追溯起源

1939 年以渦輪噴氣發(fā)動機(jī)為動力的飛機(jī)在德國騰空而起。1941年,噴氣式飛機(jī)首次在英國進(jìn)行了飛行試驗。此后,短短的10多年時間里,作戰(zhàn)飛機(jī)全部使用了燃?xì)廨啓C(jī)。航空動力發(fā)展如此大的變革,其根本原因是,燃?xì)廨啓C(jī)較往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)具有更高的單位體積功率和單位重量功率,較高的可靠性和耐久性。 由于燃?xì)廨啓C(jī)在飛機(jī)上展現(xiàn)的杰出性能,蘇、英、美等國于20 世紀(jì) 50 年代開展了多種用于地面車輛燃?xì)廨啓C(jī)的研究、制造和試驗。1976年,以GTD-1000 燃?xì)廨啓C(jī)為動力的T-80B坦克正式列裝于蘇軍。1979 年命名為AGT1500 的美國坦克燃?xì)廨啓C(jī)正式投入生產(chǎn),隨即裝備于美軍 M1主戰(zhàn)坦克。 燃?xì)廨啓C(jī)的誕生及運用于坦克,讓現(xiàn)代坦克進(jìn)入了“柴油機(jī)和燃汽輪機(jī)共存階段”。據(jù)2014年6月初媒體報道,中航工業(yè)南方1MW級微型(1 000 千瓦級)燃?xì)廨啓C(jī)國產(chǎn)001號機(jī)試取得圓滿成功，以該級別燃?xì)廨啓C(jī)改裝坦克的實驗也取得圓滿成功。為后續(xù)場地實驗和高原適應(yīng)性訓(xùn)練開了個好頭。這標(biāo)志著南方公司已經(jīng)完成MW級燃?xì)廨啓C(jī)國產(chǎn)化,全面掌握了 MW級燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計、制造、試車整個過程,為我國坦克動力家族增添了一名新成員。 與坦克柴油機(jī)相比,燃?xì)廨啓C(jī)的技戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢主要是:優(yōu)異的扭矩特性和起動性能;多燃料的適應(yīng)性、較高的單位體積功率、單位重量功率和較高的可用性,但其也存在燃油消耗更大等缺陷。關(guān)于坦克發(fā)動機(jī)采用燃?xì)廨啓C(jī)還是柴油機(jī)的爭論有50余年,但至今也沒有統(tǒng)一的結(jié)論,主要原因是兩者目前都還沒有完全取代對方的絕對優(yōu)勢。這種爭論對坦克發(fā)動機(jī)的發(fā)展是有利的,也是出臺正確的決策所必須,但爭論應(yīng)該有充分論據(jù)、客觀文獻(xiàn)和使用實踐的有力支撐。 中國是坦克研制和裝備的大國,幅員遼闊和氣候及地形的多樣性決定有發(fā)展坦克燃?xì)廨啓C(jī)的戰(zhàn)術(shù)需求,燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展也為研制坦克燃?xì)廨啓C(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。國產(chǎn)坦克用燃?xì)廨啓C(jī)的試驗成功,是中國坦克動力發(fā)展具有里程碑意義的事件,其不但增加了中國坦克動力的選擇,而且為國產(chǎn)坦克提高作戰(zhàn)能力開辟了一個新途徑。以MW 燃?xì)廨啓C(jī)為動力改裝坦克試驗也取得圓滿成功,但這并不意味著未來國產(chǎn)新型坦克必定使用燃?xì)廨啓C(jī),而是這種技術(shù)探索和儲備對于中國這個坦克大國來說是完全必要的。 那么,就讓我們回顧一下坦克發(fā)動機(jī)發(fā)展的歷程。第一次世界大戰(zhàn)初期,坦克使用的是功率為77千瓦的活塞汽化式汽車發(fā)動機(jī),有時亦使用雙發(fā)動機(jī)動力裝置。從 1928年英國開始為坦克研制專用發(fā)動機(jī)算起,坦克動力的發(fā)展已經(jīng)走過86年的歷程,發(fā)展了五代。軍事需求的變化和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,使得各個時期坦克發(fā)動機(jī)都具有不同的功能指標(biāo)、性能和結(jié)構(gòu)特征。 第一代坦克發(fā)動機(jī)，

