ОТЕЧЕСТВЕННОМУ ТАНКУ ДАЛИ «ЧЕРНУЮ МЕТКУ»
С большим интересом прочли статью Михаила Растопшина «Бронеиллюзион» (газета «Завтра», №38 (722) сентябрь 2007 г.). Много фактов, цифр, а итог – все плохо и очень плохо. Конечно, хотелось бы рассказать «налогоплательщикам» (так называет автор всех нас) не в «общих формулировках» обо всех новинках танкового вооружения, защиты и подвижности, но, видимо, это не делается на страницах газеты. Также, впрочем, не обсуждаются и «результаты НИОКР по разработке унифицированных бортовых информационно-управляющих систем» по которым печалится автор, т.к. они «до настоящего времени отсутствуют». Разоблачения по Растопшину пестрят сильными выражениями: «деградация», «предательская ошибка», «избавление от иллюзионистов» и т.д. На вопрос «Что делать?» автор сформулировал ответ: «Сегодня танкостроение требует… избавления от иллюзионистов, которые маскируют с помощью модернизации продолжающуюся деградацию отечественной бронетехники».
Но, полагаем, в статье нет главного: требуя «форсированного развития и избавления от иллюзионистов» кандидат технических наук М. Растопшин мог бы и предложить что-то.
Мы не будем вступать с ним здесь в техническую полемику, хотя есть что сказать. Мы поделимся впечатлениями о празднике с дня танкистов и некоторыми проблемами танкостроения.
ВПЕЧАТЛЕНИЯ ПОСЛЕ ДНЯ ТАНКИСТА
Известно, что танку давно приклеили ярлык – «рожденный ползать летать не может». Это не правда – может и не только летать, но и танцевать.
Россия, как и США, – единственные страны, обладающие уникальной технологией серийного производства газотурбинного двигателя для танков. Танки Т-80 успешно эксплуатируются в ряде военных округов, но, особенно, в Ленинградском военном округе. Объяснение этому простое – танк создан и производился на Кировском заводе Санкт-Петербурга. Здесь, в свое время, в период освоения машин, дневали и ночевали конструктора прославленного коллектива конструкторского бюро завода во главе с Генеральным конструктором Николаем Поповым.
В одной из частей Ленинградского военного округа стало доброй традицией демонстрировать свое воинское мастерство.
Танки Т-80БВ танцуют «Цыганочку»
На празднике не только бомонд танкостроителей Санкт-Петербурга. Много молодежи, будущих воинов. Здесь командование ЛенВО, шефы, ветераны. Здесь интересно и поучительно – это настоящий танковый салон.
Апогеем праздника стал показ техники. Воины-танкисты показывают, чего они добились. Результаты впечатляющие – одни названия фигур высшего пилотажа чего стоят: выстрел «в полете», «танковый вальс», «цыганочка». Грандиозное зрелище, когда 46-тонные монстры легко и грациозно под музыку старинного вальса или зажигательной цыганочки выписывают под аплодисменты зрителей пируэты. Грациозно останавливаясь и покачивая стволами пушек в такты вальса, они стремительно набирают скорость и закладывают крутые виражи.
Невольно сравниваешь эти па с мастерством летчиков на показах в авиационных салонах, вспоминаются недавние кадры телевидения с МАКСа-2007. Но то в воздухе, в трехмерном пространстве, а это на плоскости – на земле. И все же много общего – в необычности движения тяжелых боевых машин и легкости движений. Есть и еще одно родство с авиацией – оно, в газотурбинном двигателе. На Т-80 установлен 1250-сильный ГТД. Благодаря ему танк имеет самую высокую удельную мощность среди отечественных и зарубежных машин. Это дает возможность иметь прекрасную динамику, а технические характеристики двигателя, обеспечивают высокую плавность хода и такой, недостижимый для дизеля параметр, как незаглохаемость. Да и другие системы на высочайшем мировом уровне – ведь наука танкостроения также в Санкт-Петербурге: это ученые «ВНИИТрансмаш» – разработчики первого в мире лунохода. Определяет успех и высочайшее мастерство экипажей, особенно механиков водителей: старших прапорщиков – Сидоренко Р. и Гущина А.
Выстрел в прыжке
Алексей Гущин на вопрос: «Кто бы выиграл соревнования – танк «Абрамс» или Т-80?», - сказал: «Я знаю, что «Абрамс» уже повоевал и двигатель у него помощнее, но встречаться с ним надо не в бою, а на таких показах и соревнованиях. Думаю, что мы выиграем, уж очень тяжелый американец». Аплодисменты зрителей, подарки шефов стали наградой мастерству воинов-танкистов.
Хочется верить, что танковый салон может стать традицией Санкт-Петербургских танкостроителей, хорошие примеры заразительны. Так, в самом деле, что же делать? Первое – осваивать технику, совершенствовать воинское мастерство «до блеска».
От редакции «Отваги»: Кстати, на недавно проходившем в Алабино «танковом биатлоне» танкисты 4-й гвардейской Кантемировской дивизии на своих газотурбинных красавцах Т-80У стали настоящими героями мероприятия, продемонстрировав умение виртуозно водить свои «восьмидесятки». И все это называлось кратко – «танковый балет».
МОДЕРНИЗАЦИОННЫЙ РЫВОК
Второе – что делать? Это путь по которому идет весь бронетанковый мир. Сделаем попытку проанализировать один аспект известной танковой триады – проблемы подвижности.
Танк, как система вооружения, непрерывно развивается, приобретая новые качества и свойства, его боевые возможности неуклонно повышаются. За все годы развития отечественного танкостроения калибр пушки возрос почти в 3,5 раза, масса танка в 6,5 раз, а мощность двигателя в 37 раз. Об этом убедительно свидетельствуют и показатели роста мощности двигателей танков других стран.
