Silnik turbinowy GTD-350 (GTD-350P)

LMW-KI-2739, LMW-IPL-12

Silnik turbinowy GTD-350 został opracowany na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych w Biurze Konstrukcyjnym W. Klimowa w Leningradzie pod kierunkiem inżyniera Siergieja Piotrowicza Izotowa. Silnik był w dużej mierze wzorowany na amerykańskiej konstrukcji Allison 250 (mającym wojskowe oznaczenie T63 lub T703), produkowanym także w Wielkiej Brytanii na licencji, w różnych odmianach pod oznaczeniem bazowym Rolls-Royce M250.

GTD-350 przeznaczono głównie do napędu lekkiego śmigłowca wielozadaniowego W-2 (ros. wiertaljot wtoroj) konstrukcji biura Michaiła Mila, późniejszego seryjnego Mi-2, skonstruowanego w 1961 roku. W istocie Mi-2, mogąc przewozić 6-8 osób lub 700 kg ładunku, nie był ówcześnie śmigłowcem lekkim, bowiem za takie uważano m.in. Mi-1. Opracowanie silnika GTD-350 było impulsem do powstania Mi-2, choć różne koncepcje zastosowania napędu turbinowego w śmigłowcach analizowano już od połowy lat 50-tych. Pierwszym w ZSRR, w którym zastosowano napęd turbinowy, był ciężki śmigłowiec transportowy Mil Mi-6.

Silnik GTD-350P przeznaczony do montażu na lewej stronie śmigłowca

W styczniu 1964 roku ZSRR i Polska podpisały międzyrządową umowę, na mocy której w Polsce rozpoczęto na wyłączność produkcję śmigłowca Mi-2 w WSK-Świdnik oraz silnika GTD-350 w Wytwórni Sprzętu Komunikacyjnego w Rzeszowie. Zgodnie z przytoczonym porozumieniem, do Polski dostarczono dokumentacje techniczne prototypów zaś dokumentację wykonawczą wykonano już w całości w kraju. Produkcję seryjną silnika GTD-350 rozpoczęto w WSK-Rzeszów w 1966 roku. Wyprodukowano ponad 11000 egzemplarzy tego silnika, z czasem systematycznie go ulepszając i udoskonalając, szczególnie pod kątem trwałości i niezawodności.

Silnik w podstawowej odmianie miał moc nominalną 320 KM, zaś maksymalną z reżimem pięciu minut pracy - 400 KM. Początkowo silniki GTD-350 posiadały okres między-remontowy określany na 200 godzin. Mając na uwadze żywotność śmigłowca Mi-2 wynoszącą 1000 godzin, dla zapewnienie ciągłości działania, w tym okresie konieczne było przeprowadzenie pięciu głównych remontów jednostki napędowej. Wobec tej komplikacji, inżynierowie z ZSRR oraz WSK-Rzeszów rozpoczęli wspólne prace nad wydłużeniem żywotności silników. Wprowadzenie szeregu zmian konstrukcyjnych i udoskonaleń, zaowocowało wydłużeniem resursu między-remontowego do 1000 godzin. Po tym okresie, silnik musiał być wysłany do producenta celem przeprowadzenia naprawy głównej. Czynność taką można było powtórzyć dwukrotnie, a więc sumarycznie silnik GTD-350 otrzymał ostateczny resurs całkowity 3000 godzin pracy, po którym musiał być wycofany z eksploatacji. Ponadto z czasem opracowano wersje wzmocnione GTD-350P (o mocy 332 kW) oraz o zwiększonej trwałości i pułapie eksploatacji GTD-350W (o mocy 313 kW) i GTD-350W2 (o mocy 319 kW).

Silnik GTD-350 przeznaczony do zabudowy po prawej stronie łoża Mi-2 (zaślepione lewe wyloty gazów spalinowych). Widoczne rury doprowadzające sprężone powietrze do komory spalania.

Silnik turbinowy typu GTD-350 jest przeznaczony do pracy w dwusilnikowym układzie napędowym śmigłowca PZL Mi-2

Turbinowy dwuwałowy silnik śmigłowcowy konstrukcyjnie posiada dwie turbiny. Pierwsza, osadzona jest na wspólnym wale ze sprężarką i napędza ją, a druga, zamocowana na oddzielnym wale – jest tzw. wolną turbiną napędową. Wolna turbina przekazuje moc przez reduktor na  główny wał wyjściowy – a następnie przez przekładnię, do śmigła głównego i ogonowego. Taka konstrukcja jest typowa dla turbinowych silników śmigłowcowych małej mocy, przeznaczonych do napędu maszyn o średnim i małym udźwigu (ładunku użytecznym).

Konstrukcyjnie zespoły składowe silnika umieszczone są w następującej kolejności: sprężarka, reduktor, kolektor wylotowy, turbiny, komora spalania. Główny wał napędowy wyprowadzony jest do tyłu, a wyloty gazów spalinowych montuje się na lewą lub prawą stronę, w zależności od strony położenia silnika na łożu.

Schemat silnika zaczerpnięty z publikacji: B.Pojawa, „Rozwiązanie problemu (…) obciążania silnika GTD-350”, Zeszyty Naukowe AMW, Nr 4/2006

Moc z silnika przekazywana jest poprzez wspólną dla dwóch jednostek napędowych (w śmigłowcu Mi-2) przekładnię główną do wirnika nośnego, odbierającego moc bezpośrednio z niej. Śmigło ogonowe pobiera moc z przekładni głównej za pośrednictwem przekładni pośredniczącej i tylnej kątowej. Sprężarka silnika składa się z siedmiu stopni osiowych i pojedynczego stopnia odśrodkowego. Sprężone już powietrze, dostaje się do cylindrycznej komory spalania, umieszczonej w tylnej części silnika, poprzez dwa kanały znajdujące się po jej bokach. Paliwo dostarczane jest przez dwa wtryskiwacze: roboczy - umieszczony centralnie oraz rozruchowy – zblokowany z urządzeniem zapłonowym wraz ze świecą zapłonową. Sprężarka napędzana jest przez turbinę jednostopniową a centralnie umieszczony reduktor przez turbinę dwustopniową.

Silnik GTD-350 (prawy) zamontowany na śmigłowcu Mi-2P, nr seryjny 541624100 i burtowy "1624"

Dane techniczne silnika GTD-350 (wersja W)

Masa silnika „suchego”: 139,3kg
Moc na zakresie startowym: 313kW (425KM)
Moc na zakresie nominalnym: 235kW (329KM)
Prędkość obrotowa turbiny napędowej: 24000 obr/min (100%)
Prędkość obrotowa turbiny sprężarki: 45000 obr/min (100%)
Prędkość obrotowa wału wyjściowego: 5904 obr/min (100%)
Jednostkowe zużycie paliwa (moc start.): 0,496 kg/kWh
Temperatura gazów przed turbiną sprężarki – 940 st.C (max)
Natężenie przepływu powietrza – 2.4 kg/s

Wymiary silnika :

- Wysokość: 760mm
- Szerokość: 626mm
- Długość: 1350 mm

Tekst na bazie informacji fabrycznych WSK-PZL Rzeszów, opracował Jarosław Sobociński

Foto: Jarosław Sobociński

***