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为何现在只有美国坦克用燃气轮机做动力?

2019-10-26 09:00

问:为何现在只有美国坦克用燃气轮机做动力?

历史小挖客说:首先,美国是没办法才用燃气轮机的;其次,燃气轮机有自己的独到之处;然后,燃气轮机有好多坑所以别国不用;还有,不是只有美国用燃气轮机,还有苏联T-80;最后,燃气轮机未来可能卷土——啊不能卷土,卷土它就不行了——可能还会杀回来的!

美国大功率柴油机技术不过关

60年代初,美德合作搞上图MBT-70坦克时,就给动力系统定下了25马力/吨的指标,美方雄心勃勃地拿出了“大陆”AVRD-1100型柴油机,1500马力,上了很多先进技术,但是跟MBT-70坦克一样,步子太大,扯到了关键部位陷入了泥潭:可靠性差,功率不达标。工程师们奋力改进,结果新技术过多,这个问题改好那个问题又冒出来。

期间又经历了MBT-70坦克失败,大陆的工程师还在奋斗,等到改得差不多了,上图的燃气轮机已经出来了!1976年,装柴油机的XM1坦克原型车和另一辆装燃气轮机的进行了对比测试,柴油机还是性能不敌,于是燃气轮机成了M1坦克的标配。

燃气轮机测试性能优异

早在MBT-70坦克时代,美国陆军就那被那几辆样车折磨得够呛,但又甘心采用别国的技术用在自己的主战兵器上,于是开始尝试把直升机用涡轴发动机搬过来。飞机发动机搬到坦克上是很常见的做法,二战时英国人就把“喷火”上用的“默林”发动机搬到坦克上,后来成为战后英国坦克动力的中坚!

美国结果这一试,效果还很不错,燃气轮机能用多种燃料(柴油、汽油和煤油!)、结构简单(零件数少了30%)、震动噪音小(没有往复的活塞,只有平稳的旋转)、故障少好维修(之前吃亏太大)、扭矩特性好响应速度快……对比测试的结果也很满意,美国人好高兴,立刻开始大规模应用到新坦克上!

实际应用坑太多

M1坦克服役以后,首先暴露出的动力系统问题,就是油耗太高!这本来对财大气粗的美国人不算啥问题,美国车也一样嘛!事先也有思想准备。但没想到燃气轮机低速下仍然是个油老虎,这就麻烦了!坦克和汽车不一样,常常停下来还不能熄火,电子设备、炮塔这些都还要动力要用电,往往在准备出击和警戒时,就烧了一半油!没办法,到M1A2时,专门配了上图的APU辅助动力装置,主机停车,APU供电。题外说一句,上图这个东西,居然被头条好多人当成是空调,哈哈哈!

到了“沙漠风暴”行动时,燃气轮机的另一个毛病暴露出来了:空气用量太大,空气滤清器很快就被沙尘给堵塞了。这可累坏了美国大兵,每天清理滤清器的任务非常繁重。后勤也抱怨,滤清器三天两头就要更换,太麻烦了!庞大的滤清器还造成动力总成体积庞大,很多人说体积小,是没考虑过这个因素吧!

这些问题,直接导致了M1系列坦克的销量远远不如柴油动力的豹2坦克,也是别国不用燃气轮机的原因!

苏联的燃气轮机

不光美国佬入了燃气轮机的坑,苏联曾经的中坚T-80坦克也入了坑,如上图。事实证明,因为坦克太紧凑,苏联的燃气轮机比美国货更加不堪,早早就换回柴油机,宁可功率小一些也不用它了。

将来如何?

将来陆军车辆动力很可能会学舰船上的综合全电推进系统,也进化到所谓电转动阶段,如果是这样,燃气轮机能稳定工作在恒定工况下,耗油的缺点基本没有了,那么可以推想,在这种情况下,燃气轮机比柴油机更具备优势,让我们拭目以待!