第一次世界大戰(zhàn)后,隨著矛和盾較量的發(fā)展,世界各軍事強(qiáng)國紛紛開展了將火炮搬上坦克的研究。由于安裝火炮導(dǎo)致坦克重量(火炮本身和防炮彈毀傷而增加的裝甲厚度重量)激增。使得已經(jīng)使用到坦克上的發(fā)動機(jī),無論從其功率、體積和重量等指標(biāo)均不能適應(yīng)坦克發(fā)展的要求。因此,研制坦克專用的發(fā)動機(jī)已成為各軍事強(qiáng)國軍方的必然要求。 自1928年后近20年間(至1945年),蘇聯(lián)、德國、美國和英國各為坦克研制出多種型號的專用發(fā)動機(jī),這些發(fā)動機(jī)被稱為第一代坦克發(fā)動機(jī)。蘇聯(lián)早在1932年就著手坦克柴油機(jī)的研制工作。1939年,哈爾科夫機(jī)車車輛制造廠(現(xiàn)屬烏克蘭)研制的以V-2為代號的V 型 60°夾角、12缸、水冷直接噴射式高速柴油機(jī)投入了批量生產(chǎn)。1932年,美國大陸發(fā)動機(jī)公司研制的W670星型7缸、風(fēng)冷四沖程汽油機(jī)(化油器式)和V型90°夾角、12缸、風(fēng)冷汽油機(jī)。上世紀(jì)30年代初,德國馬依巴赫發(fā)動機(jī)制造公司研制的V型90°夾角,12缸、水冷汽油機(jī)。隨后,在此機(jī)型基礎(chǔ)上又研制了X型16缸、渦輪增壓、風(fēng)冷柴油機(jī)。1941年,英國雷蘭德和羅爾斯·羅伊斯發(fā)動機(jī)公司共同將“梅林”航空發(fā)動機(jī)的功率低調(diào),研發(fā)成星型風(fēng)冷四沖程汽 油機(jī)，在這些坦克發(fā)動機(jī)中,除蘇聯(lián)選用了柴油機(jī),其它均為汽油機(jī)。第一代坦克發(fā)動機(jī)為自然吸氣、四沖程發(fā)動機(jī),經(jīng)歷了第二次世界大戰(zhàn)的嚴(yán)酷考驗。實戰(zhàn)檢驗表明,汽油機(jī)易于起火并導(dǎo)致二次毀傷。其點火系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁場對坦克電臺通信造成干擾且汽油的運輸、儲存不安全。星型發(fā)動機(jī)不適于在密閉動力艙安裝,且而影響其性能的發(fā)揮。第一代坦克發(fā)動機(jī)的代表是蘇聯(lián)V2~34 柴油機(jī)和德國”馬依巴赫“發(fā)動機(jī),其第二次世界大戰(zhàn)中生產(chǎn)和使用最多,也是世界公認(rèn)的著名坦克發(fā)動機(jī)，生產(chǎn)量均超過了10萬臺。 第二代坦克發(fā)動機(jī)

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,以美國、蘇聯(lián)為首先后成立了北約和華約兩大軍事集團(tuán)。冷戰(zhàn)開始，首當(dāng)其沖的是軍備競賽。增大坦克火炮口徑,提升命中概率,增強(qiáng)裝甲防護(hù)和車輛機(jī)動性而致使坦克要求研制結(jié)構(gòu)緊湊,便于維修的大功率坦克柴油機(jī)成為各國軍方共同的需求。 蘇聯(lián)設(shè)計師在動力傳動艙容積最小化和動力傳動一體化設(shè)計理念指導(dǎo)下,通過對V2-34 坦克發(fā)動機(jī)附件結(jié)構(gòu)和布局改進(jìn),降低發(fā)動機(jī)的高度和長度,研制出自然進(jìn)氣的、可橫置于動力艙的V-55(1958 年)、V-62(1962 年)柴油機(jī)和機(jī)械增壓的V12-6發(fā)動機(jī)(1957年)。美國在 AV1790 發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上研制出了提高功率的AV1790-2 汽油機(jī)(1959 年)、AVI1790-8 汽油噴射發(fā)動機(jī)和AVDS1790渦輪增壓柴油機(jī)。德國在“馬依巴赫”汽油機(jī)基礎(chǔ)上,通過擴(kuò)大缸徑、增加行程,研制出 MB838CaM-500 機(jī)械增壓預(yù)燃室式柴油機(jī)(1962年)。英國羅爾斯·羅伊斯公司在德國的“容克”直列6缸、對置活塞發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上,研制出了直列6缸、對置活塞、直流掃氣的二沖程柴油機(jī)(1965年)。 除AV1790、AVI1790汽油機(jī)外,坦克發(fā)動機(jī)實現(xiàn)了柴油機(jī)化,采用增壓技術(shù)和實現(xiàn)柴油機(jī)化是各國研制的第二代坦克發(fā)動機(jī)(1945~1965年)的主要特征,生產(chǎn)和裝備數(shù)量最多的是V-62 和 AVDS1790-2。上述發(fā)動機(jī)除 V-62 裝于 36噸的T-62中型坦克或者T-54/55坦克外,其它均用于重達(dá) 50噸左右的重型坦克。在冷戰(zhàn)時期，所有發(fā)動機(jī)都經(jīng)歷了局部戰(zhàn)爭，如 AV1790-2、AVI1790-8 先后用于朝鮮和越南戰(zhàn)爭;AVDS1790多次用于中東戰(zhàn)爭。V-62則經(jīng)歷了蘇聯(lián)對阿富汗的戰(zhàn)爭。 第三代坦克發(fā)動機(jī)

