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武器纵横：德国890系列坦克发动机(附图) 声明：本文为《国外坦克》杂志供《舰船知识网络版》独家稿件。未经许可，请勿转载。
当前，世界各国对轻型可空运装甲战车的军事需求，促进了车辆各个部件向轻量化和小型化的方向发展。在坦克上，发动机是最重要的部件之一，它被称为“坦克的心脏”。现有坦克柴油发动机的尺寸和重量都较大，为了减小其重量和尺寸，对发动机的改造理所当然成为重点。当然，既要缩小发动机的体积和重量，又要保持甚至增大其功率，这并不是一件简单的事情，可以说是一种挑战。 接受这一挑战的是德国MTU公司，它负责研制重量更轻、更紧凑的高功率密度
发动机。作为军用柴油发动机的主要供应商，MTU公司已完成了890系列高功率密度发动机的研制工作。与该公司早期的装甲战车用柴油发动机相比较而言，新研制的发动机具有重量更轻、体积更小等特点，是坦克柴油发动机中的一朵奇葩，可称得上坦克“心脏”新秀。凭借这一优势，890系列发动机也成为美国未来战斗系统和英国未来快速反应系统平台的候选发动机，而该系列中的一款机型已被德国陆军“美洲狮”新型步兵战车选用。 第四代机型 MTU公司从1953年就开始为装甲战车研制发动机，890系列发动机是该公司的第四代发动机，它吸收了前三代发动机的优点。MTU是“发动机和燃气轮机联合公司”的缩写，该公司由慕尼黑分公司和腓特烈港分公司组成，前者研制和生产飞机、舰艇和装甲车辆用的各种发动机；后者研制和生产220.5千瓦～3675千瓦柴油发动机。“豹”1坦克、“豹”2克、“黄鼠狼”步兵战车、“山猫”装甲侦察车等使用的都是这家公司的发动机。 MTU公司的第一代发动机中，最具代表性的是“豹”1坦克采用的MB838 V-10柴油发动机，功率610千瓦。“豹”1坦克也凭借着优异的动力性能和可靠性，成为20世纪70年代装备数量最多的西欧坦克。目前在世界范围内，仍有许多国家还在使用这种坦克。 第二代发动机的代表之作，则当数安装在“豹”2主战坦克上的MB873 V-12柴油发动机，功率达到了1100千瓦。20世纪80～90年代，德国和荷兰陆军相继装备了这种坦克，随后装备了瑞士等8个欧洲国家的陆军。一时间，“豹”2主战坦克成为了欧洲陆军的制式主战坦克。 MB873系列发动机中的另一款机型，即MB871 V-8柴油发动机则许可由韩国制造并装在K1坦克上，功率为882千瓦；而该型发动机的中国引进型称为150HB，装在98式主战坦克上。 MTU公司研制的第三代发动机，是在20世纪60年代中期以独立风险投资的形式自行研制的，用以满足军方对更紧凑的坦克发动机的需求。这一代中的首台也是最重要的一种发动机诞生于1979年，为MT883 V-12柴油发动机，功率1100千瓦。采用该型发动机的整个动力传动装置的体积，比当时最紧凑的坦克动力传动装置要小35%。从那时起，MT883就一跃成为了欧洲动力传动装置的核心发动机。以MT883发动机组成的欧洲动力传动装置，首先被法国为阿联酋制造的“勒克莱尔”(热带地区型)主战坦克所选用。20世纪90年代中期，美国通用动力公司地面系统分公司也将欧洲动力传动装置试装到了M1A2主战坦克上，替换了原有的AGT-1500燃气轮机，从而将车体长度缩短了950毫米，同时将坦克原本“声名狼藉”的高油耗降低了一半。 MT883发动机的优异性能是勿庸置疑的，美国海军陆战队为其EFV远征战车(原称为AAAV先进两栖突击车)安装的就是功率更大的增压型MT883发动机，其水上行驶时功率达到了1984.5千瓦。此外，由美国通用动力公司制造的MT883(美国称为GD883)还被以色列最新型“梅卡瓦”4坦克所采用。同时，MT883还被韩国陆军选中作为其新一代主战坦克XK-2的动力装置。 问世的经过 研制第四代890系列发动机的想法产生于1995年。当时美国“蓝带”委员会邀请MTU公司一道对新型高功率密度发动机进行可行性研究。