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坦克动力系统如何适应不同的地形环境?

来源:科普中国
发布时间:2021-03-05
浏览次数:53

     目前,绝大多数内燃机车辆的动力从发动机传递到车轮的过程中,需要一套动力复杂的传输机构,这套机构能够改变车辆的行驶速度、运动方向和主动轮上的扭矩,使车辆的动力装置具有最佳的功率输出特性,从而提高其机动性和燃油经济性,它将发动机一根动力输出轴的单纯旋转转化成为车轮轴上实实在在的动力,这套机构就是坦克传动系统。用专业术语概括这个原理,称之为:坦克装甲车辆的传动装置是将发动机的动力输出至行动部分的所有部件的总和,是车辆推进系统的主要组成部分之一。

  坦克动力系统如何适应不同的地形环境? 

  图注:坦克的传动装置和动力舱顶部散热器 

  坦克动力系统如何适应不同的地形环境? 

    图注:坦克的作战地域往往是车辆难以形式的复杂路面,对动力系统性能要求很高 

  根据计算,坦克的功率在经过传动装置后,仅有一部分传递到主动轮上,成为坦克行驶的直接动力。如果将发动机动力输出轴直接连接上坦克的主动轮,理论上确实能够最大限度地减少动力在传动中造成的损失,但坦克装甲车辆在行驶时,所遇地形很复杂,行驶阻力的变化很大。例如,坦克在平坦而坚实的道路上行驶时,行驶阻力不大;但在上陡坡(一般要求坦克能爬30的陡坡)或在松软路面上行驶时,阻力便大大增加。从多年来的测试结果来看,坦克行驶所遇阻力的变化范围一般在10倍以上。因此,就需要一套传动装置使坦克主动轮的扭矩拥有较大的变化范围,以适应复杂多变的路面环境。

  坦克动力系统如何适应不同的地形环境? 

  图注:三代坦克的火控系统能够在运动中命中目标,具备动态瞄准、动态追踪、自动发火功能。 

  除了对地面环境的适应需求,在实战中传动系统性能的高低也直接影响坦克的战场生存能力。比如己方车辆被敌方车辆的猎-歼式火控自动追踪瞄准时,坦克需要在低速或静止的状态下突然加速,甩掉敌方车辆火控系统的锁定,如果传动系统性能不佳,坦克加速就会比较“肉”,甚至出现机械故障。

  现在坦克装甲车辆上采用较多的活塞式内燃柴油发动机,这种发动机的特点是转速和扭矩变化范围比较小,而坦克在实战中的行驶速度慢则5-6千米/小时,快则60-70千米/小时,发动机扭矩变化范围一般只在1-1.2倍左右、转速变化一般在1-3倍之间,而速度快慢则在1-10倍之间,因此,活塞式内燃发动机的特性显然不能满足车辆的行驶速度和行动部分扭矩变化范围的要求,这些必须依靠传动装置来实现。

  除了满足坦克向前冲的功能,在某些情况下,坦克需要倒车行驶,但发动机曲轴只能向一个方向转动,不能倒转。故可利用传动装置中的变速机构,在发动机曲轴旋转方向不变的情况下使车辆倒驶。或者在车辆需要停留在原地但不熄火的情况下,通过中断动力的传递实现动力不通过传动装置输出到主动轮,即挂空挡。

  坦克动力系统如何适应不同的地形环境?

  图注:“阿玛塔”坦克采用的X型布局发动机,结构更加紧凑,单位体积功率较高。 

  目前,坦克传动装置技术要求较高的要数俄罗斯“阿玛塔”坦克,据乌拉尔机车车辆制造厂联合体公司总经理西延科介绍,“阿玛塔”坦克即将换装功率高达1800马力的全新发动机,为了使坦克动力系统的性能得到最优发挥,该车采用自动换向变速箱,与仅拥有一个倒车档的传动系统相比,“自动换向”变速箱拥有8个前进档和8个倒档,由于采用这种传动系统,改进后的“阿玛塔”坦克在一些紧急条件下,驾驶员通过车辆前后摄像头传输给车载LED的影像,可以在车辆不用转向的情况下,能够以相同的速度向前或向后行驶,这种能力极大提高了车辆的战场生存能力,可以作为未来一段时间内坦克传动系统设计的典范。

  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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坦克在实战中发动机扭矩变化范围一般只在()倍左右。
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