Двигатель А-85-3А (12Н360)
Сердце Т-14 — двигатель А-85-3А. В разных источниках он встречается под обозначениями 2А-85-1, 12ЧН15/16 или 12Н360. Разработчик — ГСКБ «Трансдизель» (Челябинск), структура, исторически связанная с Челябинским тракторным заводом, где выпускали танковые дизели со времён В-2. Двигатель прошёл полный цикл испытаний — от стендовых ресурсных до ходовых — к 2011 году и с тех пор дорабатывался.
Это 12-цилиндровый, четырёхтактный, X-образный дизель с турбонаддувом, промежуточным охлаждением наддувочного воздуха и жидкостным охлаждением. Разберём по пунктам:
- 12-цилиндровый — цилиндров двенадцать, как у В-46 на Т-72 или В-92 на Т-90. Но расположены они иначе.
[float=left]
[/float]
- X-образный — представьте два V-12, сложенных вместе крестом. Цилиндры стоят в четыре ряда под углом друг к другу, и если посмотреть на мотор спереди, они образуют букву X. При такой схеме мотор получается коротким и низким при том же рабочем объёме — цилиндры «упакованы» плотнее, чем у классической V-образной компоновки. Для танка, где каждый сантиметр внутреннего объёма на вес золота, это серьёзное преимущество. X-образная схема — не новая идея: экспериментальные двигатели такой компоновки разрабатывались ещё в 1960-х годах, но тогда уровень технологии не позволил довести конструкцию до требуемой надёжности. Современные материалы и системы управления сделали этот вариант реализуемым.
- Турбонаддув — турбокомпрессор, работающий на энергии отработавших газов, нагнетает воздух в цилиндры под избыточным давлением. Больше воздуха — больше кислорода на единицу объёма цилиндра — можно сжечь больше топлива — выше мощность. Турбина приводится во вращение потоком выхлопных газов: они раскручивают турбинное колесо, а то, в свою очередь, — компрессорное, которое загоняет свежий воздух в цилиндры.
- Промежуточное охлаждение наддувочного воздуха (интеркулер) — при сжатии в турбокомпрессоре воздух нагревается и расширяется, из-за чего массовая доля кислорода на литр падает. Интеркулер охлаждает воздух после компрессора, но до впускных каналов цилиндров. Холодный воздух плотнее горячего — в цилиндр попадает больше кислорода. На практике это даёт прирост мощности и снижает тепловую нагрузку на поршневую группу.
- Жидкостное охлаждение — тепло от цилиндров отводится циркулирующей охлаждающей жидкостью (антифризом) через рубашку охлаждения блока и головок, а затем — через радиаторы в атмосферу. Это надёжнее воздушного охлаждения и позволяет точнее поддерживать рабочий тепловой режим.
Изначально двигатель был спроектирован под максимальную мощность 1500 л. с. Но в серии подачу топлива и давление впрыска настроили на 1200 л. с. Это не снижение характеристик, а разумный запас по надёжности. При настройке на 1200 вместо 1500 л. с. уменьшаются тепловые и механические нагрузки на поршневую группу, коленчатый вал, подшипники. Двигатель работает в более щадящем режиме и живёт дольше — по аналогии с автомобилем: постоянная езда на максимальных оборотах резко сокращает ресурс, а в умеренном режиме мотор служит долго.
Заявленный моторесурс — не менее 2000 часов. Для сравнения: у В-46 (Т-72) ресурс до капитального ремонта — около 500 часов, у В-92С2 (Т-90) — больше, но всё равно заметно меньше двух тысяч. 2000 часов — весьма много для танкового дизеля такой мощности.
В специализированных обсуждениях неоднократно отмечалось, что реальный ресурс двигателя при эксплуатации на 1500 л. с. был бы в 1,5–2 раза ниже. Поэтому ограничение до 1200 л. с. — не прихоть, а технологическая необходимость. 1500 л. с. — это режим максимальной форсировки, который может быть включён программно при модернизации, если потребуется.
