第三节　坦克推进系统

坦克的推进系统是坦克将燃料产生的热能转变为机械能，经过传输、控制，使坦克获得机动能力的联合装置。其主要包括动力、传动、行动和操纵等装置。

（—）动力装置：坦克的心脏

动力装置是坦克的动力源，由发动机及其辅助系统组成。

坦克的机动能力无疑是所有装甲车辆中要求最高的，它不仅要求坦克的速度要快，而且还要求坦克要有良好的越野能力。然而，要提高坦克的机动性，又是所有陆上交通工具中最难的。因为沉重的装甲和大口径火炮，使坦克成了重量体积比最大的车辆；另一方面，为应对各种复杂的地形，坦克不得不采用既沉重，传动效率又低的履带推进方式。因此作为坦克动力之源的发动机，不仅要求输出功率尽可能高，而且还受到车内非常有限的空间的限制。

从世界上第一辆坦克的诞生直到第二次世界大战期间，绝大多数坦克都是采用汽油机。汽油机虽然有体积小、重量轻、成本低及较好启动的特点，但燃油消耗高和容易着火的致命缺点使其很快便被不易着火、效率高、燃料消耗少的柴油发动机所替代。

日本最先开始这方面研究工作，由于日本几乎没有燃料自给能力，对燃料消耗少的柴油发动机的开发相当热心，并成功地将其应用在1934年出现的八九式乙型中型坦克上。

1—排气管；2—喷嘴环；3—涡轮；4—涡轮蜗壳；5—转子轴；6—轴承；7—扩压器；8—压气机叶轮；9—压气机壳；10—进气管

其他国家坦克柴油发动机的实际应用则相对较晚，二战中除苏联的T-34和法国的FCM36坦克之外，大多数坦克都使用从汽车发动机或航空发动机改造而来的汽油机。也就是说，在战时的忙乱之际，就连先进的工业国家都没有余力去专为坦克开发新型柴油机。但是，柴油机作为坦克用发动机的优点相当明显，大战结束后，各国都进行了开发。20世纪50年代末，各国新装备的坦克都采用了柴油机，实现了坦克发动机的柴油机化。

为了进一步提高柴油发动机的输出功率，涡轮增压技术自20世纪50年代开始进入坦克动力行列，60年代已较普遍，到了70年代，除苏联的B-46采用机械增压发动机外，几乎全部的坦克都采用了涡轮增压技术。

研发高功率密度（HPD）柴油机，满足未来高机动武器平台的需求，是当今最活跃的研究方向之一。为满足新一代主战坦克和未来作战对高密度高紧凑推进系统的需求，美国、德国、俄罗斯等坦克强国均在积极发展适应新一代主战坦克或新概念作战系统的高紧凑推进系统。尤其是美国未来作战系统（FCS）的发展和德国高功率密度（HPD）柴油机整体式推进系统的出现，代表了未来主战坦克及其推进系统技术的发展方向，对国外未来主战坦克及新概念作战系统的发展具有极为重要的影响。

为紧跟美国FCS的发展，德国MTU（腓特烈港发动机和涡轮机联合）公司开发出与之相适应的MT890系列HPD柴油机，在功率密度方面有重大突破，发动机单缸排量为1升，单位排量功率竟高达92　千瓦/升，比美国AAAV车的MT883-Ka524柴油机的73.7千瓦/升还要高出25％。

MTU公司计划发展五个不同缸数和排列的HPD机型，功率覆盖范围550～1470千瓦。标定功率转速为4250米/秒，平均有效压力高达2.6兆帕，比MT883发动机的1.93兆帕要高出35％。其中，MT890-12V发动机的整机质量和体积分别比相同功率等级的NIT883减少约50％。最新发动机的单位功率质量一般为0.94千克/千瓦，最低可达0.81千克/千瓦。

目前，底特律柴油机公司（DDC）正在与MTU公司进行合作，开发未来作战系统可能采用的HPD柴油机。美国军方已与DDC公司和MTU公司签署一项研制开发HPD柴油机的合同，为期两年，项目经费970万美元，发动机的功率指标为294～551千瓦，计划提供2台6V-HPD发动机供FCS项目使用，并要求在2003年之前达到技术要求，于2004年之前在北美投产。