Танк рассматривается, прежде всего, как наступательное средство, поэтому принципы его применения жестко связаны с проблемами обеспечения движения и увеличения подвижности. При этом подвижность связывают с возможностью уклониться от поражения за счёт улучшения разгонных и тормозных характеристик.
Газотурбинная силовая установка (ГТСУ) стала одним из основных факторов, обеспечивающих боевое и эксплуатационно-техническое превосходство танков (Т-80, Т-80У) над лучшими отечественными и зарубежными танками. Помимо многолетней войсковой эксплуатации в России, ГДР, Польше это подтверждено сравнительными испытаниями в Швеции и Индии (1993–1994 гг.), выставках вооружения и военной техники в ОАЭ (1993–1995 гг.), и в Греции (1998 г.).
В то же время неадекватная оценка опыта эксплуатации прежде всего акцентируется на одной из его характеристик – расходе топлива. Возможно, не всем известно, что в последних модификациях этой машины, осуществлен целый комплекс научно-технических решений, снизивших эксплуатационный расход топлива более чем в 1,3 раза. Расчёты показывают, что при доведении температуры газов на входе в турбину до 1316–1370°С (что возможно при применении керамических материалов) реально получить расход топлива до 86 г/квт.ч (117 г/л.с.ч.), а тепловой КПД – 53%. Это меняет представление об экономичности газовой турбины.
Достигнутые показатели являются далеко не пределом для ГТД. Имеются наработки решений (и теоретических, и практических), которые позволяют достичь значений эксплуатационных расходов топлива на уровне танков с дизельными двигателями равной мощности.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Нет сомнения, что конкуренция между дизелем и ГТД продолжится. Несмотря на работы по дальнейшему совершенствованию дизеля, ему присущ ряд особенностей конструкции, которые затрудняют существенно улучшить достигнутый уровень:
Это, прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Это, как следствие, большое трение скольжения на значительных поверхностях поршень-гильза. Это нестационарный процесс горения топлива в цилиндре во время рабочего хода. Заметим, при этом, что для 4-тактного двигателя только один из четырех тактов является по сути «рабочим», а остальные – вспомогательными.
При основном своём положительном качестве (удельному расходу топлива) танковый дизель недолго останется в танкостроении бесконкурентным, что связано не только с перечисленными недостатками. Дизели мощностью свыше 1000 л.с., в ограниченных объемах МТО, вызывают массу проблем для обеспечения его работы без перегрева.
На систему жидкостного охлаждения четырехтактного дизеля расходуется от 15 до 20% его мощности. Кроме того, в дизеле необходимо 2–3% мощности затратить на охлаждение масла.
Известно, что теплоотдача двухтактного двигателя (6ТД2) мощностью 1200 л.с. составляет 420 тыс. ккал/час, а ГТД (изд. «29») мощностью 1250 л.с. – 48 тыс. ккал/час (почти в 9 раз меньше). Это ведет к увеличенным размерам системы охлаждения.
Для ГТД характерен показатель, выгодно отличающий его от дизеля – мощность, «снимаемая» с единицы объема двигателя. Этот параметр у ГТД в 1,6 раза лучше. В этой связи объемы моторно-трансмиссионного отделения у танка с ГТД меньше.
Значительное превосходство по габаритной мощности танка Т-80 над американским танком «Абрамс» объясняется его увеличенными габаритами силовой установки, из-за большого объема воздухоочистителя.
Показатель габаритной мощности свидетельствует не только об оптимальной компоновке МТО, но говорит о совершенстве систем и узлов силовой установки. Габаритная мощность МТО танка Т-80Упревосходит габаритную мощность танка «Леопард-2» в 2,2 раза.
Увеличенные объемы МТО зарубежных танков вынуждают удлинять базу танка, увеличивать силуэт, добавляя несколько тонн совокупного «лишнего» веса, наращивать тем самым с одной стороны затраты мощности двигателя на добавленную массу машины, а с другой стороны ухудшая показатели подвижности. В этой связи сравним основные габаритные показатели танков с ГТД России и США по площади лобовой (Sл) и боковой (Sб) проекции: Т-80 – 7,1 и 12,2 кв.м, и М1А1 – 7,68 и 15,5 кв.м соответственно.
Для осуществления рабочего процесса необходимо определенное количество воздуха. Так как в газотурбинном двигателе часть воздуха расходуется на охлаждение камеры сгорания, а коэффициент избытка воздуха в рабочем процессе также увеличен, то потребности воздуха у ГТД больше, чем для дизеля. И, несмотря на то, что для процесса горения воздуха в дизеле потребляется меньше, его общее количество (с учётом охлаждения двигателя и трансмиссии) существенно увеличено. Сравним по этому параметру двигатели танков М1 «Абрамс» и «Леопард-2».
Каков же вывод? За увеличенной (практически вдвое) потребностью в воздухе, а также увеличенной в несколько раз суммарной теплоотдачей следуют важные следствия: необходимость в увеличении (почти втрое) площадей радиаторов (теплообменников), в увеличении площадей всасывающих жалюзи, (т.е. увеличении ослабленных зон).
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
По данным иностранных источников стоимость изготовления газотурбинного двигателя (одинаковой мощности с дизелем) примерно в три раза больше. Несколько большей разницей оценивались эти показатели в отечественном двигателестроении, (однако сравнения были недостаточно корректны, так как танковых дизелей одинаковой с ГТД мощностью у нас не производилось). Не следует забывать, что стоимостные показатели следует рассматривать с учётом эксплуатационных затрат на техническое обслуживание, ремонт и срок службы сравниваемых двигателей и их систем.