Двигатель многотопливный — может работать не только на дизеле, но и на керосине, бензине и их смесях. Это стандартное требование для отечественных танковых моторов: в военное время, когда нужного топлива нет, можно залить то, что есть. Мощность при этом снижается, но машина сохраняет подвижность. Многотопливность заложена в конструкцию топливной аппаратуры — форсунки и ТНВД (топливный насос высокого давления) рассчитаны на разные сорта топлива. Системы искрового зажигания нет: дизель работает на самовоспламенении топлива от сжатия, и для альтернативных сортов достаточно высокого давления и температуры в конце такта сжатия.
Масса двигателя с обвязкой (трубопроводы, радиаторы, турбокомпрессоры, навесное оборудование) — менее 5 тонн. Для 1200-сильного дизельного силового блока это немного. Для сравнения: В-46 на Т-72 весит около тонны, но это масса «голого» двигателя без трансмиссии и систем охлаждения, а отдаёт он 780 л. с. А-85-3А — это полный силовой модуль, и при массе в пять раз больше он даёт мощность в полтора раза выше. Малые габариты облегчили компоновку: двигатель разместили поперёк корпуса (а не продольно, как на Т-72), что позволило сократить длину моторно-трансмиссионного отделения и выделить больше места для экипажа и боевого модуля.
Компактность X-образной схемы имеет и обратную сторону: доступ к отдельным узлам двигателя внутри танка затруднён. Цилиндры расположены тесно, и при необходимости мелкого ремонта в поле механику-водителю непросто добраться до некоторых мест. Именно поэтому конструкторы пошли по пути моноблока — не чинить на месте, а менять силовой блок целиком.
На случай кратковременного увеличения мощности — например, при преодолении сложного препятствия или экстренном разгоне — установлен лёгкий центробежный компрессор. Это механический нагнетатель воздуха, приводимый от коленчатого вала (а не от выхлопных газов, как турбокомпрессор). Он может кратковременно поднять давление во впускном коллекторе и дать прибавку мощности. Центробежный — потому что воздух сжимается центробежной силой во вращающемся рабочем колесе. Работает не постоянно, а включается по необходимости. Это даёт резерв мощности, не изнашивая двигатель в обычном режиме.
Двигатель обладает значительным потенциалом модернизации — как по мощности (до 1500 л. с. и, по некоторым данным, выше), так и по системам управления. Электронный блок управления (ЭБУ) позволяет менять параметры работы двигателя программно — настраивать под разные условия эксплуатации, температуры, сорта топлива. Это принципиальное отличие от старых В-2 и В-46, где всё регулировалось механически — винтами и рычагами.
Дизель против газотурбинного двигателя — старый спор. На Т-80 стояла газотурбинная установка (ГТУ) — турбовальный двигатель, по принципу работы родственный авиационным, адаптированный для привода танка. ГТУ лёгкая и мощная, но имеет недостатки:
- Высокий расход топлива — на холостом ходу расход близок к полному ходу, так как турбина вращается всегда, и двигатель не может «отдыхать».
- Чувствительность к пыли — ГТУ забирает огромный объём воздуха, и при недостаточной эффективности фильтрации лопатки компрессора и турбины подвергаются эрозии от твёрдых частиц.
- Чувствительность к ударным нагрузкам — при подрыве на мине или воздействии ударной волны лопатки турбины могут деформироваться или обломиться, и ГТУ выходит из строя.
Дизель А-85-3А более живуч. У него массивный чугунный блок, тяжёлые поршни, большой запас механической прочности. При поражении ударной волной — от мины, фугаса, осколочно-фугасного снаряда, кумулятивного боеприпаса или попадания калиберного снаряда — дизель с большей вероятностью продолжит работать, чем ГТУ. Он может получить повреждения навесного оборудования (трубопроводы, радиаторы), но сам блок — массивная чугунная деталь — сохранит работоспособность. У ГТУ при аналогичных воздействиях возможен обрыв или деформация ротора и лопаток, и ремонт в полевых условиях невозможен.
