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第四代坦克搭载的传动系统需满足哪些要求?

来源:科普中国
发布时间:2021-03-05
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      坦克传动系统可以根据能量传递形式的不同,分为机械传动、液力传动、液压传动和电传动等。其中,机械传动是一种出现较早、技术最为成熟、结构最简单的传动方式,在第一代、第二代坦克中被广泛采用。最显著的特点就是驾驶员需要根据路面情况,通过操纵杆反复切换档位,起步性能较差且工作强度太大,如果在6月份的南部地区驾驶坦克,体重75-85千克的驾驶员两个小时排出的汗液平均超过3千克。

  第四代坦克搭载的传动系统需满足哪些要求? 

    图注:坦克动力舱占据了车体内较多体积,随着无人炮塔逐渐被各国接受,乘员舱全部布置在车体内后,减小动力系统体积就显得更为迫切。 

  目前主流的坦克液力传动系统采用综合液力变矩器,它的工作原理是:发动机发出的机械能通过液力变矩器转化为液体的动能,然后再变成机械能传递给工作部分。由于液力传动装置在多数不同路面形成的阻力变化范围内具有自适应性,因此可以简化变速机构,防止发动机熄火,同时采用液体作为传动介质的液力变矩器,可有效地降低传动装置的冲击载荷,提高发动机和传动装置寿命,这就是我们常说的“无级变速”。因此,液力传动技术被广泛应用于轻型坦克装甲车辆传动系统中,但液力传动的致命缺点是传输效率较低,因此,采用液力变矩器的坦克装甲车辆往往需要额提升加发动机功率,以满足高机动性的需求。

  第四代坦克搭载的传动系统需满足哪些要求? 

    图注:生产坦克液力传动系统对于工艺要求极高,我国曾在60-70年代进行过相关技术探索尝试但没有成功。 

  在三代坦克技术逐渐普及的今天,世界部分坦克技术强国开始了对于地四代坦克技术的探索,在四代坦克研制总体要求中,动力系统整体降噪和提升单位体积功率被多数国家认为是未来技术的主要突破方向。传动系统作为比发动机更加复杂的坦克子系统,如果能改变其工作原理,将有望使动力舱内的空间布置更加合理。因此,电传动技术由于其工作原理是将传统的传动方式“以零部件的刚性连接”转变为“以能量的柔性连接”,即将发动机的机械能通过发电机转化为电能,再通过电动机将电能转化为机械能输出到主动轮,这种以能量作为动力传输介质的工作原理在设计时受空间局限小,因此具备自适应性好的特点。然而在目前阶段,电传动的生产成本较高,这主要是对有色金属等稀有材料的消耗过大,不利于战时快速生产。而且电传动技术在目前阶段的电气设备十分复杂,转化效率低。我们曾经做过一项试验,在一辆设计战斗全重55吨的履带式车辆上改装电传动系统,只有当发动机功率达到2583马力时,坦克才能正常转向,这相当于我国99A主战坦克发动机功率的1.72倍。发动机功率过大,不仅造成油耗增加,为了保证达到行驶里程,需要浪费大量的空间装在燃油,而且发动机喘震也会增大,对全车各个系统的寿命造成影响。如此来看,电传动系统虽然在理论上能够使空间设计更加合理、并且噪音远低于机械传动,但附加成本太高,有些得不偿失。因此,我个人的观点是:电传动技术最大优点是传动介质从机械为主到能量为主,为将来提升四代坦克空间利用效率提供了一种全新的原理思路,但就现阶段而言,电传动技术仍然要在试验台加上等候周边技术进步,才能再有取得重大进展的希望。

  第四代坦克搭载的传动系统需满足哪些要求? 

  图注:中国和俄罗斯的坦克普遍采用V型12缸柴油发动机 

  坦克传动系统按功率传递路线的不同,可分为单功率流传动和双功率流传动装置。

  根据变速箱的布置方式,单功率流传动装置还可分为单变速箱和双侧变速箱。在单功率流传动装置中,它的功率从发动机输出后,依次经过传动机构、离合器、齿轮变速箱,然后再经转向机、分配到两侧的侧减速器,最后传至主动轮。单功率流传动装置的变速机构和转向机构采用串联式设计。工作过程中最明显的缺点是在转向时消耗的功率较大,转向性能较差。

  在双流传动装置中,发动机传来的功率要分别通过变速和转向两个功率流转分路同时传递到车体两侧的主动轮上,这两条相互独立的分路也就被称为变速分路和转向分路最终将功率传递给主动轮,这是由于这种并联式的设计,车辆行驶性能和转向性能不仅不会相互干涉,而且还能够相互配合,使车辆具有较好的机动性。

  刘晓峰:装备专家,长期从事武器装备论证、预研制工作,主持军工企业省部级重点项目1项,为国防装备建设提供决策性重要参考1项,参与新一代装备关重件试制工作2项,为装备研制和使用部门提供重要建设性改进意见并得到采纳2项,拥有行业内著作1部,在《坦克装甲车辆理事会论文集》发表装备发展规划论文1篇。 

  出品:科普中国 

  作者:刘晓峰 

  策划:金赫 

  监制:光明网科普事业部 

知识点问答
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目前主流的坦克液力传动系统采用综合液力变矩器。
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