坦克自1915年現世至今,存在已經超過了一個世紀。同坦克一起有著漫長發展歷史的,還有「陸戰之王」坦克必不可少的關鍵部位:坦克發動機。早期投入使用的坦克,基本上都用的民用汽油機,甚至還有蒸汽動力的坦克。自然,缺點很多,輸出功率極低,因此坦克的速度很慢,而且發動機還會產生巨大的噪音。於是世界各國又開始在坦克發動機上不斷研發精進,坦克發動機的選擇從民用汽油機到研發專用的汽油機、柴油機以及燃氣輪機,坦克發動機早就因其重要性再加上有著極大的鑽研餘地而作為一門學科被獨立出來,坦克發動機方面的技術日益精進。
各個國家在坦克發動機領域都有自己的建樹。就拿蘇聯來說,其最具代表性的坦克發動機當屬V-2系列發動機。這種B2型V形12缸水冷柴油機能以高功率使得坦克性能大大提高,被人們用來和不同型號的坦克相配置,這些坦克後來大都在坦克史上小有名氣,這其中就包括了T-34、T-55、T-62、T-10M等坦克。德國在坦克發動機領域則更勝一籌。德國豹2主戰坦克的機動性和火力都非常出色,使用的是由世界領先的柴油發動機製造商製造的MB873Ka-501發動機。
人們一提起高品質汽車,首先想到的就是德國,從坦克發動機上我們就能略知一二。這種四衝程,12缸V型90°夾角,雙渦輪增壓和中冷,液柴油發動機,最高能達到1500馬力的發動機功率。即使到了今天,這個輸出動力也完全能滿足坦克需求。除了V-2系列發動機和MB873 KA-501柴油發動機之外,其他國家著名優秀的坦克發動機數量也不少,大多都選用的柴油機作為發動機。
在科技飛速發展的今天,大多數國家仍然是選擇用柴油機來充當坦克發動機,但美國和俄羅斯除了要使用柴油機外,還會將燃氣輪機安裝到坦克上,作為發動機使用。會出現這種情況,其實是受到了美俄坦克發展史的影響。二戰後,資本主義和社會主義的矛盾不斷加深,最終導致美蘇冷戰的形成,在這段時期內,兩國在軍事建設上互相追趕,海陸空三方的軍事設備都在進行比拼,所以他們對坦克性能的要求也在不斷增加,因此在製造坦克發動機時,和一般的國家就有所區別了,除了常規要求外,還需要更高性能的內燃機。
我們都知道燃氣輪機在飛機引擎上的使用性能是十分優越的,所以在有了這方面的想法後,他們也很快研製出了坦克專用燃氣輪機,而我們比較熟悉的美國的M1坦克及前蘇聯的T-80坦克都是在這個時候就開始使用燃氣輪機了。通過對比燃氣輪機和柴油機我們會發現兩者在實際運用上都有優點。在功率相同的情況下,燃氣輪機的重量要比柴油機輕,而柴油機優在燃油消耗率更低,使用時更讓人放心。另外燃氣輪機在這些方面還存在著明顯的不足,比如,轉速過快,會釋放很高的熱量,對比柴油機既不容易製作並且製作開銷還高,因此即使它的使用效果更好,但也只能運用在一些比較大的裝備上。而柴油機的使用範圍更廣,就比如說,我們經常可以見到的一些大型車輛都是用的柴油機,但絕對不會使用燃氣輪機。
我國是從1956年開始進行坦克的生產研發的,當時中國向蘇聯取了很多的經,還購置了B2坦克柴油機的生產配置,借鑑各種經驗終於仿製出12150L系列V型12缸水冷式柴油發動機現在說起來,一開始就正確的選擇了柴油機的研製,算是避開了很多的雷坑。正真到了七十年代,我國開始涉足坦克發動機的渦輪增壓技術,並成功的研製出自己的產品——12150ZL柴油機,功率就已經達到了730匹,與其他已經在坦克工業深耕許久的強國相比,遜色許多。
早在二十世紀八十年代末期,中國開始進行第三代坦克的技術攻關,在項目商討的過程中大家達成這麼一個共識,就盼著能搭載著一臺技術先進的,動力取得重大突破的柴油發動機。在坦克發動機研製方面德國做得非常的出色。所以當時在國際上享有盛譽的德國豹2主戰坦克成了我們學習的目標,並進行了一系列的改進,運用到99式主戰坦克的研究上並取得成功,150HB型柴油發動機作為它的推進器,功率有了非常大的提升達1200匹。這其中99A坦克裝備的這一系列的柴油發動機,功率更是高達1500匹,和美軍經過戰爭檢驗的主戰坦克M1A2裝備的燃氣渦輪發動機差不了多少。看到這裡你們可能也會問,既然我們的柴油發電機與技術更為先進的燃氣渦輪發動機功率一樣,燃氣輪機的性能更能契合坦克在真實戰場上的情況,何不直接啟動燃氣渦輪發動機的研發工作呢?
