Тенденции и проблемы развития мощных и
сверхмощных сельскохозяйственных газотурбинных тракторов
Достоинства рассмотренных и других газотурбинных тракторов
сельскохозяйственных агрегатов на их базе побуждают к более широкому
внедрению рассматриваемых машин в отрасль. Это соответствует тенденции к
реализации энерго- и ресурсосберегающих технологий, характерной для
современного этапа развития сельскохозяйственного производства.
Действительно, ряд общеизвестных принципиальных преимуществ
газотурбинных двигателей перед поршневыми, включая более высокие
эксплуатационно-технологические, эргономические, энергетические,
массово-габаритные и топливные показатели позволяет сделать вывод о том,
что стоявшие до настоящего времен препятствия на пути их реализации в
принципе преодолены.
Использование агрегатов на базе газотурбинных тракторов может дать
существенный экономический эффект. В самом деле, считавшийся
традиционным до настоящего времени недостаток газотурбинньг двигателей —
их низкая топливная экономичность — сейчас практи чески устранен. В
нашей стране и за рубежом созданы двигатели мощностью от 100 до 350 кВт
с удельным расходом топлива, почти равны этому показателю у дизелей
соответствующей мощности. Более того, фирмами «Карет» и «Форд» (США)
создан автомобильный ГТД модели АСТ-101 мощностью 75 кВт для работы на
дизельном топливе при удельном расходе последнего 208 г/(кВт-ч). В
двигателе использован одноступенчатый центробежный компрессор диаметром
102 мм с углом наклона лопаток 50°. Температура газа на входе в ступень
составляет 1400°С, максимальная частота вращения вала турбины достигает
100 тыс. мин'1, Камера сгорания, рабочее колесо турбины и другие ее
основные элементы, подверженные большому нагреву, изготавливаются из
керамических материалов. Машина снабжена автоматической передачей и
обладает высокой экономичностью. Легковой автомобиль с указанным ГТД
расходует 5,5 л топлива на 100 км пробега и имеет хорошие
эксплуатационные качества.
Упрощение трансмиссии и моторной установки с ГТД способствует снижению
массы трактора класса 50 кН в настоящее время на 1,5 т, а в перспективе
— до 2 т. Результаты исследований и эксплуатационных испытаний выявили
возможность работы ГТД на низкосортных топливах без переделок, а в ряде
случаев — и без дополнительной регулировки системы топливоподачи.
Потенциальные возможности моторных установок с ГТД в деле создания
нормируемых условий труда сегодня реализуются в среднем примерно на
30—40% (по разным параметрам), хотя при этом они все же существенно
лучше, чем у серийных тракторов. Не реализуются достаточно полно и
агротехнические параметры мобильных сельскохозяйственных агрегатов с
газотурбинными двигателями. Речь идет об изменении энергетических и
технико-экономических показателей, о структуре почвы и новых
земледельческих технологиях на основе указанных агрегатов. Применительно
к энергетической установке эти проблемы сводятся к поиску и реализации
путей увеличения экономичности газотурбинных двигателей (за счет
широкого внедрения керамики и дальнейшего-повышения температуры газа),
разработки новых конструктивных схем и циклов, а также повышения
надежности и долговечности, несмотря на то, что в смежных отраслях
(например, на газоперекачивающих станциях) ГТД работают без капитального
ремонта в течение 18—40 тыс. ч, а их надежность выше, чем у поршневых,
на 7—12%. Важно решение таких проблем, как снижение стоимости
изготовления ГТД до уровня поршневых двигателей, увеличение
эффективности сжигания альтернативных топлив и, наконец, дальнейшее
уменьшение материалоемкости и упрощение конструкции.
Применительно к трактору в целом проблемы развития сводятся к поиску и
реализации наиболее простых, эффективных и нематериалоемких трансмиссий;
требуют нового подхода проблемы сохранения структуры почвы за счет
снижения удельного давления на нее; имеется настоятельная необходимость
в поиске путей реализации мощности сверхмощных тракторов и обеспечения
нормируемых условий труда в различных зонах страны в зимнее и летнее
время.