Техника и вооружение 2016 01

В погоне за Oshkosh

В начале 2000-х гг. Министерство обороны России в лице Главного автобронетанкового управления (ГАБТУ) заинтересовалось техническими особенностями семейства американских «средних тактических автомобилей замены». Результатом пристального изучения этих машин стало создание на АМО ЗИЛ опытных грузовиков, в конструкции которых удалось воплотить некоторые технические решения заокеанских проектировщиков.

Действительно, отечественные военные специалисты не случайно обратили внимание на тактико-технические характеристики семейства «средних тактических автомобилей замены» MTVR (Medium Tactical Vehicle Replacement), которые стали детищем известной американской компании Oshkosh. Новым машинам надлежало занять место устаревших 5-тонных грузовиков, находящихся на вооружении Корпуса морской пехоты США. Они были приспособлены для выполнения операций на пересеченной местности.

Первыми появились автомобили с колесной формулой 6x6. Надо сказать, что Oshkosh 6x6 MTVR являлся специально спроектированным армейским автомобилем, в конструкции которого нашли применение несколько проверенных агрегатов трансмиссии, ранее использованных на коммерческих машинах. Это уменьшило стоимость и расходы в течение всего срока эксплуатации. Для повышения подвижности, особенно на бездорожье, MTVR оснастили независимой рычажно-пружинной подвеской всех колес Oshkosh ТАК-4, которая обеспечивала ход передних колес 406 мм, а задних - 325 мм. Высокую жесткость на кручение рамы обеспечивала конструкция из швеллеров с использованием углеродистой марганцовистой стали.

Oshkosh MTVR (6x6) стал отправной точкой для создания перспективных зиловских грузовиков.

Oshkosh MTVR с колесной формулой 4x4 и бронированной кабиной.

Энергетические потребности обеспечивались рядным шестицилиндровым дизельным двигателем Caterpillar С-12 мощностью 425 л.с., который агрегатировался с автоматической семиступенчатой коробкой передач Allison с электронным управлением и односкоростной раздаточной коробкой Oshkosh. Машина оснащалась системами регулирования давления воздуха в шинах, автоматического регулирования силы тяги на колесах и антиблокировочным устройством тормозов. Кабина имела сварной алюминиевый каркас, обшитый алюминиевыми листами, что позволяло транспортировать машины самолетом С-130. Вариант грузовика МК23 мог перевозиться в подвешенном состоянии вертолетом СН-53. Грузоподъемность MTVR на шоссе составляла 15 т, а на бездорожье -7 т.

Фирма Oshkosh получила контракт на производство грузовиков MTVR в декабре 1998 г. Со временем появились автомобили с колесной формулой 4x4 и варианты с бронированной кабиной. Грузовики использовались в качестве транспортных машин для перевозки всевозможных военных грузов, носителей различного вооружения и седельных тягачей для буксировки полуприцепов. Боевые действия в Афганистане подтвердили эффективность применения семейства автомобилей MTVR, а также их надежность. В настоящее время Пентагону поставлено свыше 10 тыс. машин данного семейства.

ЗИЛ-4327А1 (4x4) грузоподъемностью 2,5 т.

ЗИЛ-4334А1 (6x6) с полезной нагрузкой 4 т.

Грузовики проекта КАЛАМ-1 комплектовались перспективными двигателями семейства ЯМЗ-530.

Подвеска хорошо вписалась в конструкцию грузовика.

Ознакомившись с изюминками американских машин, наши военные захотели иметь нечто похожее. В 2003 г. ГАБТУ подписало с АМО ЗИЛ договор на изготовление многоцелевых армейских автомобилей грузоподъемностью 2,5 и 4 т с колесными формулами, соответственно, 4x4 и 6x6, в которых частично реализовывались идеи, примененные в Oshkosh MTVR. Проект получил название КАЛАМ-1.

Создание новых образцов возглавил главный конструктор АМО ЗИЛ Е.Л. Рыбин. Предусматривалось, что машины данного проекта должны иметь модульную конструкцию с возможностью бронирования кабины, унифицированные типоразмерные ряды узлов и агрегатов с применением модульного принципа конструирования и компоновки, а также обеспечивать конструктивную преемственность по монтажным характеристикам с серийно выпускаемыми на ЗИЛе образцами.

После анализа конструкций Oshkosh MTVR и напряженной опытно-конструкторской работы зиловские специалисты к 2004 г. подготовили техническую документацию на машины проекта КАЛАМ-1 и построили два опытных образца. И уже во второй половине того же года Министерство обороны России приступило к интенсивным испытаниям бортовых ЗИЛ-4327А1 (4x4) грузоподъемностью 2,5 т и ЗИЛ-4334А1 (6x6) с полезной нагрузкой 4 т. В конструкции обеих моделей, которые полностью удовлетворяли требованиям заказчика, нашел применение ряд прогрессивных технических решений.

