ОАО “НИИД”:
Виктор Моисеевич Подгаецкий, заместитель начальника НТЦ, к.т.н.
Татьяна Николаевна Смирнова, начальник НТЦ, к.т.н.
В настоящее время в России
проводится начатая в 2008 г. реформа Вооружённых Сил. За это время в
отечественных средствах массовой информации опубликовано большое
количество материалов, посвященных этой реформе. Авторы публикаций
высказывают своё мнение о качестве различных объектов вооружения и
военной техники, сравнивая отечественные ВВТ с зарубежными. Как
правило, предпочтение при этом отдаётся последним.
Наибольшее количество
материалов на указанную тему посвящено объектам бронетанковой техники.
Среди обсуждаемых элементов боевых машин (БМ) находятся: вооружение,
защита, средства связи и, конечно, двигатели.
Анализ опубликованных
материалов показал, что многие из них весьма субъективны и не отвечают
современным профессиональным требованиям к составлению подобного рода
оценок такой высокотехнологичной продукции. Тем не менее, будучи
опубликованными в печати, они неизбежно влияют на принятие важных
решений в рамках реформы. При этом ошибочные отрицательные мнения о
качестве отечественной военной техники (ВТ) вызывают затруднения с её
дальнейшим развитием, а ошибочные положительные - могут стимулировать
её необоснованное развитие.
В настоящей статье
приведены данные о разрабатываемом ООО "ЧТЗ-Уралтрак" семействе
дизельных двигателей двойного (военно-гражданского) применения -
семействе двигателей серии "Т" - в сравнении с зарубежными двигателями
аналогичного диапазона мощности и назначения.
Технические
характеристики двигателей. В настоящее время выполнены разработки и
выпущена опытно-промышленная партия двигателей серии "Т" гражданского
назначения (для тракторов и инженерных машин) с перспективой их
форсирования для применения в ВТ.
Новое семейство
двигателей двойного назначения (ДДН) - это 4-тактные дизели жидкостного
охлаждения с размерностью D/S = 130/150 мм. Семейство включает рядные
4- и 6-цилиндровые двигатели и V-образные 8- и 12-цилиндровые двигатели.
Угол развала блоков цилиндров - 60°. Каждый цилиндр имеет
индивидуальную головку. Силовая установка включает систему турбонаддува
с охлаждением наддувочного воздуха. Жидкостно-масляный теплообменник
закреплен на блоке цилиндров. Топливная система снабжена топливным
насосом высокого давления "Компакт-40" производства ЯЗДА, проходит
испытания новая топливная система с высокими давлениями впрыскивания и
электронным управлением подачей производства НЗТА.
Двигатели имеют
современную конструкцию, которая при сохранении неизменными в ней
размерности цилиндропоршневой группы, межцилиндрового расстояния,
шатунов, головок цилиндров, деталей механизма газораспределения и др.
может быть реализована в виде военной или гражданской модификаций ДДН.
Семейство
унифицированных многоцелевых дизельных двигателей предназначено для
применения в составе силовых установок бронетанковой техники (военные
модификации дизелей), на тракторах, инженерных машинах и в промышленных
установках (модификации народно-хозяйственного назначения).
Заявленный мощностной диапазон
нового семейства составляет 90…1500 л.с. (в дальнейшем до 1800 л.с.)
при частоте вращения 1650...2100 об/мин.
Модульный ряд
тракторных двигателей ООО "ЧТЗ-Уралтрак" обеспечивает достижение
следующих основных технико-экономических параметров:
- максимальной унификации по основным узлам и деталям, а также конструктивным элементам;
- запаса по крутящему моменту 30...40%;
- удельного расхода топлива не более ~155 г/л.с.·ч;
- расхода масла на угар 0,2...0,4% от расхода топлива;
- ресурса не менее 12000 ч;
- норм выбросов вредных веществ на уровне Tier 3 и Tier 4 (с системой нейтрализации отработавших газов).
При разработке
дизелей серии "Т" был изучен положительный опыт проектирования и
производства дизельных двигателей соответствующего уровня мощности и
назначения в РФ и за рубежом.