Приведем результаты стоимостного анализа учебной и боевой эксплуатации, базирующегося на данных, соответствующих полному сроку эксплуатации боевых машин с ГТД и дизельным двигателем (одинаковой мощности), проведенных MJCV (США).
Эксплуатация в войсках показывает, что ресурс танкового ГТД почти в 2-3 раза выше, чем у дизельных двигателей, вследствие уравновешенности и меньшего количества деталей.
Аналогичны оценки ресурса ГТД по данным иностранных источников: по оценке MJCV (США) срок службы ГТД GT-601 в боевых условиях равен 3000 ч, в мирное время до 10000 ч.
Очень важны и такие эксплуатационные показатели:
время подготовки танка к работе, особенно пуск ГТД при низких температурах окружающего воздуха, в несколько раз меньше, чем дизельного двигателя;
проведенные за рубежом исследования установили, что уровень шумности у ГТД вдвое ниже дизеля.
Если учесть, что трудоёмкость технического обслуживания системы воздухоочистки и охлаждения в танке Т-80 (и его модификациях) практически отсутствует, то преимущества ГТД очевидны.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Приведем данные по уровню токсичности отработавших газов для транспортных ГТД и дизельных двигателей, полученные при эксплуатации в штате Калифорния (США).
Газотурбинному двигателю танка Т-80 нет альтернативы при работе в зоне с радиоактивной зараженностью. Радиоактивные частицы, выбрасываемые вместе с выхлопными газами, не контактируют (как это происходит в дизеле), с маслом и, следовательно, не попадают в масляную систему, где может возникнуть радиационный источник.
Существенно и то, что одноступенчатый воздухоочиститель танка Т-80, являясь инерционным аппаратом, не задерживает в себе радиоактивные частицы, в отличие от двухступенчатых, барьерных (в большинстве дизелей и в двигателе AGT-1500) и выбрасывает их с отсепарированой пылью наружу.
Эти выводы полностью подтвердились при эксплуатации машины с ГТД в районе аварии Чернобыльской АЭС в 1986 г.
ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ
Танк с газотурбинным двигателем, опередив свое время, ворвался в XXI век с огромным, неисчерпаемым потенциалом. С точки зрения политики активной обороны, провозглашенной специалистами, потенциальных источников будущей войны, климатических и географических особенностей отечественных регионов, ГТД является сегодня идеальной энергетической установкой для танков настоящего и будущего. Подчеркнем, что начиная с 1972 г. (по 1986 г. включительно) регулярно проводились контрольно-войсковые испытания (КВИ) всех типов имеющихся танков. В сложнейших условиях ускоренной войсковой эксплуатации, усложняя с каждым годом требования, расширяя географию танки проходили тысячи километров по бездорожью, решая усложненные стрельбовые задачи и выявляя слабые (или как говорили раньше «узкие») места в конструкции и технологии.
По итогам КВИ каждое КБ разрабатывало комплекс всевозможных мероприятий направленных и на устранение выявленных дефектов и совершенствование конструкции. Иными словами была организована широкомасштабная системная работа, своеобразные соревнования на конкурсной основе. К заслугам ГБТУ надо отнести, что наиболее передовые конструктивные идеи «переходили» от одной марки машины к другой.
КВИ стали мощным стимулом совершенствования и повышения качества всех типов танков. Каждые КВИ, как соревнование лучших, предполагало интригу, выявляло новые неожиданные «сюрпризы», которые сообща устранялись и были под контролем специалистов ГАБТУ.
Никто не хотел «ударить лицом в грязь», каждый рождал технические шедевры. Конкуренция создавала атмосферу постоянного совершенствования, а зарубежные танкостроители вынуждены были постоянно нас «догонять».
Сегодня зарубежные танкостроители наряду с разработкой танков следующего поколения активно занимаются модернизацией существующих образцов. По этому же пути идем и мы, благо возможности для модернизации наших машин огромны.
Не следует постоянно оглядываться на США, американцы хорошо понимают, что им не нужна боевая машина массой 60-70 тонн. И не случайно совершенствуется новый ГТД LV-100 – идет интенсивный поиск снижения веса машины.
При всей схожести двух марок (Т-90 и Т-80У) у них есть свои преимущества и, конечно, свои недостатки, и победит тот, чья машина по боевой эффективности будет более конкурентоспособной.
Более того, идет совершенствование и организационных структур. По примеру авиационных и военно-морских организаций на базе «Уралвагонзавода» создан научно-производственный холдинг, что не только объединит усилия разработчиков БТВ.
Несмотря на трудности, в первую очередь финансовые, у танкостроителей России, идет постоянная работа, как по танку будущего, так и по модернизации существующего парка. Потенциал отечественного танкостроения неисчерпаем, а стереотип о системном кризисе отечественного танкостроения является несостоятельным.
Развитие танковых силовых установок в современном мировом и российском танкостроении характеризуется внедрением многотопливных дизелей и газотурбинных двигателей. Какой танковый двигатель лучше - дизельный или газотурбинный? Есть сторонники и первого, и второго мнения.
Авторы статьи под названием Валерий Козишкурт и Александр Ефремов, в частности, утверждают, что танк Т-80У с газотурбинным двигателем (ГТД) и сегодня, спустя 20 лет со дня принятия на вооружение, в "табели о рангах" занимает передовые позиции в отечественном и мировом танкостроении. По их мнению, ГТД танка, имеющий массу преимуществ перед дизельным двигателем по всем характеристикам, "привнес новые качественные свойства". Они утверждали также, что "скорость замены двигателя - 47 минут - это рекорд", хотя в июне 2004 года, по данным тех же авторов, время замены двигателя составляло четыре часа.
