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主战坦克动力装置的典范

作者:jnscsh   时间:2021-07-09 08:48:43   浏览次数:

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>>�SO�(u3iO:L=}}}M^E?N;工作,也就是在T-80坦克上安装与T-64系列一样的6TD型柴油机。经过充分试验,“478B项目”得到苏军的认可。根据苏共中央委员会决定“478B项目”’进入量产,量产型既为T-80U主战坦克,该坦克与T-64B坦克并行生产。至此,在苏联三大主战坦克中,6TD系列柴油发动机占据了两种型号,从而充分证明了其性能的优越型与良好的性价比。

乌克兰动力之传承

苏联解体后,乌克兰获得独立,由于经济危机,莫洛佐夫坦克设计局的景况并没有得到丝毫改善,大规模缩减国防经费使莫洛佐夫设计局得不到定单维持生产,老化的生产设备无法得到更新,研究经费极度缺乏,坦克发展几乎陷于停顿状态。

这种局面持续了数年。为了保持坦克生产线的开工率,至少是低速的生产,设计局不得不将许多军品推向世界,这其中就有T-80UD型主战坦克。1993年,莫洛佐夫设计局在巴基斯坦做了T-80UD主战坦克的演示。演示非常成功,1996年8月,巴基斯坦与乌克兰签署了购买320辆T80UD主战坦克的合同。这笔大订单在很大程度上缓解了莫洛佐夫设计局在经费上的困难。受到这件事的强烈刺激,1993年,莫洛佐夫设计局开始在T-80UD主战坦克基础上研制T-84主战坦克,项目总工程师是米哈依洛·D·伯里休克。

T-84在动力系统方面与T-80UD最大的不同在于,采用了在6TD型柴油发动机的基础上经过大规模改进的、性能更加完善的6TD-2型柴油发动机,其功率达到1200马力,而发动机的重量则增重有限,略超过200千克而已。目前,按照巴基斯坦研制的“哈利德”坦克46吨的战斗重量,其配备6TD-2型柴油发动机的功率一般都在1200马力以上,最快时速72千米/小时,最大越野时速45千米/小时,单位功率为26马力/吨。因此其在巴基斯坦的测试中,在同时参加竞争的众多著名西方柴油发动机的较量中胜出。

6TD工作的奥秘

6TD系列柴油发动机是一种二冲程、水冷、涡轮增压发动机,采用水平活塞气缸和对置活塞,通过活塞的两个冲程完成一个工作循环,油机完成一个工作循环曲轴只转一圈。与四冲程柴油机相比,提高了做功效率。6TD系列二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同,主要差异在于配气机构方面。二冲程柴油机没有进气阀,有的连排气阀也没有,而是在气缸下部开设扫气口及排气口,或设扫气口与排气阀机构,并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气的扫气箱,利用活塞与气口的配合完成配气,从而简化了柴油机的结构。

6TD系列柴油发动机的扫气泵附设在柴油机的一侧,转子由柴油机带动。空气从泵的吸口吸入,经压缩后排出,储存在具有较大容积的扫气箱中,并在其中保持一定的压力。其工作过程其实与汽油发动机一样,每个工作循环也必须要经历诸如进气、压缩、做功、排气四个行程。需要说明的是,由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

由于6TD系列柴油发动机压缩比高(一般为16~22),所以压缩终了时气缸内的空气压力可达3.5~4.5兆帕,同时温度高达750~1000开尔文(而汽油机在此时的混合气压力为0.6~1.2兆帕,温度达600~700开尔文),大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后,在很短的时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6~9兆帕,温度也升到2000~2500开尔文。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功,废气同样经排气管排入大气中。

普通的柴油机由发动机凸轮轴驱动,借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式随发动机转速的变化而变化,做不到各种转速下的最佳供油量。现在,乌克兰的科研人员已经采用的电控柴油机的共轨喷射式系统较好地解决了这个问题。

备受青睐的二冲程柴油发动机

目前,世界上采用二冲程发动机作为主战坦克动力的国家并不多,除乌克兰外还有如日本这种国土狭小的国家采用。作为二冲柴油发动机,6TD-2有着许多四冲程柴油发动机无法比拟的优点,我们从以下几个方面可以了解一下。

从成本耗费上讲,坦克发动机采购的费用是相当可观的,许多优秀的发动机因为价格高昂导致部队不得不忍痛放弃,这样的例子在历史上层出不穷。从经济利益出发,采用二冲程发动的车辆毫无疑问比采用四冲程发动机的车辆具有更低的制造成本与出厂价格。从实用的角度来看,两者之间的差价往往在一倍以上。就算是在冷战期间,对于预算充足的各国陆军来说,都是第一要考虑的问题,何况是冷战结束后经济危机的阴影笼罩各国陆军,成本问题更是要考虑的重要因素!6TD系列柴油发动机综合性能好,价格只有同类发动机的一半,自然大大吸引许多国家陆军的眼球!

