Газотурбинный двигатель LV 100

Philip W. Lett

Автор является разработчиком и бывшим руководителем промышленной

программы по танку М-1 от концепции до производства.

Источник Jane’s International Defense Review

Газотурбинный двигатель LV 100, последующая модель газотурбинного двигателя AGT 1500, используемого в танке “Абрамс” М-1, разрабатывался объединенным управлением разработки по программе центра TARDEC по перспективной объединенной системе силовой установки (AIPS). Газотурбинный двигатель LV 100 (AIPS-Т) и конкурирующий дизельный двигатель (AIPS-D) разрабатывались для основного боевого танка будущего. Работа над дизельным двигателем закончена, а разработка газотурбинного двигателя продолжается.

Первоочередной задачей в разработке двигателя LV 100 была компактность. Особое внимание уделялось  также характеристикам расхода топлива, особенно на холостом ходу. Расход

топлива на холостом ходу составляет половину расхода топлива его предшественника - двигателя AGT 1500. Планируется, что будет достигнута цель по лучшему удельному расходу топлива (BSFC) 210 г/кВт ч. Кроме теплообменника, который использует отработавший газ для подогрева воздуха, эффективность двигателя зависит от переменных ступеней, используемых в осевом компрессоре, и обеих ступеней силовой турбины. Компрессор имеет четыре осевые ступени и одну центробежную ступень, все они приводятся в движение одноступенчатой турбиной газогенератора.

Двигатель LV 100 собирается из четырех основных модулей, что упрощает ремонт и обслуживание. Прогнозируется, что ему потребуется 0,12 часа на обслуживание, исходя из времени работы в часах. Доступ к силовым установкам более затруднен в бронированных машинах, чем в небронированных; следовательно, сведение до минимума обслуживания и ремонта является особенно важным. Продемонстрировано также, что газотурбинный двигатель является многотопливным: без изменения компоновки он может использовать топлива DF-1, DF-2, JP-8 и бензин.

Разработанный на базе двигателя AGT 1500 газотурбинный

двигатель LV 100 является компактным и требует техничес-

кого обслуживания и ремонта небольшого объема. Он может

использоваться в качестве силовой установки для будущего

основного боевого танка или для модернизации танка М-1 “Абрамс”

Двигатель LV 100 имеет встроенную двухступенчатую самоочищающуюся систему фильтрации поступающего воздуха. Эта система работает с высокой эффективностью. Она успешно прошла 200 - часовые испытания, работая при нулевой видимости без ухудшения характеристик. Выходная мощность газотурбинного двигателя составляет 1372 л .с. (1024 кВт), как требуется техническими условиями центра TARDEC. В пределах существующих габаритных размеров возможно 20 % увеличение мощности.

Схематичное изображение газотурбинного двигателя LV 100:

1 - топливо; 2 - выхлоп; 3 - износоустойчивая компактная установка восстановления энергии трубчатого профиля (теплообменник); 4 - одноступенчатая силовая турбина с переменной площадью; 5 - одноступенчатая турбина высокого давления с регулированием количества подводимого воздуха;

6 - многотопливная высокотемпературная камера сгорания; 7 - цифровой электронный регулятор; 8 - вспомагательная коробка передач; 9- чистый воздух из SCAF (самооочищающегося воздушного фильтра); 10 - осевой - центробежный компрессор широкого диапазона

Явным преимуществом является малая масса газотурбинного двигателя. Объединенное управление разработки отмечает, что двигатель LV 100 на 909- 1364 кг легче сравнимых дизельных двигателей, частично благодаря тому факту, что газотурбинный двигатель не нуждается в системе охлаждения типичных дизельных двигателей и имеет хорошие характеристики холодного запуска. Уникальными также являются низкий шум газотурбинного двигателя и отсутствие дыма. Вероятно, самой важной из всех его характеристик является его надежность. Газотурбинный двигатель имеет примерно на 30 % меньше деталей, чем сравнимый двигатель с воспламенением от сжатия (деталей на 43% меньше чем на AGT 1500).

Расчетная надежность двигателя LV 100 составляет 5300 км между отказами. Танк М-1А1 “Абрамс” продемонстрировал во время войны в районе Персидского залива боеготовность 90 - 98 %, главным образом, благодаря своему очень надежному газотурбинному двигателю - уникальная и важная характеристика.

Сравнение удельного расхода топлива (диапазон мощности 1100 кВт):

I - удельный расход (г/кВтч); 2 - нагрузка двигателя; 3 - танковый газотурбинный двига­тель с теплообменником (1970-е годы); 4 - современный вертолетный газотурбинный двигатель без теплообменника; 5 - будущий танковый газотурбинный двигатель с тепло­обменником; 6 - современный дизельный дви­гатель

LV-100 имеет регулируемый направляющий аппарат в компрессоре и рабочие лопатки турбины, а также цифровой электронный регулятор режимов работы и высокоэффективный профиль­ный теплообменник. Значения расхода топлива, представленные на рис., показывают современное состояние разработки, они также показывают возможности истолкования таких кривых расхода: для эксплуатации в значительной степени в ненапряженном режиме (эксплуатации в мирное время) поршневой двигатель останется в будущем несравненным; при росте требований по мощности газотур­бинный двигатель имеет преимущество по расходу топлива.

Высокая удельная мощность, относительная нечувствительность к топливу и низкий уровень шума являются преимуществами, присущими газотурбинному двигателю. Кроме того, частота вращения его механизма отбора мощности благоприятствует работе генератора для электрической пушки или электрической трансмиссии. Но противове­сом таким большим преимуществам являются столь же важные недостатки, такие как высокие стоимости разработки и закупки и огра­ниченные возможности эволюционного развития.