Так, двухосную модель оснастили рядным 4-цилиндровым турбодизелем с промежуточным охлаждением ЯМЗ-534 мощностью 173 л.с., тогда как ее трехосный собрат оборудовали рядным 6-цилиндровым 230-сильным дизельным мотором ЯМЗ-536. Обе силовые установки входят в состав семейства двигателей ЯМЗ-530 малой размерности с рабочим объемом цилиндра 1,1 л. В этих двигателях использованы передовые конструктивные решения по компоновке, управлению, работе основных систем, обеспечивающие их надежность и экономичность. Они обладают преимуществом перед большинством зарубежных и отечественных аналогов по таким показателям, как мощность и крутящий момент при более низком расходе топлива.

Особенностью этих (в то время еще опытных) двигателей является применение топливной аппаратуры с электронным управлением, что позволяло по уровню токсичности отработавших газов обеспечить выполнение современных на тот момент и перспективных экологических нормативов. Аккумуляторная система впрыска топлива под большим давлением Common Rail заметно повысила конкурентные преимущества моторов. Применяемые турбокомпрессоры оборудовали клапаном перепуска газов на турбине. Двигатели работают с охладителями наддувочного воздуха типа «воздух-воздух». Силовые установки оснащены встроенными маслорадиаторами и комплектуются генераторами мощностью 1 или 2 кВт. В передней и задней частях двигателей предусмотрены места установки различных гидравлических насосов с шестеренным приводом в отключаемом и неотключаемом вариантах. Компрессор пневмотормозов встроен в двигатель. Во впускном коллекторе установлена воздушная заслонка аварийного останова двигателя с электрическим и механическим приводом.

Невысокая стоимость двигателей при реализации современных технических решений обеспечивает им высокий уровень ликвидности как в России, так и за рубежом. Изначально они рассчитывались на применение на широком спектре техники, включая специальные машины для силовых структур. Использование этих моторов позволяет заметно снизить массу силового агрегата по сравнению с эксплуатируемыми моторами аналогичной мощности ЯМЗ, а также других отечественных и зарубежных изготовителей. Наши двигатели ни в чем не уступают американскому Caterpillar, а по стоимости гораздо ниже его.

Претерпела изменения и трансмиссия внедорожников. Дело в том, что конструкция картеров маховиков двигателей и самих маховиков выполнили в различных вариантах под монтаж коробок передач как российского, так и зарубежного производства. Это дало возможность использовать более совершенные агрегаты трансмиссии. В частности, могло быть установлено диафрагменное сцепление российского производства увеличенной размерности (362 вместо 340 мм) с повышенными надежностью и долговечностью. Сцепление, о котором идет речь, обладает увеличенным эксплуатационным ресурсом и рассчитано на повышенный крутящий момент, составляющий 55-60 кг/м. Альтернативой могло служить сцепление SACHS MF-362.

На ЗИЛ-4327А1 установили модернизированную механическую 5-ступенчатую коробку передач СААЗ- 136А2 с повышающей ступенью. Этот агрегат обладает повышенной нагрузочной способностью, более удобным для водителя алгоритмом переключения, более легким включением первой передачи и заднего хода. CAA3-136A2 снабжена зубчатой муфтой включения первой передачи и заднего хода вместо передвижной шестерни, промежуточным валом на конических подшипниках, промежуточной шестерней заднего хода с левой стороны, упрощенным механизмом переключения и рядом других положительных отличий по сравнению с коробкой передач типа ЗИЛ-130. В свою очередь, ЗИЛ-4334А1 получил новую 6-ступенчатую коробку передач ЗИЛ-4334К2 с улучшенными синхронизаторами. Усовершенствованные коробки передач, в конструкции которых применены муфтовые синхронизаторы, также обладают повышенными надежностью и долговечностью. Обновление этих двух агрегатов позволяло комплектовать автомобили более мощными двигателями.

Конструкция модульной подвески и ее крепление к раме.

Внедорожники оборудовались доработанной грузовой платформой.

Если в прежних конструкциях внедорожников ЗИЛ передний ведущий мост включался при переходе на понижающую ступень в раздаточной коробке, то теперь все колеса у обоих автомобилей стали иметь постоянный привод, что повысило динамику движения и тяговое усилие, а также снизило нагрузки в трансмиссии. При этом на модели 4x4 усилие между передним и задним мостами распределялось поровну.

В ходе выполнения задания также спроектировали (на базе вышеописанных) агрегаты нового поколения для автомобиля ЗИЛ-4334А1: раздаточную коробку с несимметричным дифференциалом, средний и задний мосты «проходного» типа с двойной главной передачей.

Поэтому в данной конструкции крутящий момент к переднему и заднему ведущим мостам подводился в соотношении 1:3 к 2:3 соответственно. В отличие от предшественников, дифференциальный привод среднего и заднего ведущих мостов дополнили механизмами блокировки межосевых и межколесных дифференциалов, что, естественно, улучшило проходимость на мягких грунтах. К этому нужно добавить, что в активе зиловских вездеходов имелась антиблокировочная система тормозов последнего на тот момент поколения с цифровым блоком управления, дополненная речевым информатором неисправностей тормозного привода. Увеличение ширины колеи ведущих мостов до 2030 мм позволило КАЛАМам уверенно двигаться по местности, грунтовым дорогам и бездорожью вместе с ширококолейными грузовиками «Урал» и КамАЗ в одной войсковой колонне.

