Техника и вооружение 2009 07

Первый отечественный автомобильный ГТД НАМИ-051 на стенде.

Автомобильный ГТД Турбо-НАМИ-053 и его продольный разрез.

Характеристика ГТД Турбо-НАМИ-053.

К1956 г. в НАМИ изготовили и провели стендовые испытания первого двухвального автомобильного ГТД НАМИ-051. Одновременно работы по созданию автомобильных ГТД развернулись в КБ Горьковского автомобильного завода под руководством главного конструктора В.М. Костюкова, где сразу было принято решение об использовании теплообменников. Уже в 1956 г. завод изготовил первые макетные образцы газотурбинного двигателя ГАЗ-99 мощностью 96 кВт (130 л.с.). Двигатели прошли испытания по узлам и в сборе, но без теплообменника, ленточная матрица которого не выдерживала тепловых ударов.

В связи с развернувшимися за рубежом работами по созданию транспортных ГТД, а также проводимыми исследованиями в данном направлении в НАМИ и НИЛД, вопрос о необходимости создания танкового ГТД был поднят заместителем председателя Совета Министров СССР В.А. Малышевым на состоявшемся 31 января 1956 г. совещании с участием главных конструкторов танков и двигателей – Ж.Я. Котина, А.А. Морозова, П.П. Исакова, Л.Н. Карцева, И.Я. Трашутина и Е.И. Артемьева.

Приводные ГТД ЗПЭ7 (слева) и 2ПВ8 (справа).

Автомобильный ГТД ГАЗ-99.

После совещания у В.А. Малышева главные конструкторы танковых КБ Ж.Я. Котин, Л.H. Карцев и П.П. Исаков в инициативном порядке приступили к разработке танков с ГТСУ. При этом широко использовались результаты НИР, выполненных в конце 1940-х – начале 1950-х гг.

К 1958 г. по техническому заданию Ж.Я. Котина для тяжелого танка «Объект 278», проектировавшегося в ОКБТ ЛКЗ, в СКБ турбинного производства этого же завода под руководством заместителя главного конструктора Г.А. Оглоблина была разработана конструкторская документация на танковый газотурбинный двигатель ГТД-1 без теплообменника с расчетной мощностью 735 кВт (1000 л .с.) и удельным расходом топлива 456 г/кВт-ч (355 г/л.с.-ч). Однако в связи с возникшими техническими и организационными трудностями (отсутствие надежных методик расчета критических частот вращения гибких валов и мер по изменению частоты вращения), срок завершения работ по ГТД-1 трижды переносился и решением Совета Министров СССР окончательно был определен на декабрь 1961 г. Тем не менее доводка двигателя затянулась до конца 1962 г., а затем и вовсе была прекращена в связи со свертыванием работ по тяжелым танкам.

Параллельно с работами по ГТД-1 наЛКЗ в 1958 г. на базе газотурбинного двигателя НАМИ-051 в СКБ-2 НАМИ совместно с конструкторским бюро СТЗ был выполнен проект газотурбинного двигателя ГТД-051А мощностью 313 кВт (425 л.с.), который предназначался для установки в легкий плавающий танк «Объект 195», разрабатывавшийся на СТЗ. Расчетный удельный расход топлива составлял 680 г/кВт-ч (500 г/л.с. ч). Этот двигатель представлял собой одну из модификаций модельного ряда ГТД НАМИ-051 – 053 (помимо модификации 051, были изготовлены двигатели моделей 052 и 053). В 1958 г. автомобильный ГТД Турбо-НАМИ-053 мощностью 257 кВт (350 л.с.), установленный на междугородном автобусе ЗИЛ-127, прошел пробеговые испытания в объеме 15500 км, которые продемонстрировали удовлетворительную тяговую характеристику и сравнительно плохую приемистость этого двигателя (время разгона составляло более 15 с). Тем не менее, при проведении испытаний двигатель проработал без демонтажа с автобуса и ремонта в течение 260 ч.