由此可见，HPD柴油机的出现，将使坦克装甲车辆产生革命性变革，并使陆军武器作战平台的轻量化和快速化、一种平台多种负载、一种负载多种平台成为可能。

（二）坦克传动装置：坦克的血脉

传动装置是连接坦克发动机输出轴与坦克主动轮的所有部件的总和，主要作用是将发动机产生的能量传到主动轮，并改变坦克的行驶速度、运动方向和主动轮上的扭转力。

传动装置由前传动箱、主离合器或动液变矩器、变速箱、转向机构、制动器及侧减速器等部件组成。前传动箱用来将发动机的动力传给主离合器或动液变矩器，并增高转速；用电启动发动机时，通过前传动箱可增大启动扭矩，使发动机容易启动。主离合器位于发动机与变速箱之间，通过主、被动摩擦片的摩擦力来传递动力，分离时便于启动发动机和换挡，结合时传递发动机扭矩。动液变矩器是主要以液体动能传递能量的液力式传动部件，可使坦克传动装置有良好的自动适应性。变速箱用以在较大范围内改变坦克主动轮上的扭矩和转速，实现坦克倒退行驶和切断动力。转向机构是控制坦克行驶方向的部件。制动器是利用摩擦来吸收坦克动能的部件，通过控制摩擦力矩使坦克减速或停车。侧减速器是直接与主动轮相连的末端减速机构，用以增大主动轮上的扭矩和降低其转速，以增大推动坦克前进的牵引力。

传动装置按照能量传递的形式，可分为机械传动、液体传动、电力传动三类。目前世界各国主战坦克采用的传动装置有两大类。第一类是机械传动装置，它是依靠机械元件传递动力的传动装置。如俄罗斯T-72和T-80系列主战坦克。其中，T-72坦克的机械传动装置有7个前进挡和1个倒挡，一挡的最大车速为7.32千米/小时，二挡为13.59千米/小时，三挡为17.16千米/小时，四挡为21.47千米/小时，五挡为29.51千米/小时，六挡为40.81千米/小时，七挡为60千米/小时；倒挡为4.18千米/小时。第二类是液体传动装置，它又分为两种类型，依靠液体的动能元件传递动力的，称为液力或动液传动装置；依靠液压元件传递动力的，称为液压或静液传动装置。美国M1和德国“豹”1和“豹”2、法国AMX-32和“勒克莱尔”、英国“挑战者”、日本90式等主战坦克都采用液力机械传动装置。其中，M1主战坦克的X-1100型传动装置有4个前进挡和2个倒挡，前进一挡最大车速为15.9千米/小时，二挡为31.2千米/小时，三挡为49.3千米/小时，四挡为72千米/小时，倒一挡最大车速为11.3千米/小时，倒二挡约为41千米/小时，为高速倒挡。在野战条件下，坦克利用反斜面掩护进行战斗，射击后，使用高速倒挡，迅速后撤，以反斜面隐蔽自己，免遭敌坦克炮火还击。因此，具有高速倒挡的坦克在起伏地和丘陵地形作战就会更加灵活机动。

坦克诞生于1916年第一次世界大战中，自坦克诞生后的很长时间内动力舱内各部件均单独设计，然后采用“顺其自然”的布置形式，即选用合适的发动机和变速箱后，将它们匹配起来，动力舱内其他部件依据自身外形尺寸，按照动力的传递路线和沿气体、液体的自然流向来布置。20世纪50年代以前的各国坦克动力舱均属此类型。比如早期的坦克，发动机一般在车上纵向放置，变速箱也纵向放置，这样动力舱很长。苏联的T-34坦克，发动机为纵向布置（发动机曲轴中心线与车体中心线平行），其他部件也各自保持独立，按总体设计位置组合起来，空间较大。此时作为动力舱内核心系统的动力和传动系统为两个独立装置，单独设计。在进行车辆动力舱的总体设计时，根据需要选用合适的动力装置和传动装置配起来即可。此时动力传动系统的匹配集中在性能的匹配上，较少考虑体积的要求和外形的匹配。

20世纪50年代后，各国的坦克开始采用“适应给定空间”的动力舱布置方法，即根据车辆总体设计的性能和布置要求，在限定的动力舱尺寸下，对各部件进行精心设计和布置，以期获得布置紧凑的动力舱。苏联首先在T-54坦克上实现了发动机横向布置（发动机的曲轴中心线与车辆中心线垂直）。随后，苏联于20世纪六七十年代装备的T-62、T-64和T-70坦克均采用了发动机横置的动力舱。

此时动力和传动的匹配不但要考虑性能的匹配，而且还需考虑为减小动力舱体积而进行的外形的匹配。这种设计已经比以前的动力传动系统根据需要选用的单独设计大大前进了一步。T-54采用发动机横置的动力舱可以看作是“从重视性能的顺其自然布置到性能和体积兼顾，以体积为重”的一个重要标志。因为动力舱内发动机纵置比起发动机横置存在着诸多优点，如冷却风扇、鼓热器和通道便于合理安置，发动机和变速箱的接合不需再多加一传动箱等，但发动机横置的一个突出的优点——“可以减小动力长度，进而可以减小动力舱体积”，就使这种布置方式获得了广泛采用。很明显，此时动力舱的体积因素已经非常重要了。