Для сравнения внешние виды некоторых из рассматриваемых двигателей показаны на рис. 1-3.
Для сопоставления характеристик
двигателей гражданского применения разных производителей были приняты
шесть наиболее важных мощностных, топливо-экономических и
эксплуатационных показателей: мощность агрегатная, мощность литровая,
удельный расход топлива, удельная масса двигателя, запас по крутящему
моменту, ресурс и проведена оценка согласно отраслевой методике
(ИМСА-0086) величин коэффициента технического уровня (Кту).
Оценка выполнялась для
следующих двигателей: Д-4601("Алтай-дизель"), ЯМЗ-7601 (Ярославль),
Д-260.4 (Беларусь, Минск), "Катерпиллер-3306Т" (США), "Дойц-1015" и
"Даймлер ОМ-501LA" (Германия), "Коматцу S6D125-1" (Япония).
При определении технического
уровня перечисленных выше дизелей и двигателей семейства "Т" рядный
6-цилиндровый двигатель 6Т370 был принят в качестве базового
(эталонного).
Анализ результатов расчётной сопоставительной оценки Кту рассматриваемых дизелей позволяет отметить следующее.
По уровню технического развития двигатель 6Т370 (Кту = 1,0) практически не уступает большинству из сравниваемых с ним аналогов, включая тракторный дизель "Катерпиллер 3306Т" (Кту = 1,05), который считается в настоящее время одним из наиболее совершенных зарубежных двигателей рассматриваемого класса.
Сравнение основных
параметров двигателя 6Т370 с аналогичными показателями отечественных и
зарубежных дизелей позволяет отметить также, что двигатель ООО
"ЧТЗ-Уралтрак" не уступает им по величине удельного расхода топлива,
удельной массе, ресурсу и др. показателям, значительно превосходя
аналоги по запасу крутящего момента.
Суммируя сказанное,
можно утверждать, что технические параметры, заложенные в дизели новой
серии "Т" ООО "ЧТЗ - Уралтрак", соответствуют уровню их лучших
современных аналогов, а намеченные пути совершенствования (топливная
аппаратура с высокими давлениями впрыскивания и электронным управлением,
регулируемый ТКР, система нейтрализации отработавших газов и др.)
находятся в русле современных тенденций развития двигателестроения.
Анализ технического
уровня и перспектив развития военных модификаций транспортных дизелей
показывает, что в настоящее время лидерами зарубежного транспортного
двигателестроения являются фирмы "МТУ", ФРГ и "Детройт Дизель", США. Их
дизели серий "2000"/"199" и "890-HPD" в наибольшей мере удовлетворяют
ТТТ к СУ перспективных БМ XXI века, а величины параметров этих
двигателей отражают наиболее высокий технический уровень, достигнутый в
настоящее время в области транспортного (танкового) двигателестроения.
Следует отметить при
этом, что двигатели названных зарубежных семейств ("2000" и "890")
обладают несколько отличающейся целевой направленностью. Так, например,
дизели серии "2000" ориентированы на применение в перспективных БМ, в
основном, традиционного конструктивного исполнения, обладающих
существенно улучшенными боевыми характеристиками, а также для
существующих модернизируемых БМ, в то время как дизели ряда "890"
разрабатываются для БМ, создаваемых в рамках принципиально иной
концепции (программы GCV, США и FRES).
Поэтому для сравнения с
военными модификациями дизелей ООО "ЧТЗ-Уралтрак" следует принять
дизели серий "2000"/"199" фирм "МТУ" и "Детройт Дизель". Что же
касается дизелей ряда "890", то сравнение с ними новых дизелей
"ЧТЗ-Уралтрак" может быть проведено с учётом перспектив дальнейшего
развития последних и концептуальных требований к отечественным БМ на
более поздний период.
Сравнение основных параметров
военных модификаций дизелей "ЧТЗ-Уралтрак" с показателями их зарубежных
аналогов - дизелями серий "2000"/"199" фирм "МТУ"/"Детройт Дизель",
показывает, что дизели "ЧТЗ-Уралтрак" (при одинаковой размерности и
близкой частоте вращения коленчатого вала):
- не уступают зарубежным двигателям по величине среднего эффективного давления;
- имеют практически одинаковые с ними удельные расходы топлива и равные литровые мощности;
- обладают несколько более высокой габаритной мощностью;
- незначительно уступают по величине удельной массы.
