1500馬力的坦克發(fā)動機，西方早在30年前就實現(xiàn)了

對于四代坦克究竟選用多大馬力發(fā)動機的問題上，很多觀點說法不一。我個人的意見還是發(fā)動機功率隨著車輛總體重量變化。由于四代坦克要提高快速部署能力，輕量化是其必然趨勢，那么發(fā)動機功率隨之降低也是必然發(fā)生的表面現(xiàn)象。

設計人員對于坦克動力的需要，從1000馬力提高到1200馬力，經(jīng)過十幾年的改進以后，提高到了1500馬力，這樣的變化在2015年被很多行業(yè)內(nèi)外的專家們鼓吹為中國坦克工業(yè)技術的進步。

然而，中國坦克工業(yè)從1984年大換血開始，從1999年亮相的三代坦克發(fā)展至今，

我個人的觀點可能不太成熟，但我始終認為，在坦克單位功率達到先進水平，即24-32馬力/噸之后，發(fā)動機馬力再高就沒有意義，而且過高功率帶來的喘震、油耗等問題，都會給總體設計帶來更多的難題。所以坦克發(fā)動機達到1000馬力也好、1500馬力也罷，僅僅只是為了保持在總體重量增加的情況下不降低機動性，而且西方國家早在30年前，即我國第三代坦克還沒有正式定型的時候，就已經(jīng)研制出了1500馬力的發(fā)動機。

所以，對于發(fā)動機功率的提升與降低，不必過多地妄自菲薄或者尊大。

德國對于發(fā)動機的改進與提升

德國MTU公司通過采用較大功率的渦輪增壓器和提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使單級渦輪增壓的MTU883Ka501發(fā)動機輸出功率從1500馬力(1119千瓦)增加到2250馬力(1679千瓦);通過采用包括中冷和后冷器的兩級逐個布置的渦輪增壓系統(tǒng)，使MTU883Ka501發(fā)動機的輸出功率增加到2600馬力(1939千瓦)。這種2600馬力發(fā)動機的應用對象是美國正在為其海軍陸戰(zhàn)隊研制的先進兩棲突擊車(AAAV)。

MTU公司當時選定MTU883基型發(fā)動機( MTU880系列發(fā)動機的一種)來提高其輸出功率，是因為其外形尺寸小，功率密度高，結(jié)構(gòu)先進。MTU公司曾最大限度地應用發(fā)動機電了控制與監(jiān)測技術，以及采用燃油直接噴射系統(tǒng)來降低MTU883的油耗。AAAV對發(fā)動機的要求是很特殊的，當在陸地使用時，AAAV同普通的地面車輛一樣，要求發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生高的輸出扭矩。

然而當在海上行駛時，AAAV不僅要求發(fā)動機的功率要達到2600馬力(1939千瓦)，而且還要求發(fā)動機的功率輸出必須與噴水式推進器的功率吸收性能相匹配。 MTU公司曾制成一臺利用現(xiàn)有渦輪機的試驗性發(fā)動機，并于1995年2月成功地完成了在輸出功率為2600馬力的情況下運行100小時的北約改進型發(fā)動機試驗。

德國MTU公司裝有兩級進氣增壓系統(tǒng)的2600馬力發(fā)動機在臺架上進行演示驗證

國際轉(zhuǎn)子動力公司研制的5290型5轉(zhuǎn)子發(fā)動機，曾經(jīng)安裝于AAAV上進行試車試驗

為了繼續(xù)研究， MTU公司目前正在研制一種專供該發(fā)動機使用的渦輪機組。這種新型串聯(lián)渦輪增壓機的尺寸和重量均將小于試驗性發(fā)動機中所使用的渦輪機組。串聯(lián)渦輪機組的一個單級廢氣渦輪驅(qū)動低壓渦輪和高壓渦輪，低壓和高壓渦輪之間裝有一個中冷器，三者共用一根軸。當發(fā)動機以地面運行方式工作時，將僅有一個串聯(lián)渦輪機組工作;當發(fā)動機以海上運行方式工作時，將有兩個串聯(lián)渦輪機組工作。這能夠使發(fā)動機的性能達到最佳，并能夠確保發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速下均可提供足夠的輸出功率。

英國對發(fā)動機的改進與提升

英國珀金斯發(fā)動機公司CV系列發(fā)動機中包括有CV8、CV12和CV16發(fā)動機(其中，CV16發(fā)動機是通過將2臺CV8發(fā)動機的曲軸箱栓接在一起而得到的)。CV12和CV8發(fā)動機在輸出額定功率的情況下，其功率密度(升功率)為46馬力/L。挑戰(zhàn)者坦克和哈里德坦克使用的是1200馬力(895千瓦)CV12發(fā)動機。而現(xiàn)行結(jié)構(gòu)的CV12發(fā)動機的體積約為1.1立方米，輸出功率為1500馬力。珀金斯公司通過改進，現(xiàn)已將該發(fā)動機的輸出功率提高到了2000馬力(1492千瓦)，從而使功率密度達到了77馬力/升,并且該公司在不久的將來，還將在功率密度100馬力/升的情況下實驗這種發(fā)動機。