Однако из опыта мирового танкостроения и данных справочников "Jane"s Armour and Artillery. 2003-2004", "Основные боевые танки. 1993" известно, что в парках всех стран мира находятся основные боевые танки с дизельным двигателем. Исключение - США и Россия: с газотурбинным двигателем в США есть танки серии М1 "Абрамс", в России - танки серии Т-80.
По экономичности танковый газотурбинный двигатель существенно уступает традиционному танковому дизельному двигателю: удельный расход топлива двигателя Т-72Б составляет 180 г/л.с.-ч, а газотурбинного двигателя танка Т-80У - 225 г/л.с.-ч. Танк с газотурбинным двигателем в сравнении с танком с дизельным двигателем имеет значительно больший путевой расход топлива, из-за чего запас хода (по дорогам, без запасных топливных баков) у дизельного танка Т-72 составляет 480 км, а у газотурбинного танка Т-80У - лишь 335 км.
В выборе основного боевого танка для своих армий все страны, где проводился танковый тендер в начале 2000-х годов, предпочтение отдали боевым машинам с дизельным двигателем. Даже на турецкий тендер допускался американский танк М1А2 "Абрамс" не с газотурбинным двигателем, а с дизельным. А на американском танке М1А1 "Абрамс", выбранном австралийской армией, будет произведена замена двигателя на дизельный.
По состоянию на 2003 год, на мировой танковый рынок Россия поставила 12 210 танков серии Т-72 с дизельным двигателем и лишь 487 танков Т-80 с газотурбинным двигателем. Внутри страны для своих вооруженных сил приобретены 9200 танков серии Т-72 с дизельным двигателем, 4500 танков серии Т-80 - с газотурбинным. Рекордное время замены дизельного двигателя на некоторых зарубежных танках составляет 15-20 минут (на германских основных боевых танках "Леопард-2" и "Леопард-1").
Приведенные данные свидетельствуют о превосходстве дизельных танков, а не газотурбинных. И хотя и тот, и другой имеют свои преимущества и недостатки, однозначного ответа на вопрос о том, что лучше - танковый дизельный или газотурбинный двигатель, - на сегодняшний день не существует.
В тени танка Т-34 остался двигатель этой машины, который настолько удачен, что — внимание — выпускается до сих пор. Танковый дизель В-2 начали производить в день начала Второй Мировой — 1 сентября 1939 года. Но изящность его конструкции поражает воображение до сих пор.
Опередил время лет на 50…
Это прозвучит странно, но изначально 12-цилиндровый дизель В-2 разрабатывался для тяжелых бомбардировщиков, хотя в авиации не прижился: инженерам не удалось выжать из него нужное количество «лошадей». Однако авиационное наследие осталось, например, в «чугунную эру» двигателестроения мотор получил алюминиевый блок цилиндров и большое количество легкосплавных деталей. Как результат: очень высокая удельная мощность на единицу массы.
Сама конструкция была невероятно прогрессивной. Строго говоря, дизель В-2 отличается от современных супердизелей для легковых машин, в основном, отсутствием электроники. Скажем, впрыск топлива у него осуществлялся плунжерными насосами высокого давления, а не модной нынче системой Common Rail. Но у него было четыре клапана на цилиндр, как у большинства нынешних моторов, и верхние распределительные валы, тогда как многие двигатели того времени обходились еще нижними распредвалами, а иногда и парой нижних клапанов на цилиндр. В-2 получил прямой впрыск топлива, что является нормой для современных дизелей, но в 1930-х чаще использовали предкамерное или вихрекамерное смесеобразование. Короче говоря, дизель В-2 опередил свое время этак лет на 50.
Битва концепций
И да, он был дизелем. На самом деле, Т-34 стал далеко не первым танком с дизельным мотором, особенно активно в предвоенные годы дизели использовали японские танкостроители. Но Т-34 считается первым танком, разработанным специально под дизельную силовую установку, что позволило ему максимально «капитализировать» ее достоинства.
А вот немецкие танки очень долго оставались верны многоцилиндровым карбюраторным (бензиновым) моторам, и причин для этого было много, например, нехватка цветных металлов, а позднее — дефицит дизельного топлива.
Советские инженеры сделали ставку на дизель. Кстати, мотор В-2 дебютировал на танке БТ-5 еще до начала Великой Отечественной войны, но основную славу приобрел, конечно, в моторном отсеке «тридцатьчетверки».
У дизеля было несколько достоинств. Меньшая пожароопасность — одно из них, но далеко не единственное. Не менее важна была топливная экономичность, которая влияет на автономность танка, то есть его способность пожирать километры без дозаправки. Скажем, Т-34 мог проехать по шоссе порядка 400 км, немецкий Pz IV — порядка 300 км, причем советский танк был в полтора раза мощнее и почти настолько же быстроходнее.
Дизель создавал меньше помех для радиоэлектроники (нет системы зажигания), а еще мог работать на любом топливе, включая бензины и авиационные керосины. В условиях войны это было немаловажное преимущество: грубо говоря, обнаружив бочку с каким-то жидким углеводородом нужной вязкости, бойцы могли использовать его в качестве топлива, отрегулировав рейку топливного насоса. Работа дизеля на бензине вредна для двигателя, но в критических ситуация возможность стронуть танк с места приоритетнее вопросов ресурса.
Со временем дизельная концепция победила, и сегодня использование тяжелого топлива для танков является нормой.
Секрет долголетия
Дизель В-2 ассоциируется с танком Т-34, хотя уже во время войны его использовали на множестве других боевых единиц, например, другом танке-победителе — тяжелом ИС-2.
