Техника и вооружение 2009 09

В 1964 г. дизель УТД-20 успешно прошел полигонно-войс- ковые испытания в опытных образцах БМП и в 1965 г. был принят в серийное производство для последующей установки в боевую машину пехоты БМП-1 конструкции ЧТЗ.

В мае 1964 г. модификация двигателя УТД-20А мощностью 184 кВт (250 л .с.) была использована конструкторским бюро ВгТЗ при проектировании боевой машины десанта «Объект 915». В последующем для боевой машины десанта была принята модификация дизеля УТД-20 мощностью 176 кВт (240 л.с.) под индексом 5Д20-240. Этот дизель по сравнению с автомобильными двигателями одинаковой мощности имел значительно меньшие объем и массу. Дальнейшие работы по совершенствованию и доводке конструкции УТД-20 и 5Д20 продолжились уже во втором послевоенном периоде.

Работы по созданию двухтактного танкового дизеля начались на заводе N275 в Харькове еще в 1945 г., когда в отделе опытного дизелестроения под руководством А.А. Курица разработали проект двигателя ДД-1, предназначавшегося для установки в тяжелый танк. Он представлял собой двенадцатицилиндровый V-образный (с углом развала цилиндров 90°) двухтактный дизель мощностью 735 кВт (1000 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800 мин1 , с прямоточной клапанно-щелевой продувкой и наддувом от двух объемных приводных нагнетателей типа РУТ, работавших параллельно. Ведущим инженером по двигателю был Г.А. Волков.

Доводочные мероприятия по рабочему процессу, топливной аппаратуре и надежности отдельных деталей дизеля ДД-1 начались в 1946 г. на специально разработанном и изготовленном опытном отсеке двигателя, получившем наименование ЭД-1. Однако заданный расход топлива получить не удалось. В 1947 г. по результатам рассмотрения проекта двигателя в ГБТУ конструкторское бюро завода разработало техническую документацию на дизель ДД-2 мощностью 735-882 кВт (1000-1200 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800-2000 мин-1 с теми же конструктивными решениями, но уже по новому техническому заданию, согласованному с заказчиком. В этом задании, в частности, предусматривались мероприятия по обеспечению прогрессивной внешней характеристики нового дизеля.

В 1948 г. был изготовлен опытный отсек ЭД-2 дизеля ДД-2, на котором, начиная с октября того же года, провели весь необходимый комплекс доводочных работ. В течение 1949 г. на заводе велась подготовка рабочих чертежей, по которым в конце года собрали первый опытный образец дизеля ДД-2 с использованием насос-форсунок оригинальной конструкции.

В 1950 г. дизель ДД-2 успешно прошел 250-часовые заводские испытания. Однако вместо заявленной мощности удалось получить только 588 кВт (800 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1700 мин1 . К 1951 г. изготовили еще два опытных образца, которые успешно прошли заводские испытания в объеме 700 и 600 ч. Дальнейшую работу по двухтактному дизелю ДД-2 по решению ГБТУ прекратили в 1952 г. в связи с началом разработки двухтактного дизаля новой конструкции (с противоположно движущимися поршнями), предназначавшегося для опытного среднего танка «Объект 430».

Схема двухтактного дизеля с противоположно движущимися поршнями много лет привлекала внимание отечественных конструкторов. При одинаковом с четырехтактным дизелем рабочем объеме цилиндров (литраже), наддуве и частоте вращения можно было получить большую на 60-70% мощность, так как число рабочих ходов за единицу времени в двухтактных двигателях в 2 раза больше, чем в четырехтактных. Однако литровая мощность возрастает меньше чем в 2 раза в связи с меньшей работой газов за цикл, что обусловлено меньшим временем, отводимым на процесс газообмена и наличием части хода поршня, в течение которого открыты продувочные и выпускные окна. В этой схеме наиболее эффективным способом обеспечивались наполнение и продувка цилиндров, что, в свою очередь, создавало условия для получения высокой экономичности. Так как камера сгорания образовывалась между двумя сходящимися поршнями, то отпадала необходимость в головке цилиндра с газовым стыком. Одновременно, вследствие меньшего времени, за которое происходило охлаждение деталей кривошипно-шатун- ного механизма и быстрого выпуска отработавших газов из цилиндров, существенно уменьшались теплоотдача в охлаждающую среду и, следовательно, размеры системы охлаждения.

