КОНЦЕПЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ БУДУЩЕГО

Гюнтер Кифер

Scheüsseltechnologien für das Heer 2000, Nr 11, S. 38-39

Фирма MTU (г. Фридрихсхафен), входящая в состав концерна "Даймлер-Крайслер", занимается с момента образования бундесвера разработкой силовых установок для военных машин.

Разработанные фирмой двигатели используются в колесных и гусеничных машинах и могут работать как с механической трансмиссией, так и с гидромеханической и электрической.

Лучшим примером разработок в этом направлении может служить создание в последние годы танкового силового блока Euro Power Pack (Euro–PP), состоящего из дизельного двигателя МТ-883 Ка 500/501, систем охлаждения, воздухоочистки, диагностики, раздаточной коробки и гидромеханической трансмиссии HS WL-295 ТМ (Таблица 1)                                                                                                                         

Таблица 1

Основные характеристики танкового силового блока Euro – PP

*  разрабатываемая модификация с форсированным вариантом двигателя

Исходя из достигнутого уровня развития техники, нельзя ожидать в будущем существенных улучшений объемно-массовых показателей силовых блоков военных машин. Поэтому во многих странах наметились тенденции решения этой задачи путем применения электрических или электромеханических трансмиссий.

Исследования показывают, что для успешного согласования характеристик силовой установки и электрической трансмиссии необходимо существенно изменить ряд параметров и характеристик двигателя, что приводит к созданию практически новой силовой установки.

Так, например, потребуется:

·        значительное повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя на    режиме максимальной мощности;

·        увеличение среднего эффективного давления;

·        оптимизация мощностных показателей двигателя в верхнем диапазоне частот вращения коленчатого вала;

·        применение промежуточного охлаждения наддувочного воздуха и высокотемпературной системы охлаждения;

·        переход на полностью цифровое управление двигателем;

·        разработка унифицированного семейства двигателей с количеством цилиндров от 6 до 16.

В соответствии с этими требованиями фирмой MTU был разработан проект перспективного двигателя, получившего название HPD (High Power Density – двигатель высокой габаритной мощности) (Таблица 2).

Разработка проекта началась в 2001 г. по инициативе фирмы MTU. Готовность двигателя к заводским испытаниям намечена на 2004 г. По заявлению фирмы, заказчиками еще не сформированы в полном объеме технические требования к таким двигателям, поэтому решение, с каким числом цилиндров будет осуществляться основная разработка, не принято.

                                                                                                                   Таблица 2

Основные технические данные семейства двигателей HPD

Такие высокие значения параметров двигателя (силовой установки) получены благодаря компактности конструктивной схемы, применения жесткого алюминиевого блок-картера и реализации ряда технических усовершенствований, включающих новую технологию впрыска топлива фирмы Bosch.

Рис.1. Макет 6-цилиндрового двигателя HPD

На рисунке 1  показан макет 6-ти цилиндрового двигателя HDP, который предусматривает применение электрического привода в системе газораспределения с целью снижения объемно-массовых показателей силовой установки.

Для оптимизации параметров двигателя HDP и систем силовой установки проводились следующие исследования:

·        согласование характеристик двигателя и 2-х ступенчатого воздухоочистителя (1-я ступень – циклонный аппарат, 2-я ступень – фильтр тонкой очистки кассетного типа);

·        настройка параметров системы наддува на получение максимальных значений;

·        обеспечение работоспособности двигателя при температуре в главном контуре системы охлаждения до 130^оС.

Модульная конструкция двигателя HPD мощностью 550 кВт показана на рис. 2

На рис. 3 и 4 показаны результаты расчетно-экспериментального исследования по обоснованию концепции силового блока для военных машин будущего.

Исследования проводились совместно фирмами MTU и RENK und Magnet Motor.

На рисунке 3 показана только часть испытанных вариантов, где буквами "ЕЕ" обозначен полностью электрический привод на ведущие колеса без механической коробки передач и бортового редуктора, а "ЕМТ" – электрический привод с механической трансмиссией с двумя передачами.

Рис. 3. Сравнение объемов испытуемых силовых блоков с различными типами  трансмиссий

Рис. 4. Сравнение масс испытуемых силовых блоков с различными типами трансмиссий

Результаты сравнительного расчетно-экспериментального исследования силового блока Euro-PP (двигатель МТ-883 мощностью 1500 л.с. с гидромеханической трансмиссией HSWL-295 TM) с опытным силовым блоком (двигатель МТ-883 мощностью 1500 л.с. с электрической трансмиссией) показали, что достигнуть преимущества в объектно-массовых показателях силового блока с электрической трансмиссией не удается.

При использовании силовой установки с двигателем HPD мощностью 1500 л.с., соединенного с электрической (электромеханической) трансмиссией, объем и масса силового блока по сравнению с аналогичными показателями блока Euro-РР могут быть уменьшены примерно на 25%.