Первый в своём роде: дизельный двигатель В-2

В-2 в Музее истории танка Т-34. Фото: Vitaly V. Kuzmin www.vitalykuzmin.net

Всеобщая дизелизация вопреки всему

Почему именно дизельный двигатель приняли в качестве единственного варианта для таких танков, как Т-34 и КВ? Так сложились обстоятельства: в Советском Союзе в начале 30-х годов не хватало нефтеперерабатывающих мощностей, чтобы получать легкие фракции нефти. А любой танк потребляет несколько десятков литров топлива на 100 км пути. Гораздо разумнее в этой ситуации заливать в топливные баки дешевую солярку. Аналогов в мировом танкостроении этому не было – никто ранее не разрабатывал столь мощный дизельный мотор для средних и тяжелых танков. Первые в мире дизельные моторы на танках появились в Японии и Польше, но это были легкие машины, и мощность силовых установок не превышала 120 л. с.

Вторым и, может, самым весомым преимуществом мотора на солярке стала его экономичность – при всех прочих равных дизель расходует на 30 % меньше топлива, чем бензиновый аналог. А это большая автономность на марше, в бою и возможность устанавливать на машины менее объемные топливные баки. Третьим преимуществом стало то, что в таких двигателях нет свечей электроискрового зажигания и, соответственно, высоковольтная проводка, что снижает уровень радиопомех от работающего мотора. Востребованной среди военных оказалась и меньшая воспламеняемость дизельного топлива в отличие от бензина.

Однако на этом все преимущества дизеля заканчиваются, и появляется целый букет сложностей и недостатков. Во-первых, дизельный мотор гораздо сложнее по конструкции и дороже в производстве. Чтобы его создать, нужны высоколегированные сплавы, выдерживающие ударные нагрузки работающего дизеля. К примеру, для отливки громоздкого блока цилиндров дизеля В-2 требовался дефицитный сплав силумин на основе алюминия, а его не хватало даже на нужды авиационной промышленности. Многие узлы двигателя требовали максимальной точности изготовления, которой было сложно добиться на предприятиях Советского Союза. Забегая вперед, стоит упомянуть, как на Челябинском тракторном заводе в 1937 году ставили в серийное производство первые гражданские модификации В-2. Долго не удавалось добиться качественного изготовления топливных форсунок, одних из важнейших элементов дизельного двигателя.

Высокие требования к производству дизельных двигателей В-2 и сложность конструкции вкупе привели к низкой надежности серийных экземпляров. В 1940 году гарантийный срок работы дизеля в исполнении В-2-К, разработанного для тяжелых танков КВ, составлял не более 80 моточасов! В варианте для Т-34 ресурс был немногим больше – 100 моточасов. То есть после двух-трех длительных марш-бросков моторы нужно было отправлять на капитальный ремонт либо заменять новыми. Не в пользу дизельных моторов играла и их слабая устойчивость к низким температурам. Поэтому запуск мотора на Т-34 в морозный день нередко сопровождался серьезными трудностями, которых были лишены бензиновые двигатели немецкой бронетехники. Несмотря на все проблемы с освоением дизельного мотора, в начале 30-х годов в Советском Союзе приступили к масштабной программе создания танкового двигателя на тяжелом топливе.

БД-2 – быстроходный дизельный

Площадкой выбрали Харьковский паровозостроительный завод им. Коминтерна – местные инженеры уже имели опыт разработки двигателя с воспламенением топлива от сжатия. Завод изготавливал, в основном, низкооборотные стационарные и судовые дизели, но танкостроителям требовался компактный высокооборотный мотор, способный придать динамики быстроходным танкам БТ. Этим 12–14-тонным машинам остро не хватало силовых агрегатов – запасы авиационных карбюраторных «Либерти» постепенно истощались, а отечественные двигатели М-5 и М-6 требовали дефицитных запасных частей. Временный выход пытались найти в перспективных авиационных моторах М-17, но большая часть их должна была уйти на оснащение средних танков Т-28. Поэтому изначально В-2 создавался не для Т-34, а для легких и быстроходных колесно-гусеничных БТ. За основу конструкции нового дизеля взяли 4-тактный 12-цилиндровый мотор в форме буквы V, развивающий не менее 400 л. с. При этом разработчики применили модульный подход к конструированию – изначально проектировался 2-цилиндровый V-образный отсек, на котором проводились все циклы испытаний. Первый такой отсек получил имя БД-14. В дальнейшем планировалось просто «пристыковывать» отсеки друг к другу, получая дизели требуемой конфигурации. Однако основное место в моторной линейке все-таки отдавалось БД-2, впервые вставшему на испытательный стенд 28 апреля 1933 года. Это был первый настоящий прототип будущего легендарного В-2.