Со временем менялись мощность и обозначения мотора. Так, классический двигатель В-2−34 для «тридцатьчетверок» развивал 500 л.с., версия для ИС-2 называлась В-2ИС и выдавала 520 л.с., для танка КВ-2 тот же мотор форсировали до 600 л.с.
Еще во время войны предпринимались попытки увеличения мощности, в том числе за счет наддува, например, опытный образец В-2СН с центробежным нагнетателем развивал 850 л.с.
Но всерьез за форсирование мотора взялись уже после войны. Так, танк Т-72 получил версию В-46 без наддува мощностью 700 л.с., а современные танки Т-90 имеют турбоверсии мотора В-2 мощностью 1000 л.с. (например, двигатели серии В-92).
Еще во время войны мотор В-2 стали использовать на самоходках, тягачах и другой технике, а после активно применяли и в мирных целях. Например, модификацию В-31 получил дизель-электрический трактор ДЭТ-250.
Помимо классической V-образной формы с 12 цилиндрами от семейства В-2 отпочковались линейки моторов с другим количеством и расположением цилиндров, в том числе, для использования на судах. Для БМП были разработаны «плоские» шестицилиндровые версии В-2 с большим углом развала цилиндров.
Конечно, у мотора В-2 и его модификаций было множество «конкурентов», которые пытались вытеснить мотор Т-34 из моторных отсеков более поздних танков. Можно вспомнить один из самых невероятных танковых моторов 5ТДФ для Т-64 и Т-72. Двухтактный пятицилиндровый дизель с десятью поршнями, двумя коленчатыми валами и двойным наддувом поражал воображение навороченностью конструкции, и все-таки эволюционную гонку выиграли потомки мотора В-2.
Почему он оказался настолько живучим? Его создатели «угадали» базовые параметры и компоновку, которые обеспечили эффективность конструкции и большой запас «на вырост». Возможно, именно так и проявляется технический гений: выполнить не только сиюминутные требования, но подумать и о следующих шагах.
Скромные герои
А теперь самое время отдать должное людям, создававшим и развивавшим семейство моторов В-2. Его разработка велась в 1930-х годах на Харьковском паровозостроительном заводе под руководством Константина Челпана , а на поздних стадиях — Тимофея Чупахина . В создании В-2 принимал участие Иван Трашутин , который позже стал главным двигателистом «Танкограда» — танкового производства Челябинска.
Мотор В-2 начали выпускать в Харькове, затем — в Сталинграде и Свердловске, но основная часть моторов была выпущена Челябинским тракторным заводом, возникшим после эвакуации нескольких танковых производств в тыл. Именно на ЧТЗ была собрана львиная доля двигателей В-2 во время войны, и этот же завод занимался развитием концепции в послевоенное время, в том числе под руководством известного конструктора Валентина Чудакова .
Легендарный В-2В России дизеля выпускались с 1912 года, но только стационарные. В двадцатые годы, из-за недостатка бензина и переизбытка керосина и лигроина военное командование обратило внимание на дизеля. Тем более, что за рубежом, в основном в Германии велась работа над компактным дизелем для установки на самолёты. Занималась этим фирма Юнкерс, строившая цельнометаллические самолёты. В 1928 году группа советских инженеров посетила Германию, другая группа – США. В США попытка купить дизель «Катерпиллер» сорвалась – американское правительство не разрешило продажу стратегического объекта стране, во всё горло орущей о свержении капитализма во всём мире, и отказавшейся платить международные долги. Однако в Германии дизель был куплен, и на его основе в 1930 году началось конструирование дизеля для самолётов и танков. Планировался универсальный агрегат, пригодный для установки туда и сюда.
Фирма Юнкерс сконструировала дизель Юмо-204, который устанавливался на бомбардировщик Ю-86. Во время войны в Испании этот дизель со сбитого бомбардировщика попал в СССР и произвёл большое впечатление на военных. Кроме того, в СССР был завезён испанский дизель. Все наработки этих дизелей использовались в конструировании советского дизеля. Дизель конструировался в Москве (Центральный институт авиационного моторостроения - ЦИАМ), в отделе нефтяных двигателей ЦИАМ (ОНД ЦИАМ), в Харькове – Украинский научно-исследовательский авиадизельный институт – УНИАДИ и Харьковский паровозостроительный завод (ХПЗ). Однако производство дизеля требовало высокоточных станков и измерительного инструмента, чего в то время было мало. Только ОНД ЦИАМ имел соответствующий экспериментальный цех и испытательные стенды. Дизель спроектировали в рекордно короткий срок (то есть, просто содрали с уже имеющихся конструкций ) и назвали БД-2 (быстроходный дизель).
Опытные образцы показывали низкую надёжность, выходя из строя через 10-15 часов работы. При этом самую сложную часть – топливную систему закупали в Германии у фирмы Бош. На ХПЗ прибыла комиссия, изучившая положение дел и сделавшая вывод о непригодности оборудования завода к выпуску быстроходного дизеля. К этому времени стало ясно, что создать универсальный дизель не удастся и и авиационные конструкторские бюро передали всю информацию в ХПЗ, которому поручили сосредоточиться на танковом направлении. В 1937 году ведущих конструкторов ХПЗ репрессировали как «промвредителей», а на их место прислали из ЦИАМа тех, кто до этого занимался дизелями. В 1938 году два образца БД-2, переименованных в В-2 отработали на стенде 72-100 часов и вышли из строя. Но, тем не менее, было приказано приступить к сборке 25 дизелей. Были приняты меры к закупке за рубежом соответствующего оборудования. Однако, поскольку закупкой занимались люди, очень далёкие от проблем дизелестроения, то оборудование поступало некомплектное и устанавливалось оно и отлаживалось местными умельцами. Что, естественно, отражалось на качестве. В общем, ни уровень технической подготовленности персонала, ни оборудование, ни технология не соответствовали требуемому уровню. Пришедший на смену репрессированному руководству главный конструктор Чупахин сам признавался, что чтобы сохранить свою жизнь, он просто принимал все указания не возражая, хотя понимал, что выполнить их нереально. В феврале 1939 года были проведены серийные испытания, которые показали, что ни один двигатель из серии не отработал 100 часов. Сравниваемый с ним карбюраторный двигатель М-17Т отработал свыше 200 часов. Однако в мае комиссия констатировала, что двигатель В-2 прошел испытания на танке БТ-7, тракторе «Ворошиловец» и стенде и получил оценку «хорошо» (то есть пошел тот же процесс туфты, как и в случае с танком КВ ).
