К. И. Костин, кандидат
технических наук, профессор Академии военных наук
Н. И. Прокопенко, кандидат технических наук, профессор Академии военных наук
А. А. Соловёв, кандидат физико-математических наук, член-корреспондент Академии военных наук (Сибирское отделение АВН)
Н. И. Прокопенко, кандидат технических наук, профессор Академии военных наук
А. А. Соловёв, кандидат физико-математических наук, член-корреспондент Академии военных наук (Сибирское отделение АВН)
Следует подчеркнуть, что военно-политическая обстановка на перспективу будет характеризоваться сохранением и расширением потенциально кризисного пространства (Балканы, Кавказ, Средняя, Центральная и Южная Азия, Ближний и Средний Восток), повышением в нём уровня региональной конфликтности на экономической, этнической, территориальной, конфессиональной и иной основах. Многие из этих стран имеют непосредственно границу с Россией или связанны с ней политическими и экономическими соглашениями. Быстрое экономическое развитие стран Юго-Восточной Азии (прежде всего Китая и Японии) стимулирует стремление этих стран решить свои демографические проблемы за счёт территории России. В настоящее время эта проблема первоначально решается в скрытом виде путём освоения Дальнего Востока китайцами. Возникшая там впоследствии "пятая колона" будет способствовать притязаниям Китая на Дальний Восток, а в дальнейшем и на Сибирь.
Общий прогноз развития военно-политической обстановки в мире свидетельствует о сохранении высокой вероятности возникновения локальных вооружённых конфликтов у границ России. Втягивание Вооружённых Сил РФ представляется возможным как непосредственно для отражения агрессии, так и косвенно в рамках принятых на себя международных обязательств. России могут быть навязаны войны на южных и восточных ТВД, где главная ставка потенциальным противником будет сделана на массированное применение сухопутных войск.
В характере возможных войн и вооружённых конфликтов, в обозримой перспективе, следует ожидать значительных изменений. Военные действия в будущих войнах будут вестись по законам и правилам той стороны, которая в наибольшей степени подготовлена к реализации на практике самых передовых достижений в военной и технологической областях. Однако контуры вооружённой борьбы будущего ещё достаточно чётко не определились.
На такой неопределённости характера будущих войн и конфликтов в научных изданиях ведётся дискуссия о роли танков в перспективе. При этом высказываются взаимоисключающие мнения. Однако следует учитывать, что танковые формирования составляют сегодня основу большинства региональных группировок сухопутных войск. Они являются основой мобильных сил наиболее развитых государств. Боевые гусеничные и колесные машины признаны главными боевыми средствами сухопутных войск, но лидером этой группы является танк. Доля танковых соединений в армиях наиболее развитых стран составляет от 40-50 процентов (США, ФРГ) до 70 процентов (Великобритания) числа общевойсковых соединений. Учитывая это, в военных зарубежных изданиях много внимания уделяется обсуждению будущего бронетанковых войск, их роли и места в военных конфликтах.
Напомним, что одним из уроков войны арабо-израильской войны 1967 года явилась тенденция значительного повышения возможностей авиации по борьбе с малоразмерными (точечными) наземными целями, в том числе с боевыми бронированными машинами. В ходе войны не получила поддержки и развития идея перехода бронетанковых войск на более легкие и мобильные машины. Опыт показал обратное: высокая подвижность танков на поле боя не должна противопоставляться их броневой защите. В составе израильских войск были легкие танки АМХ-13 французского производства с максимальной скоростью
Таким образом, в современных операциях, как и прежде, танковые войска играют решающую роль. Без их участия не имеют логического продолжения и успешного завершения самые великолепные действия авиации, флота, ракетных войск и т.д. Только танки в тесном взаимодействии с пехотой и другими родами войск способны обеспечить окончательный разгром противника, достижение целей войны (если эти цели решительны).
Внедрение достижений современной технологии в танкостроение позволит танкам в обозримом будущем сохранить роль одного из ведущих боевых средств в системе вооружения сухопутных войск.