Ранний Р-5. На Р-5 ставили единственный авиационный вариант дизеля БД-2А. www.airwar.ru

Прототип оказался крайне ненадежным: до очередной поломки отрабатывал не более 10–15 часов. Недостатки – чрезмерный износ цилиндров и задиры поршней, слабые масляный и водяной насосы, поршневые и шатунные пальцы. Некоторые в «дефектности» В-2 винят то, что мотор изначально разрабатывался для авиации, поскольку у двигателя облегченный силуминовый блок цилиндров, сухой картер, обязательный для самолетов с их высокими перегрузками, и длинный носок коленчатого вала, рассчитанный на монтаж авиационного винта. И действительно, в декабре 1935 года создали вариант БД-2А для самолета-разведчика Р-5, но руководство посчитало, что распылять средства еще и на авиационную модификацию будет неверно. Проект закрыли, сосредоточившись на танковом БД-2, при этом сохранив в нем бонусы многоцелевого использования. Одновременно с этим в Харькове начали возводить производственные цеха для будущего мотора. А сам мотор продолжал преподносить неприятные сюрпризы. В 1936 году он не прошел обязательные 100-часовые стендовые испытания – почти все важнейшие узлы требовали значительного усиления. После доработки в 1937 году – снова провал на испытаниях. И все эти неурядицы в то время, как в Харькове уже строили завод специально под новый танковый дизель, рассчитанный на сборку восьми тысяч моторов в год. На помощь пришли инженеры-моторостроители из Москвы. Одним из них был сотрудник Центрального института авиационного моторостроения Тимофей Чупахин, сыгравший ведущую роль в совершенствовании дизеля. Он за короткий срок сумел устранить критические замечания по мотору, что позволило ему, наконец, выдержать 100 часов работы на испытательном стенде. Кстати, БД-2, именуемый внутри завода «Заказ В», в середине 1937 года получил имя В-2.

После серии конструктивных и технологических «исправлений» серийный вариант В-2 в феврале 1939 года вышел на сравнительные испытания, устроившись в моторном отделении танка БТ-7. В качестве спарринг-партнера был выбран такой же танк, но с бензиновым М-17. В итоге дизельный мотор не выработал положенный ресурс, вышел из строя, но все-таки был оценен положительно. Главным минусом, который исправили только к концу войны, стал неплотный газовый стык головки блока, через который прорывались продукты сгорания топлива. Тимофей Чупахин предлагал отложить принятие В-2 на вооружение и доработать мотор, но идею не поддержали и до конца войны боролись с этим недостатком фактически подручными средствами.

РВ-2 приняли на вооружение 19 декабря 1939 года по указу Совета Народных Комиссаров. Причем мотор был един в трех лицах – В-2-34 для Т-34 (мощность = 500 л. с.), В-2К для тяжелого КВ (мощность – 600 л. с.) и самый младший В-2В для трактора «Ворошиловец» (мощность – 375 л. с.). А в марте 1940 года первые образцы Т-34 с новыми дизелями совершили пробег Харьков–Москва для демонстрации танка правительству Советского Союза. Во время этого пробега конструктор Т-34 и подхватил пневмонию.

Главным производителем мотора назначили харьковский завод № 75 и сразу дали ему невыполнимый заказ – до восьми тысяч В-2 в год. Но предприятие просто не могло выпускать более ста экземпляров в месяц, а о тысячах речи и не шло. Поэтому в 1940 году план по выпуску В-2 был выполнен на 65,4 %, а по запасным частям – только на 13,3 %. В общем, новорожденный В-2 был очень далек от звания лучшего в мире танкового мотора. Главной проблемой производственников стал топливный насос высокого давления, один из ключевых узлов любого дизельного двигателя, который требовал очень высокой точности изготовления. До самого конца войны так и не удалось наладить выпуск насоса в требуемых объемах. Кроме этого, в первые полтора года производства у дизелей был очень низкий ресурс до капитального ремонта – на некоторых экземплярах он не превышал 80 моточасов. Как оказалось, проблема была в крайне неэффективной системе воздухоочистки, пропускающей в камеры сгорания слишком много пыли и мелкого песка. Неудивительно, что у танкового дизеля со временем появился конкурент.

Памятник советскому колесно-гусеничному танку БТ-7 в Хабаровске. Фото: Andshel, www.ru.wikipedia.org

На Сталинградском тракторном заводе в августе 1940 года предложили альтернативную конструкцию мотора, которая, по их мнению, выгодно отличалась от харьковского творения. Инженеры обещали в короткий срок разработать танковый 550-сильный дизель 2МБ-16, блок цилиндров которого отливался из доступного чугуна, а моторесурс превышал очень высокие для своего времени 500 моточасов. Примечательно, что у этого V-образного мотора было сразу 16 цилиндров. Наркомат даже разместил заказ на опытную партию из пяти экземпляров сталинградского дизеля, но к 1 марта 1941 года ничего сделало не было. В итоге завод в Сталинграде стал очередной площадкой для производства В-2 – страна готовилась к войне, в которой танковые моторы были нужны как воздух.

