田桂軍+虎嘯

評價主戰(zhàn)坦克的作戰(zhàn)能力主要體現(xiàn)在火力、機動性、防護力和指控能力四個方面。坦克發(fā)動機作為機動性的動力源，其在坦克構成中地位舉足輕重，因此人們經(jīng)常把坦克發(fā)動機比作坦克的“心臟”。坦克從誕生至今的百年時間中，坦克發(fā)動機的發(fā)展與作戰(zhàn)要求的不斷提高密切相關，它經(jīng)歷了選用發(fā)動機、專門研制發(fā)動機和柴油機化等階段。

追溯起源

1939年以渦輪噴氣發(fā)動機為動力的飛機在德國騰空而起。1941年，噴氣式飛機首次在英國進行了飛行試驗。此后，短短的10多年時間里，作戰(zhàn)飛機全部使用了燃氣輪機。航空動力發(fā)展如此大的變革，其根本原因是，燃氣輪機較往復活塞式發(fā)動機具有更高的單位體積功率和單位重量功率，較高的可靠性和耐久性。

由于燃氣輪機在飛機上展現(xiàn)的杰出性能，蘇、英、美等國于20世紀50年代開展了多種用于地面車輛燃氣輪機的研究、制造和試驗。1976年，以GTD-1000燃氣輪機為動力的T-80坦克正式列裝于蘇軍。1979年命名為AGT1500的美國坦克燃氣輪機正式投入生產，隨即裝備于美軍M1系列坦克。

燃氣輪機的誕生及運用于坦克，讓現(xiàn)代坦克進入了“柴油機和燃汽輪機共存階段”。據(jù)2014年6月初媒體報道，中航工業(yè)南方1MW級微型（1 000千瓦級）燃氣輪機國產001號機試車獲得圓滿成功，以該級別燃氣輪機為動力改裝坦克試驗也取得圓滿成功，為后續(xù)場地試驗和高原適應性試驗開了一個好頭。這標志著南方公司已經(jīng)完成MW級燃氣輪機國產化，全面掌握了MW級燃氣輪機的設計、制造、試車整個過程，為我國坦克動力家族增添了一名新成員。

與坦克柴油機相比，燃氣輪機的技戰(zhàn)術優(yōu)勢主要是：優(yōu)異的扭矩特性和起動性能；多燃料的適應性、較高的單位體積功率、單位重量功率和較高的可用性，但其也存在燃油消耗更大等缺陷。關于坦克發(fā)動機采用燃氣輪機還是柴油機的爭論有50余年，但至今也沒有統(tǒng)一的結論，主要原因是兩者目前都還沒有完全取代對方的絕對優(yōu)勢。這種爭論對坦克發(fā)動機的發(fā)展是有利的，也是出臺正確的決策所必須，但爭論應該有充分論據(jù)、客觀文獻和使用實踐的有力支撐。

中國是坦克研制和裝備的大國，幅員遼闊和氣候及地形的多樣性決定有發(fā)展坦克燃氣輪機的戰(zhàn)術需求，燃氣輪機技術的不斷發(fā)展也為研制坦克燃氣輪機奠定了技術基礎。國產坦克用燃氣輪機的試驗成功，是中國坦克動力發(fā)展具有里程碑意義的事件，其不但增加了中國坦克動力的選擇，而且為國產坦克提高作戰(zhàn)能力開辟了一個新途徑。以MW燃氣輪機為動力改裝坦克試驗也取得圓滿成功，但這并不意味著未來國產新型坦克必定使用燃氣輪機，而是這種技術探索和儲備對于中國這個坦克大國來說是完全必要的。

那么，就讓我們回顧一下坦克發(fā)動機發(fā)展的歷程。第一次世界大戰(zhàn)初期，坦克使用的是功率為77千瓦的活塞汽化式汽車發(fā)動機，有時亦使用雙發(fā)動機動力裝置。從1928年英國開始為坦克研制專用發(fā)動機算起，坦克動力的發(fā)展已經(jīng)走過86年的歷程，發(fā)展了五代。軍事需求的變化和科學技術的發(fā)展，使得各個時期坦克發(fā)動機都具有不同的功能指標、性能和結構特征。

