坦克之心---淺談坦克發動機發展歷史與變遷

坦克自誕生道今天，走過了將近一個世紀的路程，作為坦克的心臟，坦克發動機的發展經歷了「汽油機化」、「柴油機化」、「柴燃爭霸」三個發展階段。此文簡要的介紹一下坦克發動機的發展歷程·

「汽油機化」

早期的坦克基本上都是汽油機，也有蒸汽動力的坦克，由於早期蒸汽機有體積過大，熱能效率低等缺點，並沒有成批生產。

世界上第一輛坦克---英國「小遊民」坦克與在索姆河戰役中首次出戰的馬克I型坦克都使用的是戴姆勒公司生產的直列6缸水冷汽油機，最大輸出功率只有77千瓦，相比之下它的28噸重量，配上功率這麼低的坦克功率，只能用小馬拉大車來形容了。它的坦克單位功率只有可憐的2.75千瓦/噸，所以最大速度只有6KM/小時。比人的步行速度還慢。而且發動機雜訊巨大，乘員車內簡直無法交流，只好靠比劃手勢，下達命令。對外通訊設備極為落後（就算給車裡配了電台，我想在車裡也聽不清）只能靠信鴿和車外步兵敲擊坦克車體來傳達，美軍名將喬治·巴頓就曾經在敲坦克時負過傷。

早期所選用的坦克發動機儘管很原始，但它使坦克有了機動能力，開創了機械化戰爭的新時代。

第一次世界大戰結束後到30年代後期，有些國家的坦克發動機主要是由航空發動機改裝的，美國30年代中期開始研製，40年代開始生產的M3系列輕型坦克中的M3,M3A1,M3A2所使用的發動機是由美國大陸（Continental）公司生產的R-975-EC2或C1星型風冷汽油機，功率245千瓦，坦克單位功率已經達到了20千瓦/噸，最高時速超過50KM/每小時。

德國從1936年裝備的PzKpfW2系列輕型坦克開始直到1939年裝備的PzKpfW3中型坦克和二次世界大戰中德國坦克部隊主要裝備的武器—PzKpfW4坦克，最後至1942年成批生產的PzKpfW5系列坦克，全都採用汽油機。英國30年裝備的輕型坦克至1940年開始生產的邱吉爾步兵坦克直到二戰後裝備的第一代主戰坦克--遜邱倫主戰坦克也都以汽油機作動力，所以直到二次世界大戰期間，絕大多數坦克採用汽化器式汽油機。

從使用民用汽油機到到使用設計專用的坦克汽油機，坦克發動機作為一門專業獨立的技術已經日漸成熟，汽油機雖有體積小，結構更為緊湊，較低的生產成本和良好的啟動性能等優點，但是燃油消耗率高的缺點阻礙了在坦克上的應用。為克服這一致命缺點，德國，美國，英國都採用了燃料噴射式汽油機，德國在這一技術上是比較領先的，到了二戰末期，採用燃料噴射系統的瑪依巴赫公司的HL230汽油機使虎II和美洲豹坦克的功率從515千瓦提高到662k千瓦，坦克的最大時速達到50KM的時速。二次大戰中大規模的坦克戰，「閃擊戰」使坦克使坦克成為了地面戰爭的主角，坦克發動機正所謂勞苦功高。

「柴油機化」

早在20世紀30年代，有一些國家便先後研製出坦克用的柴油機，開創了坦克發動機「柴油機」化的先河。但性能較高、專為坦克設計的柴油機於50年代末才在坦克上廣泛使用。至60年代，新裝備坦克都採用了柴油機，實現了坦克發動機的柴油機化。

最早使用柴油動力的典型坦克有波蘭的7TP輕型坦克（1932年，採用的是德國造的「紹勒爾」柴油機)）、日本的89乙輕型坦克（西方稱89B，重僅10噸），7TP和89乙只是輕型坦克，發動機的最大功率僅為73～110千瓦。速度也只有25KM/小時左右。儘管柴油機算不上是一個新機種，柴油機和汽油機都是往複活塞式內燃機，但是，柴油機和汽油機的差別還是相當明顯的。兩者的主要不同點是，汽油機是火花塞點火式內燃機，以汽油為燃料；而柴油機則為壓燃式內燃機，以柴油為燃料，靠氣缸內壓縮空氣形成的高溫使柴油混合氣自燃。

相比之下，柴油在運輸，儲存和使用的過程中較汽油的安全係數高的多，由於汽油機以汽油為燃料，非常容易著火，即使是油管被打破，也容易引起災難性的火災，使坦克的戰場生存率大大降低。還有柴油機的燃油消耗率要比同功率的汽油機要低二至三成，大大降低了燃油的消耗率。坦克的發動機從汽油機發展到柴油機，是歷史的必然。