Установка дизельных двигателей В-2 в танки на конвейере Уральского танкового завода № 183 в Нижнем Тагиле, 1942 г. www.army.lv

Испытание огнем

Основной ошибкой руководства перед войной было распыление ресурсов на разработку новых вариаций дизеля В-2. Вместо того чтобы дорабатывать откровенно сырую конструкцию базового мотора, от харьковчан требовали дизель для легкого танка Т-50, мощный В-7 для танка КВ-3, а в августе 1941 года должен был появиться серийный дизель на 850 л. с. Начало Великой Отечественной войны не позволило реализовать эти планы и поставило производство В-2 на грань катастрофы. Харьковский завод № 75, единственный на то время полноценно освоивший выпуск танковых дизелей, пришлось экстренно эвакуировать на Сталинградский тракторный завод. Военное положение заставило забросить все альтернативные версии танковых дизелей и сосредоточиться на производстве только В-2.

В годы войны производством танкового дизеля были заняты четыре завода: Кировский в Челябинске, Сталинградский тракторный завод, Свердловский № 76 и Барнаульский завод № 77. Первые же месяцы войны показали, что мощности «тяжелого» В-2К для танков серии КВ недостаточно. Решение виделось в увеличении частоты вращения коленчатого вала, но стендовые испытания закончились поломкой кривошипно-шатунного механизма. Обошлись настройкой топливного насоса, то есть увеличили объемы топлива, подающегося в цилиндры. Серийные В-2 для Т-34 в ходе войны подвергались многочисленным доработкам, в основном направленным на увеличение ресурса мотора. В очередной раз уплотняли злосчастный газовый стык, улучшали масляный насос, устраняли причины поломок шатунов, бесконечно совершенствовали топливный насос. Кроме этого, на заводах постоянно искали новые способы упрощения и удешевления сборки моторов В-2. Например, в августе 1941 года вышло распоряжение Совета Народных Комиссаров, предписывающее заменить по возможности все узлы из алюминиевых сплавов на чугунные.

Двигатель В-2-34. Фото: Balcer www.ru.wikipedia.org

В ходе эвакуации ценных специалистов стало намного меньше. Нередко за станки становились вчерашние школьники и малограмотные крестьяне, имеющие очень отдаленное представление о моторостроении. О том, как сложно шло освоение производства В-2 на новых предприятиях, говорят цифры трудозатрат на сборку одного мотора. В 1942 году на челябинском Кировском заводе на это тратили 1800 часов, на свердловском № 76 – все 2700 часов, притом что в довоенном Харькове В-2 собирали всего за 600 часов. Все вышесказанное не могло не сказаться на качестве производимых В-2. Нарком Вячеслав Малышев летом 1943 года указывал на массу технологического брака в готовой продукции: течи масла, грязное топливо в баках, неквалифицированная настройка топливных насосов, низкий ресурс большинства узлов и многое другое. Только к концу войны на предприятиях-производителях дизеля удалось повысить гарантийный срок работы В-2-34 до 250 моточасов, а В-2К – до 200. Это было в 2,5 раза больше, чем в предвоенный период.

Такой ресурс не везде был правилом – в первом квартале 1945 года на свердловском и барнаульском заводах гарантийные испытания смогли пройти только два мотора из трех. Однако это не означает, что львиная доля В-2 шла на фронт в дефектном состоянии. В строевых частях моторы танков и самоходных орудий нередко отрабатывали 150 и даже 200 % своего ресурса, пробегая по 400–900 км без поломок по вине завода-изготовителя. Все дело было в неравномерном качестве выпускаемых промышленностью дизельных двигателей: если везло, то мотор просто пел, в противном случае машины вставали на ремонт.

На базе В-2 «Барнаултрансмаш» создал двигатели Д6 и Д12 для речных судов, в том числе для речного трамвая «Москвич», www.topwar.ru

История В-2 была бы неполной без рассказа об испытаниях, которые ждали мотор в США в 1942 году. Тогда Советский Союз отправил заокеанским партнерам для изучения и сравнения Т-34 и КВ-1. На Абердинском полигоне американские военные провели полный цикл сравнительных испытаний, которые оказались для В-2 фатальными. Подвели воздухоочиститель дизеля, не справившийся с пылью штатовского полигона, а также слабая система охлаждения, постоянно провоцирующая перегрев мотора. На Т-34 дизельный мотор вышел из строя после 317-километрового пробега, отработав всего 72,5 часа! Именно на такой технике встретили Великую Отечественную войну наши танкисты и воевали на ней первые годы.

Всего с 1941 по 1945 год на предприятиях военно-промышленного комплекса СССР было собрано без малого 80 тыс. дизелей В-2. Такой колоссальный объем производства объясняет все проблемы танкового мотора – погоня за количеством всегда отодвигала на второй план качество изготовления. Тем не менее, опыт производства В-2 для Советского Союза был решающим и позволил после войны поставить на конвейер множество модификаций для судов, тепловозов, тяжелых грузовиков и тракторов. Потенциал, заложенный в конструкции В-2, позволил создать на его базе целое семейство послевоенных дизелей, которыми оснащались танки из Нижнего Тагила. Даже широко разрекламированный Т-90 оснащается мотором В-92, являющимся по сути лишь глубокой модернизацией легендарного В-2.