高功率密度坦克柴油機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

1、||機(jī)型q綜述；l‰=?！唬海阂唬海?：：掣高功率密度坦克柴油機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)(裝甲兵工程學(xué)院機(jī)械工程系，北京100072)摘要：介紹了最新高功率密度坦克柴油機(jī)MT890的技術(shù)性能和主要特點(diǎn)，并與其它主戰(zhàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了比較，充分顯示了它的優(yōu)異性能和發(fā)展?jié)摿?。通過(guò)分析我國(guó)坦克柴油機(jī)與該柴油機(jī)的差距，提出了一些關(guān)于發(fā)展我國(guó)高功率密度坦克柴油機(jī)的建議。關(guān)鍵詞：高功率密度；柴油機(jī)；發(fā)展動(dòng)態(tài)中圖分類號(hào)：TK421文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A、文章編號(hào)：1001

2、4357(2005)S一001I04TheDevelopmentTrendofHighpowerDensityDieselEnginesfOrTanksZHANGYongfeng。LUOQingggo(McdLmicalEngineeringDepartmentAcademyofAmm哪ed№Engineering，Beijin9100072)Abstract：Thetechnicalperformanceandimportantcha

3、racteristicsofMT890dieselengine，whichisthenewesthighpowerdensitydieselenginefortanks，isintroducedThenewoneadequatelyshowsitsexcellentperformanceanddevelopmentalpotentialascomparodwithotherenginesofmainbattletanksSomeadvi

4、cesofdevelopinghighpowerdensitydieselengineinourcountryisputforwardthroughanalyzingthedifferencebetweenthedieselenginesoftankinOurcountryandthishighpowerd咄itydieselengineKeywords：highpowerdensity；dieselengine；development

5、trend1概述坦克是具有強(qiáng)大火力、靈活機(jī)動(dòng)性和堅(jiān)固防護(hù)能力的陸軍主要突擊力量，它在地面戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。當(dāng)前世界各國(guó)都在積極探索未來(lái)坦克發(fā)展的新思路和新技術(shù)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家相繼提出了一系列的新一代坦克研制計(jì)劃，例如美軍為解決作戰(zhàn)部隊(duì)快速部署能力而發(fā)展的“未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)”；英國(guó)將未來(lái)擬發(fā)展的坦克命名為“機(jī)動(dòng)直射武器系統(tǒng)’’；德國(guó)將第四代主戰(zhàn)坦克稱為“新型裝甲平臺(tái)”和日本從2001年4月開(kāi)始實(shí)施的新中期防衛(wèi)計(jì)劃中確定的新型坦克研制構(gòu)

6、想等。這些研制計(jì)劃的共性之一就是要求坦克具有更好的機(jī)動(dòng)性，而發(fā)動(dòng)機(jī)是坦克的“心臟”，對(duì)其機(jī)動(dòng)性有著最直接的影響，所以成為首先發(fā)展的重點(diǎn)。目前由MTU公司推出的高功率密度MT890系列柴油機(jī)是世界上功率最強(qiáng)勁的坦克發(fā)動(dòng)機(jī)，代表了當(dāng)今世界柴油機(jī)的發(fā)展方向。2MT890系列柴油機(jī)介紹2003年10月在華盛頓舉辦的美國(guó)陸軍協(xié)會(huì)年會(huì)上，MTU公司展出了其最新研制的裝甲車輛用高功率密度MT890系列柴油機(jī)(如表1)。MT890系列柴油機(jī)體積特別小，

7、質(zhì)量特別輕，達(dá)到了一個(gè)空前的單位體積功率指標(biāo)，是一個(gè)完美技術(shù)特征的結(jié)果。該高功率密度柴油機(jī)與相同功率裝甲車輛發(fā)動(dòng)機(jī)相比體積和質(zhì)量都減少約60％左右，使裝甲車輛車體長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短、車輛總重減小，這標(biāo)志著柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展又躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。其中6VMT890柴油機(jī)(如圖l、2)缸徑109mm、行程107mm、單缸排量lL、標(biāo)定功率552k、W4250min‘1、最大扭矩1235Nm／4250min‘I，其功率特性曲線如圖3所示。該柴油機(jī)的

8、單位功率質(zhì)量達(dá)到094kg／kW，單位體積功率達(dá)到1358kW／m3空前高的水平，小于lkg／kW的單位功率質(zhì)量和大于1200kW／m3的單位體積功率使其成為世界上功率最強(qiáng)勁的發(fā)動(dòng)機(jī)。它的燃油消耗率低，且單位體積功率超過(guò)了燃?xì)廨啓C(jī)，實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)技術(shù)上的跳躍，為柴油機(jī)的最新發(fā)展注入了活力和希望。MT890系列柴油機(jī)是MTU公司第4代戰(zhàn)車發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了共軌噴油、高效渦輪增壓和電子管理等先進(jìn)技術(shù)。這些技術(shù)已在遠(yuǎn)征戰(zhàn)斗車輛發(fā)動(dòng)機(jī)上完成了試驗(yàn)驗(yàn)證

9、，研制風(fēng)險(xiǎn)較小，是高性能、低油耗和低排放的先決條件。該系列柴油機(jī)的主要特點(diǎn)有：張永鋒。駱清國(guó)：高功率密度坦克柴油機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)24渦輪增壓系統(tǒng)MT890系列柴油機(jī)的渦輪增壓器是專門研制并在MTU公司下屬工廠指定生產(chǎn)的，增壓壓比為45，采用連續(xù)可變幾何截面技術(shù)，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、改善低速扭矩和提高燃油經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。25集成化設(shè)計(jì)技術(shù)該柴油機(jī)質(zhì)量輕、體積小和性能高的關(guān)鍵在于全新的發(fā)動(dòng)機(jī)高度集成設(shè)計(jì)、高轉(zhuǎn)速、高平均有效壓力和高效的廢氣渦輪

