Основная трудность в создании дизеля с высокими техническими данными заключалась в том, что рабочий процесс такого двигателя, тепловой режим и механическая прочность деталей в условиях повышенных динамических нагрузок были еще мало исследованы. Правда, по вопросам конструирования дизелей к этому времени вышел ряд фундаментальных трудов советских авторов. Но это не очень-то помогало решить проблему. Требовались экспериментально проверенные данные. А их не было. Молодые конструкторские силы харьковского завода – трудолюбивые, талантливые, любопытные, умеющие довести дело до конца – создали сами своеобразную научно-исследовательскую лабораторию. Они посчитали, что строить весь двигатель сразу и идти по пути проб и ошибок, накапливая тем самым опыт, было долго и накладно. Лучше всего сделать двухцилиндровый отсек двигателя и на нем получить необходимые ответы. Так и сделали.

Их двигатель развивал мощность 70 лошадиных сил при 1700 оборотах в минуту. Это было мало и немало. При постройке 12‑цилиндрового дизеля двигатель харьковчан мог иметь мощность 420, а двигатель германской фирмы «Заурер» – всего 330 лошадиных сил.

Между прочим, блочные исследования перед постройкой всего двигателя применялись многими советскими конструкторами. Во-первых, это было дешевле, во-вторых, проще изготовить часть двигателя, чем весь, особенно при отсутствии крупной и хорошо оснащенной экспериментальной базы. Так, блочный метод исследований авиационного двигателя М-34 в 1930 году применил конструктор А.А. Микулин. Он решил сначала строить не весь V-образный мотор, а только его половину – один ряд цилиндров, всесторонне его испытать и только тогда, будучи уверенным, что все в порядке, создавать мотор целиком. А чтобы еще выиграть время, Микулин пошел на хитрость: он поставил свой блок цилиндров на картер мотора фирмы «Юнкерс». И только после испытания и отладки блока поставил его на рабочее место в «родном» картере. Это сэкономило конструктору три месяца…

В результате выполнения большого объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на ХПЗ удалось подобрать основные конструктивные параметры нового дизеля и оформить материалы для его изготовления.

К 1 мая 1933 года быстроходный дизель БД-2 был собран и обкатан. Но испытания обнаружили в нем столько дефектов, что о постановке его на танк пока не могло быть и речи. Например, головка двигателя с двумя клапанами не обеспечивала заданной мощности из-за низкого коэффициента наполнения цилиндров. Оказались недостаточно жесткими конструкции картера и коленвала. Дизель имел значительную вибрацию. Картер давал трещины, в его соединениях появлялись течи масла, разрушались подшипники коленчатого вала. В соединении головки блоков с блоком цилиндров пробивались газы, появлялись трещины в опорах кулачкового валика. Недостаточной была и жесткость цилиндров, из-за чего нарушалась их геометрия, а это приводило к нарушению нормальной смазки поршневой группы, разрушались поршневые кольца.

Конструкторы перепутали день и ночь, гоняя дизель на стенде, затем то разбирая его после очередной поломки, то вновь собирая.

Позднее один из конструкторов, Н.А. Кучеренко, вспоминал:

«Понимая, что военное дело не может стоять на месте, наш заводской коллектив поставил перед собой задачу: заменить бензиновый мотор на мощный малогабаритный быстроходный дизель. Но в практике танкостроения такого дизеля еще не было. И тогда пришло решение – создать его… И двигатель был создан!

Однако он не сразу встал на свое место. Как строптивый конь, новый двигатель доставил немало хлопот. Во время испытаний модернизированной машины то и дело происходили различные поломки. Но конструкторы не отчаивались. Дизель постепенно стал «привыкать» – устойчиво работать на испытательном стенде и в опытном образце».

Основная трудность заключалась в том, что рабочий процесс такого двигателя, тепловой режим и механическая прочность его деталей в условиях повышенных динамических нагрузок были еще мало исследованы. Лишь предполагалось, что давление газов в цилиндрах быстроходного дизеля превысит в 2–2,5 раза давление вспышки в обычных карбюраторных двигателях. А как будет?