而从使用操作方便、可靠性方面来说,二冲程发动机也比四冲程发动机更具优势,在操作繁琐程度上,四冲程柴油发动机已经很接近燃气轮机了。对于可靠性方面,结构复杂的四冲程发动机的可靠性远远比不上二冲程发动机。对于坦克兵来讲,这种实用可靠性就是安全的基本保障,特别是在战争中这一点更为关键。

由于二冲程发动机比四冲程发动机在重量、功率、安全、可靠性等各方面更具优势,所以坦克采用二冲程发动机更具优势。由于发动机重量减轻,自然减轻了车辆的负荷,使底盘、车轮、悬挂、减震等各部件的负荷减轻,设计上各部件均可减轻重量,使车辆有更好的机动性能。另外,二冲程发动机在新材料、新技术与新换气方式上的技术应用要比四冲程发动机更为简单方便,在性能与效益上有可观的潜力,所以二冲程发动机在军用领域有更广阔的应用前景。

STD系列VS俄罗斯V-92S2型

自从乌克兰将6TD系列柴油发动机推向世界之后,除了面对西方发动机的挑战外,曾经在一条战壕里奋斗的俄罗斯兄弟也屡屡发难,甚至在更多的场合下,俄罗斯的V-92S2型水冷涡轮增压柴油发动机是6TD系列柴油发动机最大的对手!

位于南亚次大陆的印度与巴基斯坦两国,分别装备了安装有V-92系列柴油发动机的T-90型主战坦克和安装有6TD系列的T-84与“哈利德”主战坦克。这两种发动机在南亚次大陆的表现究竟如何呢?

巴基斯坦“哈利德”主战坦克采用乌克兰6TD-2型水冷涡轮增压柴油发动机,最大输出功率为882千瓦,单位功率19.17千瓦/吨。印度T-90S主战坦克采用俄罗斯V-92S2型水冷涡轮增压柴油发动机,最大输出功率为735千瓦,单位功率15.96千瓦/吨。就决定机动性的推进系统的动力储备而言,“哈利德”主战坦克优于T-90S主战坦克。这个优势仅从输出功率来看,约大了15%左右,这也意味着“哈利德”主战坦克今后换装诸如附加装甲等设备时,有着更大的余地。

更让人感兴趣的是,“哈利德”和T-90S两种坦克均采用双侧行星变速器,前者拥有4个前进档和1个倒档。但因为配备的发动机不同,结果车重更重的“哈利德”主战坦克有着最高车速65千米/小时、0~30千米/小时加速时间不超过10秒的表现;而T-90S主战坦克拥有7个前进档和1个倒档,最高车速60千米/小时,0~30千米/小时加速时间居然达到15秒。就决定战役推进能力的车辆速度而言,“哈利德”对于T-90s是稍占优势的,虽然优势不大,但在战争中往往几秒钟就可决定胜负。另外,“哈利德”装配的6TD-2型二冲程柴油发动机具有启动、预热时间短的优点,坦克在发动机启动5分钟后就可以进行机动。而T-90S配备的V-92四冲程发动机预热时间要长得多,一般需要在发动机启动15分钟后才可以进行机动。

许多读者注意到,在很多公开资料里,“哈利德”的最大行程为450千米,T-90S的最大行程为550千米。这是让许多人得以误解的信息,认为在这方面,“哈利德”明显落于下风。事实的真相是,“哈利德”的主油箱容积是1000升,T-90S的主油箱容积是1200升,足足大了五分之一。换句话说,在同等燃油的情况下,“哈利德”主战坦克的最大行程并不低于T-90S主战坦克。

