Техника и вооружение 2009 07

* Степень теплообмена (о) – отношение действительного повышения температуры воздуха в теплообменнике к теоретически возможному (до температуры отработавших газов) Характеризует использование тепла отработавших газов.

** У авторов нет данных.

Автомобильный ГТД CR-2A фирмы «Крайслер» (США).

ГТД «Турбомека» А. 129 фирмы «Блекборн» (Великобритания).

ГТД «Боинг-502-1 ОС» фирмы «Боинг» (США).

Во Франции с начала 1950-х гг. фирмой «Турбомека» был создан целый ряд транспортных ГТД, часть из которых по лицензии выпускалась в Великобритании фирмами «Блекборн» и «Дженерал Эркрафт», а также в США фирмами «Континенталь Эвиейшн» и «Энджиниринг корпорейшн». ГТД фирмы «Турбомека» имели газогенератор, конструкция которого была заимствована у газогенератора турбореактивного двигателя «Палас». Он состоял из центробежного компрессора, вращающейся форсунки, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой турбины. В конструкции двигателей использовалось максимальное число взаимозаменяемых деталей, что значительно снижало стоимость их изготовления и упрощало последующий ремонт. В 1954 г. два ГТД «Турмо-500» общей мощностью 257 кВт (350 л.с.) прошли испытания в гусеничном бронетранспортере. Однако большой объем работ, выполненных фирмой «Турбомека» в области разработки более мощных ГТД для автомобилей различного назначения, например, ГТД «Артуст-600» мощностью 304 кВт (414 л.с.), не привели к созданию аналогичного двигателя для танка.

При усовершенствовании ГТД серии «Турмо» английской фирмой «Блекборн» (на входе в центробежный компрессор установили две осевые ступени со сверхзвуковыми лопатками и дополнительную ступень турбины) был создан двигатель А. 129 мощностью 599 кВт (815 л.с.). В дальнейшем планировалось увеличить мощность до 699 кВт (950 л.с.), а удельный расход топлива снизить с 445 до 408 г/кВт-ч (с 327 до 300 г/л.с.-ч). В конструкции силовой турбины использовались детали ГТД малой мощности предыдущих серий фирмы «Турбомека». Для уменьшения расхода топлива и повышения приемистости этого двигателя применялся, как и у других двигателей фирмы «Турбомека», обводной клапан, который открывался в момент разгона и перепускал газ мимо силовой турбины непосредственно в выпускной патрубок.

Двигатель А. 129 предполагалось выпускать в нескольких модификациях, которые могли быть использованы как для наземных транспортных средств, так и в авиации (в качестве силовой установки с жестким приводом, турбореактивного двигателя или двигателя с отбором воздуха от компрессора). Однако в дальнейшем работы по исследованию возможности создания и установки ГТД в объектах бронетанковой техники в Великобритании, как и во Франции, прекратили.

В США из первых транспортных ГТД наибольший интерес представляли двигатели фирмы «Крайслер», имевшие минимальный удельный расход топлива. В двигателе CR-2A это было достигнуто за счет применения поворотных лопаток силовой турбины (смещение зоны минимального удельного расхода топлива к диапазону нагрузки 50-60%) и использование теплообменника. Малый расход топлива на режиме холостого хода обеспечивался прикрытием сопл турбины низкого давления. При этом температура газа перед турбиной поддерживалась на высоком уровне, а частота вращения турбокомпрессора снижалась до минимума. При разгоне двигателя сопла резко открывались, противодавление в турбокомпрессоре падало и имевшийся теплоперепад на турбине высокого давления значительно возрастал. Это приводило к быстрому увеличению частоты вращения турбокомпрессора. Время выхода двигателя CR-2Ac режима холостого хода на максимальный составляло 1,5 с.

Использование теплообменников, как уже отмечалось, существенно увеличивало габариты ГТСУ, поэтому для уменьшения размеров в ГТД CR-2A использовался дисковый регенератор, устанавливавшийся в верхней части двигателя. В двигателе этой же фирмы модели А-831 регенератор был выполнен в виде двух дисков, располагавшихся по обеим его сторонам, что позволило наряду с уменьшением высоты создать лучшие температурные условия работы элементов двигателя благодаря симметрии потока газа.

Первой из американских фирм, установивших ГТД в танке, стала «Боинг». Этой фирмой в 1947 г. был создан газотурбинный двигатель «Боинг-502» мощностью 88 кВт (120 л.с.) и удельным расходом топлива 1111 г/ кВт-ч (817 г/л.с.-ч.), выполненный на базе авиационного двигателя «Боинг-500». Двигатели «Боинг-502» предназначались для использования в качестве приводных двигателей генераторов на минных тральщиках ВМФ США. В 1952 г. модификация этого двигателя мощностью 129 кВт (175 л.с.) была внедрена в качестве силовой установки на буксировочном тягаче «Кенворт». В 1954-1955 гг. газотурбинная силовая установка, состоявшая из двух двигателей «Боинг-502» общей мощностью 257 кВт (350 л.с.), прошла испытания в легком танке М41. Двигатели подверглись незначительной доработке, связанной с особенностями их установки в МТО танка.

Атмосферный воздух засасывался компрессором, сжимался в нем (с одновременным повышением температуры воздуха) и подавался в две симметрично расположенные горизонтальные камеры сгорания, куда одновременно с воздухом через форсунки подавалось топливо. Из камеры сгорания газообразные продукты поступали на турбину компрессора, приводя его во вращение, а оставшаяся часть – на лопатки силовой турбины, вал которой соединялся с помощью планетарного редуктора с выходным валом. Все элементы топливного регулятора, включая топливный насос с шестернями для привода агрегатов, ограничитель приемистости и отсечной клапан, монтировались в одном агрегате, в котором имелись внутренние каналы для топлива. В топливной системе использовались специальные агрегаты для регулирования подачи топлива при пуске, режиме холостого хода и максимальной частоте вращения вала турбины, а также приемистости. Приемистость двигателя ограничивалась специальным клапаном, осуществлявшим регулировку величины максимальной подачи топлива в соответствии с величиной давления воздуха на выходе из компрессора.

Дальнейшие работы по ГТСУ танка М41 приостановили из-за высокого удельного расхода топлива. Тем не менее работы по совершенствованию конструкции ГТД «Боинг» серии 502 продолжились и в итоге привели к созданию в 1958 г. модификации двигателя «Боинг-502-ЮМА» мощностью 243 кВт (330 л.с.), который был использован в качестве вспомогательного в комбинированной силовой установке шведского танка Strv-ЮЗА. По замыслу конструкторов, ГТД должен был включаться в работу периодически для обеспечения повышенных скоростей, движения в сложных дорожно-грунтовых условиях, а также пуска основного двигателя в условиях низких температур.