反坦克導(dǎo)彈和武裝直升機(jī)裝備部隊,給坦克在戰(zhàn)場上的生存能力帶來巨大挑戰(zhàn),從而導(dǎo)致對新型坦克的火力、防護(hù)力和機(jī)動性能提出更高的需求。實現(xiàn)這些需求均與提高發(fā)動機(jī)功能指標(biāo)有關(guān)。各國軍方更強(qiáng)調(diào)坦克應(yīng)具備最好的加速性能,以達(dá)可規(guī)避導(dǎo)彈攻擊的能力。(什么WT行為)根據(jù)美、蘇等國軍方實驗結(jié)果,單位功率在18.38-20 千瓦/噸時,坦克可獲得最高的加速性能。從而對新型坦克發(fā)動機(jī)需求的功率大幅度增至735~1 119千瓦。各國軍方根據(jù)坦克的作戰(zhàn)和使用,對發(fā)動機(jī)的可靠性,可維修性和耐久性也提出了具體要求。例如,蘇軍要求發(fā)動機(jī)的保險期為350-500小時,首次大修時間為1 000小時。美國陸軍要求發(fā)動機(jī)平均故障間隔時間為400-450小時,并提出模塊設(shè)計和附件易接近的布局原則。? 蘇聯(lián)設(shè)計師在動力傳動一體化設(shè)計理念的指導(dǎo)下,控制動力艙容積為2.8-3.4米’,以V12-6機(jī)械增壓柴油機(jī)為基礎(chǔ),研制出橫置于動力艙的V-46機(jī)械增壓柴油機(jī)(1974年)。以研制的航空二沖程發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ),研制出橫置于動力艙的5TDF復(fù)合增壓柴油機(jī)(1966 年)?？死锬蚝娇瞻l(fā)動機(jī)廠研制出三軸、無回?zé)嵫h(huán)的GTD-1000T(1978年)，GTD-1100T坦克燃?xì)廨啓C(jī)(1986年)。 美國軍方在盡量采用先進(jìn)技術(shù)的思想指導(dǎo)下,同時開展同功率的兩種坦克發(fā)動機(jī)研制。大陸發(fā)動機(jī)公司在AV1790發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上研制成功了可變壓縮比活塞、可變截面渦輪增壓的AVCR1360-2柴油機(jī)(1976年)。萊卡明發(fā)動機(jī)公司以T-50直升機(jī)用燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ),研制成功了三軸帶回?zé)嵫h(huán)、電子模擬控制的AGT1500燃?xì)廨啓C(jī)(1978年)。德國馬依巴赫發(fā)動機(jī)制造公司MB838Ca-500 發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上研制成功了渦輪增壓、水-空中冷 MB873Ka-501 柴油機(jī)(1977年)。英國羅爾斯·羅伊斯公司以其“鷹”式柴油機(jī)為基礎(chǔ),研制成功了V 型12缸、60°夾角、水冷直接噴射式、渦輪增壓、空-空中冷的電控噴油的CV12TCA-1200 柴油機(jī)。日本三菱公司成功研制了V型90°夾角、10缸、二沖程、風(fēng)冷復(fù)合增壓中冷的10ZF22WT(1974年)柴油機(jī)。此間,二沖程復(fù)合增壓柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)加入了坦克發(fā)動機(jī)的行列。 第三代坦克發(fā)動機(jī)(1965~1980 年)均安裝在性能得以全面提升的重量在43~60噸的主戰(zhàn)坦克上。據(jù)資料報道，它們裝備的數(shù)量是:AGT1500(含 ACT1500A 型)11 000臺，V-46約9 700臺,GTD-1000(含1 100 型)4 500臺,5TDF約4300臺和MB873Ka-501 約4 000 臺。10ZF22WT約900臺,且至今仍在服役。這一代坦克發(fā)動機(jī),除5TDF，10ZF22WT外，都先后經(jīng)歷了兩次伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭和車臣戰(zhàn)爭。 第四代坦克發(fā)動機(jī)

