坦克發(fā)動(dòng)機是適應坦克要求的高性能內燃機。與其輔助系統構成坦克動(dòng)力裝置,是坦克的動(dòng)力源和坦克推進(jìn)系統的主要部件。有專(zhuān)為坦克設計、制造的專(zhuān)用型和在民用車(chē)輛發(fā)動(dòng)機基礎上采用高技術(shù)發(fā)展出的民機軍用型。亦可用于其他履帶式裝甲車(chē)輛。有往復活塞式發(fā)動(dòng)機和燃氣輪機,它們又可分為多種類(lèi)型。
坦克往復活塞式發(fā)動(dòng)機由曲柄連桿機構、驅動(dòng)機構、配氣機構、冷卻系、進(jìn)排氣系、潤滑系、燃料供給系和起動(dòng)系等組成。曲柄連桿機構由運動(dòng)件和固定件組成,前者用于將活塞的往復運動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉運動(dòng),傳遞并輸出功率;后者用于支撐發(fā)動(dòng)機以及安裝各種附件。驅動(dòng)機構用于驅動(dòng)配氣機構、水泵、機油泵和噴油泵等輔助機件。配氣機構用于按氣缸的工作順序,適時(shí)地開(kāi)閉進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén),保證氣缸的進(jìn)氣和排氣。燃料供給、進(jìn)排氣、潤滑和冷卻系用于保障發(fā)動(dòng)機正常運轉的燃料和空氣供給、潤滑和冷卻。坦克燃氣輪機由燃氣發(fā)生器、動(dòng)力渦輪、間壁式回熱器、減速機構、附件和控制系統等組成。燃氣發(fā)生器由壓氣機、驅動(dòng)壓氣機的渦輪和燃燒室等組成,用以將吸入的空氣壓縮并與燃料混合燃燒,來(lái)自燃氣發(fā)生器的高溫、高壓氣體經(jīng)動(dòng)力渦輪膨脹做功,經(jīng)減速機構減速后輸出。間壁式回熱器用以回收渦輪排出氣體的能量以降低燃油消耗。附件用于起動(dòng),供給燃油和潤滑油??刂葡到y用以對發(fā)動(dòng)機實(shí)施自動(dòng)調節,改善部分工況的性能和保障可靠的運轉。
坦克發(fā)動(dòng)機的發(fā)展和動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展與對坦克的作戰使用要求不斷提高密切相關(guān)。經(jīng)歷了選用發(fā)動(dòng)機、專(zhuān)門(mén)研制發(fā)動(dòng)機和柴油機化的幾個(gè)階段。
前蘇聯(lián)B2坦克發(fā)動(dòng)機 第一次世界大戰期間,坦克選用了機動(dòng)車(chē)輛使用的直列4缸或6缸水冷式汽油機,功率為26~110千瓦。例如,1916年英國生產(chǎn)的第一批Ⅰ型坦克選用了大型拖拉機用直列6缸水冷汽油機,功率為77千瓦;法國坦克采用的是直列4缸水冷汽車(chē)用汽油機。第一次世界大戰后10年左右的時(shí)間里,一些國家研制、裝備了多種坦克,從而使得各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機在坦克上競相得到選用,功率為66~298千瓦,主要是汽油機,少數坦克采用了柴油機。其中有直列水冷汽車(chē)發(fā)動(dòng)機和Ⅴ型12缸水冷航空發(fā)動(dòng)機,美國采用了星型風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機。
隨著(zhù)對坦克機動(dòng)性要求的提高,選用的發(fā)動(dòng)機無(wú)論從功率范圍、結構型式和車(chē)內布置等方面都無(wú)法滿(mǎn)足坦克的需要。因此在20世紀20年代后期,一些國家開(kāi)始研制專(zhuān)用的坦克發(fā)動(dòng)機。英國于1928年研制了坦克汽油機和66千瓦的坦克柴油機。德國于30年代初期,研制了Ⅴ型12缸水冷坦克汽油機。美國于1932年研制了星型7缸風(fēng)冷坦克汽油機,1940年制成AV1790型12缸風(fēng)冷坦克汽油機。蘇聯(lián)于1932年開(kāi)始坦克高速柴油機的研制,1939年定型,功率達368千瓦,命名為V2型坦克柴油機,裝于Т-34坦克。第二次世界大戰期間,僅蘇聯(lián)在其大多數坦克上采用V2系列坦克柴油機,其他各國的坦克則以采用汽油機為主,而且種類(lèi)、型號龐雜。發(fā)動(dòng)機功率為88~515千瓦。