Кроме того, температура отработавших газов у двухтактных дизелей меньше, так как к продуктам сгорания поступает значительное количество продувочного воздуха, что уменьшает вероятность обнаружения танка по тепловому излучению.

Еще в довоенные годы СССР приобрел лицензию на изготовление двухтактного авиационного дизеля ЮМО-4 у немецкой фирмы «Юнкерс». По этой схеме в 1930-х гг. в отделе нефтяных двигателей ЦИАМ были спроектированы и изготовлены образцы оригинальных двухтактных дизелей различной размерности, например, ОН-2 (12/16,3), ОН-4 (8/9), ФЭД-8 (18/23) и др., разработанные под руководством видных ученых-двигателистов Б.С. Стечкина, Н.Р. Брилинга, А.А. Бессонова. Однако рабочий процесс и особенно процесс газообмена при высокой степени наддува и петлевой продувки в двухтактных дизелях такого типа не были предварительно исследованы, и эти двигатели не получили дальнейшего развития. В 1937 г. работы по ним прекратили.

Дизель ДД-2.

В послевоенные годы (1948-1950) в том же отделе ЦИАМ под руководством А.Д. Чаромского был выполнен проект мощного (7350 кВт (10000 л .с.) авиационного турбопоршневого двухтактного Х-образного 28-цилиндрового дизеля М-305 с противоположно движущимися поршнями. Для отработки рабочего процесса и конструкции деталей двигателя спроектировали и изготовили опытную одноцилиндровую установку У-305 размерностью 220/120x2. Хотя этот проект не был реализован в металле, но опыт конструирования и имевшийся экспериментальный задел по У-305 были использованы для создания танкового дви- 'гателя нового поколения.

При проектировании танкового двигателя, получившего наименование 4ТД (или 4ТПД), были предусмотрены мероприятия, направленные на уменьшение влияния недостатков, присущих двухтактным дизелям и связанных с высокой теплонапря- женностью деталей кривошипно-шатунного механизма, увеличенными расходами воздуха, повышенной чувствительностью к сопротивлениям на впуске и выпуске, трудностями обеспечения пуска двигателя в условиях низких температур.

Первоначально работы по двигателю 4ТД, разрабатывавшегося под выбранную компоновку МТО танка «Объект 430», велись под руководством главного конструктора завода по дизе- лестроению Н.Д. Вернера. Конструкторскую группу возглавляли А.Д. Чаромский и Г.А. Волков.

Эскизный проект двигателя, выполненный в апреле 1953 г., в июле того же года вместе с эскизным проектом танка «Объект 430» был рассмотрен в Министерстве транспортного машиностроения. Компоновочная схема МТО танка предполагала поперечное расположение двигателя между двумя бортовыми коробками передач. Для этой схемы двигатель должен был иметь небольшую высоту и низкую теплоотдачу в охлаждающую жидкость и масло. Одним из основных требований главного конструктора танка А.А. Морозова было условие, чтобы предельная высота двигателя по компоновочным соображениям не превышала 580 мм, а вся силовая установка занимала не более 25% забронированного объема машины. Согласно проекту, дизель 4ТД представлял собой двухтактный четырехцилиндровый однорядный двигатель с горизонтально расположенными цилиндрами и противоположно движущимися поршнями, с турбонад- дувом и двухсторонним отбором мощности. Диаметр цилиндра и ход поршня составляли 120 мм. Согласно расчетам, двигатель должен был развивать мощность 504 кВт (685 л.с.) при частоте вращения коленчатых валов 3000 мин'1 .

Повторное рассмотрение обоих проектов в министерстве состоялось в марте 1954 г. Необходимо отметить, что одновременно с проектом двигателя 4ТД изучался и вариант установки в МТО танка «Объект 430» двигателя 8Д12У. Но из-за неудовлетворительных массогабаритных показателей и большего расхода топлива по сравнению с аналогичными показателями, заявленными для дизеля 4ТД, предпочтение главного конструктора танка А.А. Морозова для дальнейшей проработки было отдано последнему. В июле того же года проекты рассмотрели на пленуме НТК ГБТУ, на котором было предложено повысить мощность двухтактного двигателя за счет увеличения числа цилиндров, т.е. создать новый двухтактный