1981年8月,美國陸軍提出研制新一代的坦克先進(jìn)集成推進(jìn)系統(tǒng)(AIPS),要求動力艙的容積比剛列裝的M1 主戰(zhàn)坦克動力艙容積(7.8米’)減小1/3。為此,要求保持發(fā)動機(jī)功率不變。研制新的動力傳動集成為一體,且控制動力艙容積為4.8米'。 德國列裝的“豹”2坦克的動力艙容積為8米’,亦存在減小容積的同樣需求。因此,研制新的橫置于動力艙發(fā)動機(jī),成為美、德兩國共同的需求。根據(jù)軍事需求,美國康明斯發(fā)動機(jī)公司研制了V型12 缸 60°夾角、可橫置于動力艙的油冷、可變截面渦輪增壓中冷、低散熱、功率1 081千瓦的柴油機(jī)。由于可靠性、燃油消耗率等指標(biāo)未達(dá)軍方要求于 1993 年終止研制。通用電器航空發(fā)動機(jī)制造廠研制的雙軸帶回?zé)嵫h(huán)的LV100燃?xì)廨啓C(jī)于 1995年完成設(shè)計定型。該機(jī)型比AGT1500 零部件數(shù)目少且油耗大大降低。其橫置于動力艙并與傳動裝置一體化設(shè)計,使動力艙的容積降至4.75米’。 德國MTU 公司在其MB873Ka-501 發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上，通過減少排量,縮小外廓尺寸,提高平均有效壓力和轉(zhuǎn)速。采用電子控制的單體泵噴油和高壓共軌噴油系統(tǒng)，研制出了MT883Ka-500 和 MT883Ka-501 新一代渦輪增壓水-空中冷卻柴油機(jī):它們橫置于動力艙與傳動裝置構(gòu)成動力艙容積為5.12米’。 俄羅斯以V-46、5TDF和GTD-1000 三種機(jī)型為基礎(chǔ),研制出橫置于動力艙的V-92S2 渦輪增壓柴油機(jī)、6TD-1復(fù)合增壓二沖程柴油機(jī)和 GTD-1250TF(1990年)、CTD-1450 燃?xì)廨啓C(jī)。日本三菱重工研制出 V型10 缸、90°夾角、水冷、二沖程、渦輪增壓加掃氣泵的二級增壓中冷柴油機(jī)(10ZG32wT)。法國 UNI 柴油機(jī)公司成功研制了V型8缸、90°夾角的四沖程、超高增壓(壓比為8)旁通補(bǔ)燃發(fā)動機(jī)(UDV8X1500)。由于日本的102G32 采用了水冷,俄羅斯的V-9252采用了渦輪增壓技術(shù),而使得第四代坦克發(fā)動機(jī)(1980-1995 年)中的柴油機(jī)全部實現(xiàn)了水冷和渦輪增壓。 LV100坦克燃?xì)廨啓C(jī)在渦輪葉片材料、回?zé)岬燃夹g(shù)取得的成就,使其燃油消耗率和負(fù)荷特性都達(dá)到現(xiàn)代柴油機(jī)的水平。由德國 MT883ka-500/501 發(fā)動機(jī)橫向布局并構(gòu)成的歐洲動力裝置可裝于M1、“豹"2坦克,并使動力艙長度分別縮短950毫米、1 000 毫米。21 世紀(jì)初它又成功裝于M1A2和“挑戰(zhàn)者”2主戰(zhàn)坦克。目前,歐洲動力裝置已正式裝備于阿曼的"豹"2、阿聯(lián)酋的“勒克萊爾”和以色列的“梅卡瓦”4坦克,數(shù)量約900臺。 安裝 GTD-1250 燃?xì)廨啓C(jī)的T-80U 坦克曾參加車臣戰(zhàn)爭。GTD-1450 燃?xì)廨啓C(jī)則裝于“黑鷹”主戰(zhàn)坦克樣車并曾參加國際裝備展覽。 第五代坦克發(fā)動機(jī)

