第三節　坦克推進系統

坦克的推進系統是坦克將燃料產生的熱能轉變為機械能，經過傳輸、控制，使坦克獲得機動能力的聯合裝置。其主要包括動力、傳動、行動和操縱等裝置。

（—）動力裝置：坦克的心臟

動力裝置是坦克的動力源，由發動機及其輔助系統組成。

坦克的機動能力無疑是所有裝甲車輛中要求最高的，它不僅要求坦克的速度要快，而且還要求坦克要有良好的越野能力。然而，要提高坦克的機動性，又是所有陸上交通工具中最難的。因為沉重的裝甲和大口徑火炮，使坦克成了重量體積比最大的車輛；另一方面，為應對各種復雜的地形，坦克不得不采用既沉重，傳動效率又低的履帶推進方式。因此作為坦克動力之源的發動機，不僅要求輸出功率盡可能高，而且還受到車內非常有限的空間的限制。

從世界上第一輛坦克的誕生直到第二次世界大戰期間，絕大多數坦克都是采用汽油機。汽油機雖然有體積小、重量輕、成本低及較好啟動的特點，但燃油消耗高和容易著火的致命缺點使其很快便被不易著火、效率高、燃料消耗少的柴油發動機所替代。

日本最先開始這方面研究工作，由于日本幾乎沒有燃料自給能力，對燃料消耗少的柴油發動機的開發相當熱心，并成功地將其應用在1934年出現的八九式乙型中型坦克上。

1—排氣管；2—噴嘴環；3—渦輪；4—渦輪蝸殼；5—轉子軸；6—軸承；7—擴壓器；8—壓氣機葉輪；9—壓氣機殼；10—進氣管

其他國家坦克柴油發動機的實際應用則相對較晚，二戰中除蘇聯的T-34和法國的FCM36坦克之外，大多數坦克都使用從汽車發動機或航空發動機改造而來的汽油機。也就是說，在戰時的忙亂之際，就連先進的工業國家都沒有余力去專為坦克開發新型柴油機。但是，柴油機作為坦克用發動機的優點相當明顯，大戰結束后，各國都進行了開發。20世紀50年代末，各國新裝備的坦克都采用了柴油機，實現了坦克發動機的柴油機化。

為了進一步提高柴油發動機的輸出功率，渦輪增壓技術自20世紀50年代開始進入坦克動力行列，60年代已較普遍，到了70年代，除蘇聯的B-46采用機械增壓發動機外，幾乎全部的坦克都采用了渦輪增壓技術。

研發高功率密度（HPD）柴油機，滿足未來高機動武器平臺的需求，是當今最活躍的研究方向之一。為滿足新一代主戰坦克和未來作戰對高密度高緊湊推進系統的需求，美國、德國、俄羅斯等坦克強國均在積極發展適應新一代主戰坦克或新概念作戰系統的高緊湊推進系統。尤其是美國未來作戰系統（FCS）的發展和德國高功率密度（HPD）柴油機整體式推進系統的出現，代表了未來主戰坦克及其推進系統技術的發展方向，對國外未來主戰坦克及新概念作戰系統的發展具有極為重要的影響。

為緊跟美國FCS的發展，德國MTU（腓特烈港發動機和渦輪機聯合）公司開發出與之相適應的MT890系列HPD柴油機，在功率密度方面有重大突破，發動機單缸排量為1升，單位排量功率竟高達92　千瓦/升，比美國AAAV車的MT883-Ka524柴油機的73.7千瓦/升還要高出25％。

MTU公司計劃發展五個不同缸數和排列的HPD機型，功率覆蓋范圍550～1470千瓦。標定功率轉速為4250米/秒，平均有效壓力高達2.6兆帕，比MT883發動機的1.93兆帕要高出35％。其中，MT890-12V發動機的整機質量和體積分別比相同功率等級的NIT883減少約50％。最新發動機的單位功率質量一般為0.94千克/千瓦，最低可達0.81千克/千瓦。

目前，底特律柴油機公司（DDC）正在與MTU公司進行合作，開發未來作戰系統可能采用的HPD柴油機。美國軍方已與DDC公司和MTU公司簽署一項研制開發HPD柴油機的合同，為期兩年，項目經費970萬美元，發動機的功率指標為294～551千瓦，計劃提供2臺6V-HPD發動機供FCS項目使用，并要求在2003年之前達到技術要求，于2004年之前在北美投產。