На Т-14 двигатель защищён бронированием. Моторно-трансмиссионное отделение (МТО) вынесено в корму и закрыто бронекорпусом. При пробитии брони МТО двигатель и трансмиссия прикрыты от осколков. Экипаж находится в изолированной бронекапсуле спереди — между ней и МТО стоит бронеперегородка. Даже при возгорании двигателя или детонации боекомплекта в МТО экипаж имеет шанс выжить и покинуть машину.
Унифицированная моторно-трансмиссионная установка (моноблок)
На Т-14 двигатель и трансмиссия собраны в единый силовой блок — моноблок.
Трансмиссия — это совокупность агрегатов, передающих мощность от двигателя к ведущим колёсам гусеничного движителя: коробка передач, механизмы поворота, бортовые передачи. На Т-14 она гидромеханическая — между двигателем и механической частью коробки стоит гидротрансформатор. По принципу действия он схож с тем, что применяется в автоматических коробках передач легковых автомобилей, но рассчитан на танковые нагрузки. Гидротрансформатор сглаживает рывки, позволяет плавно тронуться с места и защищает двигатель от перегрузок при резком возрастании сопротивления (например, при преодолении препятствия).
Что даёт моноблок:
- Быстрая замена в полевых условиях. На Т-72 замена двигателя — это многочасовая работа с частичным демонтажём башни и кормовых бронелистов. На Т-14 моноблок выкатывается из МТО целиком, и на его место ставится запасной. По имеющимся сведениям, замена занимает считанные часы, а не дни. Это радикально меняет логистику ремонта: танк возвращается в строй за один рабочий день, а не за неделю.
- Реверс. В трансмиссии предусмотрен механизм реверса, обеспечивающий равное количество передач переднего и заднего хода. Это позволяет отступать на той же скорости, что и при движении вперёд, не разворачиваясь — что критически важно под огнём. На большинстве старых танков задний ход — это 1–2 передачи и низкая скорость, что делает отступление разворотом под огнём, а не быстрым отходом.
- Крепление на трёх опорах. Силовой блок закреплён на трёх точках: одна спереди — на шарнирном подшипнике с обоймой (позволяет блоку немного качаться, компенсируя вибрации и удары корпуса), и две по бортам — на бугелях (хомутах-скобах), которые держат цапфы (оси) механизма передач и поворота. Три точки опоры — минимально необходимое количество для жёсткой фиксации с возможностью демпфирования. При подрыве на мине три опоры распределяют ударную нагрузку, и блок не отрывается от креплений.
Унифицированный ремонт означает, что моноблок заменяется целиком, без разборки в полевых условиях. Если вышел из строя — снимаем, ставим новый, неисправный отправляем на ремонтное предприятие. Для армии это означает, что танк быстрее возвращается в строй, а ремонтные подразделения не занимаются сложной диагностикой и заменой отдельных узлов в поле.
Двигатель спроектирован как универсальный — может работать как при переднем, так и при заднем расположении МТО. На базе платформы «Армата» создаётся целое семейство машин: танк Т-14 (МТО сзади), БМП Т-15 (МТО спереди), ремонтно-эвакуационная машина, самоходная артиллерийская установка и другие. У всех разные компоновки, но один и тот же двигатель — это упрощает производство, подготовку механиков-водителей и снабжение запасными частями.
Что такое «Чайка» и зачем она была нужна |
Когда создавалась платформа «Армата», военные хотели получить не просто новый танк, а целое семейство машин на единой базе: танк Т-14, БМП Т-15, ремонтно-эвакуационную машину Т-16, а также машины на платформе «Курганец-25». Для всего этого зоопарка нужен был единый двигатель — мощный, компактный и надёжный.