Для решения возникших проблем требовались экспериментально проверенные данные. Для исследовательских работ на заводе был изготовлен 2‑цилиндровый двигатель БД-14 с V-образным расположением цилиндров, с углом развала 45°. Диаметр цилиндров был выбран 140 миллиметров с ходом поршня 165 миллиметров. Такой двигатель при 1700 оборотах в минуту развивал мощность 70 лошадиных сил.

Параллельно началась конструктивная проработка и изыскание материалов для 12‑цилиндрового дизеля БД-2 – родоначальника отечественного танкового дизеля.

В результате выполнения большого объема научно-исследовательских работ удалось подобрать основные конструктивные параметры нового дизеля и материалы для изготовления. Его мощность составила 400 лошадиных сил при 1700 оборотах в минуту, удельный расход топлива 180–190 граммов на лошадиную силу в час, диаметр каждого поршня 150, ход поршня 180 миллиметров, угол развала между цилиндрами 60 градусов, охлаждение принудительное, водяное. Камера сгорания была смещена относительно оси цилиндров. Каждый цилиндр снабжался впускным и выпускным клапанами. Неподвижные части кривошипно-шатунного механизма (картер, блоки, головки) соединялись силовыми шпильками. Коленчатый вал имел конусный конец с одной шпонкой для крепления главного фрикциона.

При проектировании конструкторы разработали две схемы общей компоновки двигателя: полублочную с отдельными стальными цилиндрами и блочную со вставными гильзами и общей головкой, а также несколько вариантов передач к распределительным валам.

Все дизели того периода были водяного охлаждения и строились в основном по блочной схеме. Наибольшее распространение получили V-образные двигатели – два блока по шесть цилиндров.

Советское правительство внимательно следило за развитием моторостроения и принимало все меры для его форсирования. На вторую пятилетку намечался переход на производство только бескомпрессорных дизелей на всех заводах страны и широкое развитие производства легких дизелей для всех видов транспорта: тепловозного, автомобильного, тракторного и даже авиационного.

Уже в ноябре 1930 года вышло специальное постановление ЦК ВКП(б) об установлении дизелей на автомобили и тракторы. Надо сказать, что на первых порах при создании дизеля БД-2 на ХПЗ недостатка в квалифицированных кадрах конструкторов-дизелистов не ощущалось. В разработке дизеля активно участвовали такие опытные конструкторы-дизелисты, как К.Ф. Челпак, Я.Е. Вихман, Т.П. Чупахин, И.С. Бер, А.В. Дворниченко, военпред завода М.Н. Федоров и другие. Поэтому наркомат тяжелой промышленности, хотя и имел в своем распоряжении ЦИАМ, поручил отделу «400» ХПЗ также работы по доводке авиационного двигателя АН-1. И получилось, что отделу в дальнейшем пришлось одновременно трудиться над разработкой и доводкой модификаций дизелей: авиационного, танкового. Это, конечно, распыляло силы. Но говорят: нет худа без добра. Опыт работы по созданию легких, быстроходных авиационных дизелей с их высокой культурой проектирования и производства был использован при постройке на ХПЗ более мощного варианта танкового дизеля БД-2.

Пополнились и конструкторские силы, работавшие над созданием и доводкой танкового дизеля. Теперь в тепловом отделе «400», по-прежнему возглавляемом К.Ф. Челпаном, рядом с его помощниками Я.Е. Вихманом, И.Я. Трашутиным, П.О. Яриным работали такие квалифицированные конструкторы, как А.К. Башкин, Г.Д. Париевский, С.Ф. Горбатюк, Е.М. Лев, М.Н. Литвиновский.

В октябре 1933 года на ХПЗ из Москвы прибыла представительная комиссия. Возглавил ее начальник кафедры двигателей Военной академии механизации и моторизации РККА профессор Ю.А. Степанов. В комиссию вошли военпред ХПЗ М.Н. Федоров, а также И.И. Гутерман, Н.А. Шалягин, Т.П. Чупахин, И.Я. Трашутин, М.П. Поддубный и другие.

