Испытания газотурбинного КрАЗа
В 1962 г. все соисполнители утвердили «Программу и методику испытаний и исследований экспериментального автомобиля КрАЗ-214 (ГТД КрАЗ-214)». В соответствии с ней в 1966 г. был проведен первый цикл ходовых испытаний автомобиля. Испытания проводились зимой, в декабре, при температуре наружного воздуха от –15 до –25 °С.
Второй цикл испытаний автомобиля КрАЗ-2Э214 должен был состоять из этапов изучения особенностей и характеристик двигателя (шумовые, вибрационные, токсические, температурные, режимные) и характеристик нагрузочных режимов в трансмиссии автомобиля.
После испытаний 1966 г. в 1967 г. было изменено направление выпуска отработавших газов. Выпуск вниз и назад приводил к перегреву картера среднего моста и левого среднего колеса. Поэтому выпуск направили вверх. Выхлопная система представляла собой трубу диаметром 370 мм, длиной 3500 мм, имеющую два поворота под углом около 90°. Ввиду того, что труба проходила очень близко от коробки передач и раздаточной коробки, с целью защиты от перегрева применили теплоизоляцию, представляющую собой шнуровой асбест, закрытый листовым железом. Теплоизоляцию установили на задней стенке кабины: листовой асбест закрыли листовым железом. С новой системой выпуска несколько возросла температура отработавших газов и повысился расход топлива.
После первого цикла испытаний в 1966 г. двигатель Турбо-НАМИ-053А2 был полностью перебран в НАМИ. Детали не менялись, кроме потрескавшихся графит-никелевых уплотнительных вставок лопаток ротора тяговой турбины. Максимальный режим работы двигателя был установлен при числе оборотов турбокомпрессора 20 300 об/мин, соответствующий мощности 225 л.с. Число оборотов тяговой турбины осталось без ограничения, равное 18 000 об/мин.
Для получения максимальной скорости автомобиля 80 км/ч передаточное число редуктора тяговой турбины было уменьшено с 5,45 до 4,5 за счет замены шестерен. Для сохранения крутящего момента при трогании увеличили передаточное отношение в коробке передач с 3,83 до 4,4 за счет изменения передаточного отношения в планетарном узле.
При испытаниях 1966 г. замер расхода топлива производился объемно-роторным прибором, что не соответствовало требованиям ГОСТ 6875–54, поэтому в будке испытателей установили штих-пробер, отвечающий их требованиям. Также добавили манометры на выходе из редуктора, для измерения давления в камере сгорания, масляном радиаторе и на входе в коробку передач.
Для автоматической записи вибрации в будке установили два быстродействующих 5-канальных прибора-самописца Н-320-5, предназначенных для работы в качестве миллиамперметров непосредственного включения и регистраторов усилительных устройств.
В связи с поставленной задачей определения нагрузочных режимов в трансмиссии были наклеены тензометры на правые полуоси задней тележки через систему ртутных токосъемников, усилителя ТА5 и преобразователя НАМИ ППР-120, импульсы от тензометров выводились на осциллограф Н-700.
С целью обеспечения возможности переговоров установили телефонные аппараты в кабине и будке.
Установка двигателя после 11-й переборки производилась с 7 июня по 10 июля 1967 г. С 10 по 31 июля проводились доводочные работы по системе воздушного распыла. Газотурбинный двигатель Турбо-НАМИ-053А2 был спроектирован с форсунками, имеющими воздушный распыл. Воздух для распыла брался из тормозной системы автомобиля. При испытании на автомобиле в 1966 г. было обнаружено, что расход распыливающего воздуха слишком велик и приводит к понижению давления в системе до 2 атм, что не обеспечивает торможение автомобиля, работу усилителя рулевого управления, сервоцилиндров переключения ступеней в коробке. Поэтому воздушный распыл в ходовых испытаниях 1966 г. не применялся, что приводило к потере устойчивости горения и затуханию камеры сгорания при резком сбросе газа, сопровождающемся появлением сильного дымления из выхлопной трубы.
Для уменьшения расхода воздуха избыточное давление рассеивающего воздуха над давлением в камере сгорания было снижено с 0,7–0,9 атм. до 0,3 атм. Кроме того, при высоком давлении топлива (7 атм. и выше), когда воздушный распыл не эффективен, подача воздуха автоматически перекрывалась.