现代主战坦克的动力系统大多使用大功率柴油机,比如我国的99式坦克,德国的豹2系列,俄罗斯的T90等,但美国的M1艾布拉姆斯坦克却独出心裁的使用了燃气轮机,美国为何会对燃气轮机情有独钟呢?
燃气轮机相比于柴油机来说是有其独特优势的,以美国M1坦克装备的AGT1500燃气轮机来说,主要有以下几个优点,一是体积小,同样为1500马力发动机,燃气轮机比柴油机体积小了许多,这就使得M1可以采用发动机横向布置,从而使发动机舱减少了三分之一的空间。第二是结构简单,第三维修方便,第四冷启动性能好,AGT1500可在零下31的低温环境中直接启动,而不需要预热,第五可使用多种燃料,AGT1500不但可使用柴油,也可以使用航空煤油,甚至可以使用汽油,这在战场上是极为实用的,还有重要的一点就是AGT1500的加速性好,从零加速到32公里只需6秒,这是柴油机说什么也无法做到的。
正是燃气轮机有这么多的优点,美国才会对燃气轮机情有独钟,虽然燃气轮机的综合油耗比柴油机大不少,但相比其他优势来说,油耗高点也是可以接受的。
目前世界上的主战坦克装备燃气轮机的只有美国的M1和俄罗斯的T80,但T80的燃气轮机在技术上明显比美国的AGT1500差了许多,这说明燃气轮机的门槛还是很高的,许多国家还没有掌握这一技术。

这个问题一分为二讨论比较合适,也就是先说是不是,再说为什么。

俄国T-80坦克也用

第一,世界上不是只有美国M1坦克用燃气轮机,现实中的俄罗斯T-80坦克也在用俄产SG-1000或GTD-1250燃气轮机。如果再往前翻,苏联历史上还有很多实用燃气轮机的坦克设计,例如278工程(使用GTD-1燃气轮机)、T-64T(使用GTD-3TL燃气轮机)、167T工程(使用GTD-3T直升机用燃气轮机)、166TM工程(使用GTD-3TU燃气轮机)、288工程(使用GTD-350T直升机涡轮发动机)等等。尽管都没量产,但是可以证明使用燃气轮机的坦克并不只有M1一种。

冷战当中苏联设计的很多坦克最初装车的时候都考虑用燃气轮机

谈过了是不是,那么我们现在再来纠结一下为什么。且不说大马力车用燃气轮机的研发难度,单说燃料的事就够喝一壶了:第一个是油耗,M1系列坦克使用的AGT1500坦克用燃气轮机标定燃油消耗率为306g/kWh,80%功率下的燃油消耗率为292g/kWh;同等功率(1103kw/1500马力)的柴油发动机以豹2A6使用的MB873Ka-501为例其标定燃油消耗率为244.8g/kWh,也就是说油耗方面,M1所用的燃气轮机基本上能达到豹2A6所用柴油机的1.5到1.6倍,而且由于燃气轮机在高低功率燃料消耗基本一样,所以说基本上不存在多少怠速省油的情况,就这种油老虎本身能供得起的人就不多。

M1用到的AGT1500燃气轮机

第二个原因是油品,虽然说燃气轮机号称什么都能吃,但是通常用的都是一些航空煤油。航空煤油一般情况下装甲部队不会采用,主要都是给空军或者是陆军航空兵用的,所以说这样一来又加大了后勤补给的供应难度。

T-80用的GTD-1250燃气轮机

至于为什么坦克会用燃气轮机呢?美国的我不清楚,简单说一下苏联当时的考虑,原因就是动力包体积问题,同功率下燃气轮机动力包的体积要比柴油机动力包体积更小一些,这样就能把车身做的更加低矮,降低中弹率。

因为世界其他国家的技术达不到美国的水平,这跟说为什么世界上只有美国装备大型核动力航空母舰是一样的问题。美国的艾布拉姆斯主战坦克(M1A2)是世界上装备燃气轮机作为动力的主战坦克,而前苏联也曾经在T-80上应用,可是效果并不好。从这一点也说明其技术成熟度还是不如美国,那么我们看看为啥美国的M1坦克的燃气轮机会那么好。
艾布拉姆斯主战坦克

美国M1A2坦克装备的AGT1500燃气轮机,主要有以下几个优点,首先,发动燃气轮机只需要1分钟,甚至在零下30度的低温环境中,也可以快速启动。基本不需要预热,这就大大加快了采用燃气轮机坦克的反应能力。而采用柴油发动机首先就得预热,然后根据惯例还需要30分钟才能起动。夏季还好一点,这要是在严寒的冬季就得需要更多的时间对机体的预热,这是一个很影响战斗力的诟病,但是没办法,柴油机就是这样。

第二,燃气轮机相对体积小,功率大。ATG-1500燃气轮机拥有1103千瓦的功率,也就是1500马力。它与同样为1500马力柴油发动机比较,燃气轮机比柴油机体积小了许多,这就使得M1可以采用ATG1500燃气轮机可以横向布置,而发动机舱能够减少1/3的空间。
美军更换ATG1500燃气轮机

第三,加速性能好,ATG1500燃气轮机可以从0-32公里/小时只用7秒钟,这是柴油机根本做不到的。而采用燃气轮机的T-80U坦克的速度比T-90坦克超出10千米/小时,这在战场上对坦克来说是非常有利的;

