ГЛАВА 7. ПЫЛЬ — ВРАГ №1 ТАНКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
ГЛАВА 7.
ПЫЛЬ — ВРАГ №1 ТАНКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Что лучше — пускать пыль в глаза или ударить в грязь лицом?
(Шутка)
Тагильчане, пройдя длинный путь поисков оптимальной конструкции танкового воздухоочистителя (ВО), остановили свой выбор на двухступенчатом воздухоочистителе с обслуживаемыми кассетами, добившись с помощью специалистов ОАО «ВНИИТМ» высоких технических показателей ВО (от применения одноступенчатых воздухоочистителей уральцы отказались в связи с отрицательными результатами использования бескассетных ВО в опытных танках Т-62М, Т-55А, объектах «172» и «173») [1].
На всех тагильских танках применяются только двухступенчатые ВО. Воздухоочистители, установленные на танках Т-72 и Т-72Б, превосходили зарубежные ВО примерно в 2 раза по удельному объему, а по продолжительности работы между обслуживаниями кассет при одинаковой запыленности воздуха на входе в ВО — в 5—7 раз [1].
Технические характеристики воздухоочистителя для турбонаддувного двигателя В-92С2 танка Т-90С были еще более улучшены благодаря найденному совместно с двигателистами оригинальному размещению турбокомпрессора (ТКР). Это обеспечило организацию благоприятного входа потока воздуха в компрессор и доработку конструкции воздухоочистителя с целью снижения его сопротивления. Одновременно удалось снизить сопротивление в короткой выпускной трассе за двигателем более чем в 2 раза.
Эти мероприятия положительно сказались на надежности двигателя и его характеристиках. Неизолированный воздушный тракт системы воздухопитания двигателя исключает проникновение в воздухоочиститель листьев, хвои, стерни и других посторонних предметов, не допускает попадания воды в двигатель при случайном ее затекании в воздухопитающее окно, расположенное над ВО в крыше над двигателем, а также забивание циклонов снегом.
Гидравлические испытания модели танка Т-72 в гидродинамической трубе ЦАГИ. Рабочая среда-вода. Визуализация вихрей — с помощью контрастных чернил
Танк Т-72 в пустыне Кызыл-Кум. Внешняя аэродинамика натурного танка подтверждает результаты испытаний в гидродинамической трубе. Участок забора воздуха двигателем за башней свободен от пыли
Как свидетельствует В. Мясников, Т-90С является единственным танком в мире, преодолевшим трассы испытаний в индийской пустыне Тар [2]. При эксплуатации в особо пыльных условиях танкам Т-90 и модернизированным Т-72 будут придаваться сменные комплекты кассет, чтобы при совершении многосуточных маршей не тратить время на их обслуживание. Объем кассет дизельных двигателей мал, что позволит разместить их на танке. Тревога наших оппонентов за задержку танков Т-90 (Т-72) в пути на обслуживание кассет через 12—15 ч (в действительности, в условиях Индии — через 50—70 ч) напрасна [3]. За весь период эксплуатации танков Т-72/Т-90С на Уралвагонзавод не поступило ни одного рекламационного акта или претензии из войсковых частей, вызванных снижением эффективности, а также утратой надежности воздухоочистителей или выходом из строя дизелей по вине ВО.
Справка
По результатам испытаний танка Т-80 в Средней Азии запыленность воздуха на входе в ГТД может достигать 22 г/м3. Это почти на порядок превышает значение уровня стандартной запыленности воздуха (2,5 г/м3), при которой проводятся испытания воздухоочистителей [7].