Ведущие специалисты танкопроизводящих держав считают, что мировое танкостроение вступает в новую фазу развития. В данной обстановке важно не упустить время, чтобы серьезно не отстать в развитии и не упустить приоритет на мировом рынке.
В Советском Союзе сложились три центра танкостроения - Харьков, Ленинград и Нижний Тагил. Каждое конструкторское бюро создавало на протяжении длительного времени по-своему, уникальные танки. Не секрет, что уникальность танков в первую очередь была достигнута за счёт внутренней внешне не наблюдаемой здоровой конкуренции конструкторских бюро, стремившихся наиболее полно реализовать свой интеллектуальный потенциал. Такая здоровая конкуренция в течение длительного времени позволяла Советскому Союзу занимать лидирующее положение в области танкостроения. Однако, сам факт, что в СССР тремя заводами выпускались танки различных конструкторских бюро, иногда приводил к вопросу о целесообразности иметь на вооружении различные модификации танков.
В настоящее время высказывается мнение, что наличие на вооружении нескольких модификаций танков крайне затрудняло решение вопросов снабжения войск запасными частями и организацию ремонта. Однако такую точку зрения нельзя считать обоснованной.
Напомним, что средний танк Т-64А (объект 434) был принят на вооружение в 1967 году. На нем была установлена мощная гладкоствольная пушка Д-81 (2А46) калибра
Таким образом, танк Т-64А являлся лишь более высокой ступенью в развитии танкостроения в стране. По боевым свойствам в стране не было равного танка. Поэтому наряду с танком Т-64А на вооружении армии находились более ранние модификации танков. Вместе с тем, его появление подталкивало другие конструкторские бюро идти по пути создания более новых модификаций танков.
Однако, при всех положительных качествах, машины семейства Т-64 имели и ряд недостатков: довольно дорогой двигатель, недостаточно хорошие пусковые качества (особенно в условиях низких температур), высокая чувствительность к пыли (предрасположенность к пылевому износу воздушного тракта и цилиндропоршневой группы), относительно высокий расход топлива.
С учетом перечисленных и некоторых других недостатков, устранить которые в данной конструкции было весьма затруднительно, совершенно естественным выгладит желание использовать хорошо зарекомендовавший себя 4-х тактный V-образный двигатель, долгие годы использовавшийся на наших танках. Так в 1973 году был принят на вооружение танк Т-72 "Урал". В этом танке было реализовано все лучшее, что имел Т-64А, однако Т-72 "Урал" сильно отличался от Т-64А конструктивно. Его ходовая часть также имела по шесть опорных катков, но по три поддерживающих ролика на сторону. Катки были обрезиненные и имели больший диаметр -
По боевым свойствам танки Т-64А и Т-72 были равными. Следовательно, танк Т-72 можно считать некоторой модификацией танка Т-64А. При этом танк Т-72 не привносил в развитие танкостроения никаких новых решений. Его создание в первую очередь было ориентировано на поставки в страны Варшавского договора при минимальных затратах финансовых средств.
С точки зрения заложенных конструктивных решений по МТО танк Т-72 по сравнению с танком Т-64А был шагом назад. Для соединения коробок передач с двигателем пришлось применить вертикальный редуктор, отдаленно напоминающий известную "гитару" танков первого послевоенного поколения. Коробки передач соединены между собой поперечным валом. А привод вентилятора системы охлаждения осуществляется от редуктора через карданный вал. Из-за наличия вентилятора кормовая часть корпуса Т-72 несколько длиннее, чем у Т-64А, а кормовой броневой лист имеет обратный наклон. Конструкция системы охлаждения не позволяет изолировать радиаторы от моторно-трансмиссионного отделения. В результате чего преодоление водных преград по дну можно осуществлять только после герметизации крыши МТО, что ограничивает время движения под водой из-за опасности перегрева двигателя.
