Trzech bohaterów
Jak wiadomo, budowa krajowych silników czołgowych została oparta na trzech kluczowych projektach - V-2, 5TDF i GTD-1000. Najbardziej niezwykłe jest to, że wszystkie silniki trafiły do komory silnikowo-przekładniowej czołgu z lotnictwa. Specjaliści z Centralnego Instytutu Silników Lotniczych (TsIAM) brali bezpośredni udział w rozwoju silników wysokoprężnych V-2 i 5TDF. Tak się złożyło w okresie przedwojennym, że dla samolotów opracowano pierwsze szybkoobrotowe silniki Diesla AN-1 i AD-1. Nawiasem mówiąc, blok cylindrów V-2 V-2 został odlany ze stopu aluminium. Te pozdrowienia od lotników drogo kosztowały krajowy przemysł w latach wojny. Zwłaszcza na tle chronicznego braku aluminium.
Turbina gazowa GTD-1000T dla rodziny T-80 również nie ukrywa swojej lotniczej przeszłości. Elektrownia czołgu została opracowana w biurze projektowym lotnictwa Klimov w oparciu o silnik helikoptera.
Należy zauważyć, że wszystkie silniki czołgowe były bezprecedensowe dla przemysłu krajowego i światowego. Z legendarnym i pierwszym w swoim rodzaju silnikiem Diesla B-2, radzieckie czołgi przeszły całą wojnę i szturmem zdobyły Berlin. Bez względu na to, jak bardzo złośliwi krytycy twierdzą, że Niemcy mogli stworzyć własny silnik wysokoprężny dla „rodziny kotów”, ale po prostu nie uznali tego za konieczne, V-2 naprawdę poprawił jakościowo właściwości operacyjne zarówno T-34, jak i KV / JEST rodzina.
Inną rzeczą jest to, że silnik nie zawsze był montowany z wysoką jakością z dość obiektywnych powodów - ewakuacji wyspecjalizowanych przedsiębiorstw i nisko wykwalifikowanej siły roboczej. B-2 w różnych modyfikacjach nadal pracuje zarówno na polu cywilnym, jak i wojskowym. Wystarczy przypomnieć całkiem nowoczesny czołg T-90, wyposażony w zmodernizowany V-2 pod nazwą V-92S2. Jeśli porównamy go z pierwszym prototypem czołgowego silnika wysokoprężnego BD-2, zbudowanym w Charkowie na początku lat 30., to podstawowe parametry potomka nie uległy zmianie. Wymiary cylindrów i tłoków pozostały takie same, podobnie jak pojemność robocza 38, 17 litrów.
W ciągu prawie dziewięćdziesięciu lat moc wzrosła z 400 litrów. z. do 1000 l. z. (z powodu turbodoładowania i wzrostu obrotów) zmniejszyło się jednostkowe zużycie paliwa i gabaryty silnika. Ponadto średni cykl życia silnika spalinowego zwykle nie przekracza 25 lat. I istnieje całkowita pewność, że potomkowie B-2 będą obchodzić 100. rocznicę w jednostkach pancernych armii rosyjskiej.
Najciekawsze jest to, że tak długą żywotność V-2 zawdzięcza innowacyjnemu, jak na swoje czasy, charkowskiemu czołgowi diesel 5TDF.
Ale najpierw najważniejsze.
Wymagania dotyczące „walizki”
5TDF to prawdziwe pudełko tajemnic. W silniku wysokoprężnym operator silników lotniczych z CIAM, A. D. Charomsky, połączył wiele innowacji w jednym celu - osiągnąć najwyższą gęstość mocy na świecie. Jednocześnie bardzo pożądane było uzyskanie silnika bardzo podobnego rozmiarem do walizki. Aby można było „położyć” go na dole komory silnika, a na górze zainstalować układ chłodzenia. To z kolei umożliwiło zbudowanie czołgu o niskiej sylwetce. To właśnie wtedy powstawał „Obiekt 432”, przyszły T-64. Wszystko to wymagało wyjątkowo dużej gęstości upakowania wszystkich jednostek.
Jak mawiał do swoich podwładnych główny projektant Charkowskiego Biura Projektowego A. A. Morozow:
„Pamiętaj, że przenoszenie powietrza pancernego jest bardzo drogie”.
Co ostatecznie wybrali inżynierowie, aby stworzyć tak kontrowersyjny silnik?
Przede wszystkim schemat z dwoma wałami korbowymi i poziomymi cylindrami, w których tłoki poruszają się w różnych kierunkach. To znaczy albo do siebie, albo od siebie. Oczywiście, skoro w jednym cylindrze są dwa tłoki na raz, to skąd wziąć miejsce na zawory? Oczywiście problem ten można w zasadzie rozwiązać, ale niezmiennie będzie prowadzić do wzrostu masy i wymiarów elektrowni. Dlatego zdecydowano się zatrzymać w cyklu dwusuwowym z nadmuchem szczelinowym o bezpośrednim przepływie. Umożliwiło to osiągnięcie tak bardzo potrzebnej dużej pojemności litrów.
