坦克之心 - 浅谈坦克发动机发展历史与变迁

坦克之心---浅谈坦克发动机发展历史与变迁

坦克自诞生道今天，走过了将近一个世纪的路程，作为坦克的心脏，坦克发动机的发展经历了“汽油机化”、“柴油机化”、“柴燃争霸”三个发展阶段。此文简要的介绍一下坦克发动机的发展历程· “汽油机化”

早期的坦克基本上都是汽油机，也有蒸汽动力的坦克，由于早期蒸汽机有体积过大，热能效率低等缺点，并没有成批生产。

世界上第一辆坦克---英国“小游民”坦克与在索姆河战役中首次出战的马克I型坦克都使用的是戴姆勒公司生产的直列6缸水冷汽油机，最大输出功率只有77千瓦，相比之下它的28吨重量，配上功率这么低的坦克功率，只能用小马拉大车来形容了。它的坦克单位功率只有可怜的2.75千瓦/吨，所以最大速度只有6KM/小时。比人的步行速度还慢。而且发动机噪声巨大，乘员车内简直无法交流，只好靠比划手势，下达命令。对外通讯设备极为落后（就算给车里配了电台，我想在车里也听不清）只能靠信鸽和车外步兵敲击坦克车体来传达，美军名将乔治·巴顿就曾经在敲坦克时负过伤。 坦克鼻祖--英国小游民坦克早期所选用的坦克发动机尽管很原始，但它使坦克有了机动能力，开创了机械化战争的新时代。

第一次世界大战结束后到30年代后期，有些国家的坦克发动机主要是由航空发动机改装的，美国30年代中期开始研制，40年代开始生产的M3系列轻型坦克中的

M3,M3A1,M3A2所使用的发动机是由美国大陆（Continental）公司生产的R-975-EC2或C1星型风冷汽油机，功率245千瓦，坦克单位功率已经达到了20千瓦/吨，最高时速超过50KM/每小时。

德国从1936年装备的PzKpfW2系列轻型坦克开始直到1939年装备的PzKpfW3中型坦克和二次世界大战中德国坦克部队主要装备的武器—PzKpfW4坦克，最后至1942年成批生产的PzKpfW5系列坦克，全都采用汽油机。英国30年装备的轻型坦克至1940年开始生产的邱吉尔步兵坦克直到二战后装备的第一代主战坦克--逊邱伦主战坦克也都以汽油机作动力，所以直到二次世界大战期间，绝大多数坦克采用汽化器式汽油机。

从使用民用汽油机到到使用设计专用的坦克汽油机，坦克发动机作为一门专业独立的技术已经日渐成熟，汽油机虽有体积小，结构更为紧凑，较低的生产成本和良好的启动性能等优点，但是燃油消耗率高的缺点阻碍了在坦克上的应用。为克服这一致命缺点，德国，美国，英国都采用了燃料喷射式汽油机，德国在这一技术上是比较领先的，到了二战末期，采用燃料喷射系统的玛依巴赫公司的HL230汽油机使虎II

和美洲豹坦克的功率从515千瓦提高到662k千瓦，坦克的最大时速达到50KM的时速。二次大战中大规模的坦克战，“闪击战”使坦克使坦克成为了地面战争的主角，坦克发动机正所谓劳苦功高。M3/M5轻型坦克使用的C1星型航空汽油机“柴油机化”

早在20世纪30年代，有一些国家便先后研制出坦克用的柴油机，开创了坦克发动机“柴油机”化的先河。但性能较高、专为坦克设计的柴油机于50年代末才在坦克上广泛使用。至60年代，新装备坦克都采用了柴油机，实现了坦克发动机的柴油机化。

最早使用柴油动力的典型坦克有波兰的7TP轻型坦克（1932年，采用的是德国造的“绍勒尔”柴油机)）、日本的89乙轻型坦克（西方称89B，重仅10吨），7TP和89乙只是轻型坦克，发动机的最大功率仅为73～110千瓦。速度也只有25KM/小时左右。尽管柴油机算不上是一个新机种，柴油机和汽油机都是往复活塞式内燃机，但是，柴油机和汽油机的差别还是相当明显的。两者的主要不同点是，汽油机是火花塞点火式内燃机，以汽油为燃料；而柴油机则为压燃式内燃机，以柴油为燃料，靠气缸内压缩空气形成的高温使柴油混合气自燃。