Однако с течением времени стало ясно, что боевая эффективность танка Т-72 не может быть увеличена без комплексного решения проблем моторно-трансмиссионной установки. Практика показала, что мощность двигателя В-46 (В-84) может быть увеличена путём форсирования до 736 кВт (
Для увеличения мощности двигателя потребовалось увеличить цикловые подачи топлива. Для сгорания топлива потребовалось большее количество воздуха. Для этого применили наддув двигателя. Однако применение наддува с промежуточным охлаждением воздуха без повышения КПД двигателя привело к передаче большого количества тепловой энергии в охлаждающую жидкость. В связи с этим возникли проблемы по системе охлаждения двигателя. При этом по глубине радиаторы достигли своего предела. Требовалось увеличить фронт радиаторов, что ведёт к увеличению общих размеров МТО танка. Этот путь был неприемлем. Интенсифицировать работу системы охлаждения можно также увеличением расхода охлаждающего воздуха через радиаторы. Для этого требуется увеличить размеры или частоту вращения вентилятора. В первом случае затраты механической энергии на привод вентилятора увеличиваются пропорционально диаметру вентилятора в квадрате, а во втором случае - пропорционально частоте вращения в кубе. Как видно, эти пути также не совсем рациональны. Применение охлаждения надувочного воздуха только ухудшает решение этой проблемы из-за преобразования механической энергии в тепловую форму с последующей её передачей в охлаждающую жидкость. При этом следует отметить, что поршневой двигатель крайне чувствителен к перегреву, в результате которого он практически выходит из строя.
Вероятно по этой причине конструкторы двигателей типа УТД в настоящее время не реализуют наддув, стремясь сохранить высокие динамические качества безнаддувных двигателей.
Таким образом, ограниченные энергетические возможности двигателей типа В-84 поставили задачу разработки для танка двигателя мощность более 1000 кВт. Если решение этой проблемы в рамках двигателей серии В-84 (В-92С2) является весьма трудной задачей, то достижение мощности 1500:2000 кВт становится невозможным. При этом возникают дополнительные проблемы по системе охлаждения, решение которых крайне затруднено в рамках данного типа силовых установок. По мере форсирования вероятность перегрева поршневого двигателя увеличивается, особенно в районах с жарким климатом.
Двигатели типа В-2 и 2В являются четырёхтактными. Рабочим является только один такт, а остальные три - подготовительные. Чем больше частота вращения коленчатого вала двигателя (чаще впрыск топлива), тем больше его мощность при прочих равных условиях. Однако, из-за проблем, связанных с ухудшением смазки трущихся деталей и усилением динамических нагрузок на детали, с 30-х годов прошлого века частоту вращения коленчатого вала двигателя типа В-2 не удаётся увеличить более 2000 мин-1. По этой причине двухтактные двигатели 5ТДФ и 6ТД имеют лучшие объёмно-массовые и энергетические показатели по сравнению с соответствующими четырёхтактными двигателями В-84 и В-92С2.
Следует заметить, что применение турбонаддува ухудшает динамические качества поршневого двигателя. Танк с турбопоршневым двигателем обладает худшими динамическими свойствами из-за ухудшения работы двигателя на переходных режимах.
Несмотря на то, что в двухтактном двигателе рабочий цикл происходит в два раза чаще, чем в четырёхтактном двигателе, его энергетические возможности по известной причине также невозможно реализовать полностью.
Высокие энергетические показатели силовых установок танков могли быть достигнуты путём использования двигателей с непрерывным процессом преобразования энергии из тепловой формы в механическую форму. Непрерывное преобразование энергии из тепловой формы в механическую форму происходит в газотурбинном двигателе (ГТД). Танк с ГТД-1000, именуемый Т-80, был принят на вооружение Советской Армии в 1976 году. Этим достижением была вписана новая страница в историю отечественного танкостроения.