31 июля был проведен проверочно-наладочный рейс по Московской окружной кольцевой дороге. Автомобиль прошел 109 км. Двигатель работал 3 ч 42 мин. Коробка передач работала неудовлетворительно. При переключении передач с низшей на высшую следовал резкий рывок вперед. Переключение передач со второй на первую было возможно только при полностью остановленном автомобиле.
Трудности переключения передач, требующие приложения больших усилий на рычаг, были выявлены при испытаниях 1966 г. Переключение передач сопровождалось резким рывком. К концу этапа переключать передачи стало невозможно, и осталась одна действующая 3-я ступень.
1 августа коробку сняли с автомобиля. После разборки обнаружили дефекты в маслоподаче, коробление дисков сцепления, повреждение бронзовых подшипников. После переборки 2 сентября коробку передач установили на автомобиль. При проведении пробных заездов по территории НАМИ работа коробки не улучшилась. В связи с этим коробку передач снова сняли и отправили в Белорусский политехнический институт (БПИ) на проведение доводочных и ремонтных работ. БПИ, разработчик коробки передач, отремонтировал ее с введением ряда конструкционных изменений в механизм переключений. Коробка возвратится в НАМИ 15 декабря 1967 г.
С 22 по 24 августа 1967 г. проводились испытания двигателя Турбо-НАМИ-053А2 на разных режимах с отбором проб отработанных газов для определения их токсичности.
Со 2 сентября 1967 г. по 25 апреля 1968 г. работы над автомобилем не велись ввиду безгаражного хранения и невозможности проводить работы в зимнее время. В течение этого периода, периодически раз в 1–2 месяца, проводились запуски и кратковременная работа двигателя с целью консервации и сохранения деталей в работоспособном состоянии. Отсутствие коробки передач позволяло проверять число оборотов тяговой турбины при стационарном режиме и их забросы при запуске двигателя.
Забросы оборотов тяговой турбины при разгоне в течение запуска хотя и были велики, но всё же далеки от максимально допустимых (18 000х500 об/мин). Это свидетельствовало о возможности применения коробки передач с разрывом потока мощности, как и в силовых установках с поршневыми двигателями.
К 29 мая 1968 г. все монтажно-наладочные работы с автомобилем КрАЗ-2Э214 были закончены. 6 июня со снятия характеристик шума на различных режимах работы турбокомпрессора при неподвижном автомобиле начаты программные испытания газотурбинного грузовика. 7 июня сняли вибрационные характеристики на разных режимах работы турбокомпрессора при заторможенной тяговой турбине. Вибронагрузка, вызываемая вращением ротора, достигала 13 g при 2000 об/мин, что являлось высокой величиной – принятое при стендовой доводке двигателя 053В2 максимальное значение виброперегрузок 5 g было значительно превышено.
7 июня также провели испытания с отбором проб отработавшего газа для определения их токсичности. 26 июня провели испытания на определение шума стояночного масляного насоса. 27 июня началось проведение работы по устранению различных мелких неполадок в коробке передач, маслорадиаторе, маслосистеме двигателя и измерительной аппаратуре. Работы были завершены пробными поездками автомобиля по МКАД и Минскому шоссе 4 и 9 июля. В этих пробегах отрабатывалась аппаратура измерений моментов на полуосях.
С 10 по 16 июля производилось устранение мелких неполадок в измерительной аппаратуре, тарировка записей на осциллографе моментов на полуосях и на самописце вибраций и оборотов двигателя (турбокомпрессора и тяговой турбины). 17 июля автомобиль выехал в г. Бронницы. При перегоне автомобиля производилось тензометрирование моментов на полуосях задней тележки и отбор проб газа. На следующий день, 18 июля, проводились режимные испытания на контрольно-испытательной трассе полигона в Бронницах, после чего автомобиль возвратился на базу.
19 июля произведено снятие нагрузочных режимов трансмиссии автомобиля при стоянке и заторможенной тяговой турбине. Было обнаружено самопроизвольное падение давления топлива. Поэтому был установлен второй подкачивающий насос ВНК-10 КФН непосредственно на баке. 22 июля производили снятие нагрузочных характеристик при различных дорожных условиях.
23 июля состоялся выезд на участки тяжелой проходимости – лесную грунтовую дорогу, размытую дождями. 24 июля произвели контрольный пробег по шоссе по направлению от г. Бронницы к Рязани до села Никольского. 25 июля ходовые испытания продолжались. При выезде автомобиля из кювета задним ходом произвели тензометрирование полуосей. На этих заездах программа испытаний 1968 г. была закончена.