第一代坦克發(fā)動機

第一次世界大戰(zhàn)后，隨著矛和盾較量的發(fā)展，世界各軍事

強國紛紛開展了將火炮搬上坦克的研究。由于安裝火炮導致坦克重量（火炮本身和防炮彈毀傷而增加的裝甲厚度重量）激增。使得已經(jīng)使用到坦克上的發(fā)動機，無論從其功率、體積和重量等指標均不能適應坦克發(fā)展的要求。因此，研制坦克專用的發(fā)動機已成為各軍事強國軍方的必然要求。

自1928年后近20年間（至1945年），蘇聯(lián)、德國、美國和英國各為坦克研制出多種型號的專用發(fā)動機，這些發(fā)動機被稱為第一代坦克發(fā)動機。

蘇聯(lián)早在1932年就著手坦克柴油機的研制工作。1939年，哈爾科夫機車車輛制造廠（現(xiàn)屬烏克蘭）研制的以V-2為代號的V型60°夾角、12缸、水冷直接噴射式高速柴油機投入了批量生產。

1932年，美國大陸發(fā)動機公司研制的W670星型7缸、風冷四沖程汽油機（化油器式）和V型90°夾角、12缸、風冷汽油機。

上世紀30年代初，德國馬依巴赫發(fā)動機制造公司研制的V型90°夾角，12缸、水冷汽油機。隨后，在此機型基礎上又研制了X型16缸、渦輪增壓、風冷柴油機。

1941年，英國雷蘭德和羅爾斯·羅伊斯發(fā)動機公司共同將“梅林”航空發(fā)動機的功率低調，研發(fā)成星型風冷四沖程汽油機。

在這些坦克發(fā)動機中，除蘇聯(lián)選用了柴油機，其它均為汽油機。第一代坦克發(fā)動機為自然吸氣、四沖程發(fā)動機，經(jīng)歷了第二次世界大戰(zhàn)的嚴酷考驗。實戰(zhàn)檢驗表明，汽油機易于起火并導致二次毀傷。其點火系統(tǒng)產生的電磁場對坦克電臺通信造成干擾且汽油的運輸、儲存不安全。星型發(fā)動機不適于在密閉動力艙安裝，且而影響其性能的發(fā)揮。

第二次世界大戰(zhàn)中生產和使用最多，也是世界公認的著名坦克發(fā)動機是蘇聯(lián)V2-34柴油機和德國“馬依巴赫”發(fā)動機，其生產量均超過了10萬臺。

第二代坦克發(fā)動機

第二次世界大戰(zhàn)結束后，以美國、蘇聯(lián)為首先后成立了北約和華約兩大軍事集團。冷戰(zhàn)開始，首當其沖的是軍備競賽。增大坦克火炮口徑，提升命中概率，增強裝甲防護和車輛機動性而致使坦克要求研制結構緊湊，便于維修的大功率坦克柴油機成為各國軍方共同的需求。

蘇聯(lián)設計師在動力傳動艙容積最小化和動力傳動一體化設計理念指導下，通過對V2-34坦克發(fā)動機附件結構和布局改進，降低發(fā)動機的高度和長度，研制出自然進氣的、可橫置于動力艙的V-55（1958年）、V-62（1962年）柴油機和機械增壓的V12-6發(fā)動機（1957年）。

美國在AV1790發(fā)動機基礎上研制出了提高功率的AV1790-2汽油機（1959年）、AVI1790-8汽油噴射發(fā)動機和AVDS1790渦輪增壓柴油機。