В настоящее время одноступенчатые ВО устанавливаются только в танке Т-80, на всех остальных танках мира применяются двухступенчатые воздухоочистители, в том числе и на американском газотурбинном танке M1 «Абрамс». В американском варианте воздухоочистителя (первая ступень мультициклонная, вторая — барьерная из специального картона) эффективность воздухоочистки достигается при больших габаритах ВО (по оценке специалистов ОАО «Спецмаш», объем воздухоочистителя при нулевом пропуске пыли в 3-4 раза больше, чем для бескассетного ВО с пропуском пыли 2%) [4], также требуется частое и трудоемкое обслуживание второй ступени. По опубликованной информации, работоспособность воздушных фильтров системы воздухоочистки американского танка «Абрамс» при высокой запыленности воздуха составляет, по разным данным, от 15 мин. [5] до ежедневной чистки [б].
Использование двухступенчатых воздухоочистителей для газотурбинных двигателей требует их частого обслуживания на марше, что отрицательно сказывается на подвижности танка. Прав К. Ромасев: «Действия «Абрамсов» в пустыне и отказы вследствие засорения их ГТД стали мрачной страницей в истории действий американской армии в Заливе. Единственное, в чем заокеанский танк обходит конкурентов, так это в агрессивной рекламе» [8]. Пожалуй, достоинством американского варианта является возможность эксплуатации танка в особо пыльных условиях без проблем, с которыми столкнулись создатели танка Т-80 (спекание расплава пыли в проточной части двигателя).
Высокая чувствительность ГТД к подогреву воздуха, поступающего в двигатель, требует обязательного применения изолированного забора воздуха из атмосферы. Двигатель с большим расходом воздуха, оснащенный трассой изолированного забора воздуха, превращается в огромный пылесос. Это ставит на грань аварии или отказа ГТД в случае попадания листвы, стерни и пр., даже снега, а также заплесков воды в отсек фильтроэлементов при преодолении с ходу вброд нешироких водоемов. Можно перечислить несколько примеров затопления водой танковых двигателей, имеющих изолированный забор впускного воздуха, при преодолении бродов:
- во время тендерных испытаний в Греции в конце 1998 г. на танке «Абрамс» произошло затопление двигателя, и выполнение задания было прекращено [3];
- по свидетельству специалистов УКБТМ — участников тендерных испытаний танков в Малайзии [3], на украинском Т-84, оснащенном дизельным двигателем, набежавшая на корпус танка волна воды попала в окно воздухопитания и в двигатель. Это вызвало тяжелые поломки двигателя от гидроудара в цилиндрах. Ранее, как известно из литературных источников, отказы двигателей отмечались в 1972 г. при переходе 16 танков Т-64А из Чугуева в Новомосковск Днепропетровской области (один случай) и при марше так называемого «черкасского полка» (восемь случаев) [9];
- при подготовке к Международной выставке вооружений RUSSIAN EXPO ARMS 1999, проходившей в Нижнем Тагиле, танк Т-80У преодолевал водоем с большой скоростью вброд. Он поднял высокую волну, которая настигла его сзади, когда танк выходил на сушу. Вода попала в двигатель, и он заглох. В дальнейшем скорость танка при преодолении водоема была снижена с учетом этой неприятности.