燃氣輪機為什麼對燃油的利用率這個低呢?這與它的整個工作過程密切相關。就算是在放鬆工作狀態下,缺少燃油的供應,燃燒室中的壓縮空氣與燃油就無法產生化學反應,那麼燃氣輪機就失去了動力,沒有辦法繼續工作。所以就算在不需要高溫燃氣的情況下,也必須要有足夠的燃油投入,以便發動機的其它功能能夠有效發揮。美國研製艾布拉姆斯系列主戰坦克時,已經知曉燃氣輪機高耗油的特點,但是當時冷戰局勢變得危險,極有可能爆發第三次世界大戰。
美國需要在短期內提升步兵實力,尤其是提升「陸戰之王」坦克的戰鬥力。以燃氣輪機作動力源,不僅能夠提高單位時間內發動機的轉速,而且不需要暖機也沒有那麼多冷啟動問題,在冷天候地區不需要加防凍液之類。完全符合美軍的要求。所以美國才沒有用汽油機、柴油機,最後選擇了燃氣輪機。在求和平、謀發展的今天,坦克已經不是那麼剛需的武器了,柴油機作為動力的坦克各方面性能已經很優越了,各國也沒有必要標新立異,使用這種油耗高且嬌氣的發動機。想要去開發燃氣輪機更多的潛能,也不是現在。
燃氣輪機和往復式發動機作對比的話,燃氣輪機有一個最大的,戰術方面的優點,就是比起往復式發動機它有更高的功率重複比。再進一步說,它也就意味著,在同等功率下,燃氣輪機要更嬌小一些。其實這也就意味著,條件一致的情況下,它的功率就要比其它發動機高上一截。就只看這一點,它就能夠脫穎而出,在大型設備中受到歡迎了,舉個例子,在航空領域,燃氣輪機一直是很受青睞的。
除了上面提到了這個優點,它的使用壽命要比其它發動機長,啟動速度快,以及沒有太多的冷啟動問題。但它在軍用設備方面的普及率很低,主要是它的一個缺點令人望而生畏,就是耗油,同樣的燃油,燃氣輪機的續航裡程起碼要比其他發動機低40%。燃氣輪機在航空領域受到歡迎,也是因為戰機擁有一個大油箱,戰機的前進速度肯定比坦克快很多,讓它能夠快速往返基地獲得補給和加油。對於坦克來講,隨時返回基地或許不是那麼簡單的事情,續航能力跟不上,會帶來很大的麻煩。也就是說,以燃氣輪機作發動機的坦克部隊,他們的補給部隊都會有更嚴格的要求。這樣就能解釋為什麼燃氣輪機擁有諸多優點而且已經有成熟的技術能適用於坦克,很多國家還是選擇放棄使用燃氣輪機。
柴油機的內力偶矩對轉動速度的要求不高,比起燃氣輪機來說耗油量大大減少,對各種開銷巨大的部隊來說,可以節省高昂的燃油費用。就算燃氣輪機有著重量小、體積小、使用效率高等優點,但如果不能想辦法降低其燃油使用量,未來世界各國在坦克發動機的走向上,還是會把柴油機當做主力軍。此外柴油機本身就有穩定性強、經濟性能高等優點。部分軍事實力強大的國家把燃氣輪機加入坦克發動機的研究方向,並不是因為柴油機性能不夠好,而是認為柴油機已經沒有什麼優化升級的空間了,為了能在未來戰爭中搶佔先機,所以他們爭先恐後的制定了一系列計劃,嘗試把燃氣輪機和主戰坦克相結合。當然,計劃趕不上變化,正如我們看到的,真正把燃氣輪機運用到坦克上的就只有美俄兩個國家而已,大多數國家還只有眼紅羨慕的份。
在世界範圍內關於坦克發動機是選擇燃氣輪機還是柴油機的爭論,已經進行了好幾十年,並且,到現在仍不能分出兩者的勝負。由於從不同的角度考慮,兩者都既有優點又有缺點,沒有誰能完全取代對方。要是從發展的角度來看,柴油機幾乎沒什麼提升空間了,但是燃氣輪機卻不同,他的發展空間還是比較大的。於是許多整體實力較好的國家普遍認為,未來坦克發動機的天下將會是燃氣輪機的。在現階段,燃氣輪機還不能很好的解決自身的不足,因此,柴油機還是佔據著霸主地位的。不過,隨著燃氣輪機的性能不斷優化,它在國際上的使用範圍也會越來越大。
日內瓦國際車展素有「國際汽車潮流風向標」的美稱,歷來是汽車公司推售新產品的重要平臺,在2016年的車展上,中國至玥騰風科技有限公司在此推出了首款被稱為泰克魯斯·騰風的增程式電動車,在性能方面,基本上沒有其他電動車能與之相比,特別是它的耗油量,僅為100KM/0.18L,簡直是不可置信。為何這款電動車擁有如此低的耗油量呢?是因為結合了燃氣輪機增程電動技術。因此,我們可以受到啟迪,如果可以將其運用到坦克上,將電能轉化為動力,那燃氣輪機在日常生活中的的使用範圍就能迅速擴大,還能讓坦克的整體性能擁有質的飛躍,你覺得電動坦克的時代是否會有來臨的那天呢?