В
- значительно большие
энергетические возможности при прочих равных объёмно-массовых показателях;
- высокие габаритно-массовые
показатели;
- способность работать на
различных сортах топлива без ограничения по времени;
- отсутствие жидкостной системы
охлаждения;
- полная изоляция газовоздушного
тракта от МТО;
- равномерность вращения
выходного вала;
- возможность полной
автоматизации управления двигателем и силовой установкой в целом;
- лучшие пусковые свойства при
отрицательных температурах;
- лучшая экономичность по расходу
масла;
- возможность модульного
построения;
- психологическая стабильность
работы экипажа из-за малой вероятности остановки двигателя в тяжёлых
дорожных условиях, что повышает маневренность и защищённость танка на поле
боя.
Таким образом, на вооружении российской армии находятся в настоящее время две модификации танков (Т-90 и Т-80У) с различными силовыми установками, боевая эффективность которых примерно равна. По стоимостному показателю преимущество имеет танк Т-90, как более дешёвый в производстве. Вместе с тем данная проблема может быть решена в ходе серийного производства.
Танк Т-90 является модернизированным вариантом танка Т-72Б и по боевой эффективности практически не может быть признан перспективным образцом. Силовая установка танка представляет собой классический вариант с поперечным расположением двигателя, который обладает ограниченными компоновочными возможностями. Силовая установка из-за определённого положения коленчатого вала двигателя не может быть создана в едином силовом блоке (двигатель, системы и трансмиссия), так как для привода ведущих колёс машины требует дополнительных промежуточных агрегатов и узлов.
Вместе с тем в настоящее время основные танкопроизводящие страны формируют новую концепцию перспективного танка. Данная проблема стоит и перед Россией.
Опыт локальных войн и конфликтов показывает, что наиболее характерным объектом поражения танка является силовая установка (в первую очередь радиаторы системы охлаждения). С точки зрения перспектив развития танков в этом случае более предпочтительным является вариант танка с ГТД. Отсутствие традиционной системы охлаждения делает его МТО менее уязвимым сверху. При этом отпадают вопросы контроля и обслуживания системы охлаждения.
Таким образом, отсутствие жидкостной системы охлаждения повышает живучесть танка с ГТД на поле боя.
Важным достоинством ГТД является моноблочная конструкция, позволяющая заменять двигатель в относительно короткое время при отсутствии жёстких условий на центровку валов.
Прогнозы отечественных и зарубежных политиков и специалистов указывают на то, что в мире будут возникать и в дальнейшем локальные войны и конфликты на различной почве, разрешение которых требует решительных действий войск. Для решения таких задач потребуются мобильные воинские подразделения, оснащённые высокоскоростными боевыми и вспомогательными машинами. Если раньше, исходя из существовавшей тогда концепции применения танковых войск, на первое место ставились маршевые возможности танков, то в настоящее время в боевых условиях на первое место выдвигается подвижность и маневренность одиночного танка. Эти характеристики в первую очередь зависят от тягово-динамических свойств двигателя. Более благоприятной характеристикой крутящего момента обладает ГТД, что позволило в танке Т-80 уменьшить количество передач до четырёх (в Т-72 их семь), уменьшив психологическую и физическую нагрузку на механика водителя.
Опыт локальных войн и конфликтов требует иного подхода к использованию танков. В настоящее время многими специалистами высказывается необходимость создания мобильных подразделений, способных быстро перемещаться и наносить удары по противнику в условиях "партизанской войны".
По мнению зарубежных специалистов, в недалёком будущем наиболее перспективным вооружением танка станет электромагнитная пушка (ЭМП), появление которой в виде опытных образцов уже ожидается в 2002-2003 году. Для ЭМП требуются мощные источники электрической энергии, обеспечивающие накопление порядка 50:75 МДж энергии в течение очень короткого промежутка времени. Для привода генератора потребуются мощные ДВС. В качестве приводного двигателя ГТД является предпочтительным перед поршневым, так как обеспечивает равномерное вращение выходного вала, в отличие от поршневого двигателя. Уже в настоящее время разработаны ГТД мощностью 1100 кВт и более, обладающие приемлемыми габаритными размерами для установки в танк. При этом накоплен огромный опыт разработки энергоагрегатов различной мощности на базе ГТД.