由此可見，HPD柴油機的出現，將使坦克裝甲車輛產生革命性變革，并使陸軍武器作戰平臺的輕量化和快速化、一種平臺多種負載、一種負載多種平臺成為可能。

（二）坦克傳動裝置：坦克的血脈

傳動裝置是連接坦克發動機輸出軸與坦克主動輪的所有部件的總和，主要作用是將發動機產生的能量傳到主動輪，并改變坦克的行駛速度、運動方向和主動輪上的扭轉力。

傳動裝置由前傳動箱、主離合器或動液變矩器、變速箱、轉向機構、制動器及側減速器等部件組成。前傳動箱用來將發動機的動力傳給主離合器或動液變矩器，并增高轉速；用電啟動發動機時，通過前傳動箱可增大啟動扭矩，使發動機容易啟動。主離合器位于發動機與變速箱之間，通過主、被動摩擦片的摩擦力來傳遞動力，分離時便于啟動發動機和換擋，結合時傳遞發動機扭矩。動液變矩器是主要以液體動能傳遞能量的液力式傳動部件，可使坦克傳動裝置有良好的自動適應性。變速箱用以在較大范圍內改變坦克主動輪上的扭矩和轉速，實現坦克倒退行駛和切斷動力。轉向機構是控制坦克行駛方向的部件。制動器是利用摩擦來吸收坦克動能的部件，通過控制摩擦力矩使坦克減速或停車。側減速器是直接與主動輪相連的末端減速機構，用以增大主動輪上的扭矩和降低其轉速，以增大推動坦克前進的牽引力。

傳動裝置按照能量傳遞的形式，可分為機械傳動、液體傳動、電力傳動三類。目前世界各國主戰坦克采用的傳動裝置有兩大類。第一類是機械傳動裝置，它是依靠機械元件傳遞動力的傳動裝置。如俄羅斯T-72和T-80系列主戰坦克。其中，T-72坦克的機械傳動裝置有7個前進擋和1個倒擋，一擋的最大車速為7.32千米/小時，二擋為13.59千米/小時，三擋為17.16千米/小時，四擋為21.47千米/小時，五擋為29.51千米/小時，六擋為40.81千米/小時，七擋為60千米/小時；倒擋為4.18千米/小時。第二類是液體傳動裝置，它又分為兩種類型，依靠液體的動能元件傳遞動力的，稱為液力或動液傳動裝置；依靠液壓元件傳遞動力的，稱為液壓或靜液傳動裝置。美國M1和德國“豹”1和“豹”2、法國AMX-32和“勒克萊爾”、英國“挑戰者”、日本90式等主戰坦克都采用液力機械傳動裝置。其中，M1主戰坦克的X-1100型傳動裝置有4個前進擋和2個倒擋，前進一擋最大車速為15.9千米/小時，二擋為31.2千米/小時，三擋為49.3千米/小時，四擋為72千米/小時，倒一擋最大車速為11.3千米/小時，倒二擋約為41千米/小時，為高速倒擋。在野戰條件下，坦克利用反斜面掩護進行戰斗，射擊后，使用高速倒擋，迅速后撤，以反斜面隱蔽自己，免遭敵坦克炮火還擊。因此，具有高速倒擋的坦克在起伏地和丘陵地形作戰就會更加靈活機動。

坦克誕生于1916年第一次世界大戰中，自坦克誕生后的很長時間內動力艙內各部件均單獨設計，然后采用“順其自然”的布置形式，即選用合適的發動機和變速箱后，將它們匹配起來，動力艙內其他部件依據自身外形尺寸，按照動力的傳遞路線和沿氣體、液體的自然流向來布置。20世紀50年代以前的各國坦克動力艙均屬此類型。比如早期的坦克，發動機一般在車上縱向放置，變速箱也縱向放置，這樣動力艙很長。蘇聯的T-34坦克，發動機為縱向布置（發動機曲軸中心線與車體中心線平行），其他部件也各自保持獨立，按總體設計位置組合起來，空間較大。此時作為動力艙內核心系統的動力和傳動系統為兩個獨立裝置，單獨設計。在進行車輛動力艙的總體設計時，根據需要選用合適的動力裝置和傳動裝置配起來即可。此時動力傳動系統的匹配集中在性能的匹配上，較少考慮體積的要求和外形的匹配。

20世紀50年代后，各國的坦克開始采用“適應給定空間”的動力艙布置方法，即根據車輛總體設計的性能和布置要求，在限定的動力艙尺寸下，對各部件進行精心設計和布置，以期獲得布置緊湊的動力艙。蘇聯首先在T-54坦克上實現了發動機橫向布置（發動機的曲軸中心線與車輛中心線垂直）。隨后，蘇聯于20世紀六七十年代裝備的T-62、T-64和T-70坦克均采用了發動機橫置的動力艙。

此時動力和傳動的匹配不但要考慮性能的匹配，而且還需考慮為減小動力艙體積而進行的外形的匹配。這種設計已經比以前的動力傳動系統根據需要選用的單獨設計大大前進了一步。T-54采用發動機橫置的動力艙可以看作是“從重視性能的順其自然布置到性能和體積兼顧，以體積為重”的一個重要標志。因為動力艙內發動機縱置比起發動機橫置存在著諸多優點，如冷卻風扇、鼓熱器和通道便于合理安置，發動機和變速箱的接合不需再多加一傳動箱等，但發動機橫置的一個突出的優點——“可以減小動力長度，進而可以減小動力艙體積”，就使這種布置方式獲得了廣泛采用。很明顯，此時動力艙的體積因素已經非常重要了。