第二次世界大戰后的10~15年間,坦克主要使用Ⅴ型12缸四行程的水冷柴油機和Ⅴ型12缸四行程的風(fēng)冷汽油機(含汽油噴射式),功率約為176~596千瓦。由于柴油機的燃油消耗較汽油機約低20%~30%,相同的燃料容積,坦克行程儲備大,柴油運輸、儲存、使用較安全,火災危險小,因此,50年代各國坦克動(dòng)力發(fā)展的主要趨勢是柴油機化,裝機功率僅略有提高。至60年代后期,坦克動(dòng)力已經(jīng)全部柴油機化,功率為221~610千瓦。部分采用了增壓柴油機和以柴油為主的多種燃料發(fā)動(dòng)機。瑞典的“S”坦克則采用了柴油機與燃氣輪機相組合的動(dòng)力裝置。
GTD-1250燃氣輪機發(fā)動(dòng)機 70年代以來(lái),坦克發(fā)動(dòng)機主要在兩個(gè)方面迅速發(fā)展:一方面,通過(guò)提高增壓度和增壓空氣中冷等途徑,大幅度提高柴油機的功率,同時(shí),改善發(fā)動(dòng)機的扭矩特性,并使其結構更加緊湊、可靠,油耗進(jìn)一步降低。發(fā)動(dòng)機的單位體積功率已達543~794千瓦/米,單位功率重量達1.02~2.04千克/千瓦,燃油消耗率達231~271克每千瓦小時(shí)。已裝備的機型有:聯(lián)邦德國的MB873Ka-501,裝于“豹”Ⅱ坦克;蘇聯(lián)的V-46,裝于Т-72坦克;英國的CV12TCA、日本的10ZF22WT等,此外,還出現了聯(lián)邦德國的MT-883、法國的UDV8X1500等備選機型。它們的功率為574~1103千瓦。另一方面,隨著(zhù)葉片機、回熱、電子及控制等技術(shù)的發(fā)展,美國經(jīng)過(guò)20余年努力,將航空燃氣輪機技術(shù)運用于坦克,在70年代末制成1103千瓦的AGT1500坦克燃氣輪機,裝于M1主戰坦克,它的單位體積功率為794千瓦/米,單位功率重量為1.02千克/千瓦,燃油消耗率為271克每千瓦小時(shí)。蘇聯(lián)的T-80坦克安裝了GTD1250坦克燃氣輪機,功率為919千瓦。
中國于1958年制造了12V150L坦克柴油機,在2000轉/分時(shí),功率為382千瓦。隨后,在工作過(guò)程、增壓技術(shù)、結構強度等方面研究成果的基礎上,成功地設計、制造了功率為427~588千瓦的坦克發(fā)動(dòng)機。
坦克發(fā)動(dòng)機將主要朝著(zhù)較高的功率密度、良好的扭矩特性、較低的燃油消耗率、高可靠性和壽命長(cháng)、維修性好的方向發(fā)展。坦克往復活塞式發(fā)動(dòng)機將通過(guò)高增壓、中冷、可變截面渦輪增壓系統、補燃、隔熱復合以及電子控制等技術(shù),改進(jìn)性能,進(jìn)一步提高單位體積和單位重量功率;高功率密度的發(fā)動(dòng)機由于機械負荷和熱負荷高,冷卻方式存在著(zhù)由風(fēng)冷向水冷發(fā)展的趨勢。坦克燃氣輪機將繼續提高循環(huán)過(guò)程溫度,優(yōu)化選擇壓比及回熱器效率,在降低使用油耗、減小體積等方面,將獲得較大進(jìn)展,從而在主戰坦克上有擴大應用的趨勢。旋轉活塞式發(fā)動(dòng)機,由于在分層進(jìn)氣燃燒、密封技術(shù)、摩擦材料等方面所取得的成就,加之結構簡(jiǎn)單、緊湊、零件少和加工較易等優(yōu)點(diǎn),在未來(lái)坦克上有應用的可能。
未來(lái)的一段時(shí)間內,坦克發(fā)動(dòng)機將從單一的自然吸氣式柴油機過(guò)渡到增壓發(fā)動(dòng)機、超高增壓發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機等多種型式競爭的時(shí)代。新的系統設計技術(shù)、陶瓷材料、電子技術(shù)和新能源的開(kāi)發(fā)與利用,也會(huì )對坦克發(fā)動(dòng)機的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。
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