Только после 1940 года дизель удалось отладить до требуемого уровня, однако топливную аппаратуру так и закупали за рубежом. Выпуск её смогли наладить только на Челябинском тракторном заводе, который уже с 1937 года бился над этой проблемой. В 1940 году после совещания в Кремле с участием Сталина, заводу вдвое увеличили ассигнования и направили ему около 500 высококвалифицированных специалистов с других предприятий.
С началом войны ХПЗ эвакуируют в Челябинск, где начинается производство дизеля В-2, также дизеля начинает производить Сталинградский тракторный завод и начинается строительство моторного завода в Барнауле. В ноябре 1942 года прошла техническая конференция с участием военных и конструкторов по проблемам дизеля. Военные указали на совершенно непригодные системы фильтрации воздуха, масла и топлива, из-за чего указанный в техпаспорте срок гарантийной работы в 150 часов не выдерживается. В 1943 году прошли полигонные испытания 129 машин (Т-34, Т-44 и САУ), которые показали, что пробег танков не выше 400 км. Однако проведенные работы позволили увеличить пробег танков и другой бронетехники к концу 1945 года до 1000 км и в три раза уменьшить количество поломок. Количество техники, выдержавшей эксплуатацию гарантированный срок составило в 1944 году 27%, в 1946 -44%. Но в 1947 году количество исправных дизелей упало снова до 20%. Невысокий конструктивный уровень и низкая культура производства давали себя знать. Дело дошло до того, что пришлось прекратить выпуск танков Т-54, так как моторов для них просто не было. Только через год производство запустили снова.
Отладить работу дизеля удалось только во второй половине 50-х годов. Его история наглядно демонстрирует непродуманность технической политики на уровне государства, торопливость в принятии решений полное игнорирование производственных условий, решение технических проблем директивным порядком.
Практически вся немецкая бронетехника периода Второй мировой войны оснащалась бензиновыми двигателями, преимущественно водяного охлаждения. Конечно, на такой факт очень трудно не обратить внимание. В подобной ситуации (как и в аналогичных случаях) вместо анализа фактов придумываются несколько объяснений, под которые затем подгоняются имеющиеся сведения. В данном случае взяли с потолка две побасенки. Во-первых, весь дизель якобы шёл на флот, а армии доставался синтетический бензин. Во-вторых, немцы ни свои мощные дизели не смогли создать, ни наш великий В-2 скопировать. В таких случаях стоит не просто развенчивать какие-то побасенки, а вообще начитать с нуля, то есть со сбора фактов. И уже на их основе выдвигать теории, а не наоборот.
В двух статьях я расскажу о том, почему немцы изначально увлеклись бензиновыми двигателями и о том, какие дизельные двигатели для военной техники они разработали.
КДПВ:
Работы по танковым бензиновым двигателям
На первых немецких танках использовались уже созданные подходящие двигатели. Например, на Pz.Kpfw.I Ausf.A стоял оппозитный двигатель воздушного охлаждения от грузовика, слишком маломощный для танка.
На Grosstraktor фирм Krupp и Rheinmetall и на Neubaufahrzeug использовался 6-цилиндровый рядный бензиновый двигатель жидкостного охлаждения BMW Va мощностью 290 л.с. при 1400 об/мин. Ни этими танками, ни их двигателями военные не были удовлетворены. Neubaufahrzeug получился слишком тяжёлым (23 тонны вместо желательных 18 тонн) и слабобронированным. Ему на замену фирма Rheinmetall проектировала танк BW как своеобразную работу над ошибками. На нём изменили компоновку, отказались от лишней башни и 37-мм пушки, уменьшили габариты. Всё это привело и к уменьшению веса.
Двигатель BMW Va не был специализированным танковым двигателем и имел авиационные корни. Интересно, что его родственник, 12-цилиндровый BMW VI, выпускался под обозначением М-17 в СССР и ставился не только на самолёты, но и на танки Т-28 и Т-35. Так вот, у этих двигателей была одна проблема: они работали на относительно низких оборотах. Мощность двигателя - это крутящий момент, умноженный на обороты. Если мы сравним два разных двигателя одинаковой мощности, то у двигателя с бОльшим крутящим моментом обороты будут меньше и наоборот.
На оборотах 1400-1600 в минуту двигатель BMW Va выдавал очень большой крутящий момент, который затем нужно было передавать через всю трансмиссию. Так как крутящий момент большой, то он нагружал трансмиссию и её пришлось делать с большим запасом прочности, а это увеличение веса. Так вот, немцы решили создать специализированный танковый двигатель, который бы давал те же 300 л.с., но не на 1600 об/мин, а на 3000 об/мин. Получается, что обороты возрастают почти вдвое, а крутящий момент уменьшается почти вдвое. Это позволяет применить более лёгкую и компактную трансмиссию.
