巨兽雄心——漫谈坦克发动机发展(2)

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导读:巨兽雄心——漫谈坦克发动机发展(2) 从坦克出现到一战后的“繁荣时代”,坦克从选用发动机到设计专用的发动机,表明坦克发动机作为一门独立的技术已经趋于成熟。专用坦克汽油机的结构更紧凑,更适于坦克的总体布置,经济性更好。这种情况一直持续到1929年“大萧条”的开始。 由于“大萧条”世界主要资本主义国家都迎来了经济大衰退,但就是在这种情况下出人意料地促进了各种新科技的发展,在发动机方面,由于老式动力装置的技术性能差,日常燃油消耗高,迅速被新一代更省油、功率更高的型号所取代。 虽然早在1

巨兽雄心——漫谈坦克发动机发展(2)

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从坦克出现到一战后的“繁荣时代”,坦克从选用发动机到设计专用的发动机,表明坦克发动机作为一门独立的技术已经趋于成熟。专用坦克汽油机的结构更紧凑,更适于坦克的总体布置,经济性更好。这种情况一直持续到1929年“大萧条”的开始。

由于“大萧条”世界主要资本主义国家都迎来了经济大衰退,但就是在这种情况下出人意料地促进了各种新科技的发展,在发动机方面,由于老式动力装置的技术性能差,日常燃油消耗高,迅速被新一代更省油、功率更高的型号所取代。

虽然早在1897年,法国出生的德国工程师狄塞尔就研制成功可供实用的四冲程柴油机,并因为它明显地提高了热效率而引起人们的重视,但由于早期的柴油机使用压縮空气喷射燃料,附属装置庞大笨重,只用于固定作业,二十世纪初才开始应用于船舶。1922年,德国人博世发明了机械式燃油喷射装置,逐渐替代了空气喷射。因为小型化新型燃油喷射装置的发明,1920年代后期,出现了小型、高转速、适用于陆地车辆的柴油机,由于其与生俱来的高效、省油的优点,开始获得广泛的应用,甚至还出现了用于飞机的航空柴油机。

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1928年,英国研制出一种66千瓦的坦克柴油机,由于功率偏低,没有得到采用。随后日本等一些国家也相继研发、采用了坦克柴油机,但都属于功率较小、性能较低的类型。“第一种现代坦克柴油机”的称号,当之无愧的属于苏联开发的B-2系列大功率柴油机。在经历了二三十年代曾经喧嚣一时的航空柴油机研发热潮后,开发者吸取了相关的经验教训,大量采用了高强度铝合金作为机体结构材料,有效的降低了发动机重量,提高了紧凑性。但是,受到迅猛发展的航空技术发展的牵引,大功率汽油机得到了更大的发展。由于转速可以更高,而压缩比、最大爆发压力都比同等级的柴油机低,所以汽油机要比柴油机更容易获得较大的功率,于是,各大国普遍采用了借鉴航空发动机技术设计的新型汽油机作为新一代的坦克动力,甚至直接将航空汽油机改为坦克动力装置。在二战爆发之前,除苏联、日本外,其他主要国家的坦克动力都是以汽油机为主,据统计,当时世界上装备的坦克,发动机是汽油机的占了71%,使用柴油机驱动的只有29%。

而在之后的第二次世界大战中柴油机更是由于柴油在运输、存储和使用过程中较汽油安全得多,再加上柴油机的燃油消耗率较相同功率的汽油机要低20%~30%,而成为了世界各大坦克强国的首选发动机。在各国这一时期的坦克发展中从各自所处的战略位置,制定了各具特色的坦克发动机发展规划,下面就以几个主要的参战国为例,了解一下坦克发动机在这一繁荣时期的发展。

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苏联

从一战前的沙皇年代起,特别是在日俄战争中,骁勇善战的哥萨克骑兵遭到日军机枪和火炮的迎头痛击之后,俄罗斯开始大力发展装甲汽车,以求获得更加可靠的机动突击兵力。当第一辆坦克出现之后,俄罗斯的设计师们也迅速拿出了自己的坦克方案。但是由于战争导致民不聊生,随后爆发的革命不仅推翻了沙皇,也中断了包括坦克在内的新型装备的研制生产。内战中的红军和白军都广泛使用了装甲汽车,还有部分来自当年协约国援助的轻型坦克。

布尔什维克取得最终的胜利后,虽然新生的苏维埃国家百废待兴,但是以列宁和斯大林为代表的领导人们都深切的认识到,在资本主义和共产主义的尖 锐对抗中,在老牌帝国主义国家的封锁下,没有强大的军事力量拱卫,任何发展都只能是梦呓。所以,建设一支现代化的强大红军,成为刻不容缓的任务。

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由于战争的破坏,国内技术发展中断,新生的苏俄巧妙地利用帝国主义国家之间的矛盾,一定程度上修复了与主要工业国家的关系,相继引进了许多较 为先进的技术(包括军事技术,比如在二战中名扬天下的T-34中型坦克,其传承就来自于从美国引进的T3“克里斯蒂”坦克),并开始健全科研体系,培养出自己的研发力量。