从以上简单比较可以看出,6TD-2型柴油发动机是一型性能优良的发动机,但这款发动机也存在缺点和不足,那就是油耗高和发动机部件热负荷较大,直接影响发动机的使用寿命。乌克兰在研制6TD-2型柴油发动机时,已经考虑到二冲程发动机热负荷高的先天因素,所以采用了效率较高的废气引射冷却系统和离心式空气过滤器,使得热负荷高的缺点得到很好的弥补。到目前为止,巴基斯坦装备的T-84、“哈利德”主战坦克的6TD-2柴油发动机,一直保持着良好的出勤纪录,而T-90S主战坦克则经常让印度陆军后勤保障部门手忙脚乱。

【资料链接】“坦克之心”的进化

坦克发动机是坦克的动力之源,它主要用来产生推动坦克运动的牵引力并使坦克达到所要求的速度和机动能力。其还要带动发电机发电,向车上的用电装置供电并给蓄电池充电,带动液压和气压装置运转。人们常把动力装置比作坦克的“心脏”,足见其在坦克中的地位。

从世界上第一辆坦克的诞生直到第二次世界大战期间,绝大多数坦克都是采用汽油机。虽然在早期试制的样车中,有以蒸汽机为动力的坦克,但未能成批生产。至于采用电传动装置的坦克,如法国的“圣沙蒙”坦克,虽然有发动机和电动机,但其动力源还是汽油机。世界上第一辆坦克——英国的“小游民”坦克及其后的I型坦克,选用的都是现成的“戴姆勒”直列6缸水冷汽油机,最大功率只有77.2千瓦,坦克的最大速度只有6千米/小时。更要命的是,发动机的噪声极大,乘员苦不堪言。汽油机虽然有较小的体积、较低的比重量和生产成本以及较好的启动性能,但燃油消耗高和容易着火的致命缺点阻碍了它在坦克上的应用。

20世纪30年代初期,苏联、日本和波兰等国先后研制出坦克用的柴油机,开创了坦克动力装置“柴油机化”的先河。柴油发动机燃料不易着火、效率高、燃料消耗少,对提高坦克的机动性相当有利。最先开始这方面研究工作的是日本。由于日本几乎没有燃料自给能力,对燃料消耗少的柴油发动机的开发相当热心,并成功地应用在1954年出现的八九式乙型中型坦克上。其他国家坦克柴油发动机的实际应用则相对较晚,二战中除苏联的T-34和法国的FCM36坦克外,大多数坦克都使用从汽车发动机或航空发动机改造而来的汽油机。也就是说,在战时的忙乱之际,就连先进的工业国家都没有余力专为坦克开发新型柴油机。但是,柴油机作为坦克用发动机的优点相当明显,大战结束后,各国都进行了开发。上世纪50年代末,新装备的坦克都采用了柴油机,实现了坦克发动机的柴油机化。20世纪70年代以来,坦克柴油机的性能大幅度提高,其主要措施是采用了增压技术,发动机功率大大增加。通过采用高增压、中间冷却、旁通补燃等多项技术措施,目前坦克柴油机已经达到相当高的技术水平。德国“豹”2、法国“勒克莱尔”坦克的发动机最大功率度超过了1100千瓦的高水平,而整个发动机的体积不到1立方米。

随着坦克重量的增加和对坦克单位功率要求的增长,现在普遍认为柴油发动机已经达到了输出功率的极限,必须寻找新的坦克动力源。1980年,美国将AGT-1500型燃气轮机装到M1主战坦克上,标志着坦克动力装置的进一步发展。与柴油机比,燃气轮机的单位体积功率高,扭距变化范围大,低温起动性好,环境适应性、加速性、运动平稳性、维修方便性都好,并能使用柴油、汽油、煤油等多种燃料,消耗的润滑机油少。由于燃气轮机有这些优点,所以这是坦克的一种有发展前途的动力装置。但它的突出缺点是“费油”(燃料经济性差,俗称“油老虎”)和“费气”(所需空气滤清器体积大),采购价格也较高。因此,目前在坦克上采用燃气轮机为主动力装置的除了M-1坦克外,只有俄罗斯的T-80主战坦克。

燃气轮机具有良好的发展前景,可以说它是未来的坦克动力装置。但是,直到2020年前,恐怕仍然是燃气轮机和柴油机争雄的时代。它们共同发展、共同提高,将坦克动力装置提高到一个更高的水平。

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