10、增壓器。將通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)外部的各種零部件集成在曲軸箱內(nèi)；包括機(jī)油容積、機(jī)油泵、機(jī)油換熱器、機(jī)油濾和機(jī)油管路在內(nèi)的整個(gè)干式油底殼集成在曲軸箱上；曲軸箱周圍的空間用于插入機(jī)油系統(tǒng)零部件或用于容納機(jī)油；鋁質(zhì)油底殼呈扁平，其上集成了所有的機(jī)油管路；經(jīng)特殊處理、硬化而剛度極高的鋁制進(jìn)氣歧管也集成在曲軸箱上。所有這些使發(fā)動(dòng)機(jī)體積更小、質(zhì)量更輕，且沒(méi)有外部管路。26靈活的安裝基型發(fā)動(dòng)機(jī)采用極為緊湊的設(shè)計(jì)方案，增壓空氣和排氣管接口可以布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的任何

11、一端，非常適合于在不同車輛上隨意進(jìn)行安裝。因此，車輛制造商在設(shè)計(jì)車輛時(shí)具有很大的自由度。MT890可以縱向和橫向安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，而且冷卻系統(tǒng)和空氣濾清系統(tǒng)等外圍設(shè)備的布置也非常靈活。正是由于這種緊湊的設(shè)計(jì)，如有必要還可以同時(shí)安裝2臺(tái)6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是l臺(tái)12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。新的MT890發(fā)動(dòng)機(jī)系列同樣適合于柴油機(jī)一電傳動(dòng)和普通變速箱，采用柴油機(jī)一電傳動(dòng)方案可以獲得極高安裝靈活性。預(yù)計(jì)在未來(lái)將采用新的傳動(dòng)概念，特別是在軍用車輛上，電傳動(dòng)就是一

12、個(gè)最好的例子。對(duì)于執(zhí)行緩慢行駛?cè)蝿?wù)，例如“靜默觀察”，使用電動(dòng)機(jī)可以讓車輛在運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎不發(fā)出聲響。然而，MT890發(fā)動(dòng)機(jī)也適合于常規(guī)液力機(jī)械傳動(dòng)，使用這類傳動(dòng)裝置，可以獲得與純機(jī)械傳動(dòng)相媲美的高扭矩升功率。MT890系列主要為新一代20～60T裝甲車輛提供動(dòng)力，高度靈活的發(fā)動(dòng)機(jī)家族概念使得車輛生產(chǎn)商可以選擇不同缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車輛的前面和后面。27維護(hù)保養(yǎng)需求低，有效性高與其它相同功率等級(jí)的裝甲車輛發(fā)動(dòng)機(jī)相比，MTU公司的MT890重

13、載發(fā)動(dòng)機(jī)在低維護(hù)保養(yǎng)需求方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，僅需在頂部對(duì)潤(rùn)滑劑和冷卻液進(jìn)行定期檢查，大修間隔期為1500h。正是由于采用氣門間隙液力補(bǔ)償、自凈式空氣濾清器和極為緊湊的設(shè)計(jì)，可以顯著減少人為干預(yù)的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)如此長(zhǎng)的大修間隔期。免維護(hù)不僅可以節(jié)省時(shí)間和金錢，還可以提高車輛的有效性。2002年，美國(guó)陸軍坦克機(jī)動(dòng)車輛司令部向DDC／MTU訂購(gòu)了兩臺(tái)6VMT890柴油機(jī)，作為新型未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)的選用動(dòng)力。目前，首臺(tái)6V890柴油機(jī)已經(jīng)交貨，并進(jìn)行了

14、相應(yīng)的試驗(yàn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)高度低使車輛具有“超低”的熱信號(hào)，提高了防護(hù)能力；低的燃油消耗率提高了坦克的最大行駛里程，這些都滿足新型未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)所提出的要求。此外，MTU公司還簽署了一項(xiàng)以MT890系列柴油機(jī)為動(dòng)力的推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)合同，該推進(jìn)系統(tǒng)將用于30噸級(jí)的德國(guó)新型步兵戰(zhàn)車“美洲豹”，采用10VMT892機(jī)型。該機(jī)型最大輸出功率808kW／4250rain一、最大扭矩為2070Nm／3000min～、氣缸總排量10L、水冷冷卻系統(tǒng)、空氣／水

15、中冷器、高壓共軌噴射系統(tǒng)，氣缸體長(zhǎng)l050mm、寬為700mm、高620mm、質(zhì)量約860kg。3MT890柴油機(jī)與各國(guó)主戰(zhàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比將最新的6VMT890柴油機(jī)與目前各國(guó)主戰(zhàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)性能進(jìn)行對(duì)比(如表2)，得到的結(jié)論如下：a目前的坦克柴油機(jī)均采用廢氣渦輪增壓及中冷技術(shù)，能有效地提高柴油機(jī)的升功率，6VMT890柴油機(jī)的增壓壓比為其它柴油機(jī)的15倍左右，總排量是相同功率柴油機(jī)的一半左右，使其升功率大幅度提高為其它柴油機(jī)