предыдущий материал

РАЗРАБОТКА
Виктор Подгаецкий
начальник отдела ГУП НИИД, к.т.н, с.н.с.

Двигатель для европейских танков НАТО

В настоящее время в Европейских странах НАТО четко определились два лидера, конкурирующих между собой в области танкового двигателестроения - английская фирма "Перкинс", разработавшая дизели серии "Кондор" (см. "Двигатель" № 3(3), 1999 г.), и немецкая фирма MTU, дизели которой находят широкое применение на объектах бронетанковой техники более чем в 20 странах мира. Отличительной особенностью танковых дизелей фирмы MTU (МВ 837 танка "Леопард" 1, МВ 873 танка "Леопард" 2 и др.) является их постоянно растущий с каждой новой серией уровень технического совершенства, сопровождающийся улучшением массо-габаритных показателей, удельных мощностных параметров, топливной экономичности и прочих характеристик.

Первые немецкие танковые дизели были разработаны в 50-е годы фирмой Daimler-Benz. В 1965 г. последняя объединилась с компанией Maybach, а в 1969 г. консорциум получил новое название - MTU Friedrichshafen. С тех пор его предприятия выпустили более 19 000 дизельных двигателей для бронированной техники. "Фамильными" чертами дизелей MTU являются:

  • - четырехтактный цикл;
  • - угол развала блоков цилиндров 90°;
  • - жидкостное охлаждение;
  • - турбонагнетатель;
  • - охлаждение наддувочного воздуха;
  • - индивидуальные головки цилиндров.

Наряду с применением двигателей MTU на германских танках и бронированных машинах, руководство фирмы определенно делает ставку на модернизацию иностранной боевой техники путем замены штатной силовой установки (или только дизеля) агрегатом собственного производства. Так, в третьих странах прошли "дизелизацию" устаревшие американские танки М 47 и М 48, на которых при сохранении прежней трансмиссии фирмы Allison были смонтированы "эмтэушные" двигатели второго поколения МВ 837 мощностью 750 л.с. Немецкие специалисты предлагают повысить боевые возможности массового танка французского производства AMX 30 путем замены его дизеля более совершенным МВ 833 мощностью 850 л.с. Есть в портфеле MTU и предложения, касающиеся танков советского, чехословацкого и китайского производства (Т-54, Т-55, Т-59, Т-62 и Т-72). Последний, к примеру, можно оснастить дизелем мощностью 900 л.с.

Однако важнейшим направлением деятельности MTU является создание новейших образцов двигателей. В 1974 г. фирма MTU начала разработку, а в 1992 г. закончила подготовку серийного производства нового дизеля третьего поколения МТ 883 - одного из наиболее совершенных и перспективных зарубежных танковых двигателей конца ХХ века. Двигатель предназначен как для установки на новых объектах БТТ, так и для замены дизелей ряда "873" на серийных машинах. Изменение международной обстановки в начале 90-х годов позволило руководству бундесвера отложить начало выпуска этого двигателя, и фирма MTU вместо организации серии вынуждена была сконцентрировать усилия на проведении НИОКР по его дальнейшему совершенствованию. Эта работа продолжается до настоящего времени.

Создание и конструктивное совершенствование танкового дизеля МТ 883 опиралось на разработанную фирмой техническую концепцию. Проведенные в соответствии с нею НИОКР позволили применить в конструкции нового двигателя многие из новейших достижений мирового танкового двигателестроения и смежных отраслей науки и техники (металлургии, электроники, химии и др.)

Вместе с тем, одним из наиболее важных концептуальных требований к новому двигателю стало использование в нем технологий с низкой степенью риска, а также гарантированное исключение возможности перехода за допустимые пределы по механическим и тепловым нагрузкам. Это требование удовлетворялось, главным образом, благодаря сохранению на освоенном уровне средней скорости поршня и приемлемой величины среднего эффективного давления. Конструкторы MTU стремились по возможности шире использовать в двигателе серийные, стандартные материалы и проверенные технологии.

В соответствии с требованиями концепции двигатель должен разворачиваться в мощностной ряд, образуя семейство унифицированных дизелей V-образной и рядной конструктивно-компоновочной схемы. Конструкция двенадцатицилиндрового V-образного двигателя МТ 883 позволяет создать на его базе десяти-, восьми-, шестицилиндровые модификации. Предусмотрена возможность создания шести-, пяти-, и четырехцилиндровых рядных модулей. При этом мощностной ряд покрывает диапазон от 500 до 2250 л.с., а в перспективе и более.