二次大戰中，參戰各國坦克大多使用的汽油機，而蘇聯在二戰的坦克發展中卻是獨樹一幟，除了T-26、T-70等早期裝備的坦克任然使用汽油機以外，T-34/85，KV-1等主力坦克都採用了柴油機。說起大名鼎鼎的T34/85就不得不說說它的心臟，B2型 V形12缸水冷柴油機，在轉速1800轉/分鐘時功率為368千瓦，坦克單位功率為11.5千瓦/噸，能給T34/85帶來55KM的最高時速。使得T34/85成為二戰中機動性最好的坦克之一。

B2柴油機是在1936年哈爾科夫機車製造廠試製的БД-2柴油機的基礎上改進而成，通過100小時的國家試驗，於1939年投入成批生產。

1940年對B2柴油機進行了改進，命名為B2-34柴油機，成為了T34/85中型坦克的心臟。

該機研製成功以後，從40年代到70年代成為蘇聯唯一的中型坦克(從T-34到T-72)和重型坦克發動機。還研製了B2-K柴油機，結構與B2-34區別不大，但功率強化到441kW(600馬力)/2000r/min，作為KB重型坦克的動力。B2柴油機在軍用履逞車輛領域大致發展了20餘種型號(包括直列6缸機型)，用於40多種車型，在基本結構和體積大體不變的情況下，功率由368kW(500馬力)提高到574kW(780馬力)，壽命由100h增加到700h。

與世界各國坦克發動機相比，蘇聯在30年代創製B2柴油機時就向設計師們提出要使該種發動機在60年代以前仍能處於世界坦克動力裝置的領先地位。實踐表明，該機滿足了蘇軍當初提出的設計要求。

但由於現代戰爭對坦克機動性的要求愈來愈高，日益顯出該機功率增長不能滿足主戰坦克的要求，逐漸失去了它的先進性。

B2柴油機一直沿用至今，直到今天仍然在蘇制坦克和裝甲車輛動力裝置方面佔有重要地位。

歐美等西方國家在坦克柴油機上發展也比較早，早在1927年英國里卡多公司就設計了一種裝甲車柴油機，但是到1935年才在MK3A.MK6E2坦克上使用柴油機。1934年德國為PzKpfW1A輕型裝備了柴油機，1934年試裝克虜伯(Krupp)M601風冷柴油機，但是因功率不足而終止。美國在1937年完成了幾種對星型航空發動機改用柴油的試驗。M3A3、M3A5和M4A2中型坦克都裝用2台功率為138kW的GMC6046型2衝程柴油機。但後因美國柴油供應受限制，1946年專為坦克設計的首先用於M46中型坦克的是AV-1790汽化器式汽油機，繼而改為AVI-1790燃料噴射式汽油機，至1959年才演變為AVDS-1790柴油機。該柴油機的出現標誌了當時世界坦克發動機柴油機化的發展趨勢，至80年代初M1坦克服役以前，柴油機是裝備坦克的唯一動力。

二次世界大戰以後，進入裝備的柴油機逐步增多。從汽油機到柴油機，是一個漸變的過程。因為柴油機也有它的缺點，突出的是柴油機的工作雜訊大，容易冒黑煙，低溫條件下起動困難等。直到柴油機逐步克服了它的缺點，性能大幅度提高後，才全面壓倒了汽油機。1960年，美國M60主戰坦克的問世，標誌著坦克動力裝置「全面柴油機時代」的來臨。目前，坦克的動力裝置幾乎全部為柴油機，開創了坦克柴油機的黃金時代。

20世紀七十年代後，應為科技的迅速發展，坦克柴油機的性能大幅提升，主要是採用了增壓技術。增壓柴油機的特點就是，噴油多，進氣多，使發動機能發出更大的功率，效能是普通發動機的好幾倍。通過採用高增壓、中間冷卻、旁通補燃等多項技術措施，目前坦克柴油機已經達到相當高的技術水平。例如德國的「豹」II，法國的「勒克萊爾」主戰坦克的發動機最大功率度達到了1100千瓦的高水平，而且整個發動機的體積還很體積更小，結構更為緊湊。體積也只有一立方米左右，而同樣功率的民用柴油機差不多有一個集裝箱大小。不過，這是以發動機強化程度高、使用期短、採購價格高為代價的。一台坦克發動機，使用時間只有500~1000摩托小時，而價格高達50萬~100萬美元。同樣功率的民用柴油機可以工作5000小時以上，價格還不到它的1/10。

