Пересадка сердца. Чем закончился почти секретный проект по созданию турбоБелАЗа?

Партия сказала надо!

В соответствии с директивами XXIII съезда КПСС и пятилетним планом на 1966-1970 гг. Белорусский автомобильный завод должен был вести разработку самосвалов грузоподъемностью 100-120 т и выше, а также освоить выпуск самосвалов грузоподъемностью 65-75 т. Серийных двигателей требуемой мощности (1000 л.с. и выше) для таких самосвалов промышленность СССР не выпускала.

                                                                          Макет БелАЗ-549В

Было известно, что некоторые зарубежные фирмы, в основном в США, проводят экспериментальные работы по применению газотурбинных двигателей (ГТД) на особо тяжелых автомобилях-самосвалах, как правило, предназначенных для эксплуатации в горнорудных карьерах. ГТД перед дизелями большой мощности имели преимущества прежде всего в массе, размерах и токсичности. По данным исследований НАМИ, газотурбинный двигатель без теплообменника ТВ2-117 мощностью 1200 л.с. в номинальном режиме имел удельную токсичность в 10 раз меньше, чем дизель соответствующей мощности. В режиме малого газа токсичность ГТД была ниже в 2-3 раза. Меньшая токсичность отработавших газов имеет особое значение при эксплуатации автомобилей в карьерах из-за скопления выбросов.

Проведенные в НАМИ технико-экономические расчеты также показывали целесообразность опытной проверки эксплуатации ГТД на тяжелых карьерных самосвалах. По предложению Белорусского автозавода для построенного в 1969 г. автосамосвала БелАЗ-549В грузоподъемностью 120 т была применена разработанная и изготовленная в НАМИ силовая установка НАМИ-0138 с ГТД.

А вместо сердца - турбодвигатель от вертолета

                                                                            1970 г. БелАЗ-549В

Самосвал БелАЗ-549В представлял собой автопоезд с активным полуприцепом, у которого задние колеса тягача и колеса одноосного прицепа приводились электродвигателями. Силовая установка НАМИ-0138 состояла из воздухоочистителя, двигателя ТВ2-117, редуктора, коробки приводов автомобильных агрегатов с агрегатами, силового генератора. Проектная скорость автомобиля - 65 км/ч.

                                       Спроектированный в НАМИ выхлопной патрубок-диффузор

Турбовинтовой двигатель ТВ2-117 конструкции завода им. Климова предназначался для вертолета Ми-8. ТВ2-117 выпускался на Пермском моторном заводе с 1967 года. Разработанная система воздухоочистки состояла из двух блоков одноступенчатых воздухоочистителей типа "Циклон" диаметром 90 мм, расположенных по сторонам передней части автомобиля. Воздухоочистители имели встроенный клиновидный и трубчатый глушители. Отсос пыли из воздухоочистителей осуществлялся двумя пылеотсосными вентиляторами ЦУ-76 конструкции ЦАГИ с приводом от тяговой турбины.

Для отвода отработавших газов для двигателя ТВ2-117 в НАМИ был спроектирован выхлопной патрубок-диффузор. Из этого патрубка отработавшие газы направлялись в выхлопную трубу с глушителем клиновидного типа. Труба, выходящая вверх, монтировалась на шасси и сообщалась с выпускным патрубком через зазор.

Исследования шума впуска и выпуска двигателя ТВ2-117, проведенные на стенде завода-изготовителя и на вертолете Ми-8 с этим же ГТД, выявили недопустимо высокие уровни звукового давления и спектры шума на впуске и выпуске при различных режимах работы двигателя. Поэтому особое внимание было уделено разработке системы шумоглушения силовой установки. Система шумоглушения на впуске включала в себя впускной коллектор, облицованный звукопоглощающим материалом (ЗПМ) кольцевой клиновидный глушитель и трубчатый глушитель, представляющий собой ряд цилиндрических каналов, облицованных ЗПМ.

                                                                                 БелАЗ-549В

Ввиду невозможности полного испытания системы шумоглушения на автомобиле в НАМИ была испытана модель системы на специальном стенде, где шум создавал разработанный и построенный в институте приводной ГТД 2ПВ8-120 мощностью 120 л.с. Система шумоглушения в целом была частично испытана на автомобиле в цехе Белорусского автозавода. Шум автомобиля превышал допустимые нормы из-за звука, создаваемого быстроходным вентилятором охлаждения маслорадиатора (108-110 дБ), а также редуктором, генераторами, которые не были закрыты звукоизолирующим кожухом. Из-за этого система шумоглушения была переработана.

Выводной вал тяговой турбины двигателя соединялся шлицевой муфтой обычного типа с силовым трехпоточным редуктором, который также спроектировали и изготовили в НАМИ. Силовой редуктор фланцевым соединением связывался с редуктором привода вспомогательных агрегатов, от которого приводились гидронасосы НШ-98, компрессоры АК-150 и ЗИЗ-130, генератор возбуждения, пылеотсосные вентиляторы и вентилятор охлаждения масла.

                                                   Элемент системы шумопоглощения "Циклон"

К редуктору привода агрегатов должен был крепиться фланец силового постоянного тока ГПА-750, который соединялся с валом редуктора шлицевой муфтой. Однако ГПА-750 так и не был изготовлен, поэтому на БелАЗе в качестве силового генератора применили два генератора переменного тока мощностью 200 кВт каждый. Для их установки оба изготовленных в НАМИ редуктора переделали с использованием имеющихся силовых шестерен. Но мощности установленных генераторов было недостаточно для нормальной работы самосвала.

Младший братик

                                                                             1971 г. БелАЗ-549

В 1971-1972 гг. разрабатывался двухосный 75-тонный самосвал БелАЗ-549. На нем должен был устанавливаться дизель 84Н 21/21. Из-за проблем с постановкой на производство отечественных дизелей большой мощности приказом министра автомобильной промышленности предписывалось разработать газотурбинный вариант этого самосвала с ГТД ЯМЗ-249 мощностью 1100 л.с. На газотурбинных БелАЗ-549Г должны были устанавливаться экспериментальные образцы двигателей ЯМЗ-12Э249.

                                                                      1973 г. БелАЗ-Э549Г 118247

По данным Ярославского моторного завода, эти двигатели должны были показывать минимальный удельный расход топлива 280 г/л.с.ч., в то время как по техническому заданию он не должен был превышать 280 г/л.с.ч. При работе с нагрузкой 50% расход топлива увеличивался до 350 г/л.с.ч. Даже на холостом ходу ГТД потреблял 100 кг топлива в час. Минимальное значение удельного расхода топлива у дизеля 84Н 21/21 составляло 158 г/л.с. Тем не менее по расчетам, проведенным по методике НАМИ, среднегодовая народнохозяйственная экономия на один автомобиль составляла 5000 рублей.

Почему проект провалился?

При исследованиях выяснилось, что применение на автомобилях авиационных ГТД мало приемлемо из-за высокой стоимости, недостаточного ресурса, работы на авиационном керосине. Большой расход воздуха ГТД приводил к чрезмерному увеличению воздухоочистителей и потере мощности. Ресурс ГТД составлял 3000-4000 часов, в то время как тяжелый дизель работал 15.000-20.000 часов. Собственно ресурс и сыграл определяющую роль в выборе между ГТД и дизельным двигателем. БелАЗ больше не возвращался к опытам с газотурбинными двигателями.