坦克動力發展全解析（上）

田桂軍+虎嘯

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

追溯起源

1939年以渦輪噴氣發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，作戰飛機全部使用了燃氣輪機。航空動力發展如此大的變革，其根本原因是，燃氣輪機較往復活塞式發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，讓現代坦克進入了“柴油機和燃汽輪機共存階段”。據2014年6月初媒體報道，中航工業南方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，燃氣輪機的技戰術優勢主要是：優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勢。這種爭論對坦克發動機的發展是有利的，也是出臺正確的決策所必須，但爭論應該有充分論據、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展坦克燃氣輪機的戰術需求，燃氣輪機技術的不斷發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動機發展的歷程。第一次世界大戰初期，坦克使用的是功率為77千瓦的活塞汽化式汽車發動機，有時亦使用雙發動機動力裝置。從1928年英國開始為坦克研制專用發動機算起，坦克動力的發展已經走過86年的歷程，發展了五代。軍事需求的變化和科學技術的發展，使得各個時期坦克發動機都具有不同的功能指標、性能和結構特征。

第一代坦克發動機

第一次世界大戰后，隨著矛和盾較量的發展，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。使得已經使用到坦克上的發動機，無論從其功率、體積和重量等指標均不能適應坦克發展的要求。因此，研制坦克專用的發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、德國、美國和英國各為坦克研制出多種型號的專用發動機，這些發動機被稱為第一代坦克發動機。

蘇聯早在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·羅伊斯發動機公司共同將“梅林”航空發動機的功率低調，研發成星型風冷四沖程汽油機。

在這些坦克發動機中，除蘇聯選用了柴油機，其它均為汽油機。第一代坦克發動機為自然吸氣、四沖程發動機，經歷了第二次世界大戰的嚴酷考驗。實戰檢驗表明，汽油機易于起火并導致二次毀傷。其點火系統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。星型發動機不適于在密閉動力艙安裝，且而影響其性能的發揮。

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

第二代坦克發動機

第二次世界大戰結束后，以美國、蘇聯為首先后成立了北約和華約兩大軍事集團。冷戰開始，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坦克發動機附件結構和布局改進，降低發動機的高度和長度，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發動機（1957年）。

美國在AV1790發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，坦克發動機實現了柴油機化，采用增壓技術和實現柴油機化是各國研制的第二代坦克發動機（1945～1965年）的主要特征，生產和裝備數量最多的是V-62和AVDS1790-2。上述發動機除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。在冷戰時期，所有發動機都經歷了局部戰爭，如AV1790-2、AVI1790-8先后用于朝鮮和越南戰爭；AVDS1790多次用于中東戰爭。V-62則經歷了蘇聯對阿富汗的戰爭。

第三代坦克發動機

反坦克導彈和武裝直升機裝備部隊，給坦克在戰場上的生存能力帶來巨大挑戰，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。實現這些需求均與提高發動機功能指標有關。

各國軍方更強調坦克應具備最好的加速性能，以達可規避導彈攻擊的能力。根據美、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。從而對新型坦克發動機需求的功率大幅度增至735～1 119千瓦。

各國軍方根據坦克的作戰和使用，對發動機的可靠性，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）。克里莫夫航空發動機廠研制出三軸、無回熱循環的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動機研制。大陸發動機公司在AV1790發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、電子模擬控制的AGT1500燃氣輪機（1978年）。

德國馬依巴赫發動機制造公司在MB838Ca-500發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動機的行列。第三代坦克發動機（1965～1980年）均安裝在性能得以全面提升的重量在43～60噸的主戰坦克上。據資料報道，它們裝備的數量是：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。這一代坦克發動機，除5TDF、10ZF22WT外，都先后經歷了兩次伊拉克戰爭、阿富汗戰爭和車臣戰爭。

第四代坦克發動機

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（AIPS），要求動力艙的容積比剛列裝的M1主戰坦克動力艙容積（7.8米3）減小1/3。為此，要求保持發動機功率不變，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動機，成為美、德兩國共同的需求。

根據軍事需求，美國康明斯發動機公司研制了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。通用電器航空發動機制造廠研制的雙軸帶回熱循環的LV100燃氣輪機于1995年完成設計定型。該機型比AGT1500零部件數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，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動機（1980～1995年）中的柴油機全部實現了水冷和渦輪增壓。

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代柴油機的水平。

由德國MT883ka-500/501發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“挑戰者”2主戰坦克。目前，歐洲動力裝置已正式裝備于阿曼的“豹”2、阿聯酋的“勒克萊爾”和以色列的“梅卡瓦”4坦克，數量約900臺。

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

第五代坦克發動機

蘇聯解體，世界形成了美國獨大的后冷戰時期。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展。從而導致對動力傳動提出了更高的需求指標。

60噸級戰斗車輛需求功率為1 119千瓦，發動機的升功率為68千瓦/升，且具有可接受的排氣煙度值和起動性能。發動機的散熱量不大于25.57千焦/千瓦·分。24小時戰斗中發動機燃油消耗量為890升。發動機體積減少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；三防系統為37.3～74.6千瓦。

依據上述需求，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的8VA34WT柴油機。

高功率密度發動機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臺電動機并聯混合組成，通過用串聯式混合動力或1臺傳統燃料發動機給電池充電。

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。