В июне 2014 года Минпромторг разместил конкурс на разработку «базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей специального назначения в мощностном диапазоне от 750 до 1500 кВт» — эта НИОКР получила шифр «Чайка». Победил Челябинский тракторный завод (ЧТЗ) — предприятие с богатейшим опытом танкового двигателестроения, начиная с легендарного В-2. Контракт обошёлся в 936,8 млн рублей, из которых 441,8 млн — бюджетные средства, а 495 млн — собственные средства завода.
Чем «Чайка» отличалась от А-85-3А
Важно понимать: «Чайка» и А-85-3А (12Н360) — это два разных двигателя. А-85-3А — X-образный 12-цилиндровый дизель, который разрабатывало ГСКБ «Трансдизель» параллельно и который в итоге и стоит на прототипах Т-14. «Чайка» же — это V-образный двигатель с обозначением 12ТВ373Ч, созданный на базе прототипа 12ТВ373 из предыдущей серии разработок ЧТЗ («Серия Т»).
Простыми словами: «Чайка» — это классический V-образный дизель (как В-2, только современный), а А-85-3А — X-образный (цилиндры крестом). Военные изначально хотели именно V-образную схему — она проще в производстве, технологичнее, и у завода был с ней опыт. X-образная схема считалась слишком сложной в эксплуатации.
Что пошло не так
В феврале 2020 года ЧТЗ официально сообщил: НИОКР «Чайка» будет закрыта. В официальном ответе завода (№ ГД-230 от 31.01.2020) было сказано прямо: «постановка на серийное производство разработанного двигателя из-за его недоработок и технически недостижимых параметров нецелесообразна».
Что это значит на человеческом языке? Двигатель не смог выдать те характеристики, которые были заложены в техническом задании. И не потому, что задание было нереальным — а потому, что у завода не хватило ни времени, ни технологий, ни, по версии нынешнего руководства, грамотного управления проектом.
Вот главные причины провала, собранные из интервью с топ-менеджерами ЧТЗ:
Технически предельные параметры
Заместитель генерального директора ЧТЗ Валерий Костюченко в личном разговоре с журналистами объяснил, что именно оказалось «технически недостижимым»:
«Тепловая и механическая напряжённость этих двигателей в полтора–два раза превосходила аналоги. Была очень высокая литровая мощность. Двухступенчатый наддув, сложная система промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, высокое — 250 кг/смі — давление в камере сгорания. У ЧТЗ такого опыта не было. Да и в России, наверное, не было. Параметры были очень высокие».
Переведём на понятный язык. «Литровая мощность» — это сколько лошадиных сил снимается с одного литра рабочего объёма двигателя. Чем она выше, тем мощнее мотор при том же размере. Но чем выше литровая мощность, тем сильнее нагружен каждый цилиндр: выше температура, выше давление, больше нагрузка на поршни, кольца, клапаны. «Чайка» задумывалась как высокооборотный мотор с двухступенчатым турбонаддувом (две турбины подряд, нагнетающие воздух в цилиндры) и сложным интеркулером (охлаждением воздуха между ступенями турбин). Давление в камере сгорания — 250 кг/смі — это очень много, на уровне лучших мировых образцов. Для ЧТЗ, который десятилетиями делал эволюцию В-2 (а В-2 — это довоенный мотор с рабочим давлением куда ниже), это был качественный скачок.
Нереальные сроки
Госконтракт был заключён 21 июля 2014 года, а завершить разработку предполагалось к 30 ноября 2015 года — то есть на всё про всё давался 1 год и 4 месяца. За это время завод должен был: подготовить производство, изготовить 3 двигателя, провести предварительные испытания (400 моточасов на надёжность), затем без паузы на доводку изготовить ещё 5 двигателей и провести приёмочные испытания (ещё 400 моточасов).