德國在“馬依巴赫”汽油機基礎上，通過擴大缸徑、增加行程，研制出MB838CaM-500機械增壓預燃室式柴油機（1962年）。

英國羅爾斯·羅伊斯公司在德國的“容克”直列6缸、對置活塞發(fā)動機的基礎上，研制出了直列6缸、對置活塞、直流掃氣的二沖程柴油機（1965年）。

除AV1790、AVI1790汽油機外，坦克發(fā)動機實現(xiàn)了柴油機化，采用增壓技術和實現(xiàn)柴油機化是各國研制的第二代坦克發(fā)動機（1945～1965年）的主要特征，生產和裝備數(shù)量最多的是V-62和AVDS1790-2。上述發(fā)動機除V-62裝于36噸的T-62中型坦克外，其它均用于重達50噸左右的重型坦克。在冷戰(zhàn)時期，所有發(fā)動機都經(jīng)歷了局部戰(zhàn)爭，如AV1790-2、AVI1790-8先后用于朝鮮和越南戰(zhàn)爭；AVDS1790多次用于中東戰(zhàn)爭。V-62則經(jīng)歷了蘇聯(lián)對阿富汗的戰(zhàn)爭。

第三代坦克發(fā)動機

反坦克導彈和武裝直升機裝備部隊，給坦克在戰(zhàn)場上的生存能力帶來巨大挑戰(zhàn)，從而導致對新型坦克的火力、防護力和機動性能提出更高的需求。實現(xiàn)這些需求均與提高發(fā)動機功能指標有關。

各國軍方更強調坦克應具備最好的加速性能，以達可規(guī)避導彈攻擊的能力。根據(jù)美、蘇等國軍方實驗結果，單位功率在18.38～20千瓦/噸時，坦克可獲得最高的加速性能。從而對新型坦克發(fā)動機需求的功率大幅度增至735～1 119千瓦。

各國軍方根據(jù)坦克的作戰(zhàn)和使用，對發(fā)動機的可靠性，可維修性和耐久性也提出了具體要求。例如，蘇軍要求發(fā)動機的保險期為350～500小時，首次大修時間為1 000小時。美國陸軍要求發(fā)動機平均故障間隔時間為400～450小時，并提出模塊設計和附件易接近的布局原則。

蘇聯(lián)在動力傳動一體化設計理念的指導下，控制動力艙容積為2.8～3.4米3，以V12-6機械增壓柴油機為基礎，研制出橫置于動力艙的V-46機械增壓柴油機（1974年）。以研制的航空二沖程發(fā)動機為基礎，研制出橫置于動力艙的5TDF復合增壓柴油機（1966年）?？死锬蚝娇瞻l(fā)動機廠研制出三軸、無回熱循環(huán)的GTD-1000T（1978年）、GTD-1100T坦克燃氣輪機（1986年）。

美國軍方在盡量采用先進技術的思想指導下，同時開展同功率的兩種坦克發(fā)動機研制。大陸發(fā)動機公司在AV1790發(fā)動機的基礎上研制成功了可變壓縮比活塞、可變截面渦輪增壓的AVCR1360-2柴油機（1976年）。萊卡明發(fā)動機公司以T-50直升機用燃氣輪機為基礎，研制成功了三軸帶回熱循環(huán)、電子模擬控制的AGT1500燃氣輪機（1978年）。

德國馬依巴赫發(fā)動機制造公司在MB838Ca-500發(fā)動機的基礎上研制成功了渦輪增壓、水-空中冷MB873Ka-501柴油機（1977年）。

英國羅爾斯·羅伊斯公司以其“鷹”式柴油機為基礎，研制成功了V型12缸、60°夾角、水冷直接噴射式、渦輪增壓、空-空中冷的電控噴油的CV12TCA-1200柴油機。