Maybach HL 100
Итак, нам нужен лёгкий и компактный двигатель, который бы работал на больших оборотах, что даёт возможность применить более лёгкую и компактную трансмиссию. Очевидно, лучше всего этим требованиям соответствует бензиновый двигатель, который работает на больших оборотах, чем дизельные аналоги. Фирма Maybach разработала танковый 12-цилиндровый двигатель HL 100 жидкостного охлаждения, который давал 300 л.с. при 3000 об/мин. Так началась история целой линейки танковых бензиновых двигателей фирмы Maybach.
Итого: в своё время немцы выбрали танковые бензиновые высокооборотистые двигатели из-за стремления к облегчению танков, а в дальнейшем свою роль играла монополия фирмы Maybach и пропихивание её двигателей Управлением Вооружений.
Дизельный первенец
В 1938 году после срыва плана производства Pz.III Ausf.E фирма Daimler-Benz добилась разрешения на создание нового перспективного среднего 20-тонного танка на замену Pz.III независимо от Управления Вооружений.
VK 20.01 (D) - первый немецкий танк с дизелем
Отдел №6 Управления Вооружений всячески продвигал использование компактных высокооборотистых бензиновых двигателей фирмы Maybach, а также новомодных торсионных подвесок. Фирма Daimler-Benz на своём новом танке VK 20.01 (D) отказалась и от торсионов, и от бензинового двигателя Maybach. Танковый дизельный двигатель жидкостного охлаждения Daimler-Benz MB 809 объёмом 17 литров выдавал 350-360 л.с. на 2400 об/мин и при помощи новой трансмиссии разгонял 22-тонный VK 20.01 (D) до скорости 50 км/ч.
Дизельный двигатель MB 809 был спроектирован ещё в июле 1940 и впервые запущен на стенде в феврале 1941 года. В марте того же года его отправили для установки в опытное шасси. Таким образом задолго до нападения на СССР в Германии уже вовсю велись работы над средним танком с дизельным двигателем, а утверждение о том, что немцы впервые решили установить на танк дизель под влиянием Т-34 является не более, чем мифом.
Исходя из характеристик видно, что MB 809 более мощный и экономичный двигатель, чем HL 120 TRM от серийных Pz.III и Pz.IV.
| Maybach HL 120 TRM | Daimler-Benz MB 809 | |
| тип | V-12 | V-12 |
| охлаждение | жидкостное | жидкостное |
| мощность | 300-320 л.с. на 3000 об/мин | 350-360 л.с. на 2400 об/мин |
| объём | 12 литров | 17 литров |
| расход топлива | 235-255 г/л.с./ч | 190 г/л.с./ч |
Было спроектировано три варианта MB 809. Первый объёмом 21,7 литров выдавал 400 л.с. на 2200 об/мин и весил 1250 кг. Второй объёмом 19,7 литров давал те же 400 л.с. на 2400 об/мин, но был короче на 100 мм и весил 1120 кг. Третий вариант, в итоге признанный оптимальным и установленный в танк, при объёме 17,5 литров развивал 360 л.с. при 2400 об/мин и весил всего 820 кг, то есть при большей мощности примерно столько же, сколько и бензиновый Maybach HL 120 TRM.
Дизельные Пантеры
VK 20.01 (D) так и не попал в серийное производство, поскольку в конце 1941 года по результатам боёв в СССР были выдвинуты новые требования к перспективным средним танкам. По этим требованиям фирмы Daimler-Benz и MAN спроектировали 35-тонные Пантеры.
Обычно Пантеру фирмы Daimler-Benz называют не более чем копией Т-34, однако в действительности она во многом принципиально отличалась и от Т-34, и от Пантеры фирмы MAN. Можно сказать, VK 30.01 (D) был своеобразным развитием идей VK 20.01 (D) под непосредственным влиянием Т-34.
На VK 30.01 (D) планировался дизельный двигатель жидкостного охлаждения MB 507 фирмы Daimler-Benz объёмом 44 литра, который выдавал 650 л.с. при 2000 об/мин и чудовищные 850 л.с. при 2300 об/мин.
Хотя по ряду причин в серию пошёл проект фирмы MAN с бензиновым танковым двигателем фирмы Maybach, немцы ещё раз вернулись к идее установки дизеля на средний танк. Существовало два варианта Pz.Kpwf.V Panther с дизельными двигателями:
- Geraet 545 (изделие 545) - Пантера с X-образным дизельным двигателем Sla 16 (о нём мы ещё поговорим)
- Gereet 546 (изделие 546) - Пантера с удлинённым корпусом и дизельным H-образным двигателем фирмы Argus.
Дизельные Тигры
Далеко не одна фирма Daimler-Benz неоднократно предлагала дизельные двигатели на танки. Большим энтузиастом бензиновых и дизельных двигателей воздушного охлаждения был глава Танковой комиссии доктор Фердинанд Порше. Конструкторское бюро Porsche K.G. сотрудничало с фирмой Simmering, которая проектировала оснастку для испытаний и производства выпуска и налаживала серийный выпуск двигателей Porsche K.G.
Нередко говорят, что всё дизельное топливо съедал флот, поэтому немцы не могли себе позволить ставить дизели на танки, а промышленность давала много синтетического бензина, отсюда и танковые бензиновые двигатели. Но начиная с 1942 года Германия синтезировала сотни тысяч тонн дизельного топлива. Например, в 1944 году из 911 тысяч тонн дизельного топлива целых 445 тысяч тонн приходилось на синтезированное топливо, а это почти половина. В некоторые месяцы в Германии доля синтезированного дизельного топлива была даже выше 60%! И далеко не весь дизель шёл на флот, значительная доля отводилась сухопутной технике.
