрузкой. Эта «Двойная рейтинговая система» — лучшая в мире технология, которая позволяет судам значительно снизить потребление топлива и снизить выбросы CO2 для обоих диапазонов, что значительно способствует экономии эксплуатационной энергии при эксплуатации судна.

DU-S.E.M.T. Дизельный двигатель Pielstick

Четырехтактный среднеоборотный двигатель, используемый в качестве основного двигателя для больших паромов и патрульных катеров береговой охраны, а также в качестве генератора для наземных электростанций.

Дизельный двигатель NIIGATA «28AHX»

Дизельный двигатель — это «экологичный» среднеоборотный дизельный двигатель (от 2070 до 6660 кВт) следующего поколения, который, очевидно, соответствует нормам IMO Tier II NOx, а также ориентирован на будущее судовых двигателей.

Используемый на земле для генераторов (от 2000 до 6300 кВт), дизельный двигатель обеспечивает высокий КПД и низкий расход топлива мирового класса, используя как DO, так и HFO.

Двухтопливный двигатель NIIGATA «28AHX-DF»

28AHX-DF — это экологически чистый двигатель, соответствующий нормам IMO Tier III по NOx в газовом режиме.В нем используется сжигание чистого газа, что позволяет соблюдать новые правила без селективного каталитического восстановления (SCR).


Системы выработки энергии на газовых двигателях

НИИГАТА Газовый двигатель «28АГС»

Газовый двигатель вносит значительный вклад в сокращение выбросов CO2 за счет высокоэффективной работы с использованием природного газа и городского газа, а также низкокалорийных газов, таких как те, которые образуются в плавильных печах с газификацией.
Модели 2000–6000 кВтэ, серия AGS с зажиганием от свечей и серия AG с микропилотным зажиганием поставляются как в пределах Японии, так и за границу в качестве стационарных электрогенераторов.


Силовые установки

Азимутальное подруливающее устройство NIIGATA «Z-PELLER®»

Z-PELLER® — самая популярная силовая установка на мировом рынке буксиров.Заказчики высоко оценивают этот силовой агрегат за его высокое качество и долговечность.
Наша линейка Z-PELLER® предлагает непрерывную мощность от 735 кВт (1000 л.с.) до 3310 кВт (4500 л.с.), что позволяет нам реагировать на различные потребности клиентов.


Система впрыска топлива

Оборудование для впрыска топлива

NICO производит и поставляет так называемое оборудование для впрыска топлива, клапан впрыска топлива и насос для впрыска топлива для 4-тактного двигателя Deisel для производителей двигателей, таких как отечественные производители двигателей, европейцы, корейцы и китайцы, а также компания Niigatra Power Systems. Материнская компания NICO.NICO также разрабатывает FIE с электрическим управлением (то есть CRS: Common Rail System), а также обычные механические FIE.

Ссылки

запросы на продукцию

Прочие товары

Продукты

Шесть самых странных двигателей боевых танков в мире

Посмотрим правде в глаза, я не думаю, что у кого-то, кто читал EngineLabs, в детстве не было какого-то игрушечного танка.Будь то реплика размером со спичечный коробок или более продвинутая модель, которую можно собрать самостоятельно, или даже игрушка с дистанционным управлением, есть вероятность, что где-то в ваших детских владениях был смешанный основной боевой танк.

Хотя вы можете сразу подумать: «Что странного в большом дизельном двигателе?» Что ж, прочтите (или посмотрите видео), чтобы увидеть, что в поисках более эффективного передвижения этих неповоротливых бронированных бегемотов использовалось несколько различных подходов, опробованных как в современной, так и в не очень современной истории.

Honeywell AGT1500

Вы, возможно, знакомы с названием Honeywell, поскольку у них есть много различных линий продукции, от вентиляторов на пьедесталах, таких как тот, который в настоящее время перемещает воздух по моему офису, до огромной линейки турбокомпрессоров (до недавнего времени) под торговой маркой « Гарретт ». AGT1500 — это турбовальный газотурбинный двигатель. Вы можете услышать это и подумать о вертолетных двигателях, но вы правы.

Турбовальные двигатели являются обычным источником энергии для современных вертолетов, и есть даже авиационный вариант AGT1500.Но мы говорим о танках, а AGT1500 выдает 1500 лошадиных сил при 3000 об / мин, а максимальный крутящий момент составляет 3950 фунт-фут всего при 1000 об / мин. Как и большинство основных боевых танков, AGT1500 может работать на широком спектре видов топлива, таких как бензин, дизельное и реактивное топливо, чтобы M1 Abrams мог работать на всем, что доступно, поскольку танки часто находятся далеко впереди своих линии питания.

Газотурбинный турбовальный двигатель линейки современных основных боевых танков M1 Abrams выглядит так, как будто он был бы более уместен в современном вертолете, чем 140-тысячная пушка на колесах, э-э, гусеницы.Зверь мощностью 1500 лошадиных сил может разогнать боевую машину до скорости более 45 миль в час, если убрать губернатора.

