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长期以来,缺乏大功率引擎是制约我国主力坦克水平的一大技术瓶颈。经过不懈努力,我国在80年代末研发成功了多种1200马力的大功率柴油引擎。其中150HB系列的1200马力涡轮增压中冷式大功率柴油引擎的性能较为出色,被选中作为99式主战坦克早期型号的动力系统。可能是在设计时参考和借鉴了德国MTU公司的MB871ka501型引擎的设计理念,所以150HB引擎与其有着惊人的相似之处。由于安装了大功率引擎,51吨重的99式坦克的单位功率达到了23.54马力/吨,最大公路时速高达70公里/小时,0~32公里加速时间为12秒。在输出功率相同的情况下,150HB引擎的质量比英国“挑战者”坦克上安装的CV12TVC-1200型引擎轻15%。为适应装甲兵的发展要求,我国在150HB柴油引擎的基础上研发成功了具有世界水准的150HB1500马力大功率引擎,其研制时瞄准的目标是德国的MT883型引擎。目前,该引擎已安装在99式改进型坦克上。经测试,99式改进型坦克的最大公路时速和最大越野时速分别为80公里/小时和60公里/小时。

中国坦克动力系统的研制风雨过后见彩虹:150HB引擎性能世界一流

(上图为中国99A2主战坦克)

在第三代主战坦克研制时,我们曾经考虑引进过德国ZF公司的LSG3000传动,但由于90年代后,相关的产品进口和技术引进工作陷入中断,导致3代坦克的传动装置配套受阻,后来为了完成9910工程,不得不采用由T-72传动装置改进而来的机械行星传动装置,该传动装置仍然采用了传统的机械传动、液压控制装置,传动装置由传动箱、两个侧变速箱和同轴侧传动器组成。发动机扭矩通过固定齿轮箱和主动轴传递给双侧行星变速箱,同时它还驱动压气机、启动发电机和风扇。侧变速箱为行星式,带摩擦离合器,采用手动液压操纵,有7个前进档和1个倒档,驾驶员要根据不同的驾驶状态和地形频繁换挡,体力消耗较大,而且容易精神疲劳。转向操作仍采用了落后的液压助力双杆式操纵,驾驶员借助转换内侧的变速箱排档实现转向行驶。如果驾驶员将内侧变速箱降低一档,坦克则以两条履带的速度差实现相应半径的转向。驾驶员拉回操纵杆,安全制动一侧履带,则可实现坦克的最小半径转向。该操纵杆使用起来十分麻烦和费劲。虽然该传动相对59乃至96式坦克的机械固定轴变速箱以及机械操纵来说已经有了进步,但和世界主流的三代坦克如豹2,M1,勒克莱尔所采用的全自动液力机械综合传动装置,并且带有方向盘(或转向手柄)操纵的液压(液力)无级转向系统而言,差距还很大,只能算二代半的水平,也就是说99坦克被这个动力装置拖了后腿。打个比方,0-32公里加速,使用先进传动装置的坦克只需要6-8秒,而99在吨功率相差不大的情况下,居然要12秒;先进传动装置的倒档最高时速可达30-40KM,而99只有可怜的5-6KM,这在快速推进和撤退时吃很大亏,甚至只好“被动挨打”。西方坦克传动装置还有个很拉风的功能,那就是“中心转向”功能,也就是在车辆挂空挡时,功率仅通过液压马达/液力耦合器和差速装置经过汇流排传递给两侧履带,并且使它们以速度相同,方向相反的状态移动,这样就可以使车体以几何中心为转向中心,进行半径为零的转向,不要小看这个功能,这在地形狭窄的地方,或者是编队掉头撤退的时候很管用,短短的8-10秒就可以让这个车身掉个头,难怪西方坦克在军事展中总喜欢拿这个功能当做卖点出来炫耀,最著名的就是豹2在圆舞曲下用炮管顶着一盆香槟轻盈转身,而炮管纹丝不动,香槟滴酒不洒,车体回到原位,就是这样“惊艳的一转身”也使这个功能还得到了一个很浪漫的雅号——“沙场芭蕾”。当然,要有这个功能,要么是双流传动,要么就是两侧履带都有独立的驱动装置,可惜的是我们现役最新的99式坦克也做不到,只能实现一侧履带制动的原地转向,显得是十分笨拙,也是被一些“技术流”军迷诟病不已的。

