坦克的“脉动”一一坦克装甲率辆动力传动装置发展新动向(上)作者：张文超来源：《坦克装甲车辆》2015年第3期张文超当前，随着新军事变革的不断深入，战争形态正由机械化战争向信息化战争加速演变，来 来信息化高技术战争对坦克装甲车辆的机动性能提出了更高的要求，未来坦克装甲车辆需实现 全域机动、快速部署为适应未来战争的需要，世界主要军事强国近年来制定了多项动力传动 技术发展计划，致力于动力传动技术的开发、研究与应用，例如美国的作战机动性先进技术 (CAAAT )研究计划、军用地面车辆动力和机动性(GVPM)项目，德国的高功率密度柴油机研发计 划，其中GVPM项目致力于满足未来部队能力需求的地面车辆动力和机动性技术研究，每年投资 高达1亿美元随着各种新技术、新概念以及新结构被不断应用到动力传动装置中，目前涌现出了高功率 密度整体式推进系统、高功率密度发动机、新概念发动机、新型动力辅助系统、机电复合传动 装置、双态逻辑传动装置、无限变速式机械无级变速器等新的研究成果坦克装甲车辆动力传 动装置呈现出高功率密度、高可靠性、整体化、轻量化的发展特点动力传动装置的新发展为了缩小动力传动装置的体积，减轻其质量，使得坦克装甲车辆具有较小的外廓和较轻的 质量，进而提高坦克装甲车辆的战场生存能力；同时实现动力传动装置的最佳性能匹配，并为 可维修性和使用保养提供方便，国外积极发展整体式推进系统，并已推出了多种先进的整体式 推进系统。
整体式推进系统由发动机、传动装置和动力辅助系统匹配而成，采用集成设计，实现整体 吊装，其结构更加紧凑，动力舱功率密度更高，总体技术水平得到大幅提高，具有代表性的是 美国AIPS、MTU动力传动机组、欧洲动力传动机组、SESM公司ESM350动力传动机组欧洲动力传动机组具有优越的总体性能：可以传递1103〜1213千瓦功率，安装体积仅有 4.53立方米，与“豹”2主战坦克的动力舱相比，可减少车体长度1米，节省车内容积2.53立 方米，减重3.5吨就能量转化器、动力传递和冷却装置的功能范围而言， “欧洲动力传动机组”是功率密度最高、最现代化的机械式动力传动装置，单位体积功率达到了 215千瓦/立 方米，单位功率重量降低了4.7千克/千瓦目前，国外采用欧洲动力传动机组的主战坦克包 括英国“挑战者”2E、法国出口中东型“勒克莱尔”主战坦克、韩国最新型K2主战坦克等MT890系列高功率密度发动机面世后，与液力机械传动装置、机电复合传动装置相匹配， 采取集成化设计，组成高功率密度整体式推进系统，实现动力传动一体化综合控制，并使得动 力传动之间的控制更精确化、动力传动之间的匹配更合理化，与欧洲动力机组相比，总体技术 水平有了更大幅度的提高。
探索新概念发动机柴油发动机仍然是目前坦克装甲车辆的主流动力装置；燃气轮机虽然应用不多，但凭借自 身优点和发展潜力，获得了一定发展空间；新概念发动机成为国外研究热点，各种产品不断涌 现，成为未来颇具发展前景的动力装置高功率密度柴油发动机代表未来发展方向为满足新军事变革和信息化发展的需求，国外 积极开展新一代坦克装甲车辆高功率密度动力研发工作目前具有代表性的高功率密度发动机 包括德国MTU公司890系列发动机、 日本10式坦克发动机、以及独特的二冲程发动机——德 国FEV公司OPOC发动机和乌克兰6TD系列二冲程柴油发动机其中，德国MTU公司890系列发 动机代表了当今高功率密度发动机技术发展的最高水平，MT892型发动机已经安装到德国“美 洲狮”步兵战车上面，美国GCV地面战车也将安装MTU890发动机，该系列发动机的功率密度得 到大幅提高，发动机排量仅有12升，单位排量功率却高达92千瓦/升日本10式主战坦克采用三菱公司的4冲程V型8缸水冷涡轮增压柴油机，功率882千瓦， 单位功率16.37千瓦该发动机通过大量采用陶瓷来实现隔热，进而确保良好的热效率，另外 还缩小或简化润滑系统和冷却系统；采用更加优良的电控式喷射器；采用全新设计的可变喷口 废气涡轮增压器。
德国FEV公司的新型OPOC高功率密度发动机是一种二冲程活塞对置气缸发动机OPOC发 动机可使用包括汽油、柴油、JP8、天然气和氢在内的多种燃料，具有很高的功率密度，升功率 较常规四冲程柴油机高一倍以上，单位功率质量约为0.5千克/千瓦由于其完全平衡的设计， 与常规四冲程发动机相比，零件减少40%乌克兰6TD系列柴油发动机采用高紧凑和低高度的设计思想，大幅提升了功率密度，被宣 称是世界上最轻巧的主战坦克柴油发动机，6TD系列是二冲程、水冷、涡轮增压柴油发动机， 采用水平活塞气缸和对置活塞，目前已经进行全面升级其中，6TD-2 已经用于新型T-84- 120“堡垒”坦克，882千瓦（2 600转/分）；6TD-3柴油机已经试验成功并已经开始列装， 标定功率达到1029千瓦（2 850转/分）最新开发的6TD-4型柴油机标定功率为1103千瓦（2 450转/分），外形体积为1.41立方米，重量为1900千克面向未来的6TD-5机型标定功率达 到1323千瓦另外，乌克兰还正在研制一种新型柴油机一液压机械复合动力装置该动力装置的原理是 由二冲程柴油机结合一套液压泵马达，以液压马达作为功率输出端。