Гиберсон 1020

Другой танковый двигатель, у которого есть вариант самолета (вы часто заметите эту тему здесь), — это Guiberson 1020. T-1020 (T для танка; вариант самолета был A-1020) был дизельным радиальным двигателем, который приводил в действие легкий танк M3 Stuart, выпущенный в 1941 году. Однако M3 был быстро модернизирован до двух двигателей V8 в варианте M5, не потому, что 1020 был неспособен, а скорее потому, что в военное время был такой спрос на радиальные двигатели в самолетах. конфигурация.

В наземной конфигурации 9-цилиндровый Т-1020 имел объем 1021 куб. Дюйм и развивал мощность 250 лошадиных сил при 2150 об / мин. У него был чрезвычайно низкий BMEP по сегодняшним стандартам дизельных двигателей, что означало, что он был крайне неэффективен. Тем не менее, это довольно надежный двигатель, который в некоторых странах до сих пор выполняет свою первоначальную роль.

Детройт Дизель 6046

Двигатели General Motors 6046 были безумными в том смысле, что они представляли собой пару рядных двигателей Detroit Diesel 6-71, которые не были превращены в V12, а скорее в конфигурацию «U12», где две рядные шестерки были размещены рядом. -стороне и соединен с общим выходным валом.Этот уникальный двигатель использовался в ряде танков во время Второй мировой войны, но, в любом случае, для нас особенно важен вариант A2 легендарного танка M4 Sherman.

Очевидно, что будучи сдвоенной конструкцией 6-71, 6046 вытеснил вдвое больше, чем 426 кубов стандартного 6-71, на крепкие 852 сид. Показатели мощности не увеличивались так линейно: двигатель выдавал 4,10 лошадиных силы и 1000 фунт-фут крутящего момента. 6046 — один из двух в этом списке, не имеющий авиационного аналога.

GM 6046 — это так называемый U-образный двигатель.У двух дизелей 6-71 Detroit Diesel, расположенных вертикально параллельно, они были соединены с одним выходным валом и работали как единое целое. Двигатель U12 даже получил дальнейшее развитие как четырехместная установка 6-71.

Роллс-Ройс Метеор

Этот может быть нашим фаворитом в списке, в основном потому, что это танковый вариант исторического двигателя Merlin, который устанавливал, среди прочего, легендарные истребители P-51 Mustang, Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire. Как и Merlin, двигатель Meteor представляет собой конфигурацию V12 с 5-цилиндровым двигателем.Диаметр цилиндра 400 дюймов и ход поршня 6.000 дюймов для рабочего объема 1649 кубических дюймов.

В то время как двигатели Meteor были в значительной степени переработаны двигателями Merlin III, мощность Meteor была совершенно иной: 600 лошадиных сил при 2400 оборотах в минуту и ​​1450 фунт-фут крутящего момента (по сравнению с 1030 лошадиными силами Merlin III при 6,5 фунтах на квадратный дюйм наддува). Интересно, что в последнее время «Метеор» снова приобрел незначительную известность, поскольку начали появляться фотографии проекта «Метеоритный перехватчик», на котором команда шведов установила двигатель в полицейский перехватчик Ford Crown Victoria.

Ford GAA Двигатель

Двигатель Ford GAA — второй двигатель в этом списке, не имеющий авиационного варианта, хотя изначально он был разработан как авиационный двигатель на основе диаметра и хода Merlin, однако он так и не оторвался от земли (каламбур) . Вместо этого Ford взял полностью алюминиевый двигатель с двумя верхними распредвалами и четырьмя клапанами на цилиндр и снял с него четыре цилиндра, создав 60-градусный двигатель V8, который они назвали GAA.

Выдавая 500 лошадиных сил при 2600 об / мин и 1050 фунт-фут крутящего момента при 2200 об / мин без наддува на бензине из «всего» 1094 кубических дюймов, GAA устанавливался на более поздние варианты танков M4 Sherman, M7 и M10. .Как и в случае с Meteor, есть известный в Интернете Mustang 1970 года с торчащим из капота двигателем GAA.

Wright R-1820 в свое время был популярным авиационным двигателем, который устанавливал ряд легендарных самолетов с неподвижным крылом и винтокрылом. Его ставили в танки как в стандартном бензиновом, так и в дизельном вариантах.

Райт R-1820

Как и Meteor, 9-цилиндровый радиальный двигатель Wright R-1820 был построен рядом производителей двигателей по лицензии.Хотя на нем установлены многие известные самолеты, такие как DC-1, DC-2, DC-3, B-17, SBD Dauntless и даже вертолеты H-21 и H-34, здесь мы говорим о танках. Бензиновый вариант использовался в некоторых бронетранспортерах, но для танков был разработан дизельный вариант — Д-200.

Компания Caterpillar Inc. разработала дизельный вариант двигателя во время Второй мировой войны, производя половину от G-200 (бензиновый наземный вариант) мощностью 900 лошадиных сил при 2300 об / мин, а D-200 вырабатывал всего 450 лошадиных сил при 2000 об / мин. .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены. Карта сайта