日本三菱公司成功研制了V型90°夾角、10缸、二沖程、風冷復合增壓中冷的10ZF22WT（1974年）柴油機。

此間，二沖程復合增壓柴油機和燃氣輪機加入了坦克發(fā)動機的行列。第三代坦克發(fā)動機（1965～1980年）均安裝在性能得以全面提升的重量在43～60噸的主戰(zhàn)坦克上。據(jù)資料報道，它們裝備的數(shù)量是：AGT1500（含AGT1500A型）11 000臺，V-46約9 700臺，GTD-1000（含1 100型）4 500臺，5TDF約4 300臺和MB873Ka-501約4 000臺。10ZF22WT約900臺，且至今仍在服役。這一代坦克發(fā)動機，除5TDF、10ZF22WT外，都先后經(jīng)歷了兩次伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭和車臣戰(zhàn)爭。

第四代坦克發(fā)動機

1981年8月，美國陸軍提出研制新一代的坦克先進集成推進系統(tǒng)（AIPS），要求動力艙的容積比剛列裝的M1主戰(zhàn)坦克動力艙容積（7.8米3）減小1/3。為此，要求保持發(fā)動機功率不變，研制新的動力傳動集成為一體，且控制動力艙容積為4.8米3。

德國列裝的“豹”2坦克的動力艙容積為8米3，亦存在減小容積的同樣需求。因此，研制新的橫置于動力艙發(fā)動機，成為美、德兩國共同的需求。

根據(jù)軍事需求，美國康明斯發(fā)動機公司研制了V型12缸、60°夾角、可橫置于動力艙的油冷、可變截面渦輪增壓中冷、低散熱、功率1 081千瓦的柴油機。由于可靠性、燃油消耗率等指標未達軍方要求于1993年終止研制。通用電器航空發(fā)動機制造廠研制的雙軸帶回熱循環(huán)的LV100燃氣輪機于1995年完成設計定型。該機型比AGT1500零部件數(shù)目少且油耗大大降低。其橫置于動力艙并與傳動裝置一體化設計，使動力艙的容積降至4.75米3。

德國MTU公司在其MB873Ka-501發(fā)動機基礎上，通過減少排量，縮小外廓尺寸，提高平均有效壓力和轉速。采用電子控制的單體泵噴油和高壓共軌噴油系統(tǒng)，研制出了MT883Ka-500和MT883Ka-501新一代渦輪增壓水-空中冷柴油機；它們橫置于動力艙與傳動裝置構成動力艙容積為5.12米3。

俄羅斯以V-46、5TDF和GTD-1000三種機型為基礎，研制出橫置于動力艙的V-92S2渦輪增壓柴油機、6TD-1復合增壓二沖程柴油機和GTD-1250TF（1990年）、GTD-1450燃氣輪機。日本三菱重工研制出V型10缸、90°夾角、水冷、二沖程、渦輪增壓加掃氣泵的二級增壓中冷柴油機（10ZG32WT）。

法國UNI柴油機公司成功研制了V型8缸、90°夾角的四沖程、超高增壓（壓比為8）旁通補燃發(fā)動機（UDV8X1500）。

由于日本的10ZG32采用了水冷，俄羅斯的V-92S2采用了渦輪增壓技術，而使得第四代坦克發(fā)動機（1980～1995年）中的柴油機全部實現(xiàn)了水冷和渦輪增壓。

LV100坦克燃氣輪機在渦輪葉片材料、回熱等技術取得的成就，使其燃油消耗率和負荷特性都達到現(xiàn)代柴油機的水平。

由德國MT883ka-500/501發(fā)動機橫向布局并構成的歐洲動力裝置可裝于M1、“豹”2坦克，并使動力艙長度分別縮短950毫米、1 000毫米。21世紀初它又成功裝于M1A2和“挑戰(zhàn)者”2主戰(zhàn)坦克。目前，歐洲動力裝置已正式裝備于阿曼的“豹”2、阿聯(lián)酋的“勒克萊爾”和以色列的“梅卡瓦”4坦克，數(shù)量約900臺。