相比之下，柴油在运输，储存和使用的过程中较汽油的安全系数高的多，由于汽油机以汽油为燃料，非常容易着火，即

使是油管被打破，也容易引起灾难性的火灾，使坦克的战场生存率大大降低。还有柴油机的燃油消耗率要比同功率的汽油机要低二至三成，大大降低了燃油的消耗率。坦克的发动机从汽油机发展到柴油机，是历史的必然。

二次大战中，参战各国坦克大多使用的汽油机，而苏联在二战的坦克发展中却是独树一帜，除了T-26、T-70等早期装备的坦克任然使用汽油机以外，T-34/85，KV-1等主力坦克都采用了柴油机。说起大名鼎鼎的T34/85就不得不说说它的心脏，B2型 V形12缸水冷柴油机，在转速1800转/分钟时功率为368千瓦，坦克单位功率为11.5千瓦/吨，能给T34/85带来55KM的最高时速。使得T34/85成为二战中机动性最好的坦克之一。

B2柴油机是在1936年哈尔科夫机车制造厂试制的БД-2柴油机的基础上改进而成，通过100小时的国家试验，于1939年投入成批生产。

1940年对B2柴油机进行了改进，命名为B2-34柴油机，成为了T34/85中型坦克的心脏。

该机研制成功以后，从40年代到70年代成为苏联唯一的中型坦克(从T-34到T-72)和重型坦克发动机。还研制了B2-K柴油机，结构与B2-34区别不大，但功率强化到441kW(600马力)/2000r/min，作为KB重型坦克的动力。B2柴油机在军用履逞车辆领域大致发展了20余种型号(包括直列6缸机

型)，用于40多种车型，在基本结构和体积大体不变的情况下，功率由368kW(500马力)提高到574kW(780马力)，寿命由100h增加到700h。

B2系列柴油机被称为苏联装甲车辆的传家宝

与世界各国坦克发动机相比，苏联在30年代创制B2柴油机时就向设计师们提出要使该种发动机在60年代以前仍能处于世界坦克动力装置的领先地位。实践表明，该机满足了苏军当初提出的设计要求。

但由于现代战争对坦克机动性的要求愈来愈高，日益显出该机功率增长不能满足主战坦克的要求，逐渐失去了它的先进性。

B2柴油机一直沿用至今，直到今天仍然在苏制坦克和装甲车辆动力装置方面占有重要地位。

欧美等西方国家在坦克柴油机上发展也比较早，早在1927年英国里卡多公司就设计了一种装甲车柴油机，但是到1935年才在MK3A.MK6E2坦克上使用柴油机。1934年德国为PzKpfW1A轻型装备了柴油机，1934年试装克虏伯(Krupp)M601风冷柴油机，但是因功率不足而终止。美国在1937年完成了几种对星型航空发动机改用柴油的试验。M3A3、M3A5和M4A2中型坦克都装用2台功率为138kW的GMC6046型2冲程柴油机。但后因美国柴油供应受限制，1946年专为坦克设计的首先用于M46中型坦克的是AV-1790

汽化器式汽油机，继而改为AVI-1790燃料喷射式汽油机，至1959年才演变为AVDS-1790柴油机。该柴油机的出现标志了当时世界坦克发动机柴油机化的发展趋势，至80年代初M1坦克服役以前，柴油机是装备坦克的唯一动力。 二次世界大战以后，进入装备的柴油机逐步增多。从汽油机到柴油机，是一个渐变的过程。因为柴油机也有它的缺点，突出的是柴油机的工作噪声大，容易冒黑烟，低温条件下起动困难等。直到柴油机逐步克服了它的缺点，性能大幅度提高后，才全面压倒了汽油机。1960年，美国M60主战坦克的问世，标志着坦克动力装置“全面柴油机时代”的来临。目前，坦克的动力装置几乎全部为柴油机，开创了坦克柴油机的黄金时代。

20世纪七十年代后，应为科技的迅速发展，坦克柴油机的性能大幅提升，主要是采用了增压技术。增压柴油机的特点就是，喷油多，进气多，使发动机能发出更大的功率，效能是普通发动机的好几倍。通过采用高增压、中间冷却、旁通补燃等多项技术措施，目前坦克柴油机已经达到相当高的技术水平。例如德国的“豹”II，法国的“勒克莱尔”主战坦克的发动机最大功率度达到了1100千瓦的高水平，而且整个发动机的体积还很体积更小，结构更为紧凑。体积也只有一立方米左右，而同样功率的民用柴油机差不多有一个集装箱大小。不过，这是以发动机强化程度高、使用期短、采购价