Последнее свидетельствует об отставании литейных технологий в отечественном двигателестроении.
Следует отметить, что
дизели ООО "ЧТЗ-Уралтрак" обладают существенным резервом повышения
уровня основных параметров, связанным с перспективой их применения в
составе гибридных электрических силовых установок (ГЭСУ), в новых БМ
или в ГЭСУ модернизируемых БМ (по опыту перевода СУ английского танка
"Челленджер-2" на ГЭСУ).
ООО "ЧТЗ-Уралтрак" совместно с
предприятиями-партнерами намечены принципиальные направления
технических решений при создании и дальнейшем развитии двигателей
семейства. К ним отнесены:
- совершенствование
процесса сгорания (путём повышения давления впрыскивания топлива до
150…200 МПа с применением электронной системы топливоподачи, повышения
степени сжатия и среднего эффективного давления до 2,0…2,5 МПа и
максимального давления сгорания до 20 МПа);
- совершенствование системы воздухоснабжения, в том числе
повышение к.п.д. турбокомпрессора, внедрение регулируемого турбонаддува
и эффективных охладителей наддувочного воздуха.
Так, для обеспечения
работоспособности цилиндропоршневой группы форсированных двигателей
военного назначения (литровая мощность Nл = 50…75 л.с./л) ОАО "НИИД"
разработал цельнолитые стальные поршни и сочлененные поршни со стальной
головкой и алюминиевой юбкой (рис. 4 и 5). Оптимальные температуры
поршней обеспечиваются их охлаждением маслом.
Для реализации
электронно-регулируемой подачи топлива НЗТА (г. Ногиск, Московской
обл.) разработал для двигателя 6Т370 и испытал совместно с ОАО "НИИД"
(на стенде Hartridge 4500) топливную аппаратуру, которая сейчас проходит
апробацию на моторном стенде "ЧТЗ-Уралтрак". Система обеспечивает
максимальное давление впрыскивания Рвпр = 160 МПа.
Для защиты двигателя военного
назначения от поражающего действия электромагнитного излучения ОАО
"НИИД" разработал и запатентовал систему подачи топлива, в которой
встроена дублирующая механическая система, автоматически заменяющая
электронную систему при ее поражении.
Для
обеспечения теплосъема от двигателя повышенной мощности ОАО "НИИД"
разработал и испытал высокоэффективные теплообменные аппараты (рис. 6).
Сердцевина (матрица) этих алюминиевых пластинчато-ребристых
теплообменников, изготовлена методом вакуумной пайки.
Сотрудничество
с ведущими иностранными фирмами: "АВЛ" (Австрия), "Рикардо" (Англия),
"Бош" (Германия) и др. позволило ООО "ЧТЗ-Уралтрак" в кратчайшие сроки
обеспечить эффективный рабочий процесс и необходимые экологические
требования (Tier 4, Stage 4), выполнить конструкторско-технологическую
оптимизацию проекта.
Вместе с тем очевидно, что
предприятие ООО "ЧТЗ-Уралтрак" (как и все двигателестроительные заводы
РФ) нуждается в дальнейшем техническом перевооружении производственной и
испытательной базы, для успешной реализации которого необходима
государственная финансовая поддержка.
Суммируя сказанное,
можно утверждать, что создаваемое новое семейство двигателей ООО
"ЧТЗ-Уралтрак" военно-гражданского назначения (ДДН) соответствует
уровню их лучших современных зарубежных аналогов. Семейство ДДН
обеспечит транспортные средства современными дизельными двигателями в
диапазоне мощностей от 90 до 1800 л.с.
Развитие
отечественного двигателестроения, в том числе и двигателей нового
семейства ДДН, удовлетворит в значительной мере потребности военной и
гражданской техники, а также позволит снять (или существенно уменьшить)
многочисленные разговоры о закупке двигателей за рубежом.