Bár ez egy 1992-es összefoglalás a harckocsik motorjaival kapcsolatban azért rávilágít néhány dologra,a fordítás hagy némi kívánnivalót maga után és nem minden ábra jól látható,de azért ki lehet hámozni belőle a lényeget.
A MODERN HARCKOCSIK MEGHAJTÁSI RENDSZEREI
KARL-FRIDRICH SCHENK MODERN MW MEGHAJTÁSI RENDSZEREK.
KATONAI TECHNOLÓGIA, 1992, 10. SZ.
Az 1991 elején az Öböl-háború során szerzett tapasztalatok megerősítették, hogy a harckocsik továbbra is vezető szerepet játszanak a szárazföldi harcokban. Az, hogy ez a szerep milyen mértékben fog folytatódni, attól függ, hogy az egyes harckocsikomponenseket mennyire lesznek képesek javítani. A harckocsi mobilitása a fegyverzet és a védelem mellett új jelentőséget kap, különösen a nemzetközi megállapodások által előírt harckocsizó csapatok számának csökkentése miatt.
Függetlenül a motorigénytől, amely közvetlenül a "mobilitás" fogalmának értelmezéséhez kapcsolódik, a harckocsiknak a fegyverzet és a védelmi rendszerek várható súlynövekedése miatt jelentősen nagyobb motorteljesítményre lesz szükségük. És ha a jövő tankja elektromos ágyúval rendelkezik majd, akkor további töltési energiára lesz szükség. Ezeket a tényezőket figyelembe kell venni a jövőbeli tartályos meghajtási rendszerek tervezésekor.
Mivel jelenleg nem állnak rendelkezésre új technológiák, és azok megjelenése a belátható jövőben nem is várható, a különböző típusú és kialakítású jövőbeli motorok előírt teljesítményét a meglévő tervezési elemek javításával és optimalizálásával kell biztosítani. A fejlesztési eredmények becslésének fő szempontjai a fajlagos teljesítmény, azaz az erőműegység térfogategységére jutó teljesítmény, az üzemeltetési viselkedés és a költségek, figyelembe véve az élettartamot, a fejlesztéstől az erőmű élettartamának végéig.
1. ábra. A jelentős súly ellenére a modern nyugati harckocsik (az itt látható brit Challenger harckocsi) valójában még nehéz terepen is elegendő mozgékonysággal rendelkeznek, köszönhetően a nagy teljesítményű erőműveiknek.
Motor
Jelenlegi állapot
A NATO-országokban az elmúlt évek fejlesztései a tervezés eltérő megközelítései ellenére magas technológiai színvonalat eredményeztek. Az alábbiakban e különböző megközelítések tipikus képviselőit tárgyaljuk.
MTU (Németország) 880-as sorozatú motorok. Eltérve a hagyományos tervezési megközelítéstől, amely szerint "a motor lökettérfogatánál csak a nagyobb lökettérfogat jobb", az MT-880 sorozatú motor olyan motorkoncepciót mutat be, amely azonos hengerenkénti teljesítmény mellett 50%-kal kisebb hengerűrtartalommal rendelkezik, mint az MV-870 sorozatú motor (Leopard 2 tank), miközben az egységnyi térfogatra jutó összteljesítmény 75%-kal nőtt. Ahhoz, hogy 2,2 literes hengerűrtartalom mellett 92 kW teljesítményt lehessen elérni, olyan intézkedésekre van szükség, mint a motor tengelyfordulatszámának növelése, a feltöltőnyomás és a sűrítési arány csökkentése. A parametrikus változtatások határfeltételei a maximális nyomás korlátozásával a megfelelő élettartam és a motor megbízható működése voltak, még külső feltöltés nélkül is.
A nagy feltöltési nyomáson általában nem kielégítő alkalmazkodási arányok javítása érdekében a motorfejlesztéssel párhuzamosan átfogó tanulmányokat végeztek a feltöltési nyomás változó geometriájú égéstérrel és turbófeltöltővel történő biztosítása érdekében. A kezdeti próbapadi futtatások kielégítő működési eredményeket hoztak, de az elemek optimalizálásának technikai bonyolultsága váratlanul nagy volt. A motor sajátos követelményeihez igazított turbófeltöltő kifejlesztése után sikerült elérni a 2. ábrán látható teljesítményt. A motor teljes forgattyús tengelyfordulatszám-tartományában szinte állandó teljesítmény különösen alkalmas az automata sebességváltó számára.
2. ábra. Az MT-883 motor működési tartománya:
I - nyomás, Pme (bar); 2 - nyomaték, Md(Nm); 3 - fordulatszám (min-1); 4 - gázturbinás motor tipikus nyomatékgörbéje (kettős nyomaték n=0-nál); 5 - erőátviteli rendszerek fejlesztési lehetőségei; 6 - nyomatékgörbe; 7 - üzemi fordulatszám-tartomány; 8 - motor alapjárati fordulatszám.
