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總說裝甲|動力艙不只是坦克心臟 教你看更多門道
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編輯:中國郵幣卡網

如何從動力艙設計判斷坦克工業水平高低

劉曉峰

坦克發動機代表著一個國家大功率車輛動力系統的頂尖水平。而從發動機在車內的布置方式中,甚至能看出一個國家的坦克工業水平。

以色列“雌虎”重型步戰車使用的是“梅卡瓦”的底盤。

前置發動機的舍得之道

目前,絕大多數的坦克都采用發動機后置式布局。但在上世紀70年代末,一些觀點認為,發動機前置方案被認為能夠為車內乘員提供良好的安全性。說白了,就是正面遭受打擊的時候發動機能當做裝甲抵擋一下,即便車輛報廢了,乘員受傷的概率也會降低。經過實戰的檢驗,發動機的前置設計在以色列“梅卡瓦”坦克上取得了成功。

坦克防護手段經過幾十年的不斷演進,前置發動機的坦克在安全性上與后置方案坦克相比,防護優勢已不太明顯。但隨著裝甲車輛通用化的理念不斷發展,前置發動機方案可以在同一個車輛底盤上衍生出主戰坦克、步兵戰車、裝甲運輸車等車族化裝備,戰場維修也將變得更為簡單。“雌虎”裝甲車就是用老舊的“梅卡瓦”I型的底盤改裝而來。

這種依靠改進老舊坦克的理念大大節省了以色列的國防預算開支,于是國內就有一些觀點認為,老舊的59式坦克也可以改裝為重型裝甲車。

不過“梅卡瓦”的成功經驗不一定適合59式。以色列人完全是西方思路,車體高大、升級空間也大;老59是蘇聯理念,追求車身低矮,車內空間狹小,改裝潛力有限,兩款車從設計之初就存在本質區別。為了方便乘員上下車,步兵戰車需要將發動機移至車首,并重新在車尾設計新的艙門。根據蘇聯坦克以往的復雜內部設計看,光是移發動機這一項,工作量就不比重新設計一款裝甲車少。

除了“移機”,還有“裝機”的難題。59式的年代沒怎么考慮舒適性,如今步兵戰車都要有空調。如此一來,空調室外機的布置又是一大難題,如果嵌在車輛側面,則會使車內空間更加狹窄,步兵的座位又會沒辦法布置了。

多數現役坦克發動機采用后置布局,圖為一輛檢修的T-72坦克。

后置發動機的縱橫之術

多數現役坦克發動機采用后置布局。如果傳動裝置不太成熟,設計師一般會將發動機的動力輸出軸指向車尾,這被稱為“發動機縱置”:從炮塔到車尾方向依次是發動機、風扇、變速箱。發動機橫置與縱置與發動機前置還是后置沒有關系,理論上講,履帶式車輛底盤的發動機一共有四種布局樣式。

“發動機橫置”布局的好處是零部件可以按照氣體、液體的自然流向排列,各個部件之間干涉較少,哪里壞了拆哪里,這種順其自然的布局方式唯一的缺點就是不夠緊湊,所以在早期的坦克上經常看到。但采用縱置不一定是技術落后的表現,有的國家坦克其它部件做得緊湊,為動力艙騰出大量空間,這個時候采用“發動機縱置”布局,可免去復雜的傳動裝置、減少功率損耗,從而獲得更高的可靠性。

隨著坦克功能越來越復雜,“發動機縱置”設計占用了車內大量空間,制約了坦克功能和性能的提高。坦克總體設計師開始對底盤動力艙進行“給定空間”布局,為了適應有限的空間,發動機被橫向布置于動力艙內,通俗地講,就是動力輸出軸指向車體一側;從專業角度講,是以發動機曲軸方向與車輛中心線垂直為判定依據。動力輸出軸到變速箱之間,增加了傳動箱。這樣的設計雖然結構相對復雜,但總體布局合理,能夠為車內節省出大量空間。

蘇聯T-54坦克是俄式坦克中首款采用發動機橫置布局的經典車輛,它采用的是一款V12水冷柴油機,如果發動機縱置的話,動力艙空間至少要比橫置方案大一倍。

T-72所用的V型B-46機械增壓柴油機。

X的秘密

上世紀70年代之后,V型氣缸布局被多數坦克強國接受,成為了主流設計樣式。這種理念下,氣缸夾角大多在60度到90度之間,重量較輕的裝甲車在選擇發動機時,只要將成熟的V12坦克發動機拆去幾個氣缸,形成V8或V6發動機,就能直接用了。這也說明在當前技術條件下,V型布局更容易實現裝甲車輛性能與尺寸的平衡。如果還想增加發動機功率,就把兩個V型發動機對裝起來,這便誕生出了X型布局。

俄羅斯最新的“阿瑪塔”坦克就采用了X型的發動機氣缸布局。這種布局的發動機,曲軸高度往往過高,對傳動系統的要求也更高、可靠性則隨之降低。這一現象從圖紙上很難看出來,但實際操作中的確存在。

X型發動機在使用中還存在活塞頂和燃燒室的熱負荷過大等問題,多余的熱量如果不能被及時散出,發動機殼體和缸套極易開裂。目前,裝配了X型發動機的“阿瑪塔”還沒有任何在高溫濕熱地區進行過熱環境測試的數據。這款新車雖然能在冰天雪地的俄羅斯通過測試,但拉到印度還能不能用,真的不好說。

俄羅斯T-14“阿瑪塔”使用的X型A-85-3柴油發動機。

“阿瑪塔”的外觀還暴露了其發動機的放置方式。目前俄羅斯V型坦克發動機氣缸夾角一般為60度,X型發動機一般為兩臺V型發動機堆置安裝而成,前后兩個氣缸之間的夾角就應該是120度——這意味著X發動機的動力艙尺寸在縱軸上將遠長于V型發動機動力艙的尺寸。

從工裝和經濟性上分析,俄羅斯重新研制發動機氣缸的可能不大,很可能沿用已經成熟的零部件,并將兩臺發動機改裝成的六缸機對裝起來。這樣組裝出來的X型發動機外部輪廓為扁平矩形,縱置的話車體寬度不夠,只能橫置于車內。此外,這樣布置也有利于液力綜合傳動的安裝,使乘員獲得更好的舒適性。可以推斷,“阿瑪塔”的發動機采用的是橫臥式布局。

目前,引領世界坦克發動機發展兩條主線的是美國和俄羅斯。美國已經將燃氣輪機發展到了第四代。蘇聯的燃氣輪機的技術曾經80年代高于美國,卻沒有堅持推廣——俄羅斯的坦克工業依然堅持走自己的路,X型發動機就是證明。

由此,我想到了我國坦克發動機專家張均享高工在鳳凰軍機處講的那句話:“中國坦克研發要走自己的路,不能盲目跟風;只有堅持自己特色的,才能引領世界的發展潮流。”

 

 

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