Для сравнения: НАМИ, который выполнял аналогичный контракт «Универсал» (близкие параметры, но для более лёгкой техники), не уложился в срок, но всё же закончил работу и отчитался. ЧТЗ же в итоге работал над «Чайкой» до 2020 года — в шесть раз дольше планового срока — и всё равно не получил удовлетворительного результата.
Управленческий хаос
За время работы над «Чайкой» на ЧТЗ сменилось четыре генеральных директора. Первый — Виктор Воропаев — при нём были успешно завершены первые два этапа НИОКР. Его сменил Евгений Михель, который через неделю после назначения приостановил все работы по контракту, включая сборку двигателей и приёмку комплектующих. Работы простаивали. Заместитель генерального директора «Уралвагонзавода» (головного предприятия) предупреждал Михеля, что это приведёт к срыву госконтракта и штрафам, но тот отвечал, что работы «не остановлены, а задерживаются из-за тяжёлого экономического положения».
Затем сменился ещё один директор — Вячеслав Юматов, при котором третий этап был всё-таки завершён. Но четвёртый, заключительный этап, который курировал уже Петр Переведенцев, был признан неудовлетворительным.
Спор о деньгах
Нынешнее руководство ЧТЗ обвиняет бывшего директора по перспективному дизелестроению Виктора Захарова в «неэффективном расходовании» 285 млн рублей бюджетных средств — якобы часть денег ушла на зарплаты, погашение кредитов банкам и транспортные расходы, а не на разработку двигателя. Захаров эти обвинения отвергает, утверждая, что при работе с госконтрактами каждый рубль подтверждается первичными документами, и «использовать не по назначению хоть один рубль — это смерти подобно».
Кто прав — судить сложно. Но факт остаётся фактом: к 2020 году проект закрыт, серийного двигателя нет.
Параметры, которые не достигли
Военные хотели получить от «Чайки» лучшие характеристики, чем у существующих двигателей 2В-12-3А и УТД-72, по следующим параметрам:
топливная экономичность
ресурс
расход масла на угар (сколько масла двигатель «съедает» в процессе работы)
удельная теплоотдача (сколько тепла двигатель отдаёт в систему охлаждения на единицу мощности — чем меньше, тем лучше, потому что меньше нагрузка на радиаторы)
По словам Виктора Захарова, «Чайка» по расходу топлива и масла показала результаты «в пределах, которые имел двигатель В-92С2», а съём мощности с литра объёма «был даже немного ниже мировых показателей». То есть параметры были не хуже существующих, но не лучше — а именно «лучше» было условием контракта.
Что в итоге
После закрытия «Чайки» Т-14 остался на двигателе А-85-3А — том самом X-образном, который военные изначально считали «слишком сложным в эксплуатации». Ирония в том, что «Чайка» создавалась как раз как альтернатива X-образному мотору — проще, надёжнее, технологичнее. Но альтернатива не получилась, и пришлось вернуться к тому, от чего уходили.
Глава Минпромторга Денис Мантуров в августе 2020 года заявил, что «проблемы с двигателем решены» и что силовая установка «соответствует характеристикам, запрашиваемым военными». Какой именно двигатель имеется в виду — А-85-3А или что-то другое — министр не уточнил.
Руководство ЧТЗ, тем не менее, не теряет надежды. Валерий Костюченко заявил: «Новый мотор нужен. Я думаю, это 2025 год. До 2030 года, когда будет второй этап модернизации, этот двигатель уже точно должен быть. Испытанный и литированный». Технический задел, полученный при работе над «Чайкой», планируется использовать в новых разработках.
Краткий итог
«Чайка» — это история о том, как попытались создать современный танковый двигатель с нуля, в сжатые сроки, на предприятии, которое никогда не работало с такими уровнями форсировки. Добавили управленческий хаос со сменой директоров и приостановкой работ — и получили провал. 467 млн рублей бюджетных денег были потрачены, серийного двигателя нет. Проект закрыт. Т-14 поехал на X-образном моторе, который изначально считался «запасным» вариантом.
[/float]