Вместе с тем, разработка электромагнитных пушек стимулирует разработку для танка электрической трансмиссии, как одной из наиболее прогрессивных трансмиссий по тяговым свойствам. Компоновочные возможности электрической трансмиссии значительно выше по сравнению с механической. Установка генератора в МТО требует равномерного вращения его якоря. Неравномерное вращение коленчатого вала поршневого двигателя снижает стабильность и надёжность работы генераторной установки и электрической трансмиссии в целом.
Использование электрических трансмиссий является предпочтительным и с точки зрения расширения функциональных возможностей танков и вспомогательных машин. При ведении боевых действий в зоне локальных конфликтов наряду с быстрым перемещением потребуется проведение комплекса аварийно-восстановительных и иных работ (поисково-спасательных, эвакуационных, строительных, медицинских и др.). В этом случае машина с электрической трансмиссией становится источником электрической энергии, необходимой для работы различного инструмента, который в основном электрифицированный. Это открывает новые возможности для унификации МТО машин различного назначения и адаптации к нему вспомогательных средств. Для проведения технического обслуживания и ремонта танка становится доступным использование различного инструмента в автономном режиме работы генераторной установки. Машины с электрическими трансмиссиями эффективно могут применяться в условиях чрезвычайных ситуаций.
При этом может быть разработано унифицированное по шасси семейство гусеничных машин с электрическими трансмиссиями с ГТД для использования в различных климатических зонах (особенно в условиях Севера при разработке нефтяных месторождений при отсутствии линий электропередач).
Благодаря лучшей автоматизации и стабильности работы ГТД (малая вероятность остановки в сложных дорожных и боевых условиях) снижается психологическая нагрузка на механика-водителя.
Экономический и технический аспект проблемы следует рассматривать на историческом фоне. В области использования ГТД в наземных транспортных машинах приоритет принадлежит России и США. Другие страны (Германия, Англия и Франция) в наземных транспортных машинах не стремятся использовать ГТД. Причина здесь кроется не в техническом, а в историческом аспекте. В ходе исторического развития в этих странах не уделялось должного внимания созданию и развитию ГТД для наземных транспортных, а поэтому в них не сложилась инженерная, производственная и научная база по этому направлению.
Таким образом, комплексный анализ конструкций танков с различными силовыми установками позволяет отметить, что:
1.
По топливной экономичности поршневой ДВС не
имеет решительного преимущества перед ГТД.
2.
С учётом назревшей необходимости перехода
танков на использование в перспективе гидрообъёмных и электрических трансмиссии
более рациональным является применение в составе силовой установки ГТД.
3.
Применение электрических трансмиссий создаёт
оптимальные условия для работы рекомендуемых перспективных
информационно-управляющих систем и реализации иных физических принципов в
средствах огневого поражения и защиты танков.
4.
В машинах массой (не более 35 тонн),
выполняющих вспомогательные функции во время ведения боевых действий, более
целесообразным является использование силовых установок на основе поршневых ДВС
с использованием механических трансмиссий.
5.
С целью поддержания высокого уровня развития и
конкурентоспособности отечественной бронетанковой техники целесообразно
продолжить разработку и постановку на производство танков с электрическими
трансмиссиями и различными силовыми установками с учётом их применения в
определённых по климатическим условиям регионах России.
6.
С целью активного влияния на степень
совершенства конструкторской разработки целесообразно регулировать
количественно государственный заказ на новые машины с различным конструктивным
исполнением силовых установок.
Таким
образом, прогнозирование развития танкостроения в каждой стране должно
строиться на основе анализа её политического, экономического, географического
положения с учётом достигнутого научного, технического и
производственно-технологического уровня. При этом уже сегодня необходимо
закладывать в конструкцию будущей гусеничной машины новые технические решения
по повышению её огневой мощи, мобильности, информативности, управляемости,
эргономичности.
Комментариев нет:
Отправить комментарий