Т-72М1 индийской армии на вершине бархана
Ближний Восток. Т-90С в пустыне
«Леклерк»
«Меркава» Mk.3D
M1 «Абрамс»
Т-72Б1
МТО танка Strv-122-аналога немецкого «Леопарда-2» для вооруженных сил Швеции
Затопляемый отсек системы охлаждения двигателя. Изнутри видна выходная решетка, ослабляющая броневую защиту машины в кормовой части
Отсек с изолированным забором воздуха, поступающим в двигатель
M1 «Абрамс». Выемка кассет воздухоочистителя для обслуживания
Обслуживание кассет воздухоочистителя танка M1 «Абрамс» осуществляется продувкой сжатым воздухом, но никак не выбиванием пыли из кассет ломом, по «версии» сторонников Т-80У [5]
На танке Т-80У защитой двигателя от попадания в воздухоочиститель воды при преодолении брода является воздухозаборное устройство (ВЗУ), служащее для снижения уровня запыленности воздуха, забираемого в двигатель с большой высоты над землей. Надо сказать, что при эксплуатации Т-80У в особо пыльных условиях на ВЗУ требуется установка дополнительного патрубка большого сечения, возвышающегося над башней около 700 мм (см. рисунок 1). Это, безусловно, эффективное мероприятие по снижению концентрации пыли в воздухе, поступающем в двигатель. Но изящество и элегантность приземистого танка при этом пропадают полностью. Более того, Т-80У выглядит комично и напоминает пароход начала XX века. С установленным патрубком на ВЗУ высота танка становится на 250—450 мм выше остро критикуемых создателями Т-80 высокосилуэтных зарубежных конкурирующих танков. Понимая это, омичи, по-видимому, не решились демонстрировать это «техническое достижение» в 1993 г. в Индии. Может быть, отчасти по этой причине для них испытания танков закончились быстрым выходом из строя двух двигателей. К удивлению читателей, в одной из воинских частей МВО можно увидеть танки Т-80У с установленными патрубками над ВЗУ. Значит ли это, что Московский военный округ отныне причислен к регионам с особо пыльными условиями эксплуатации?
Использование в танке Т-80 компактных бескассетных воздухоочистителей, не требующих обслуживания, но имеющих большой пропуск пыли, резко сокращает ресурс ГТД при эксплуатации танков в условиях пустынь из-за лессовой пыли.
Испытания танков Т-80 в Сибирском военном округе выявили возникшие проблемы с ВО…зимой (!) из-за снижения мощности ГТД вследствие забивания циклонов плотным, почти обледеневшим снегом. Это приводило к необходимости остановки танков, выполнения трудоемкой операции по очистке циклонов ВО вручную, либо растапливания снега выхлопными газами другого танка и длительным простоям обоих танков.
Установка на ВЗУ съемного патрубка могла бы исключить эту неисправность двигателя при движении танка «по-походному» по заснеженным трассам [7]. Но при движении «по-боевому» по сухому сыпучему снегу, а также в метель или в пургу не избежать вынужденных остановок танка и прогрева циклонов ВО выхлопными газами собственного двигателя с установкой на корме габаритного дефлектора (изобретенный способ очистки циклонов ВО от снега показан на рисунке 1).
При этом вынужденный простой танка в боевой обстановке составляет не менее получаса (только прогрев циклонов длится до 15 мин.) и требует выхода экипажа из машины для проведения работ по обслуживанию воздухоочистителя! Предугадать заранее проявление этой неисправности двигателя не представляется возможным [10].
Необходимо отметить, что создателям танка Т-80 и отечественного танкового газотурбинного двигателя удалось проделать гигантскую работу по частичной компенсации недостатков и повышению ресурса двигателя при эксплуатации в условиях высокой запыленности воздуха в составе танка, но какой ценой! Ценой создания дополнительных систем, усложнения и удорожания двигателя, внедрения целого комплекса сложных мероприятий: применения пылегасящих щитков и специального веерного выхлопа; автоматического режима работы системы пневматической виброочистки от пыли и продувки двигателя сжатым воздухом по специально разработанной циклограмме, ограничения температуры газа перед турбиной двигателей ГТД-1000ТФ и ГТД-1250 с помощью регуляторов; использования специального воздухозаборного устройства (ВЗУ) со съемным патрубком, обеспечивающего забор воздуха на высоте около 3 м от грунта, где пыли значительно меньше, чем на уровне крыши моторно-трансмиссионного отделения (правда, это устройство эффективно только при движении танка «по-походному», при застопоренной башне); применения самоочищающегося фильтра соплового аппарата и др. [6, 11 — 13].