Новые разработки фирмы MTU обеспечили уменьшение габаритного объема нового двигателя на 30…40 % по сравнению с дизелем МВ 873 танка "Леопард" 2 (при одинаковой мощности). Для двигателя МТ 883 найдены новые конструктивные решения, позволившие разместить кривошипно-шатунный механизм в малом объеме (укорочена на 15 % длина коленчатого вала, на 10 % уменьшены относительная длина шатуна, относительное межцилиндровое расстояние и диаметр цилиндра, а отношение длины хода поршня к диаметру цилиндра выбрано равным 0,97). Патрубки охлаждающей жидкости встроены в головки цилиндров, исключено применение резиновых шлангов вблизи нагретых частей двигателя и пр. Впускные и выпускные клапаны унифицированы, они приводятся в движение тремя толкателями для каждого цилиндра. Разработанная конструкция отличается минимальными размерами клапанного механизма и равномерным распределением усилий между роликами толкателя.

Предусмотренное концепцией существенное увеличение литровой мощности (до 80…90 л.с./л) потребовало применения в новом двигателе интенсивного галерейного масляного охлаждения поршней, усовершенствования системы наддува (введен регистровый наддув с возможностью отключения на промежуточных режимах части агрегатов наддува), повышения эффективности системы водяного охлаждения (применена двухконтурная высокотемпературная схема), применения глубокого охлаждения наддувочного воздуха (двухступенчатый охладитель). В системе питания внедрены индивидуальные топливные насосы с электрогидравлической системой регулирования топливоподачи. Индивидуальные головки цилиндров выполнены из серого чугуна. Введено металлокерамическое уплотнение газового стыка.

Большое внимание уделялось обеспечению возможности работы двигателя при любых кренах и дифферентах. Это требование удалось выполнить благодаря применению сухого масляного поддона специальной конструкции и расположенного сбоку масляного бака плоской формы.

Созданный в соответствии с изложенной концепцией дизель МТ 883 был в дальнейшем назван Euro-Motor, что, учитывая приобретение лицензий на его производство Великобританией, Францией, Канадой, США и другими странами, определенно указывает на одно из главных мест, которое отводится в перспективе этому двигателю в танкостроении стран НАТО.

Важнейшим основополагающим принципом создания современных и перспективных танковых силовых установок является, как известно, их агрегатирование в единый силовой блок. На основе дизеля МТ 883 и ряда систем (гидродинамической/механической трансмиссии, системы охлаждения, системы очистки воздуха, турбокомпрессора и цифровой электронной системы управления) фирма MTU создала единый силовой блок EuroPowerPack (EPP), предназначенный для применения в унифицированных моторно-трансмиссионных отделениях (МТО) европейских танков НАТО.

Созданию EPP предшествовал большой объем НИОКР по выбору оптимальной размерности двигателя, согласованной с характеристиками систем МТО. Были созданы и испытаны опытные образцы дизелей размерностью D/S=130/130 мм и 140/136 мм. Оптимальными немецкие специалисты сочли диаметр поршня 144 мм и его ход, равный 140 мм. В дальнейшем именно эти значения геометрических параметров были использованы при создании дизеля МТ 883 Ка-500. В настоящее время на основе базового двенадцатицилиндрового варианта созданы и находятся на разных стадиях доработки его модификации разного уровня мощности и назначения.

К силовому блоку ЕРР выдвигались следующие требования:

  • - он должен умещаться в МТО всех существующих основных боевых танков ("Леопард" 2, "Леклерк", М 1 "Абрамс" и "Челленджер" 2);
  • - система охлаждения должна обеспечивать возможность работы двигателя в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 °С до +52 °С;
  • - он должен быть оборудован электронной системой автоматического регулирования, контроля и управления двигателем и трансмиссией;
  • - период между техническими обслуживаниями силового блока должен быть не менее 300 ч.

Непосредственным побудительным мотивом разработки ЕРР явилось стремление обеспечить возможность модернизации основных боевых танков третьего поколения, которые в связи со сложившимися в мире условиями остаются в эксплуатации дольше, чем ранее намечалось.