二战前苏联坦克基本上都是以汽油机作为动力, 表型号有T-26轻型坦克(动力为一台гA3风冷汽油机,转速2200rpm,功率67千瓦,最大速度30千米/小时,最大行程200千米)BT系列快速坦克(早期的BT-2动力为一台M-15T水冷汽油机,由“自由”型航空汽油机改型而成,转速1750rpm,功率331千瓦,后续型号改为一台M-17T水冷汽油机,是M-15汽油机的改进型号,功率368千瓦,由于该型坦克战斗全重较轻,履带行驶最大速度可达52千米/小时)以及T-28中型坦克(动力为一台M-17水冷汽油机,功率368千瓦,最大速度23千米小时,最大行程140千米)等。由于这些坦克上装备的汽油机耗油率较高,导致坦克最大行程不大,不能有效满足在广阔的苏联大地上机动作战的要求,而当时的苏联石油工业技术水平较低,不能大规模提供高标号汽油,使得发动机实际运行中的有效功率下降,更加突出了汽油机的劣势,还有一个严重的问题是,M-15/M-17系列汽油机是引进美国“自由”型发动机技术生产的,具有“资本主义血统”,从政治角度上来讲,也不适合作为主战装备的动力。于是苏联人开始寻求一种新型坦克发动机,要求具备不低于现有大功率坦克汽油机的性能表现,而且能同时满足计划中的中型坦克和重型坦克的装备要求。

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研制新发动机的重担,与研制新型中型坦克的任务一起,交给了哈尔科夫机车制造厂。1936年哈尔科夫机车制造厂试制的вд-2柴油机经过改进,顺利通过了100小时的国家试验,定型为B-2坦克柴油机,于1939年投入批量生产。新型发动机性能优越,结构简单,对当时的苏联来说,便于大量生产,便于战士掌握,便于军需后勤供应,具有深远的战略意义。

研制B-2柴油机时,向设计师们提出了似乎是不可能达到的要求——使该种发动机在投产20年后,仍能处于世界坦克动力装置的领先地位。设计师们抓 住坦克发动机功率要大、体积要小这一主要矛盾,尽可能地提高单位体积功率,同时提高发动机的可靠性,然后提高使用性能和满足其他要求。实践表明,该发动机满足了苏军当初提出的设计要求。

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B-2坦克柴油机为四冲程水冷直接喷射式柴油机,在设计上有以下一些主要的优点:

1、总体结构布置紧凑,采用60°夹角V型12缸布置,小缸心距的主副连杆结构。上曲轴箱、气缸体、气缸盖是分开的,左、右气缸盖和左、右气缸体均制成6缸为一整体。上曲轴箱是主要承力部件,其上装有埋入很深的缸体双头螺栓和轴承盖双头螺栓。机体周围固定着各种附件。喷油泵、发电机、机油滤清器固定在上曲轴箱上,水泵、机油泵、输油泵固定在下曲轴箱上。

2、大量采用高强度铝合金制造主要结构。气缸盖、气缸体、上曲轴箱和下曲轴箱都采用铝硅合金制造,在保证发动机的结构强度的前提下,大幅度减轻了重量。

3、采用顶置凸轮轴、顶置四气门、凸 轮直接驱动气阀的配气机构,每列气缸顶部有一根通过锥齿轮-轴传动的凸轮轴,每缸有两个进气阀、两个排气阀。这样的设计使得进排气的时刻更加准确,换气质量大大提高,有效的提高了燃料燃烧做功的效率。(作为对比,直到新世纪初,中国的轿车广告中,还将配置顶置凸轮轴,单缸多气阀的发动机作为卖点之一)。

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当然,B-2柴油机也有它的缺点,最主要的缺点是,为了縮短发动机长度,该机采用了小缸心距设计,缸心距与气缸直径之比只有1.17,这使气缸套、机体件以及曲轴的刚度较差,从而影响了柴油机的功率提高和大修寿命。

B-2系列坦克柴油机首先装备了BT快速坦克的后期型号(BT-7M),1940年,在对B-2柴油机进行改进后,推出了B-2-34柴油机,从这个编号可以看出,这 是作为著名的T-34坦克(早期型战斗全重约26吨,最大速度54千米/小时,最大行程300千米)的配套动力生产的,功率为368千瓦,1943年,在对B-2-34进行进一步改进后,定型为B-2-34M,安装于T-34/85中型坦克上。

1940年,在发展B-2-34柴油机的同时,还研制了适用于重型坦克的B-2-K柴油机,结构与B-2-34区别不大,但功率强化到441千瓦,作为新型KV系列重型坦克的动力。强化功率虽然满足了重型坦克的动力要求,却带来了一个恶果,就是使得发动机可靠性严重下降,导致战争初期损失的KV系列重型坦克中,多数是因为发动机故障而被迫放弃的。为了解决这个问题,1942年,在对B-2-K柴油机进行了适应性改造之后,出现了 B-2-10型坦克柴油机,装备于在KV重型坦克基础上发展而来的JS-2重型坦克(战斗全重约46吨,最大速度37千米/小时,最大行程250千米)上。该柴油机的功率虽然从B-2-K的441千瓦调小到了382千瓦,但最大扭矩与B-2-K相同因而扭矩储备系数大大提髙,可靠性也得到了明显的改善。

在整个二战过程中,苏联生产的所有中型坦克、重型坦克以及它们的衍生型号战车,都装备了B-2系列坦克柴油机,毫不夸张的说,从莫斯科到柏林,苏 联红军日益强大的装甲突击力量,完全是B-2系列柴油机推动的功劳。(未完待续)

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本文内容于 2013/12/3 11:27:22 被燕过无痕编辑

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