Początkowo pięciocylindrowy silnik wysokoprężny 5TD rozwijał moc 600 KM. z., później został rozproszony do 700 litrów. z. w wersji seryjnej 5TDF. Podobne parametry miały warianty B-2, ale z 12 cylindrami, większą masą i objętością roboczą 38,17 litrów w porównaniu z 13,6 litra dla 5TDF. Są to znakomite wskaźniki nawet teraz, ale w 1955 roku, kiedy zatwierdzono projekt techniczny silnika Charkowa, było po prostu fantastycznie.
Kolekcja nowych produktów silnika Charkowa obejmuje również wysokotemperaturowy układ chłodzenia, w którym płyn niezamarzający działał w 115 stopniach.
Z jednej strony zwiększyło to efektywność spalania mieszanki paliwowej w cylindrach – na powierzchniach roboczych było mniej niespalonych węglowodorów. Ponadto „gorący silnik” pozwalał mniej zwracać uwagę na temperaturę otoczenia. Sprawny silnik mógł pracować normalnie przy 55 stopniach - system chłodzenia wyrzutowego działał całkiem nieźle.
Z drugiej strony grupa cylinder-tłok 5TDF działała w bardzo trudnych warunkach temperaturowych, co nie mogło nie wpłynąć na zasoby i niezawodność. Wysoką moc silnika uzyskano również dzięki wysokim ciśnieniom wtrysku powietrza do cylindrów. Inżynierowie zdecydowali się na egzotyczny układ napędowy z wałem korbowym i turbiną spalinową. W efekcie powstała sprężarka hybrydowa, w której wał centralny kręcił się do 35 tysięcy obrotów na minutę, a sama turbina do 22 tysięcy. W tym samym czasie sam silnik rozpędzał się do maksymalnie 3 tysięcy obrotów.
Tak szalone prędkości obrotowe wymagały ekstremalnej precyzji w produkcji i obliczeniach. Przypomnijmy, że było to pod koniec lat 50., a krajowi konstruktorzy silników właśnie w końcu opanowali wydanie, w przeciwieństwie do prostszego V-2.
Przykład brytyjski
Warto przerwać wątek narracji na rzecz opowieści o porównaniu seryjnego 5TDF z zagranicznymi odpowiednikami.
Tak, układ z dwoma wałami korbowymi i tłokami zbliżającymi się do siebie nie był wyjątkowy. W Wielkiej Brytanii czołgi Chieftain były wyposażone w silnik Leyland L-60 o podobnej konstrukcji, a Rolls-Royce K-60 zamontowano na gąsienicowym transporterze opancerzonym FV430. Technika ta wpadła w ręce inżynierów w Kubince pod Moskwą pod koniec lat 60. i została gruntownie przetestowana.
Cel był tylko jeden - znaleźć sposoby na poprawę niezawodności i możliwości produkcyjnych krajowego 5TDF w brytyjskich trofeach. W tym czasie zarówno wojskowi, jak i konstruktorzy silników mieli czas, aby cierpieć z powodu innowacyjnego pod każdym względem projektu silnika.
Jak się okazało, silnik Charkowa pod względem mocy właściwej jest 1, 5–2 razy bardziej wydajny niż Leyland L-60 i Rolls-Royce K-60. Ale jednocześnie pracochłonność produkcji silników zagranicznych jest o 49% (L-60) i 23% (K-60) niższa niż pracochłonność montażu 5TDF.
Z całym szacunkiem dla kadry inżynierskiej Charomskiego i Morozowa, czy było możliwe opracowanie tak złożonego silnika dla przemysłu, który ledwo podniósł się po skutkach wojny totalnej?
Na przykład tłoki brytyjskich silników składają się z 15 części, a w silniku Charkowa każdy tłok składa się z 42 części! W tulei cylindrowej w pasie czyszczącym (cecha silnika dwusuwowego) L-60 ma tylko 14 okien „wentylacyjnych”, K-60 ma 10, a 5TDF ma naraz 136. Cudzoziemcy mieli tylko 32 części do ich napędów doładowania. Mieszkańcy Charkowa dostarczyli silnik o złożonej konstrukcji, składającej się ze 180 części. Z jednej strony silniki z Wielkiej Brytanii wykazywały prostotę, a nawet prymitywizm w porównaniu z 5TDF.
Pochlebia świadomość, że krajowi konstruktorzy silników w połowie ubiegłego wieku wyprzedzili wiodące światowe firmy. Silnik Charkowa był znacznie doskonalszy niemal pod każdym względem.
Z drugiej strony inżynierowie nie wzięli pod uwagę w pełni możliwości produkcyjnych zakładu w Charkowie i, co najważniejsze, zapomnieli o realiach eksploatacji silników. W jednostkach bojowych do pracy z tak złożonym sprzętem wymagano wysoko wykwalifikowanych mechaników-kierowców.
I to stało się głównym problemem silnika Charkowa.