Будучи главой Танковой комиссии Фердинанд Порше начиная с 1942 года продвигал идеи о применении дизельных двигателей, причём его поддержал Адольф Гитлер, благо, топливо под эти двигатели имелось. В результате было принято решение о проектировании и производстве целой линейки дизелей воздушного охлаждения: от 30-сильного моторчика для Фольксвагена до 1200-сильного монстра для будущих тяжёлых танков. Идея линейки заключалась в том, что на разных двигателях использовались лишь три типа цилиндров по размеру, подобная унификация значительно упрощала проектирование, серийное производство и ремонт двигателей.
VK 45.02 (P) с двигателями Typ 101
Работа над дизельными двигателями по этой идее велось разными фирмами, в том числе и Porsche K.G. Для нового танка VK 45.02 (P), он же Typ 181, конструкторское бюро Порше предложило два варианта дизельных двигателей:
- На Typ 181B стояло два X-16 дизельных двигателя воздушного охлаждения Porsche Deutz объёмом 19,6 литра, которые давали в сумме 740 л.с. при 2000 об/мин.
- На Typ 181C планировалось ставить один X-16 дизельный двигатель воздушного охлаждения объёмом 37 литров, который давал 700 л.с. на 2000 об/мин.
VK 100.01 (P) с 16-цилиндровым дизелем
Помимо Тигров дизельные двигатели с самого начала планировалось ставить на новые сверхтяжёлые танки. VK 100.01 (P) изначально проектировался с 16-цилиндровым V-образным дизельным двигателем с максимальной мощностью около 750-770 л.с. Октябрьский вариант Typ 205 растолстел до 150 тонн, поэтому на него планировалось установить 18-цилиндровый дизельный V-образный дизельный двигатель Porsche Typ 205/2 объёмом 41,5 литра и мощностью 850-870 л.с., альтернативой был 44-литровый MB 507, выдававший до 1000 л.с. В итоге на второй прототип Мауса установили MB 517, вариант MB 507 с турбонаддувом, он выдавал 1200 л.с. при 2400 об/мин. Таким образом из пяти двигателей для сверхтяжёлого танка только один был бензиновым.
Дизелями не брезговали и конкуренты Порше. И на Льве, и на Tiger-Maus в качестве одного из вариантов был дизель Daimler-Benz MB 507.
Tatra 103
Пока мы говорили о мощных дизельных двигателях, которые выдавали 350-1200 л.с. Но для лёгких разведывательных танков, САУ на базе лёгких танков и для бронеавтомобилей эти двигатели излишне мощные, тяжёлые и большие.
Чешская фирма Tatra в те годы активно вела работы по дизельным двигателям воздушного охлаждения, которые она ставила на свои грузовики. Дизель Tatra 103 мощностью 220 л.с. при 2000 об/мин как раз подходил для лёгких танков, САУ на их базе и бронеавтомобилей. Серийно Tatra 103 ставились на тяжёлые восьмиколёсные бронеавтомобили Puma. Так выглядел бронеавтомобиль с 50-мм пушкой в башне:
А это его двигатель Tatra 103:
Помимо бронеавтомобилей немцы в опытном порядке установили этот дизель на Pz.Kpfw.II Ausf.L, но не на обычный танк, а на прототип с наклонными бронелистами, из-за чего его нередко называют прототипом VK 16.02, но это не Леопард, а Люкс:
Кроме всего прочего двигатель Tatra 103 установили на опытный образец Jagdpanzer 38 Starr. Он отличался от серийных Jagdpanzer 38(t) не только более мощным и надёжным двигателем, но и безоткатной установкой 75-мм орудия.
Вид с кормы. Обратите внимание на воздухозаборник над двигателем:
Tatra 103 в моторном отделении Jagdpanzer 38(t):
Стоит упомянуть и о Jadgpanzer 38 D - немецком развитии Jagdpanzer 38(t). На нём дизель Tatra 103 был штатным и планировался к установке с самого начала. Благодаря экономичности двигателя и объёму топливных баков в 390 литров дальность хода по шоссе достигала 500 километров!
Вместо послесловия
Напоследок хотелось бы процитировать генерал-лейтенанта Э. Шнайдера. Вот что он писал:
Вопрос об установке на танках дизелей вызвал в Германии - стране, где впервые был создан этот тип мотора, - большие споры. За применение этого двигателя в танках говорили, между прочим, его более прочная конструкция, меньший расход горючего, приспособленность к самым различным видам горючего и меньшая опасность воспламенения тяжёлого топлива при попаданиях в танк. Своим танком Т-34 русские убедительным образом доказали исключительную пригодность дизеля для установки его на танке. Но если военные специалисты и ведущие фирмы моторостроительной промышленности открыто высказывались за этот двигатель, то его противники постоянно стремились задержать его введение.
И вот ещё один интересный момент. Для предельного упрощения, удешевления и унификации в 1945 году планировали оставить в серийном производстве только три типа гусеничных шасси: Jagdpanzer 38(t), Panther и Tiger II. На Jagdpanzer 38(t) ставили 160-сильный бензиновый двигатель, который работал на последнем издыхании без дальнейших резервов, поэтому его планировали заменить на дизель Tatra 103. Для Tiger II и машин на его базе фирмы Porsche K.G. и Simmering спроектировали и изготовили дизельный двигатель Sla 16 мощностью 750-770 л.с., который мог без проблем устанавливаться в уже выпущенные танки, для чего требовалась лишь переделка моторного отделения в ходе ремонта. Этот двигатель можно было ставить и в Пантеру, о Geraet 545 я уже писал выше.
В начале войны все без исключения немецкие танки оснащались бензиновыми двигателями преимущественно жидкостного охлаждения. Но в конце войны ситуация изменилась и немцы могли перейти на выпуск танков и САУ исключительно с дизелями воздушного охлаждения, если бы не лоббирование двигателей фирмы Maybach Управлением Вооружений.
