坦克動力系統如何適應不同的地形環境?

        科普中國-軍事科技前沿 2021-02-25 17:15:07

        目前,絕大多數內燃機車輛的動力從發動機傳遞到車輪的過程中,需要一套動力復雜的傳輸機構,這套機構能夠改變車輛的行駛速度、運動方向和主動輪上的扭矩,使車輛的動力裝置具有最佳的功率輸出特性,從而提高其機動性和燃油經濟性,它將發動機一根動力輸出軸的單純旋轉轉化成為車輪軸上實實在在的動力,這套機構就是坦克傳動系統。用專業術語概括這個原理,稱之為:坦克裝甲車輛的傳動裝置是將發動機的動力輸出至行動部分的所有部件的總和,是車輛推進系統的主要組成部分之一。

        圖注:坦克的傳動裝置和動力艙頂部散熱器

        圖注:坦克的作戰地域往往是車輛難以形式的復雜路面,對動力系統性能要求很高

        根據計算,坦克的功率在經過傳動裝置后,僅有一部分傳遞到主動輪上,成為坦克行駛的直接動力。如果將發動機動力輸出軸直接連接上坦克的主動輪,理論上確實能夠最大限度地減少動力在傳動中造成的損失,但坦克裝甲車輛在行駛時,所遇地形很復雜,行駛阻力的變化很大。例如,坦克在平坦而堅實的道路上行駛時,行駛阻力不大;但在上陡坡(一般要求坦克能爬30的陡坡)或在松軟路面上行駛時,阻力便大大增加。從多年來的測試結果來看,坦克行駛所遇阻力的變化范圍一般在10倍以上。因此,就需要一套傳動裝置使坦克主動輪的扭矩擁有較大的變化范圍,以適應復雜多變的路面環境。

        圖注:三代坦克的火控系統能夠在運動中命中目標,具備動態瞄準、動態追蹤、自動發火功能。

        除了對地面環境的適應需求,在實戰中傳動系統性能的高低也直接影響坦克的戰場生存能力。比如己方車輛被敵方車輛的獵-殲式火控自動追蹤瞄準時,坦克需要在低速或靜止的狀態下突然加速,甩掉敵方車輛火控系統的鎖定,如果傳動系統性能不佳,坦克加速就會比較“肉”,甚至出現機械故障。

        現在坦克裝甲車輛上采用較多的活塞式內燃柴油發動機,這種發動機的特點是轉速和扭矩變化范圍比較小,而坦克在實戰中的行駛速度慢則5-6千米/小時,快則60-70千米/小時,發動機扭矩變化范圍一般只在1-1.2倍左右、轉速變化一般在1-3倍之間,而速度快慢則在1-10倍之間,因此,活塞式內燃發動機的特性顯然不能滿足車輛的行駛速度和行動部分扭矩變化范圍的要求,這些必須依靠傳動裝置來實現。

        除了滿足坦克向前沖的功能,在某些情況下,坦克需要倒車行駛,但發動機曲軸只能向一個方向轉動,不能倒轉。故可利用傳動裝置中的變速機構,在發動機曲軸旋轉方向不變的情況下使車輛倒駛。或者在車輛需要停留在原地但不熄火的情況下,通過中斷動力的傳遞實現動力不通過傳動裝置輸出到主動輪,即掛空擋。

        圖注:“阿瑪塔”坦克采用的X型布局發動機,結構更加緊湊,單位體積功率較高。

        目前,坦克傳動裝置技術要求較高的要數俄羅斯“阿瑪塔”坦克,據烏拉爾機車車輛制造廠聯合體公司總經理西延科介紹,“阿瑪塔”坦克即將換裝功率高達1800馬力的全新發動機,為了使坦克動力系統的性能得到最優發揮,該車采用自動換向變速箱,與僅擁有一個倒車檔的傳動系統相比,“自動換向”變速箱擁有8個前進檔和8個倒檔,由于采用這種傳動系統,改進后的“阿瑪塔”坦克在一些緊急條件下,駕駛員通過車輛前后攝像頭傳輸給車載LED的影像,可以在車輛不用轉向的情況下,能夠以相同的速度向前或向后行駛,這種能力極大提高了車輛的戰場生存能力,可以作為未來一段時間內坦克傳動系統設計的典范。

        劉曉峰:裝備專家,長期從事武器裝備論證、預研制工作,主持軍工企業省部級重點項目1項,為國防裝備建設提供決策性重要參考1項,參與新一代裝備關重件試制工作2項,為裝備研制和使用部門提供重要建設性改進意見并得到采納2項,擁有行業內著作1部,在《坦克裝甲車輛理事會論文集》發表裝備發展規劃論文1篇。

        出品:科普中國

        作者:劉曉峰

        策劃:金赫

        監制:光明網科普事業部

        關鍵詞: 坦克 動力 系統 如何

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