进入20世纪70年代以后，国外先后列装了第三代坦克，如“豹”2和M1等。随着火力、机动和防护三大性能的增加，坦克战斗全重也急剧上升。其中“豹”2和M1坦克已达55吨，英国装备的“挑战者”高达60吨。结果带来的问题是：在战场上目标过大，通行能力受桥梁吨位限制大，同时也不便于空运和海运，故其战略机动性差且成本非常高。

鉴于这些原因，自20世纪80年代后，美国陆军在开始为第四代推进系统论证和研制时提出了“先进集成设计”和动力舱设计思想，即所谓的“先进集成推进系统”（AIPS）。从整个车辆的生存能力考虑，对研制未来主战坦克提出了如下要求：①体积小，以节省安装空间，容纳更多的设备和弹药；②功率大，以保证具有现代作战原则所要求的战场机动性；③燃油效率好，以降低使用和维修、保障费用，减轻战时后勤保障负担；④价格低于现代动力装置等。

该系统将发动机、传动装置、空滤和冷却系统作为一个整体，由发动机厂家牵头，选厂联合研制，1991年完成，并开始全尺寸样机研制。在研究过程中，研究人员曾对14个方案进行了评估，从中选取了6个方案继续做工作，之后又从6个方案中选取了2个方案，一个是以内燃机为动力的方案（AIPS-D），另一个是以燃气轮机为动力的方案（AIPS-T），其发动机功率为1103千瓦。从已研制成功的装置来看，其使动力舱体积已缩小到总体积的26％～30％，传递功率达到1100～1200千瓦。

德国为下一代坦克准备的动力舱方案是采用MTU公司研制的MT883Ka-500涡轮中冷柴油机和伦克（RENK）公司研制的NSWL-295综合传动装备，即所谓的“欧洲动力机组”，发动机横置，功率为1103千瓦，整体吊装，动力舱容积为4.45米3。这一方案与“豹”2坦克的动力舱相比，长度减少约1米，体积减少了3.75米3。

现在世界上许多坦克技术比较先进的国家都已开始在主战坦克动力舱的设计上采用先进集成设计。很多国家也提出了自己的集成动力舱，如乌克兰的6TN-2对置二冲程复合增压发动机所组成的动力舱等。

这一阶段，为减小动力舱体积，动力传动系统的设计完全依照动力舱总体设计的要求进行。此时考虑到保养的方便，研究人员对动力和传动系统进行了模块化设计，即生成外形相互匹配的动力装置和传动装置，通过刚性连接形成一体。这样，不但可以减小动力舱的体积，而且由于模块装配方便且使用整体吊装，提高了维护性。若动力或传动装置出现故障，将动力传动系统整体从动力舱吊出，只要更换相应动力装置模块或传动装置模块即可。尽管动力传动仍为相互独立的系统，但其性能、结构和外形与动力舱内的其他部件相互约束，相互协调，以总体体积最小为目标。各模块单从体积来看，不见得是最优的，但从动力舱的体积看，却是最优的。

（三）坦克行走装置

坦克行走系统是用以支撑车体，确保坦克平稳行驶、克服障碍，减小坦克在各种地面行驶中颠簸与振动的机构与零件的总称，由履带推进装置和悬挂装置组成，其重量占整车总重量的16％～27％。

1.坦克履带推进装置——坦克的双脚

履带推进装置由履带、主动轮、负重轮、诱导轮、托带轮和履带调整机构等组成。目前，在主战坦克及军用履带车辆上使用两种类型的履带推进装置。

一是无托带轮型（又称克里斯型）：采用大负重轮、短平衡肘，具有履带不易脱落、车内噪声小等特点，但装置重量增大，如苏T-62坦克等。

二是有托带轮型（又称维克斯型）：采用小足重轮、长平衡肘，可减少因上部履带摆在连接处产生的功率损失，降低非悬挂质量，增加负重轮的动力行程，如德国“豹”2、美国M1坦克等。

2.悬挂装置——坦克的“腰”

悬挂装置是指把车体和负重轮连接起来的所有零部件的总称，其作用是在坦克行驶中减小并衰减由于地面凹凸不平而在车体以上部分产生的载荷，相当于坦克的“腰”。悬挂装置由弹性元件、阻尼元件、导向装置和限制器等主要部分组成。

主要类型：扭力轴悬挂装置和液气悬挂装置两类。

扭力轴悬挂装置技术成熟，成本低，各国坦克大多数采用这一技术。

液气悬挂装置是利用密闭容器内的高压气体作为弹性元件的悬挂装置。利用控制动力机构和储气筒之间的阀体流量来实现减振功能。如英国“挑战者”、法国“勒克莱尔”、俄罗斯T-80、日本90式、韩国88式坦克均采用这种悬挂装置。