Одним из главных козырей внедорожников стала независимая подвеска колес модульного типа, разработанная под руководством начальника конструкторского бюро подвески АМО ЗИЛ В.Е. Герасимова. Ее появление диктовалось не только стремлением улучшить плавность хода, увеличить среднюю скорость движения на бездорожье и снизить величину неподрессоренных масс, но и задачей сформировать обширное семейство унифицированных машин с различными колесными базами, количеством осей и длиной грузовых отсеков. В ходе проектирования пригодился опыт работы над опытным грузовиком ЗИЛ-Э169А с независимой передней подвеской, который изготовили еще в 1964 г. В отличие от американцев, зиловцы в качестве упругих элементов выбрали не витые цилиндрические пружины, а торсионы (стальные стержни, работающие на кручение), которые обладают целом рядом достоинств.

Базовой деталью каждой подвески стал мощный кронштейн, который крепился к несущей раме. С ним шарнирно связаны поперечные рычаги разной длины (верхний короче нижнего), расположенные параллельно. В качестве упругого элемента использовали малогабаритный составной торсион (стержень в трубе), выполненный из высококачественной легированной стали. Выбор подобной конструкции обуславливался высокой энергоемкостью упругого элемента, оптимальной компоновкой, защищенностью от механических повреждений и возможностью регулирования высоты кузова. Возросшие усилия вынудили для эффективного демпфирования колебаний применить на каждом колесе по два амортизатора, зато дорожный просвет удавалось увеличить с 330 до 390 мм. При этом ход подвески составил 110 мм.

Картер главной передачи монтировался на раме с помощью резиновых подушек. Важно, что кронштейны крепления подвески, поперечные рычаги и шарниры являлись деталями серийного производства. А вот для поворотной оси спроектировали новые шаровые пальцы. Правда, для привода управляемого колеса удалось обойтись двумя несинхронными карданными шарнирами. В итоге получилась довольно компактная, не выходящая за габариты колеса, подвеска. Модульная схема последней позволяла легко монтировать ее на любой полноприводный грузовик ЗИЛ.

На двух- и трехосном грузовиках нашла применение система централизованного регулирования давления воздуха в шинах, изменяющая его давление в границах от 3,5 до 1 атм. При этом шины размером 12,00-20 за счет увеличения производительности компрессора могли выдерживать несколько пулевых прострелов. В комплектацию входили также тросовая лебедка усилием 5 т, доработанная грузовая платформа со стальными бортами, которая дополнялась съемными дугами и тентом, а также усовершенствованное электрооборудование, работающее с напряжением 24 В.

Кабина с интерьером и оперенье достались от серийного внедорожного грузовика ЗИЛ-433420 (6x6). В то же время лобовое окно кабины для установки прозрачного бронирования снабдили плоскими раздельными стеклами. Динамика автомобилей находилась на современном уровне, о чем свидетельствовала максимальная скорость, достигавшая 100 км/ч, а запас хода составлял 1000-1300 км. Грузовики могли преодолевать подъем крутизной 30' и брод глубиной 1,4 м и двигаться по полуметровому снегу.

Лобовое окно для установки бронестекол разделили на две части. Автомобили КАЛАМ-1 прошли весь комплекс испытаний, предусмотренных армейскими заказчиками

К заслугам столичных автостроителей можно отнести высокую степень поагрегатной унификации внутри семейства КАЛАМ-1, достигавшей 85%. Позаботились зиловские специалисты и о конструктивной преемственности по монтажу специальной техники двойного применения. Планировалось в перспективе оснастить грузовики лебедками с волновым зубчатым редуктором, имеющими электронный, гидравлический и механический приводы.

К недостаткам грузовиков семейства КАЛАМ-1 можно отнести возросшую снаряженную массу. Этот довесок дала погрузневшая модульная подвеска. Поэтому автомобили данного проекта в большинстве случаев оказались тяжелее своих однотипных зиловских собратьев и других российских одноклассников; по этой же причине снизился коэффициент использования массы. Так, машина ЗИЛ-4327А1 с колесной формулой 4x4 была в среднем тяжелее конкурентов (кроме Урал- 43206 грузоподъемностью 4,2 т) на 600- 2100 кг, а модель ЗИЛ-4334А1 6x6 была легче только КАМАЗ-43114 грузоподъемностью 6 т. Другим «соперникам» она проигрывала по снаряженной массе от 30 до 1800 кг.

Тем не менее, внедорожные ЗИЛы, созданные по проекту КАЛАМ-1, полностью удовлетворяли требованиям ГАБТУ. Кроме того, они прошли весь комплекс испытаний, предусмотренных заказчиками. К сожалению, весьма перспективная тема так и не получила продолжения из-за начавшихся в то время 8 Вооруженных Силах России реформ. Однако остался солидный опыт, который могут использовать для создания подобных автомобилей другие российские предприятия.

А. Ю. Хлопотов, А. В. Яковлев