安裝GTD-1250燃氣輪機的T-80U坦克曾參加車臣戰(zhàn)爭。GTD-1450燃氣輪機則裝于“黑鷹”主戰(zhàn)坦克樣車并曾參加國際裝備展覽。

第五代坦克發(fā)動機

蘇聯(lián)解體，世界形成了美國獨大的后冷戰(zhàn)時期。此間（1995年至今），坦克的動力、火力、防護和指揮控制等技術取得了長足的進步和發(fā)展。從而導致對動力傳動提出了更高的需求指標。

60噸級戰(zhàn)斗車輛需求功率為1 119千瓦，發(fā)動機的升功率為68千瓦/升，且具有可接受的排氣煙度值和起動性能。發(fā)動機的散熱量不大于25.57千焦/千瓦·分。24小時戰(zhàn)斗中發(fā)動機燃油消耗量為890升。發(fā)動機體積減少35%，動力艙容積減小22%，即控制在3.8米3。

火力、防護等新技術需求的功率：電磁炮（相當口徑120毫米火炮）為1 119～1 493千瓦；電熱化學炮為448～597千瓦；行動部分主動懸掛為74.63～111.9千瓦；三防系統(tǒng)為37.3～74.6千瓦。

依據(jù)上述需求，美國陸軍與德國MTU動力公司于1997年開始了升功率為92千瓦的高功率密度發(fā)動機（HPD）方案研究。2010年，已研制成功6VMT890、10VMT892和直列4缸的4LMT897柴油機。

2005年LV100坦克燃氣輪機完成了從通用電器航空發(fā)動機制造廠轉至萊卡明公司批量生產。2007年后，其產品LV100-5已用于M1系列坦克的更換機型。

俄羅斯在V-92S2基礎上，發(fā)展了V-92S2F并完成了渦輪增壓中冷的V-99柴油機的研制。新研制的X型2V系列（8、12和16缸）渦輪增壓、直接噴射式燃燒室、水冷柴油機，12缸機型為A-85-3渦輪增壓空-空中冷發(fā)動機，共研制出16臺樣機。其中2臺完成了1 704小時臺架試驗，其余用于可靠性、高原和裝車行駛試驗。該型發(fā)動機可安裝到T-90坦克的動力艙。

20世紀90年代中期，以降低燃油消耗量，提高功率并控制動力艙容積在3.8米3為主要目標。俄羅斯政府決定研制由2級混流式壓氣機，2級軸流渦輪組成的單軸渦輪壓氣機轉子和由2級軸流渦輪組成的動力渦輪轉子的雙軸、帶回熱循環(huán)功率為1 327～1 471千瓦，燃油消耗率為231～280克/（千瓦·時）的坦克燃氣輪機。

烏克蘭以6TD-1復合增壓二沖程發(fā)動機為基礎，通過將增壓裝置的壓氣機改為2級壓縮，先后成功研制了功率為883千瓦的6TD-2和功率為1 103千瓦的6TD-3柴油機。

日本放棄了風冷、二沖程和復合增壓等技術，于21世紀初研制了四沖程、V型8缸、90°夾角、渦輪增壓中冷、共軌噴油帶電控管理系統(tǒng)的8VA34WT柴油機。

高功率密度發(fā)動機MT890系列機型可匹配機械傳動、綜合傳動裝置，而更引為關注的是匹配了集交流發(fā)電機、起動電機為一體并帶可自動解脫離合器的混合動力裝置，這可為坦克裝甲車輛提供高性能、緊湊和經(jīng)濟的新動力模式。

混合動力裝置的價值在于能夠為特殊運用提供巨大的改進潛力，主要由1臺內燃機和1臺電動機并聯(lián)混合組成，通過用串聯(lián)式混合動力或1臺傳統(tǒng)燃料發(fā)動機給電池充電。

除新研制的機型12VMT893、A-85-3和俄羅斯的雙軸、帶回熱循環(huán)的燃氣輪機外，其它均已列裝使用，其中V-92S2F和V-99已裝備約250臺，6TD-2已裝備約800臺，8VA34WT已裝備約70臺。