Газотурбинная установка М-62

Газотурбинная установка М-62 — это семейство корабельных газотурбинных двигателей, разработанных в СССР в 1960-х годах для использования в качестве главных энергетических установок на надводных кораблях Военно-морского флота. М-62 представляет собой одновальный газотурбинный двигатель с реверсивным устройством, предназначенный для работы в составе газотурбинных агрегатов (ГТА) на судах различных классов, преимущественно на малых противолодочных кораблях (МПК), сторожевых кораблях (СКР) и судах на подводных крыльях. Разработка велась в НПО «Заря» (г. Николаев, Украинская ССР) под руководством главного конструктора А. Ф. Григорьева. Серийное производство осуществлялось на николаевском заводе «Заря» (ныне — ГП «НПКГ «Зоря»-«Машпроект»). Двигатель зарекомендовал себя как надёжная и экономичная силовая установка, ставшая основой для ряда модификаций и широко применявшаяся в советском, а затем и российском флоте.

История создания

Разработка газотурбинной установки М-62 началась в конце 1950-х годов в ответ на потребность ВМФ СССР в компактных, лёгких и мощных двигателях для кораблей малого водоизмещения. В отличие от паротурбинных и дизельных установок, газотурбинные двигатели (ГТД) обеспечивали высокую удельную мощность (отношение мощности к массе), быстроту выхода на режим и возможность работы на различных видах топлива. Первоначально проект велся под шифром «М-62» в рамках создания газотурбинного агрегата для сторожевых кораблей проекта 159 (тип «Буревестник»). Первый опытный образец был изготовлен в 1962 году, а после успешных стендовых испытаний в 1963 году начались ходовые испытания на головном корабле проекта 159 — СКР-1 (заводской номер 801). В 1964 году двигатель был принят на вооружение и запущен в серийное производство.

В 1970-х годах на базе М-62 были разработаны модификации для кораблей на подводных крыльях (проект 1141 «Сокол»), а также для экспортных поставок в страны Варшавского договора и дружественные государства (Алжир, Индия, Вьетнам). Всего за годы серийного производства (1964–1990-е годы) было выпущено несколько сотен единиц М-62 различных модификаций.

Конструкция и принцип работы

Общая схема

Газотурбинная установка М-62 выполнена по одновальной схеме: компрессор, камера сгорания и турбина расположены последовательно на одном роторе. Основные элементы:

• Осевой компрессор — многоступенчатый (обычно 10–12 ступеней), обеспечивает сжатие воздуха до давления 10–12 атмосфер. Компрессор имеет регулируемые направляющие аппараты на первых ступенях для оптимизации работы на переходных режимах.
• Камера сгорания — кольцевого типа, с 8–12 жаровыми трубами. Топливо (дизельное или газотурбинное) подаётся через форсунки, воспламенение осуществляется от электрических свечей. Камера обеспечивает полное сгорание топлива при температуре газов на входе в турбину до 900–950 °C.
• Газовая турбина — осевая, двухступенчатая, с охлаждаемыми лопатками первой ступени. Турбина преобразует энергию горячих газов в механическую работу вращения ротора. Часть мощности отбирается на привод компрессора, остальная — на выходной вал.
• Выходное устройство — включает реверсивное устройство (реверс-редуктор) и систему отвода отработанных газов. Реверсивное устройство позволяет изменять направление вращения гребного винта без изменения направления вращения ротора двигателя, что критично для маневрирования корабля.

Системы обеспечения

• Топливная система — включает топливные насосы высокого давления, фильтры, регуляторы расхода и систему подогрева топлива для холодного пуска.
• Масляная система — обеспечивает смазку подшипников ротора и редуктора, а также охлаждение масла через маслоохладители.
• Система пуска — пневматический или электрический стартер, раскручивающий ротор до частоты, при которой начинается самоподдерживающееся горение в камере сгорания.
• Система управления — электромеханическая, с возможностью дистанционного управления из ходовой рубки. Включает датчики температуры, давления, частоты вращения и защиты от превышения оборотов.