99式坦克的发动机总算跳出了由苏联V2系列柴油机发展而来的“老150”的窠臼。通过引进借鉴德国MTU某系列军民两用机型,我们终于在发动机的制造工艺和技术水平上取得了飞跃性进步。新的发动机缸径仍然是150,被称作150HB发动机,为V型12缸60度夹角双涡轮增压中冷式发动机,额定转速2200rpm,最高转速为2450rpm,并且采用了先进的计算机控制高压共轨电喷技术,效率更高且更环保。99式采用的最大功率1200马力(883KW。平心而论,99式1200马力的发动机相对西方的1500马力是显得有点小,但是由于西方坦克大多在60吨以上,而我国99只有50吨出头,由此看来差距并不是很大,主要的差距还在传动装置上;然而随着99式不断的改进,特别是防护上面的不断加强,99也逐渐向55吨级别靠拢,1200马力发动机也显得力不从心,制约了坦克进一步提升,为此科研人员在原有的150HB-1200发动机基础上对涡轮增压器进行了强化,使其功率达到了1500马力(1103KW),最大输出扭矩高达5500NM,而且结构更紧凑,接近世界先进水平。

中国坦克动力系统的研制风雨过后见彩虹:150HB引擎性能世界一流

(上图为150HB发动机)

150HB发动机开发目标:高紧凑、高可靠、高经济、低散热,世界先进水平,在西方同类发动机没有的小缸心距结构下达到苏毛发动机达不到的高性能,并在性能、结构上保留一定裕度,为进一步持续发展改进打好基础150HB发动机保留并发扬了老150发动机体积小重量轻的优点,将以往的发动机技术研发模式进行重大改进,在原始设计阶段就将零部件性能技术参数充分优化,避免研制周期、成本严重失控。150HB发动机主要零部件预研阶段重点工作:(1)机体、缸盖有限元分析计算、表面应力、三维光弹性研究、超载30%动态模拟疲劳试验。曲轴、连杆预研工作类似;(2)活塞、连杆、轴瓦、衬套500小时满负荷试验;(3)配气机构零部件500小时模拟试验;(4)附件驱动机构70小时台架模拟试验;(5)对喷油泵进行模拟计算,与调速器一起进行350小时结构考核试验;(6)水泵、机油泵、柴油泵,分别进行350小时结构考核试验;(7)涡轮增压器叶片激光全息振动测试+超速破坏试验;(8)单缸性能全面试验研究+精确计算分析。

样机设计试制工作完成时,总体性能达标,耗油率低于预计指标9.5%,最高燃烧压力低于预计值6.5%,输出功率比国外着名发动机技术咨询公司提出的设计值高出20%,预研工作比较扎实。150HB发动机研制工作鉴定会上,22家单位的50名专家对技术文件、性能复试、装车运行录像进行严格审查后得出的结论:150HB大功率柴油机是我国自行设计制造的新型动力,设计研制技术路线正确。经台架、装车试验证明,整机达到国际先进水平。

北方工业公司(NORINCO)的消息来源显示,解放军最新型99改(99G)主战坦克使用了中国生产的1500马力柴油发动机,该发动机稳定性好。解放军99坦克基本型使用的1200马力发动机即将准备出口,这两款1200马力和1500马力坦克发动机都由山西某柴油机厂生产。99改坦克的出口审批即将结束。2012年将完成125毫米炮射反装甲导弹(gun launched ATM)的最后测试,该导弹射程5.5公里,99改坦克的总重量超过55吨,这款坦克还换装了2.5代热成像观瞄系统。汉和称,来自法国泰勒斯公司(THALAS)的消息称,该公司帮助中国改良熟成像技术。

中国坦克动力系统的研制风雨过后见彩虹:150HB引擎性能世界一流

(上图为巴基斯坦哈立德主战坦克)

据巴基斯坦坦克工业界的消息,巴正在改良“哈立德”主战坦克(Al-Khalid),目前生产了哈立德-1和哈立德-2样车各一辆,后者将换装中国生产的1200马力柴油发动机,而此前的方案是换装德国生产的1500马力发动机。此外哈立德-2坦克还将换装德国、韩国联台生产的自动变速器,据称,巴基斯坦准备与韩国现代集团成立一个合股公司,联合生产根据德国技术研制的全自动变速器,这将大大改善哈立德-2坦克的的操纵性能。2012年巴基斯坦正在向约旦、巴林推销哈立德坦克,还在帮孟加拉国测试一辆MBT-2000(哈立德坦克的中国名称),孟加拉国同中国北方工业公司2010年签署了进口44辆MBT-2000坦克的合同,2013年将交付完毕,这批坦克依然使用乌克兰生产的6TD-2柴油发动机。巴基斯坦坦克工业专家对6TD-2发动机的表现不满,其抗高温、防沙尘性能差,故障率较高,这是巴基斯坦希望在哈立德-2坦克上换装中国产发动机的主要原因。哈立德坦克在巴基斯坦沙漠地带的作战环境达50度,中巴正在巴沙漠地带测试中国造1200马力发动机。乌克兰制6TD-2发动机的交付工作似乎有问题,截止目前,44辆MBT-2000坦克所需发动机尚未全部到货,乌克兰6TD-2发动机工厂目前主要为依靠下列两项出口订单:泰国签署的BM OPLOT主战坦克用发动机和孟加拉国的MBT-2000所需发动机。

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