第四,燃气轮机可减少后勤保障,可使用多种燃料,毕竟战场是上的后勤油料补给未必那么及时,尤其是对后勤油料要求较高的柴油机来说,就更麻烦一点。而AGT1500不但可使用柴油,还可以使用汽油,甚至使用航空煤油,这在战场上可以直接使用敌方的任何燃料,也是是极为实用的性能。
燃气轮机结构模型

第五,燃气轮机既不需要散热器,也不需要使用水、防冻液或者其他冷却剂,因此,也就省去了笨重而复杂的冷却剂供给装置,给发动机启动带来了快速反应能力。而且根据苏联人的经验,装备燃气轮机T-80U在泥泞道路中行驶时,或在通过垂直障碍时燃气轮机不会熄火,而柴油机很难做到这一点。

当然燃气轮机的缺点也是显而易见的,那就是费油。M1坦克要是行驶500公里(实际是498公里)的路程,必须装载1907升燃料,这与行驶500公里,重量55吨,却只使用1200升燃料的豹2坦克相比,M1几乎是后者的1.6倍。虽然燃气轮机的耗油量比柴油机高出约20%—30%,但是停车的燃气轮机不需要预热,也同样不需要耗费更多的燃料。在同样的油耗下,根据俄罗斯的对比,燃气轮机的输出功率也比柴油发动机的高,最多可高出250马力。
ATG1500燃气轮机

燃气轮机的最大难点就是对技术要求比较高,尤其是加工工艺和耐高温材料。说白了,坦克燃气轮机就有点类似于航空发动机一样。而这样的高端技术目前只有美俄所掌握,而我们国家最近也获得了突破,只是还没有得到应用。好东西谁都想拥有,只是问题在于能够掌握并且制造出来。而目前是美国掌握了,并且得到了成熟的作用,其他国家基本都在门外看着呢!

本文图片来源于网络!

题主错了,使用燃气轮机作为动力的主战坦克除了美国的M1坦克,还有俄罗斯的T-80坦克。

俄罗斯在后来的使用中,特别是车臣战争,后续坦克的发动机又改回到传统的柴油机。

当初美俄为何都选择了燃气轮机代替柴油机作为坦克发动机呢?

因为燃气轮机相比柴油机有一些特殊优点:

1. 低温性能好。由于柴油凝固点比较高,柴油机在低温环境下启动需要预热,这是柴油机固有的弱点。燃气轮机却没有低温启动问题。

2. 燃气轮机功率密度大。相比柴油机,燃气轮机体积更小,功率更大,而且机械结构更简单。

3. 燃气轮机可以使用多种燃料。燃气轮机是让燃料直接燃烧推动涡轮叶片旋转,理论上只要是能燃烧的油、气体都可以使用。

既然燃气轮机有这么多优点,那为什么其他国家的坦克不使用燃气轮机,而且唯二的俄罗斯后来也不用了呢?因为燃气轮机用在坦克上也有很多缺点。

首先,燃气轮机和飞机的涡轮发动机基本一样,虽然本身结构比较简单,但是对金属材料和加工工业要求很高。世界上能生产柴油机的国家很多,能生产航发的国家就没几个了。

其次,燃气轮机是个油老虎,虽然“不挑食”,但是“食量”惊人。巨大的燃油消耗量对后勤保障是很重的压力,也就是美军拥有强大的后勤支援能力和财力才用得起M1坦克。另外,燃气轮机在低功率状态时热效率很低,经济性更差。这也是为什么军舰往往使用柴燃联合动力,低速和巡航时使用柴油机动力,高速机动时使用燃气轮机动力。

其实本质原因是便于油料保障。大家都知道美国会开飞机的比会开坦克的人多。飞机也比坦克多。单一品种油料供给更加有利于后勤管理。而事实上不止美国,乌克兰和俄罗斯都有烧飞机燃料的坦克。

虎王坦克也是汽油机。打仗次要,帅才是第一





美国的M|一AeT'1500,依然用着。燃气轮。做动力。因为它加速快。比柴油机零部件上好修。不复杂,煤油和汽油。都可以用。为了。不对,柴油的依赖。柴油但一。所以它依然用着。燃气轮机。

我有个想法,可以在坦克上装转子发动机!

使用燃气轮机优点缺点都是并存的,油耗大是燃气轮机避免不了的恶评,一般的国家后勤补剂很难跟的上,但是老美有强大的后勤支撑,所以这就不算缺点了

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关键词: 美国 动力 坦克 燃气轮机