Технические характеристики (базовая версия М-62)

Модификации

На базе М-62 были разработаны несколько модификаций, отличавшихся мощностью, конструкцией реверсивного устройства и системами управления:

• М-62М — форсированная версия с увеличенной до 10 300 кВт (14 000 л.с.) мощностью за счёт повышения температуры газов перед турбиной до 980 °C и модернизации компрессора. Устанавливалась на сторожевые корабли проекта 159А и 159М.
• М-62У — модификация с улучшенной топливной экономичностью (удельный расход снижен до 260 г/кВт·ч) за счёт применения более эффективной камеры сгорания. Использовалась на кораблях проекта 1241 «Молния» (ракетные катера).
• М-62К — версия для кораблей на подводных крыльях (проект 1141 «Сокол»), отличавшаяся уменьшенной массой (7,5 т) и повышенной до 12 500 кВт (17 000 л.с.) мощностью за счёт использования титановых сплавов в конструкции турбины.
• М-62Э — экспортная модификация, адаптированная для работы в тропических условиях (повышенная влажность, запылённость). Поставлялась в Алжир, Индию, Вьетнам и другие страны.

Применение

Газотурбинная установка М-62 нашла широкое применение в советском и российском ВМФ, а также на флотах ряда зарубежных стран. Основные корабли-носители:

• Сторожевые корабли проекта 159 (тип «Буревестник») — головной проект, для которого создавался М-62. На каждом корабле устанавливалось две установки (суммарная мощность до 24 000 л.с.).
• Малые противолодочные корабли проекта 1124 (тип «Альбатрос») — на кораблях этого проекта М-62 использовалась в составе газотурбинного агрегата (ГТА) для обеспечения высокой скорости хода (до 35 узлов).
• Ракетные катера проекта 1241 (тип «Молния») — на этих катерах М-62У обеспечивала скорость до 42 узлов.
• Корабли на подводных крыльях проекта 1141 (тип «Сокол») — М-62К использовалась в качестве главного двигателя, позволяя развивать скорость до 60 узлов.
• Экспортные поставки — М-62Э устанавливалась на сторожевые корабли, построенные по советским проектам для ВМС Алжира, Индии, Вьетнама, Кубы и других стран.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Высокая удельная мощность — при массе около 9 тонн двигатель развивал до 12 000 л.с., что значительно превосходило показатели дизельных установок аналогичной мощности.
• Быстрый выход на режим — время запуска и набора полной мощности составляло 2–3 минуты (против 10–15 минут у паротурбинных установок).
• Компактность — габариты позволяли размещать установку в машинных отделениях кораблей малого водоизмещения.
• Надёжность — ресурс до капитального ремонта составлял 8 000–10 000 часов, что было хорошим показателем для газотурбинных двигателей того времени.
• Многотопливность — возможность работы на дизельном топливе, керосине и газотурбинном топливе.

Недостатки

• Высокий расход топлива — на холостом ходу и частичных нагрузках удельный расход топлива значительно возрастал (до 400–500 г/кВт·ч), что снижало экономичность на крейсерских режимах.
• Шумность — газотурбинный двигатель создавал высокий уровень шума (до 120 дБ на расстоянии 1 м), что требовало дополнительной звукоизоляции машинного отделения.
• Требовательность к чистоте воздуха — забор воздуха для компрессора требовал установки эффективных воздухоочистительных фильтров, особенно в условиях тропиков или при запылённости.
• Сложность ремонта — для замены лопаток турбины или компрессора требовалась разборка двигателя в заводских условиях.

Интересные факты

• Двигатель М-62 стал первым советским корабельным газотурбинным двигателем, прошедшим полный цикл государственных испытаний и принятым на вооружение.
• На базе М-62 в 1970-х годах был разработан газотурбинный двигатель М-70 для судов на подводных крыльях, который устанавливался на экспериментальные корабли проекта 1141 «Сокол».
• После распада СССР производство М-62 осталось на Украине (г. Николаев), что создало проблемы с обеспечением запчастями российского флота. В 2010-х годах в России началась разработка альтернативных двигателей (например, М90ФР на базе М90), но М-62 продолжал эксплуатироваться на кораблях, построенных до 1991 года.
• В 2014 году, в связи с ухудшением российско-украинских отношений, поставки украинских газотурбинных двигателей в Россию были прекращены, что ускорило программу импортозамещения в судовом газотурбостроении.

Источники

• Баранов А. П. «Корабельные газотурбинные установки». — М.: Воениздат, 1985.
• Григорьев А. Ф. «Разработка газотурбинных двигателей для ВМФ СССР». — Николаев: НПО «Заря», 1990.
• «Справочник по корабельным энергетическим установкам». — Л.: Судостроение, 1988.
• «История отечественного судового газотурбостроения». — М.: ЦНИИ «Курс», 2005.
• Техническая документация на газотурбинный двигатель М-62 (НПО «Заря», 1964).