英國鉑金斯公司的CV16發(fā)動機，總體結(jié)構(gòu)是兩臺8缸發(fā)動機串聯(lián)而成，功率達到1750馬力

為了獲得上述的較高的輸出功率，需要對發(fā)動機的渦輪增壓器、后冷卻器及燃油供給系進行改進，以給發(fā)動機提供合適的油/氣混合比。這種CV12發(fā)動機使用了一種全權(quán)電子控制的發(fā)動機管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)除了起發(fā)動機調(diào)速器的作用之外，還利用圍繞發(fā)動機布置的許多傳感器，對發(fā)動機的故障進行識別和診斷。為了獲得結(jié)構(gòu)緊湊的最終產(chǎn)品，除了通過燃油噴射壓力和燃油噴射正時控制燃燒過程以獲得最佳的燃燒過程之外，還改進了氣流控制和發(fā)動機的材料。

除改進型發(fā)動機之外，目前還出現(xiàn)了多種全新結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，其功率密度和輸出功率均達到了新的、更高的水平。新結(jié)構(gòu)發(fā)動機包括法國梅爾基奧爾(Melchior)技術公司的獨特的一沖程柴油發(fā)動機和美國轉(zhuǎn)子動力國際(RPI)公司的轉(zhuǎn)子發(fā)動機。

法國的二沖程發(fā)動機

法國梅爾基奧爾公司經(jīng)柴油機推進系統(tǒng)公司(Diesel Propulsion)的特許正在研制一種大功率、高功率密度的柴油發(fā)動機。在軍用和船用領域，目前普遍使用四沖程發(fā)動機。為了滿足對外形尺寸小但功率大的發(fā)動機的需求，梅爾基奧爾公司選擇了研制標準組件式結(jié)構(gòu)的二沖程發(fā)動機，因為在給定轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動機的做功行程是四沖程發(fā)動機的兩倍，因此，二沖程發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。但是，二沖程發(fā)動機也存在一些嚴重的缺點。用普通的氣口式氣缸不能實現(xiàn)二沖程發(fā)動機的進、排氣的最佳正時。此外，由于二沖程發(fā)動機很難實現(xiàn)高效掃氣，因此，進人氣缸的新鮮可燃混合氣體總混有廢氣。另外，二沖程發(fā)動機的掃氣泵也要消耗一部分附加功率。

梅爾基奧爾公司的MT135二沖程發(fā)動機，簡潔的外形體現(xiàn)出法國坦克工業(yè)高超的設計水平

盡管二沖程發(fā)動機有上述缺點，但由于二沖程發(fā)動機原理先天地有助于提高發(fā)動機的功率密度和氣缸內(nèi)的工作壓力，因此，梅爾基奧爾公司堅持采用二沖程方式。在其MT135型二沖程柴油發(fā)動機中，梅爾基奧爾公司并沒有采用孔口式氣門，而是在氣缸蓋上設置了多個彼此垂直的菌狀氣門。這使得環(huán)形掃氣成為可能。

此外，該發(fā)動機采用了由一根單凸輪軸控制的可變凸輪正時�？勺兺馆喺龝r和可變壓縮比有益于提高發(fā)動機低負載和冷起動性能�？勺儔嚎s比還使發(fā)動機能在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的扭矩曲線變得平緩。由于發(fā)動機氣缸內(nèi)的工作壓力對于功率密度極為重要，因此，MT135發(fā)動機采用后冷、三級渦輪增壓，使進氣壓力達到了15-20兆帕。與它比較，一般增壓柴油發(fā)動機的進氣壓力僅為3-4兆帕。 MT135發(fā)動機的最大爆發(fā)壓力約為300兆帕，這幾乎是大多數(shù)柴油發(fā)動機的兩倍。

梅爾基奧爾公司計劃對MT135發(fā)動機采取的另一項措施，是采用廢氣渦輪復合技術，通過在排氣系統(tǒng)內(nèi)設置一個廢氣渦輪將廢氣中的一部分熱能轉(zhuǎn)換為有用功率。預計這可將MT135發(fā)動機的輸出功率提高500馬力(373千瓦)。廢氣渦輪復合技術可將發(fā)動機的性能提高25% MT135發(fā)動機的研制工作得到了法國政府和美國TRADEC的支持。1995年5月， MT135發(fā)動機成功地向美國TRADEC進行了輸出功率為1000馬力(746千瓦)的演示試驗。在此之前，梅爾基奧爾公司還曾用這種體積約為1立方米的發(fā)動機進行過輸出工率高達1550馬力(1156千瓦)的試驗，這也就是說，在這種情況下，發(fā)動機的升功率超過200馬力(149千瓦)/ L。

梅爾基奧爾公司目前繼續(xù)用Mark2氣門調(diào)節(jié)系統(tǒng)改進該發(fā)動機，這種氣門調(diào)節(jié)系統(tǒng)可提高發(fā)動機的進、排氣能力并且允許將氣缸缸徑從135毫米提高到160毫米。梅爾基奧爾公司所獲得的這種高的功率密度是非常值得注意的，它使人們看到了未來的希望。

某型坦克的動力包

綜上所述，我們看到，西方國家在90年代中后期，對于坦克發(fā)動機的改進和性能的提升十分重視，而這些改進往往集中在部件的技術升級和改進設計方面，并沒有太多革命性的變化。于是，一些技術僅達到國際先進水平的國家，就可以抓住這一機遇，在已經(jīng)掌握和擁有的技術儲備上，通過自行研制、測繪仿制等方法，沿著已經(jīng)形成的科研思路，實現(xiàn)比較高的技術指標。