進入20世紀70年代以后，國外先后列裝了第三代坦克，如“豹”2和M1等。隨著火力、機動和防護三大性能的增加，坦克戰斗全重也急劇上升。其中“豹”2和M1坦克已達55噸，英國裝備的“挑戰者”高達60噸。結果帶來的問題是：在戰場上目標過大，通行能力受橋梁噸位限制大，同時也不便于空運和海運，故其戰略機動性差且成本非常高。

鑒于這些原因，自20世紀80年代后，美國陸軍在開始為第四代推進系統論證和研制時提出了“先進集成設計”和動力艙設計思想，即所謂的“先進集成推進系統”（AIPS）。從整個車輛的生存能力考慮，對研制未來主戰坦克提出了如下要求：①體積小，以節省安裝空間，容納更多的設備和彈藥；②功率大，以保證具有現代作戰原則所要求的戰場機動性；③燃油效率好，以降低使用和維修、保障費用，減輕戰時后勤保障負擔；④價格低于現代動力裝置等。

該系統將發動機、傳動裝置、空濾和冷卻系統作為一個整體，由發動機廠家牽頭，選廠聯合研制，1991年完成，并開始全尺寸樣機研制。在研究過程中，研究人員曾對14個方案進行了評估，從中選取了6個方案繼續做工作，之后又從6個方案中選取了2個方案，一個是以內燃機為動力的方案（AIPS-D），另一個是以燃氣輪機為動力的方案（AIPS-T），其發動機功率為1103千瓦。從已研制成功的裝置來看，其使動力艙體積已縮小到總體積的26％～30％，傳遞功率達到1100～1200千瓦。

德國為下一代坦克準備的動力艙方案是采用MTU公司研制的MT883Ka-500渦輪中冷柴油機和倫克（RENK）公司研制的NSWL-295綜合傳動裝備，即所謂的“歐洲動力機組”，發動機橫置，功率為1103千瓦，整體吊裝，動力艙容積為4.45米3。這一方案與“豹”2坦克的動力艙相比，長度減少約1米，體積減少了3.75米3。

現在世界上許多坦克技術比較先進的國家都已開始在主戰坦克動力艙的設計上采用先進集成設計。很多國家也提出了自己的集成動力艙，如烏克蘭的6TN-2對置二沖程復合增壓發動機所組成的動力艙等。

這一階段，為減小動力艙體積，動力傳動系統的設計完全依照動力艙總體設計的要求進行。此時考慮到保養的方便，研究人員對動力和傳動系統進行了模塊化設計，即生成外形相互匹配的動力裝置和傳動裝置，通過剛性連接形成一體。這樣，不但可以減小動力艙的體積，而且由于模塊裝配方便且使用整體吊裝，提高了維護性。若動力或傳動裝置出現故障，將動力傳動系統整體從動力艙吊出，只要更換相應動力裝置模塊或傳動裝置模塊即可。盡管動力傳動仍為相互獨立的系統，但其性能、結構和外形與動力艙內的其他部件相互約束，相互協調，以總體體積最小為目標。各模塊單從體積來看，不見得是最優的，但從動力艙的體積看，卻是最優的。

（三）坦克行走裝置

坦克行走系統是用以支撐車體，確保坦克平穩行駛、克服障礙，減小坦克在各種地面行駛中顛簸與振動的機構與零件的總稱，由履帶推進裝置和懸掛裝置組成，其重量占整車總重量的16％～27％。

1.坦克履帶推進裝置——坦克的雙腳

履帶推進裝置由履帶、主動輪、負重輪、誘導輪、托帶輪和履帶調整機構等組成。目前，在主戰坦克及軍用履帶車輛上使用兩種類型的履帶推進裝置。

一是無托帶輪型（又稱克里斯型）：采用大負重輪、短平衡肘，具有履帶不易脫落、車內噪聲小等特點，但裝置重量增大，如蘇T-62坦克等。

二是有托帶輪型（又稱維克斯型）：采用小足重輪、長平衡肘，可減少因上部履帶擺在連接處產生的功率損失，降低非懸掛質量，增加負重輪的動力行程，如德國“豹”2、美國M1坦克等。

2.懸掛裝置——坦克的“腰”

懸掛裝置是指把車體和負重輪連接起來的所有零部件的總稱，其作用是在坦克行駛中減小并衰減由于地面凹凸不平而在車體以上部分產生的載荷，相當于坦克的“腰”。懸掛裝置由彈性元件、阻尼元件、導向裝置和限制器等主要部分組成。

主要類型：扭力軸懸掛裝置和液氣懸掛裝置兩類。

扭力軸懸掛裝置技術成熟，成本低，各國坦克大多數采用這一技術。

液氣懸掛裝置是利用密閉容器內的高壓氣體作為彈性元件的懸掛裝置。利用控制動力機構和儲氣筒之間的閥體流量來實現減振功能。如英國“挑戰者”、法國“勒克萊爾”、俄羅斯T-80、日本90式、韓國88式坦克均采用這種懸掛裝置。