两年后，MTU公司拿出了890系列发动机的设计概念，并于2000年开始自行投资研制。 890系列发动机的设计目标是，将其重量和体积减小到MT883发动机的一半，而MT883发动机就已经比所有早期的装甲战车发动机更轻、更小了。 890系列发动机有6缸、10缸、12缸和16缸等多种机型，在转速4250转/分时，发动机的功率范围为551～1470千瓦。这种发动机一经推出,其重量轻、结构紧凑的特点就立即引起了美国未来战斗系统平台研制部门的关注。因为在军方对未来战斗系统平台的需求中，有一点就是能通过C-130运输机空运。最终，美国陆军坦克机动车辆和武器司令部于2002年与MTU公司签订了研制2台V-6型发动机的合同。第一台发动机样机已在2003年底完成，在试验中达到的最大功率为550千瓦。第二年，坦克机动车辆和武器司令部的研制合同扩展到直列4缸4L发动机。其发动机样机目前正在MTU公司的车间内进行装配，MTU公司还决定自费再制造2台4L发动机。 在这期间，MTU公司还接到了为德国“美洲狮”新型步兵战车制造V-10型发动机的合同，其功率为800千瓦。目前，5台发动机样机的首台正在MTU公司的车间内进行总装，随后将试生产7台。 高密度功率 当MT890型V-6发动机的最大功率达到550千瓦时，其功率密度为91.7千瓦/立方分米，是MT883发动机的2倍，而MT883的功率密度又远远高于其它任何类型的装甲战车柴油发动机，因此MT890的优势可见一斑。4L和MT898发动机的功率密度预计也将达到这一水平，这就意味着排量仅为4.44升的MT898发动机的最大输出功率将达到410千瓦。 具有高功率密度的890发动机的单位功率重量仅为约1千克/千瓦，这一数值与美国EFV远征战车采用的高增压比MT883发动机相同。更重要的一点是，这种小尺寸发动机的功率密度将超过1200千瓦/立方米。MT898发动机轴向的总宽度仅为455毫米，这使其能安装在装甲战车的车侧突出部，从而尽可能少地占用车体内空间。 小型化发动机的问世，得益于高密度功率与高集成化机械设计的结合。前者是一种高平均有效压力成果，其最大压力能达到2.6兆帕。在发动机达到最大转速4250转/分时，活塞的运动速度可达最高15.2米/秒。这一成果被应用于890系列发动机，使该系列发动机的活塞行程均为107毫米。唯一不同的是，4L和MT898发动机的缸径为115毫米，而其它发动机为109毫米。 高平均有效压力的获得，是由于发动机采用了压缩比为4.5:1的高效涡轮增压器和向心式涡轮机导向叶片的结果，导向叶片能在发动机低速运转时通过旋转来提升扭矩。发动机还配备了新型共用油路燃油喷射系统，其工作压力为180兆帕，能实现发动机的低油耗和低排放。同时，整个发动机的有效运转工况由先进电子管理系统控制和诊断。 一体化设计 890系列发动机的一体化设计，有助于缩小发动机的尺寸。然而，这并未对水冷发动机4冲程、湿式气缸套、分离式气缸盖和铝制曲柄轴箱、V形发动机气缸排间夹角90度等常规结构进行修改，而是将早期发动机裸露在外部的各种部件整合到了曲柄轴箱内部，从而减小了发动机的重量和体积。进气口歧管和整个润滑系统，包括油泵、热交换器和过滤器等部件都装在曲轴箱内，充分利用了其内部空间。另外，通过采用极薄的生铝和干机匣将发动机的高度降到了最低限度，干机匣内包含了机油循环通道，因此不必再另外安装油管。 减小重量和体积的最重要的途径，是省去通常的分离式外置起动电机和交流发电机，取而代之的是采用一体式飞轮的永久磁铁起动发电机。它们的尺寸由发动机匹配的传动装置的类型来决定。例如，如果采用机械传动装置，MT898将配备20千瓦起动发电机；但如果使用电传动装置或电力-机械传动装置，则应使用410千瓦的起动发电机。吴 磊 http://jczs.news.sina.com.cn/p/2006-01-11/0851343534.html | 
楼主: 寒风月影
发表于 2006-11-13 13:34