蘇聯(lián)解體,世界形成了美國獨大的后冷戰(zhàn)時期。此間(1995年至今),坦克的動力、火力、防護(hù)和指揮控制等技術(shù)取得了長足的進(jìn)步和發(fā)展。從而導(dǎo)致對動力傳動提出了更高的需求指標(biāo)。60 噸級戰(zhàn)斗車輛需求功率為1 119千瓦,發(fā)動機(jī)的升功率為68千瓦/升,且具有可接受的排氣煙度值和起動性能。發(fā)動機(jī)的散熱量不大于25.57 千焦/千瓦?分。24小時戰(zhàn)斗中發(fā)動機(jī)燃油消耗量為890升。發(fā)動機(jī)體積減少35%,動力艙容積減小22%,即控制在3.8米’?；鹆Α⒎雷o(hù)等新技術(shù)需求的功率:電磁炮(相當(dāng)口徑120毫米火炮)為1 119~1 493千瓦;電熱化學(xué)炮為448-597千瓦;行動部分主動懸掛為74.63~111.9千瓦;三防系統(tǒng)為37.3~74.6千瓦。 依據(jù)上述需求,美國陸軍與德國MTU動力公司于1997 年開始了升功率為92千瓦的高功率密度發(fā)動機(jī)(HPD)方案研究。2010年,已研制成功 6VMT890、10VMT892 和直列 4 缸4LMT897 柴油機(jī)。2005 年 LV100 坦克燃?xì)廨啓C(jī)完成了從通用電器航空發(fā)動機(jī)制造廠轉(zhuǎn)至萊卡明公司批量生產(chǎn)。2007年后,其產(chǎn)品 LV100-5 已作為M1 系列坦克的更換機(jī)型。俄羅斯在V-9252基礎(chǔ)上,發(fā)展了 V-92S2F 并完成了渦輪增壓中冷的V-99 柴油機(jī)的研制。新研制的X型2V 系列(8.12和16缸)渦輪增壓、直接噴射式燃燒室、水冷柴油機(jī),12缸機(jī)型為A-85-3渦輪增壓空-空中冷發(fā)動機(jī),共研制出 16臺樣機(jī)。其中2臺完成了1 704小時臺架試驗,其余用于可靠性、高原和裝車行駛試驗。該型發(fā)動機(jī)可安裝到T-90坦克的動力艙。 20 世紀(jì)90年代中期,以降低燃油消耗量,提高功率并控制動力艙容積在 3.8 米’為主要目標(biāo)。俄羅斯政府決定研制由2級混流式壓氣機(jī),2級軸流渦輪組成的單軸渦輪壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和由2級軸流渦輪組成的動力渦輪轉(zhuǎn)子的雙軸、帶回?zé)嵫h(huán)功率為1 327~1 471 千瓦,燃油消耗率為231~280 克/(千瓦·時)的坦克燃?xì)廨啓C(jī)。烏克蘭以6TD-1復(fù)合增壓二沖程發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ),通過將增壓裝置的壓氣機(jī)改為2級壓縮,先后成功研制了功率為 883千瓦的6TD-2和功率為1 103千瓦的6ITD-3 柴油機(jī)。日本放棄了風(fēng)冷、二沖程和復(fù)合增壓等技術(shù),于21 世紀(jì)初研制了四沖程、V型8 缸、90°夾角、渦輪增壓中冷、共軌噴油帶電控管理系統(tǒng)的8VA34WT 柴油機(jī)。高功率密度發(fā)動機(jī)MT890 系列機(jī)型可匹配機(jī)械傳動、綜合傳動裝置,而更引為關(guān)注的是匹配了集交流發(fā)電機(jī)、起動電機(jī)為一體并帶可自動解脫離合器的混合動力裝置,這可為坦克裝甲車輛提供高性能、緊湊和經(jīng)濟(jì)的新動力模式?；旌蟿恿ρb置的價值在于能夠為特殊運用提供巨大的改進(jìn)潛力,主要由1臺內(nèi)燃機(jī)和1 臺電動機(jī)并聯(lián)混合組成,通過用串聯(lián)式混合動力或1臺傳統(tǒng)燃料發(fā)動機(jī)給電池充電。 除新研制的機(jī)型 12VMT893、A-85-3和俄羅斯的雙軸、帶回?zé)嵫h(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)外,其它均已列裝使用,其中V-92S2F和6TD-2已裝備約800臺,8VA34WT已裝備約70臺。

部分對比

安裝歐洲動力包后可以縮短車體長度

部分中國坦克發(fā)動機(jī)部分?jǐn)?shù)據(jù)

安裝新動力包的CATTB