В результате совершенствования конструкции ЕРР требуемый для его размещения объем МТО значительно сокращен и составляет в одном из вариантов компоновки 4,05 м3 вместо 6,9 м3 для двигателя МВ 873 в танке "Леопард" 2.

Наиболее радикальное повышение эффективности и сокращение объемов достигнуто в новых системах охлаждения и воздухоочистки ЕРР. Совершенствование конструкции системы воздухоочистки силового блока ЕРР позволило вдвое уменьшить занимаемый ею объем по сравнению с двигателем МВ 873 танка "Леопард" 2.

Результаты испытаний силового блока ЕРР на танке оказались вполне удовлетворительными. Так, максимальный пробег танка в течение одного дня составил 550 км, а средний - почти 300 км (за пять дней испытаний). Средняя наработка на отказ двигателя МТ 883, связанного с его снятием с танка, была доведена до 4028 ч, а силового блока в целом - до 158 ч (вдвое меньше, чем на стенде).

К 2001 г. фирма MTU планировала значительно улучшить характеристики силового блока ЕРР по сравнению с первоначальными и выйти на уровень мощности 1800 л.с. (прирост 20 %), снизить удельный расход топлива до 150 г/л.с.·ч и дымность двигателя наполовину, а межрегламентный период увеличить до 500 ч.

Совершенствование силового блока ЕРР и двигателей семейства "880" успешно продолжается. Подтверждением тому являются следующие факты:

  • - замена в серийном производстве французского двигателя с системой наддува "Гипербар" дизелем МТ 883;
  • - применение английской фирмой "Виккерс" системы охлаждения от блока ЕРР для экспортного варианта нового основного боевого танка "Челленджер" 2;
  • - план модернизации танка "Леопард" 2А5 (фирма "Краусс-Маффей-Вегман" совместно с MTU) путем замены силовой установки блоком ЕРР с двигателем МТ 883 мощностью 2038 л.с.

Таким образом, высокая удельная мощность, отличные массо-габаритные и топливо-экономические показатели новых двигателей семейства "880" резко повышают их конкурентоспособность по сравнению с аналогами и позволяют рассчитывать на успех в соревновании с танковыми ГТД.

Варианты дизелей семейства "880" и их предназначение
Двигатель
МТ 883-1500
(МТ 883 Ка-500)
Двигатель работает в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 'C до +52 'C.
Снабжен электронной системой автоматического регулирования, контроля и управления двигателем и трансмиссией. Оборудован системой двухступенчатого регистрового наддува.
Дизель имеет жесткий коленчатый вал с массивными противовесами, короткие шатуны, коренные подшипники с высокой несущей способностью, алюминиевый блок-картер, индивидуальные чугунные головки цилиндров.
Силовой блок EPP с двигаталем МТ 883 Ка-500 объемом 4,05 м3 устанавливается в МТО объемом 5,1 м3 экспортного варианта танка "Леклерк".
Двигатель
МТ 881-1500
(МТ 881 Ка-501)
Двигатель является восьмицилиндровой модификацией дизеля МТ 883 Ка-502 (мощностью 2250 л.с. для амфибии ВМС США). Предназначен для самоходной гаубицы PzH 2000.
При мощности 1000 л.с. предлагается для использования на перспективных гусеничных машинах стран НАТО (в частности, в БМП "Мардер-2")
Двигатель
МТ 880-1300
(МТ 880 Ка-501)
Двигатель является шестицилиндровой модификацией дизеля МТ 883 Ка-523 (мощностью 2600 л.с. для амфибии AAAV).
Дизель может быть использован в танках пятого поколения стран НАТО, а в дефорсированном варианте (~1000 л.с.) - в военных гусеничных транспортерах LCM и инженерных машинах на их базе.
Двигатель
МТ 883-2250
(МТ 883 Ка-502)
Двигатель представляет собой форсированную модификацию танкового дизеля ряда "880" для силовой установки перспективной амфибии морского десанта AAAV, США.
В 1988 г. двигатель прошел испытания в лаборатории TACOM, США на мощность 2250 л.с. (морской режим). Подтверждена возможность форсирования до 2600 л.с. (требования корпуса морской пехоты США, модель МТ 883 Ка-523).