格高为代价的。一台坦克发动机，使用时间只有500~1000摩托小时，而价格高达50万~100万美元。同样功率的民用柴油机可以工作5000小时以上，价格还不到它的1/10。 中国的坦克发动机发展经历了修理、仿制、改进和自行设计阶段，已有40多年历史。在此期间内，中国从无到有逐步建立了比较完整的坦克发动机教学、科研、生产、管理体系，不仅有了相当规模的军用发动机制造厂，而且还有了研究测试手段比较先进的专业研究所，培训并形成了一支具有相当水平的技术专业队伍。中国从50年代末开始仿制苏联B2 -54A坦克柴油机，从而试制成12150L系列发动机，60年代初开始装备，用于59式坦克及其军用车辆，到现在亦发展了多种机型。七十年代初期开始在12150L柴油机上应用涡轮增压技术，1974年研制出第一台初样机，经过10多年研制、试验和结构改进，涡轮增压的12150ZL柴油机于1987年生产定型，功率为537kW(730马力)，用作80 式主战坦克的动力。

功率为537千瓦，用作80 式主战坦克的动力。七十年代中期开始对西德KHD公司BF413系列发动机进行许可证生产，七十年代末研制了6V150柴油机。八十年代中期又进行了MTU公司396系列柴油机的许可证生产，所有这些发动机都广泛用于军、民用领域。

从二十世纪三十年代末至二十一世纪前十年的七十年间，坦

克柴油机经历了七十年以上的使用年限。毫无疑问“柴油机化”是坦克发动机的主旋律。德国MTU系列增压柴油机“柴燃争霸”

燃气轮机尽管到80年代初才首次装备M1坦克，但早在1872年，德国人施托尔策就设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。

二次世界大战结束后西德就进行了坦克燃气轮机的研究，法国首先在坦克上安装燃气轮机进行了试验。英国在1954年举办的一个军事技术装备样品展览会上展出一辆安装由帕森斯(C.A.Parsons)公司研制的735kW燃气轮机的试验型康克洛重型坦克。苏联在六十年代进行了燃气轮机装车试验；七十年代初研制的燃气轮机坦克曾在乌克兰哈尔科夫野外试验中心试验；

1980年，美国将AGT－1500型燃气轮机装到M1主战坦克上，标志着坦克动力装置“柴燃争雄”时代的开始。M1主战坦克的心脏--AGT－1500型燃气轮机燃气轮机可以说是一种“结构复杂、原理简单”的内燃机。由于它的工作温度高，各机件只有旋转运动而没有往复运动，故可以使工作涡轮达到极高的转速（22500转/分），输出功率相当高。燃气轮机的优点是1.结构简单、重量轻、体积小，燃气轮机结构简单，

总零件数比柴油机少30%，运动件只有柴油机的1/5，轴承数是柴油机的1/3，密封件和齿轮数是柴油机的一半。2.维修简便 该燃气轮机采用模块化设计方法，且便于从上面接近，附件的修理和更换无需拆卸发动机，2/3的维修工作不需挪动发动机；吊装方便，1h内可以取出发动机并重新安装好；机油消耗量仅为柴油机的1/10，不需定期更换机油和机油滤清器。 3.冷起动性能好 燃气轮机摩擦件少，起动力矩较小，可以使用轼率较小的起动电机。该燃气轮机在-31℃的低温下不需预热即可起动；豹2坦克MB873柴油机在-18℃条件下需要预热才能起动。 4.负荷反应快 燃气轮机从惰转达到全功率运转的时间短，只要燃料建立起稳定的燃烧，部件就可达到工作温度，很快就可输出全功率，因而可提高坦克加速性。该燃气轮机从惰转到输出全功率只需2.5s，而柴油机需要2～3倍的时间。 5.扭矩特性好

燃气轮机(双轴或三轴结构)的扭矩随动力涡轮的转速降低而增大，具有良好的越野性能。因扭矩储备系数大，可以简化传动装置。对于液力机械传动而言，可以减少使用液力变矩器的时间，因而可减少传动装置的散热量和提高传动装置的效率。6.多种燃料性能好 该燃气轮机常用的燃料是1号、2号柴油和4号、5号喷气机燃料，急需时可使用汽油、煤油。如需改变燃料，只需根据燃料的比重转动驾驶室中的刻度盘，操作很方便。7.排烟少、振动小、噪声低.

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