中國的坦克發動機發展經歷了修理、仿製、改進和自行設計階段，已有40多年歷史。在此期間內，中國從無到有逐步建立了比較完整的坦克發動機教學、科研、生產、管理體系，不僅有了相當規模的軍用發動機製造廠，而且還有了研究測試手段比較先進的專業研究所，培訓並形成了一支具有相當水平的技術專業隊伍。中國從50年代末開始仿製蘇聯B2 -54A坦克柴油機，從而試製成12150L系列發動機，60年代初開始裝備，用於59式坦克及其軍用車輛，到現在亦發展了多種機型。七十年代初期開始在12150L柴油機上應用渦輪增壓技術，1974年研製出第一台初樣機，經過10多年研製、試驗和結構改進，渦輪增壓的12150ZL柴油機於1987年生產定型，功率為537kW(730馬力)，用作80 式主戰坦克的動力。

功率為537千瓦，用作80 式主戰坦克的動力。七十年代中期開始對西德KHD公司BF413系列發動機進行許可證生產，七十年代末研製了6V150柴油機。八十年代中期又進行了MTU公司396系列柴油機的許可證生產，所有這些發動機都廣泛用于軍、民用領域。

從二十世紀三十年代末至二十一世紀前十年的七十年間，坦克柴油機經歷了七十年以上的使用年限。毫無疑問「柴油機化」是坦克發動機的主旋律。

「柴燃爭霸」

燃氣輪機儘管到80年代初才首次裝備M1坦克，但早在1872年，德國人施托爾策就設計了一台燃氣輪機，並於1900～1904年進行了試驗，但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗；1905年，法國人勒梅爾和阿芒戈製成第一台能輸出功的燃氣輪機，但效率太低，因而未獲得實用。

二次世界大戰結束後西德就進行了坦克燃氣輪機的研究，法國首先在坦克上安裝燃氣輪機進行了試驗。英國在1954年舉辦的一個軍事技術裝備樣品展覽會上展出一輛安裝由帕森斯(C.A.Parsons)公司研製的735kW燃氣輪機的試驗型康克洛重型坦克。蘇聯在六十年代進行了燃氣輪機裝車試驗；七十年代初研製的燃氣輪機坦克曾在烏克蘭哈爾科夫野外試驗中心試驗；

1980年，美國將AGT－1500型燃氣輪機裝到M1主戰坦克上，標誌著坦克動力裝置「柴燃爭雄」時代的開始。

燃氣輪機可以說是一種「結構複雜、原理簡單」的內燃機。由於它的工作溫度高，各機件只有旋轉運動而沒有往複運動，故可以使工作渦輪達到極高的轉速（22500轉/分），輸出功率相當高。燃氣輪機的優點是1.結構簡單、重量輕、體積小，燃氣輪機結構簡單，總零件數比柴油機少30%，運動件只有柴油機的1/5，軸承數是柴油機的1/3，密封件和齒輪數是柴油機的一半。2.維修簡便 該燃氣輪機採用模塊化設計方法，且便於從上面接近，附件的修理和更換無需拆卸發動機，2/3的維修工作不需挪動發動機；吊裝方便，1h內可以取出發動機並重新安裝好；機油消耗量僅為柴油機的1/10，不需定期更換機油和機油濾清器。 3.冷起動性能好 燃氣輪機摩擦件少，起動力矩較小，可以使用軾率較小的起動電機。該燃氣輪機在-31℃的低溫下不需預熱即可起動；豹2坦克MB873柴油機在-18℃條件下需要預熱才能起動。 4.負荷反應快 燃氣輪機從惰轉達到全功率運轉的時間短，只要燃料建立起穩定的燃燒，部件就可達到工作溫度，很快就可輸出全功率，因而可提高坦克加速性。該燃氣輪機從惰轉到輸出全功率只需2.5s，而柴油機需要2～3倍的時間。 5.扭矩特性好

燃氣輪機(雙軸或三軸結構)的扭矩隨動力渦輪的轉速降低而增大，具有良好的越野性能。因扭矩儲備係數大，可以簡化傳動裝置。對於液力機械傳動而言，可以減少使用液力變矩器的時間，因而可減少傳動裝置的散熱量和提高傳動裝置的效率。6.多種燃料性能好 該燃氣輪機常用的燃料是1號、2號柴油和4號、5號噴氣機燃料，急需時可使用汽油、煤油。如需改變燃料，只需根據燃料的比重轉動駕駛室中的刻度盤，操作很方便。7.排煙少、振動小、雜訊低.