Основные технические характеристики дизелей семейства "880"
Характеристика
МТ 883-1500
МТ 881-1500
МТ-880-1300
МТ-883-2250
Число цилиндров
12
8
6
12
Максимальная мощность, л.с.
- на стенде
1500
1500
1300
2250
- на ведущем катке объекта
1213
1237
922
1820
Частота вращения коленвала, об/мин
3000
3000
3300
3000
Рабочий объем, л
27,4
18,2
13,7
27,4
Степень сжатия
14,5
14,5
14,5
14,5
Среднее эффективное давление, кгс/см2
16,42
25,7
25,87
24,63
Средняя скорость поршня, м/с
14
14
15,4
14
Удельный расход топлива, г/л.с.-ч
- на стенде
170
165
170
165
- на объекте
207
200
207
204
Давление наддува, кгс/см2
3,6
5,6
4,5
5,4
Габаритные размеры, мм
(длина, ширина, высота)
1700x964x965
1535x970x730
920x970x730
1700x964x964
Масса двгателя, кг
1800
1450
1200
1800
Цилиндровая мощность, л.с./цил.
125
187
217
187
Литровая мощность, л.с./л
54,7
82,4
94,8
82,1
Стадия работ
Серия
ОКР
ОКР
Окончание ОКР

Параметры подвижности танка М 1 "Абрамс" со штатной силовой установкой и блоком EPP
Характеристика
Вариант танка
ТТТ к М 1А2
М 1 с EPP
Максимальная скорость, км/ч
67
72
Время разгона до скорости 32 км/ч, с
7,2
5,5
Скорость на подъеме 16%, км/ч
24...27 (при 10%)
22,5
Радиус поворота, м
11,4
10,8
Длина пути торможения на полной скорости, м
-
43 (на гравии)

Эксплуатационные характеристики танка "Леопард" 2 с штатной силовой установкой и блоком ЕРР
Характеристика
Двигатель
МВ 873
МТ 883
Мощность номинальная, л.с.
1500
1500
Мощность на ведущем катке, л.с.
927
1100
Объем МТО, м3
7,2
4,3
Сухая масса силового блока, кг
6150
5460
Путевой расход топлива (V=52 км/ч), л/мин
2,7
2,4
Максимальная температура наружного воздуха без ограничения мощности, 'C
+35
+52

Тип техники
Тип двигателя
(мощность, л.с.)
Тип техники
Тип двигателя
(мощность, л.с.)
"Леопард" 2
МВ 873 Ка-501
(1500)
"Леклерк" троп.
МТ 883 Ка-500
(1500)
"Мардер"
МВ 833 Еа-500
(600)
РхН 2000
МТ 881 Ка-500
(1000)
"Отоматик"
МВ 837 Еа-500
(750)
ТАМ
МВ 833 Ка-500
(720)
"Чифтен"
МВ 837 Ка-501
(1100)
"Леопард" 1
МВ 838 СаМ-500
(830)
М 113
6V 183 Тс22
(300)
ТН 495
8V 183 Те22
(600)
"Гепард"
МВ 838 СаМ 500
(830)
"Роланд"
МВ 833 Еа-500
(600)
К 1
МВ 871 Ка-501
(1200)
"Пизарро"
8V 193 ТЕ22
(600)
OF 40 Mk III
МВ 838 Ca-501
(950)
"Арджун"
MB 838 Ka-501
(1400)
AMX 30
MB 833 Ka-501
(850)
M 44/52
MB 833 Aa-501
(450)
"Бибер"
MB 838 CaM-500
(830)
M 48
MB 837 Ea-500
(750)
"Бюффел"
MB 873 Ka-501
(1500)
"Ягуар"
MB 837 Aa-500
(500)
"Палмария"
MB 837 Ea-500
(750)
"Кайлер"
MB 871 Ka-501
(1100)

Габариты двигателей ряда "837", "870", "880"
Удельные мощности трех поколений двигателей MTU
MB 838, MB 873 и MB 883 (сверху вниз)
PzH 2000
Разрез MT 883
Танк "Леклерк"
Компоновка двигателя MT 883 с трансмиссией в задней части корпуса
Компоновка двигателя MT 883 с трансмиссией в передней части корпуса
Блок EPP

предыдущий материал
оглавление
следующий материал