Газотурбинная силовая установка (ГТСУ) танка Т-80 насыщена большим количеством всевозможных датчиков, исполнительных элементов, регуляторов, редукторов, средств сигнализации и защиты, автоматики, призванных выполнять функции виброочистки, сдува пыли, распыла топлива и продувки форсунок для исключения их закоксовывания. При эксплуатации танка Т-80 в районах Средней Азии и Казахстана южнее 45° северной широты, как требует Руководство по эксплуатации танка Т-80У [13], его силовая установка должна быть переведена на режим эксплуатации «пустыня», ограничивающий подачу топлива со снижением температуры газов с целью исключения отложений спекшейся пыли на лопатках турбины высокого давления с соответствующим снижением мощности двигателя.
Одновременно должны вступить в силу следующие ограничения: снижение гарантийной наработки двигателя с 500 до 300 ч[9]; запрещение применения всех видов топлив, кроме авиационного керосина. Не допускается даже использование основного (!) вида топлива — дизельного (нонсенс!). Неясно, как следует поступать при эксплуатации танка Т-80 в условиях пустынь, расположенных вне пределов территории бывшего СССР: включать режим «пустыня» или нет? И чем заправлять топливную систему? В руководстве по эксплуатации танка Т-80 отсутствует ответ на эти вопросы, потому что надежность ГТД в этих регионах не исследовалась.
Пустыни и засушливые (аридные) области занимают на нашей планете свыше четверти поверхности суши. Пыль каждого этого региона уникальна и отличается от других регионов по дисперсному, химическому (минералогическому) и количественному составам.
Влияние минералогического состава пыли на надежность ГТД в планетарном масштабе не исследовано. (В отличие от ГТД, поршневые двигатели семейства В-2 в составе танков получили распространение по всему миру в десятках стран. И двухступенчатые ВО обеспечили им долгую жизнь).
M1 «Абрамс». Танк встал — двигатель захлебнулся водой
Вода в отсеке воздухоочистителя. Уже демонтированы две кассеты из трех
Способ удаления воды из отсека воздухоочистителя
Поэтому искусственно приспособленный к условиям эксплуатации в пустыне Кара-Кум двигатель танка Т-80У в пустыне Тар (Индия) в 1993 г. оказался совершенно непригодным к работе в новых условиях, вследствие чего тендерные испытания танки не выдержали.
В опубликованной статье [5] утверждается, что «…двигатель ГТД-1250 работает куда более надежно в жарких условиях и условиях запыленности, нежели дизель В-84, о чем говорят отчеты по результатам последних испытаний Т-80У в Греции… А между прочим, Греция — это и горы, и большая запыленность, и высокая температура окружающего воздуха».
Целесообразно разобраться с условиями испытаний танка Т-80У в Греции.
При проведении тендерных осенне-зимних испытаний танка Т-80У в Греции температура окружающего воздуха составляла от -2°С до +15°С, большую часть времени шли проливные дожди, 83% дистанции маршей проходили по скоростной дороге, асфальту, городским улицам! Барометрическое давление воздуха составляло 740—760 мм рт. ст., что соответствовало высоте над уровнем моря всего до 225 м. Длительность эксплуатации танка составила только два месяца — с 22 октября по 21 декабря 1998 г. [14]. Поэтому информирование читателей о том, что «Греция — это и горы, и большая запыленность, и высокая температура окружающего воздуха», у компетентных людей вызывает чувство досады.
Не меньшую досаду вызвало выступление на конференции Ю.А. Лейковского [15], посвященное перечислению преимуществ ГТД перед дизелем, в том числе в части меньших требований к степени очистки воздуха от пыли. На фоне изложенных материалов это выглядит странно и является попыткой скрыть серьезнейшую проблему, которая не решена в течение 30 лет существования танка Т-80. По этому поводу вспоминается меткое высказывание испанского писателя и философа Бальтасара Грасиана, точно отражающее поведение сторонников ГТД:
«Особенно ценно искусство скрывать свой недостаток, превращая его в преимущество. Так Цезарь скрывал свою плешь лавровым венком».
Последствия гидроудара в цилиндрах харьковского двигателя при случайном затекании воды в воздухозаборное окно танка Т-64