实验证明，其燃油经济性、 功率密度、起动性能和牵引特性等主要指标均远优于传统的装甲车辆动力传动装置从国外高功率密度发动机特点看，构成高功率密度柴油发动机的核心技术包括：系统集成 技术（发动机本体与附件的集成，发动机与传动系统的集成）；关键零部件可靠性技术（承受 18MPa燃烧压力的发动机本体结构技术、活塞平均速度达到15米/秒的活塞曲柄连杆机构技术、 高载荷PVD轴瓦技术）；平均有效压力2.6MPa的全新燃烧过程技术；喷射压力达180MPa以上 的高压共轨供油系统；高效可调增压系统（包括压气机和涡轮均可调的增压器、顺序增压、单 级压力4-5的高压比涡轮增压器、单涡轮双压气机技术等）；智能化发动机管理系统（目前最 先进的MTU公司发动机电子管理系统技术）；高温冷却与润滑系统（包括高温润滑技术、高低 温双循环冷却系统、热管散热技术等）；飞轮/发电机/起动机集成技术超高增压发动机别具特色法国“勒克莱尔”坦克采用的UDV8X1500超高增压发动机别具特 色，结构紧凑，功率密度高UDV8X1500由法国UNI柴油机公司520系列柴油机匹配小型燃气 涡轮机公司的TM307燃气轮机而成超高增压柴油机是一种高增压比、低压缩比、采用旁通补 燃系统的非常规的涡轮增压柴油机，其压比可高至4-9，而压缩比可低为6 — 10。
作为柴油机 和燃气轮特殊组合的超高增压发动机的优点是：大幅度提高功率，在不增加常规涡轮增压柴油 机热负荷和机械负荷条件下，功率可提高2-5倍，因而有高的平均有效压力；良好的扭矩特性 和加速性燃气轮机仍得到不断发展 当前，燃气轮机的应用并不广泛，目前只有美国的Ml系列坦克、 俄罗斯的T-80系列主战坦克采用燃气轮机，但是这两个国家从未间断燃气轮机的使用和发展 美国开发了 AGT1500燃气轮机的替代产品LV100以及面向未来的LV50燃气轮机；俄罗斯在 GTD-1250燃气轮机基础上开发了 GTD-1500燃气轮机，其正在研制的“舰队”坦克也可能采用 功率达1324〜1 470千瓦的燃气轮机燃气轮机的优势在于单位体积功率高、比重量低、功率输出转速高、可靠性和耐久性好， 随着燃气轮机经济性、空气滤清等问题的解决，燃气轮机未来将具有很大的竞争能力而且， 在未来混合驱动系统中，燃气轮机将优于柴油机，燃气轮机动力涡轮转子的高转速能够减小发 电机的尺寸LV100坦克燃气轮机由通用电器航空发动机制造厂、莱康明公司共同研制，德国的发动机 涡轮机联合公司（MTU ）参与制造，是带回热循环、双轴并由微电子控制，与进气、冷却、润滑、 排气及红外抑制系统和传动装置集成设计的燃气涡轮轴发动机。
燃气发生器由单轴的涡轮压气 机转子（压气机组由四级轴流式压气机加一级离心式压气机组成，涡轮为单级轴流式）和环形 燃烧室组成动力涡轮为二级轴流涡轮LV100发动机的功率为1119千瓦，标定转速3 000转 /分，重量927千克LV100燃气轮机是美国Ml系列坦克AGT-1500燃气轮机的候选替代产品， 可以作为未来主战坦克或Ml升级改造的动力源LV100燃气轮机体积是AGT-1500燃气轮机的 一半，怠速油耗也只是后者的一半，而且重量较轻，比同等柴油机轻909〜1 354千克可靠性 是最突出的优点，两次故障之间的可靠工作里程估计为5 300千米目前来看，燃气轮机的研究改进主要集中在以下几个方面：①注重研究与传动装置、动力 辅助系统的集成化设计，实现整体式动力传动方案；②研制高压比高功率的压气机，进一步提 高燃气轮机的单位体积功率和进一步降低燃油消耗率；③研制高效回热器，来减少燃油的消耗； ④研制新型耐高温和高温强度好的涡轮叶片，进一步提高燃烧室进入涡轮前的燃气温度，从而 提高燃气轮机的热效率；⑤研究电子控制的可变截面的压气机和涡轮，以及可调节进气导向叶 片等技术，降低燃油消耗率；⑥研制新型自洗式高效空气滤清器，如采用多级多旋流降尘装置 等来提高滤清效率。
各种新概念方案层出不穷近年来，国外对新型动力的创新探索研究也十分活跃，受到各 国军方的普遍重视美国一直在寻求具有更高功率密度的新概念军用发动机，针对液压自由活 塞发动机、摆盘发动机、邦纳发动机、辅以蒸发吸收制冷系统的半闭式循环发动机以及吉赛尔 发动机等非传统发动机概念进行探索研究，进行了样机的演示验证，取得了阶段性的成果此 外，还有一种采用柴油机+涡轮机复合概念的高功率密度方案这些新概念发动机被认为是具有 发展潜力的坦克装甲车辆动力备选方案。