В процессе совершенствования двигателя Турбо-НАМИ-053 в СКБ-2 НАМИ разработали его улучшенную модификацию – 053А1 меньшей массы (400 кг) и удельным расходом топлива 544 г/кВт-ч (400 г/л.с.-ч). Это было достигнуто за счет увеличения степени повышения давления воздуха в компрессоре и некоторого повышения КПД компрессора и турбины. Однако высокий расход топлива в сочетании с высокой стоимостью ГТД послужил причиной прекращения дальнейших работ в направлении развития автомобильных ГТД серии НАМИ-051-053, и, соответственно, возможности их использования в легких танках первого послевоенного периода.

Одновременно с выполнением НИОКР по автомобильным ГТД в СКБ-2 НАТИ разрабатывался ГТД мощностью 735 кВт (1000 л.с.), предназначавшийся для тяжелого трактора.

Необходимо отметить, что выполненные работы по созданию отечественных автомобильных ГТД выявили необходимость внедрения высокоэффективных теплообменников регенеративного или рекуперативного типа, повышения температуры газа перед турбиной хотя бы до 1100"С и оптимизации параметров цикла. Одним из направлений дальнейшей деятельности в этой области стала разработка трехвального автомобильного ГТД с теплообменником и с промежуточным охлаждением сжатого воздуха. К работе, которую в НАМИ с 1958 г. возглавил заместитель начальника СКБ-2 B.C. Омиров, был привлечен широкий круг специалистов из смежных отраслей: В.В. Уваров, Малинин (МВТУ), Г.Ю. Степанов (ВА БТВ), Б.М. Митин (ЦИАМ), А. Дейч (МЭИ) и Б.М. Стечкин. Накопленный в процессе выполнения НИОКР научно-технический потенциал, впоследствии, в 1960-1961 гг., использовали в НАМИ при проектировании малоразмерных приводных ГТД мощностью от 22 до 110 кВт (от 30 до 150 л.с.) для автономных энергетических установок самоходных ствольных и ракетных комплексов ПВО («Шилка, «Енисей», «Куб» и «Круг»). Были разработаны и изготовлены три типа ГТД: ЗПЭб мощностью 29 кВт (40 л.с.), ЗПЭ7 мощностью 59 кВт (80 л.с.) и 2ПВ8 мощностью 88 кВт (120 л.с.). Двигатели успешно прошли все виды испытаний и были поставлены на серийное производство.

Работы по созданию транспортных ГТД малой мощности продолжились на Горьковском автозаводе в направлении совершенствования конструкции и повышения мощности автомобильного двигателя ГАЗ-99. В 1957 г. заводом был изготовлен автомобильный ГТД компактной конструкции, основные узлы которого размещались в едином литом корпусе из чугуна. В конструкции двигателя впервые применили компоновку с двумя расположенными по бокам двигателя дисковыми вращающимися теплообменниками – специфического для ГТД узла со сложной системой уплотнений. Дальнейшее совершенствование конструкции двигателя в направлении повышения его надежности и технологичности конструкции привело к появлению в 1962 г. газотурбинного двигателя ГАЗ-99Б мощностью 129 кВт (175 л.с.), три опытных образца которого прошли стендовые испытания. Удельный расход топлива по результатам испытаний составил 435 г/кВт ч (320 г/л.с.-ч). В 1965 г. был разработан двигатель ГАЗ-99В мощностью 184 кВт (250 л.с.). Применение в конструкции его внутренних корпусов жаропрочных листовых материалов, обеспечивавших надежную термоизоляцию, позволило выполнить наружный корпус двигателя из алюминиевого сплава. ГАЗ-99В прошел обширную программу стендовых испытаний, включая 300-часовые ресурсные. Удельный расход топлива в результате доводочных работ на стенде был доведен до 340 г/ кВт-ч (250 г/л.с.-ч). Работы над этим ГТД продолжились уже во втором послевоенном периоде. Одна из его последующих модификаций прошла испытания в бронетранспортере БТР-60.