Комиссия решила подвергнуть испытаниям два дизеля БД-2. Один был размещен на стенде, а второй комиссия потребовала установить на танк БТ-5.

Вот тут-то и возникли споры, а нужно ли на танк устанавливать дизель вместо бензинового двигателя? Тем более, что уже был проект в дальнейшем на танк вместо двигателя М-5 установить более надежный авиационный бензиновый двигатель М-17Т, освоение которого только что начато промышленностью.

– Дизель экономичнее, он расходует меньше топлива на единицу мощности. Главное же – применение тяжелого дизельного топлива вместо авиабензина уменьшает опасность пожара в танке, – говорили приверженцы дизеля.

– Но… новый двигатель еще только проходит стендовые испытания и лишь предполагается опробовать его в танке. А как он себя поведет в нем – бабушка надвое сказала, – возражали скептики.

– Все без исключения иностранные танки имеют бензиновые моторы. Целесообразно ли для наших танков вводить особый сорт горючего? Это затрудняет снабжение войск, машины не смогут заправляться бензином со складов, захваченных у противника, – возражали противники дизеля.

В разгар спора конструктор Николай Кучеренко на заводском дворе использовал не самый научный, зато наглядный пример преимущества нового топлива. Он брал зажженный факел и подносил его к ведру с бензином – ведро мгновенно охватывало пламя. Потом тот же факел опускал в ведро с дизельным топливом – пламя гасло, как в воде…

И тут же Кучеренко добавлял:

– Кто же из вас не знает, что пожар в танке угрожает взрывом боекомплекта, последствия которого непоправимы…

– В принципе дизель проще по конструкции и надежнее бензинового мотора, он не имеет «деликатных» систем зажигания и карбюрации рабочей смеси, – убеждал сомневающихся конструктор Афанасий Фирсов. – Топливо с помощью форсунки подается непосредственно в цилиндры двигателя и самовоспламеняется, когда температура сжимаемого воздуха достигает необходимой величины…

Дизель БД-2 установили на танк БТ-5 и к 16‑й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции (к 7 ноября 1933 года) провели первые пробеговые испытания танка.

Члены комиссии обратили внимание на устойчивость работы дизеля при изменениях нагрузок и переключениях передач, на жесткость и вибрацию при работе его в танке и многое другое. Но так как среди проверявших не было специалиста-танкиста, который мог бы дать квалифицированное заключение по характерным особенностям работы дизеля в танке и управлению машиной, то снова вокруг дизеля вспыхнули жаркие споры.

Теперь уже противники установки дизеля на танках кроме теоретических предпосылок имели и некоторые данные испытаний. Некоторые члены комиссии заметили, что работа дизеля в танке вызывает ненормальную и повышенную его вибрацию, которая передается на броневой корпус, а это вызывает болезненные ощущения у экипажа машины. Высказывались опасения, что такое явление повысит утомляемость танкистов. Говорили, что вибрация дизеля помешает вести наблюдение через оптические приборы и, следовательно, затруднит стрельбу из орудия.

Были высказаны мнения и об особо вредной вибрации, возникающей при работе дизеля на критических оборотах и повышенных нагрузках.

Не обошлось и без предложений о сокращении безостановочных и суточных пробегов для экипажей танков, в которых установили дизель.

После доработки дизеля, внесения в его конструкцию некоторых усовершенствований провели повторные испытания. На них двигатель проработал 100 часов, развивая заданную мощность, что было уже большим достижением.

В марте 1935 года Советское правительство, не ожидая результатов испытаний дизеля БД-2, приняло решение о строительстве специального завода для его выпуска.

Пока подготавливались чертежи и вся техническая документация, необходимые для строительства завода, дизели БД-2 испытывались на танках БТ-5, а затем и на танках БТ-7.