Hyperbar" motor (Franciaország). Ez a motor 1100 kW teljesítményt nyújt mindössze 16,5 literes hasznos térfogat mellett (az MT-88Z 12 hengeres motor az MTU cégtől ugyanilyen eredmény eléréséhez 21 literes hasznos térfogatot igényel), mivel a sűrítési arány körülbelül 8-ra csökken, a lökettérfogatnyomás pedig 7 kgf/cm2-re nő. Ennek a koncepciónak azonban fontos hátránya, hogy alacsony fordulatszámon és a motor indításakor nem érhető el az üzemanyag öngyulladásához szükséges feltöltőnyomás. Ennek eredményeképpen a motor működtetéséhez további indítóra és kompresszorra lesz szükség. A kis fordulatszámon szükséges nyomást a következőkkel hozzák létre
a feltöltőlevegő egy részének a külső égéstérbe történő vezetésével. Az égéstermékeket ezután további kipufogógázáramként a turbófeltöltőbe vezetik, hogy segítsenek fenntartani a szükséges fordulatszámot. A motor beindításához a fúvó fordulatszámát elektromosan növelni kell, amíg a fúvó képes fenntartani a normál égéstér-aktivitást és biztosítani a motor számára a szükséges feltöltési nyomást. Ez a módszer általában jelentős finomítást igényel a tervezés és a vezérlési technológia terén.
A második gyenge pont a motor nagy mechanikai össz terhelése, amelynek 30 bar feletti átlagos nyomáson és a mechanikai szilárdsági határértékhez közeli égési nyomáson kell működnie. Az eredmény a motor élettartamának jelentős csökkenése.
Dugattyús motorok (USA). Az MBT AGT-I500 gázturbinás motorjának kifejlesztése, amely egy repülőgép-hajtóművön alapul, szinte véget vetett a dugattyús motorok pályafutásának, mint az amerikai harckocsik erőforrása. Ennek oka kevésbé az akkori gázturbina-technológia előnye, mint inkább a dugattyús motorral szemben támasztott modern követelmények voltak, amelyek többször is problémákhoz és meghibásodásokhoz vezettek.
A hajtóművek új generációját egy nagyszabású fejlesztési program keretében fejlesztik ki, amelyet Advanced Integrated Propulsion System (AIPS) néven emlegetnek. A teljesítményigény változatlan: 1100 kW.
3. ábra. A Cummins XAP-1000/AIPS motorjának összehasonlítása más jelenlegi és tervezett motorokkal: I, életciklusköltség-összehasonlítás (1968 dollárban); 2, üzemanyag-fogyasztás (gallon/harcnap); 3, ivi-I-300 köbláb (8,495 m3); 4, TMEPS -230 köbláb (6,513 m3); 5, XAP-1000/AIPS 155 köbláb (4,389 m3).
Bár a kezdeti megfontolások között szerepelt a hidraulikus szelepvezérlés, a két hengersor párhuzamos elrendezése és a kerámiaelemek széleskörű alkalmazása, az AIPS program keretében fejlesztett Cummins dugattyús motor meglehetősen hagyományos, 12 hengeres, V alakú motorkoncepcióval rendelkezik, . A magas hőmérsékletnek ellenálló szintetikus olajok használatával az üzemi hőmérsékletnek jelentősen meg kell növekednie, ami pozitív hatással lesz a hőcserélő méretére. A hosszú távú működés eredményei még nem állnak rendelkezésre, így nem lehet értékelni a motor fejlődési képességét.
4. ábra. gázturbinamotor
LV-100 :
1 - gázturbinás hajtómű a harckocsihoz (teljesítmény 1050 kW);
2 - sebességváltó; 3 - sorba rendezett rotorok; 4 - égéstér;
5 - hőcserélő; 6 - csapágy; 7 - kétfokozatú turbina; b - turbó-gázgenerátor
Gázturbinás motor. Az LV-100 gázturbinás hajtóművet szintén az AIPS program keretében fejlesztették ki. Az LV-100 motor jelentős műszaki fejlesztéseket tartalmaz az AGT-1500 motorhoz képest. Az LV-100 kéttengelyes turbina , valamint digitális elektronikus üzemmódvezérléssel és nagy hatékonyságú profilos hőcserélővel rendelkezik. Az 5. ábrán bemutatott üzemanyag-fogyasztási értékek a fejlődés jelenlegi állását mutatják, és egyben az ilyen fogyasztási görbék értelmezési lehetőségeit is: a nagyrészt terheletlen üzemben (békeidőben) a dugattyús motor a jövőben is verhetetlen marad;
A nagy teljesítménysűrűség, az üzemanyaggal szembeni viszonylagos érzéketlenség és az alacsony zajszint a gázturbinás motorok előnyei. Ezen túlmenően a teljesítményleadó mechanizmusának sebessége kedvez az elektromos ágyú vagy elektromos hajtáslánc generátorának működéséhez. Az ilyen nagy előnyökkel szemben azonban ugyanilyen fontos hátrányok is állnak, mint például a magas fejlesztési és beszerzési költségek és a korlátozott evolúciós fejlődési lehetőségek.
A folyamatban lévő fejlesztés befejezéséig tartózkodni kell annak értékelésétől, hogy az LV-100 gázturbinás hajtómű hogyan fog teljesíteni más 1100 kW-os hajtóművekkel összehasonlítva, és hogy képes lesz-e megfelelni a jövőbeli üzemeltetési követelményeknek.
5. ábra. A fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás összehasonlítása (1100 kW teljesítménytartomány):
I - fajlagos fogyasztás (g/kWh); 2 - motorterhelés; 3 - gázturbinás motor hőcserélővel (1970-es évek); 4 - modern (helikopter) gázturbinás motor hőcserélő nélkül; 5 - jövőbeli harckocsi gázturbinás motor hőcserélővel; 6 - modern dízelmotor.
)
