高功率密度坦克柴油機的發(fā)展動態(tài)

1、||機型q綜述；l‰=。‘一：：一：：=：：掣高功率密度坦克柴油機的發(fā)展動態(tài)(裝甲兵工程學院機械工程系，北京100072)摘要：介紹了最新高功率密度坦克柴油機MT890的技術性能和主要特點，并與其它主戰(zhàn)坦克發(fā)動機進行了比較，充分顯示了它的優(yōu)異性能和發(fā)展?jié)摿?。通過分析我國坦克柴油機與該柴油機的差距，提出了一些關于發(fā)展我國高功率密度坦克柴油機的建議。關鍵詞：高功率密度；柴油機；發(fā)展動態(tài)中圖分類號：TK421文獻標識碼：A、文章編號：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概述坦克是具有強大火力、靈活機動性和堅固防護能力的陸軍主要突擊力量，它在地面戰(zhàn)爭中發(fā)揮著相當重要的作用。當前世界各國都在積極探索未來坦克發(fā)展的新思路和新技術，一些發(fā)達國家相繼提出了一系列的新一代坦克研制計劃，例如美軍為解決作戰(zhàn)部隊快速部署能力而發(fā)展的“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”；英國將未來擬發(fā)展的坦克命名為“機動直射武器系統(tǒng)’’；德國將第四代主戰(zhàn)坦克稱為“新型裝甲平臺”和日本從2001年4月開始實施的新中期防衛(wèi)計劃中確定的新型坦克研制構(gòu)

6、想等。這些研制計劃的共性之一就是要求坦克具有更好的機動性，而發(fā)動機是坦克的“心臟”，對其機動性有著最直接的影響，所以成為首先發(fā)展的重點。目前由MTU公司推出的高功率密度MT890系列柴油機是世界上功率最強勁的坦克發(fā)動機，代表了當今世界柴油機的發(fā)展方向。2MT890系列柴油機介紹2003年10月在華盛頓舉辦的美國陸軍協(xié)會年會上，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(如表1)。MT890系列柴油機體積特別小，

7、質(zhì)量特別輕，達到了一個空前的單位體積功率指標，是一個完美技術特征的結(jié)果。該高功率密度柴油機與相同功率裝甲車輛發(fā)動機相比體積和質(zhì)量都減少約60％左右，使裝甲車輛車體長度進一步縮短、車輛總重減小，這標志著柴油機技術的發(fā)展又躍上了一個新的臺階。其中6VMT890柴油機(如圖l、2)缸徑109mm、行程107mm、單缸排量lL、標定功率552k、W4250min‘1、最大扭矩1235Nm／4250min‘I，其功率特性曲線如圖3所示。該柴油機的

8、單位功率質(zhì)量達到094kg／kW，單位體積功率達到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勁的發(fā)動機。它的燃油消耗率低，且單位體積功率超過了燃氣輪機，實現(xiàn)了柴油機技術上的跳躍，為柴油機的最新發(fā)展注入了活力和希望。MT890系列柴油機是MTU公司第4代戰(zhàn)車發(fā)動機，采用了共軌噴油、高效渦輪增壓和電子管理等先進技術。這些技術已在遠征戰(zhàn)斗車輛發(fā)動機上完成了試驗驗證

9、，研制風險較小，是高性能、低油耗和低排放的先決條件。該系列柴油機的主要特點有：張永鋒。駱清國：高功率密度坦克柴油機的發(fā)展動態(tài)24渦輪增壓系統(tǒng)MT890系列柴油機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，對提高發(fā)動機輸出功率、改善低速扭矩和提高燃油經(jīng)濟性至關重要。25集成化設計技術該柴油機質(zhì)量輕、體積小和性能高的關鍵在于全新的發(fā)動機高度集成設計、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)動機外部的各種零部件集成在曲軸箱內(nèi)；包括機油容積、機油泵、機油換熱器、機油濾和機油管路在內(nèi)的整個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油系統(tǒng)零部件或用于容納機油；鋁質(zhì)油底殼呈扁平，其上集成了所有的機油管路；經(jīng)特殊處理、硬化而剛度極高的鋁制進氣歧管也集成在曲軸箱上。所有這些使發(fā)動機體積更小、質(zhì)量更輕，且沒有外部管路。26靈活的安裝基型發(fā)動機采用極為緊湊的設計方案，增壓空氣和排氣管接口可以布置在發(fā)動機的任何

11、一端，非常適合于在不同車輛上隨意進行安裝。因此，車輛制造商在設計車輛時具有很大的自由度。MT890可以縱向和橫向安裝在發(fā)動機艙內(nèi)，而且冷卻系統(tǒng)和空氣濾清系統(tǒng)等外圍設備的布置也非常靈活。正是由于這種緊湊的設計，如有必要還可以同時安裝2臺6缸發(fā)動機，而不是l臺12缸發(fā)動機。新的MT890發(fā)動機系列同樣適合于柴油機一電傳動和普通變速箱，采用柴油機一電傳動方案可以獲得極高安裝靈活性。預計在未來將采用新的傳動概念，特別是在軍用車輛上，電傳動就是一

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

13、載發(fā)動機在低維護保養(yǎng)需求方面具有明顯的優(yōu)勢，僅需在頂部對潤滑劑和冷卻液進行定期檢查，大修間隔期為1500h。正是由于采用氣門間隙液力補償、自凈式空氣濾清器和極為緊湊的設計，可以顯著減少人為干預的次數(shù)，實現(xiàn)如此長的大修間隔期。免維護不僅可以節(jié)省時間和金錢，還可以提高車輛的有效性。2002年，美國陸軍坦克機動車輛司令部向DDC／MTU訂購了兩臺6VMT890柴油機，作為新型未來作戰(zhàn)系統(tǒng)的選用動力。目前，首臺6V890柴油機已經(jīng)交貨，并進行了

14、相應的試驗。由于發(fā)動機高度低使車輛具有“超低”的熱信號，提高了防護能力；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作戰(zhàn)系統(tǒng)所提出的要求。此外，MTU公司還簽署了一項以MT890系列柴油機為動力的推進系統(tǒng)研發(fā)合同，該推進系統(tǒng)將用于30噸級的德國新型步兵戰(zhàn)車“美洲豹”，采用10VMT892機型。該機型最大輸出功率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l050mm、寬為700mm、高620mm、質(zhì)量約860kg。3MT890柴油機與各國主戰(zhàn)坦克發(fā)動機的對比將最新的6VMT890柴油機與目前各國主戰(zhàn)坦克發(fā)動機的主要技術性能進行對比(如表2)，得到的結(jié)論如下：a目前的坦克柴油機均采用廢氣渦輪增壓及中冷技術，能有效地提高柴油機的升功率，6VMT890柴油機的增壓壓比為其它柴油機的15倍左右，總排量是相同功率柴油機的一半左右，使其升功率大幅度提高為其它柴油機