坦克动力小探讨——燃气轮机好在哪？

　　装有燃气轮机的美国M1坦克和苏联T-80坦克同在80年代初问世并装备部队。当时国际上，包括美国国内反对燃气轮机作为坦克动力的呼声颇高，其主要理由是价格昂贵、油耗太高和空气滤芯容易堵塞等问题。

　　但迄今为止，M1(含M1A1及M1A2)估计已经生产10 000辆左右，T-80坦克的产量可能也超出5 000辆。两种燃气轮机累计工作小时已超过200万小时，两种坦克在战地和野外的行驶里程也达千万千米，积累了大量技术数据，使燃气轮机的设计、制造工艺和应用技术不断完善。

　　人们对坦克燃气轮机的认识也逐渐深化。国外现在已很少讨论燃气轮机与柴油机孰优孰劣，而是探讨哪一型发动机的综合性能更好的问题。对于柴油机的研究也未停顿，如果当前出现一个综合性能更优的柴油机取代了某一燃气轮机，也是不足为奇的。 燃气轮机？柴油机？就看功率密度，燃油经济性，空气消耗量，单位重量功率和成本。笔者拟就这几个指标的比较提出管见，供读者参考。

　　用燃气轮机作为坦克的动力装置是技术发展的必然，其优点如下。 加速性好 燃气轮机可以有较多的功率作用在主动轮上，因而使50～60吨级的坦克从静止加速到32千米/小时只需6.1秒，从空载到最大功率也只需2.5秒，比柴油机快2～3倍，提高了坦克的机动性。 功率密度高 一般讲，一台柴油机约占坦克总重量的4%，而燃气轮机只占坦克重量的2%。从M1坦克样车和“豹”2坦克动力装置的比较可以看出，在同等功率下，燃气轮机的功率重量比为1.36，而柴油机为0.566，即柴油机每发出一马力所占重量为燃气轮机的2.4倍。燃气轮机体积功率比为0.00073，柴油机为0.00096，即柴油机每发出一马力所占的体积为燃气轮机的1.31倍。这样，在同等发动机功率的条件下，燃气轮机所占体积小，给坦克增加其他装备或燃料创造了条件。 启动方便 燃气轮机可以在-35℃～ 51.7℃时启动，在-54℃时无需任何辅助加温系统，即可直接用蓄电池启动，并可在几分钟内发出最大功率。而柴油机在-16℃以下就需预热，并在启动后需要较长时间温车才能达到全负荷运转。 改善了坦克的隐蔽性 燃气轮机的排气温度低、噪音低、排气干净、热隐蔽性好，机组噪音在车内比柴油机低20%，在车外低55%，这一点在战场上，特别是在夜间作战很重要。燃气轮机排烟红外特征弱，且集中在车后尾气处。据美军介绍，红外寻的导弹往往飞向坦克尾端排出的“热气团”。 可使用多种燃料 燃气轮机可用柴油、煤油、轻柴油、汽油或混合油，污染少，改换燃料方便。在多燃料适应性上优于柴油机。 自身消耗功率低 燃气轮机内部摩擦副(即互相摩擦的接触面)少，不需要水冷却系统，没有大型的散热器和消耗功率相当多的冷却风扇，可以采用没有变矩器的传动装置，燃气轮机发热量比柴油机少，润滑油消耗只为柴油机的1/10，燃气轮机辅助动力装置消耗功率少。 维护性好 燃气轮机采用单元体模块结构，便于检测和换件修理，维修简便。维修保养所需时间仅为柴油机的1/4～1/2。柴油机为提高性能，装备了复杂的辅助设备。燃气轮机的辅助设备则相对简单，维护工作量也少。

　　M1坦克整个动力装置的管、线全部采用快换接头，只用简单工具即可快速装卸。拧下12个螺栓和18个快换接头即可将整个动力装置自车中取出。燃气轮机的故障采用一个接插件接通计算机，能即时诊断和预检。其使用寿命至少比柴油机高一倍，可靠性好，可用性好，可使用率年均在95%以上。

　　全寿命周期成本低 从坦克整车使用分析，装有燃气轮机的坦克使用周期长。从M1坦克AGT-1500燃气轮机的统计数字看，大修周期为1 000小时以上，可使坦克行驶19 000～28 880千米，这是柴油机达不到的。

　　燃气轮机润滑油消耗量少，又能使用多种燃料，相对成本低，燃料占其总成本的比例较少，所以在权衡燃气轮机的费用时，不能因其采购费用高就认为燃气轮机昂贵，从整个使用过程看，燃气轮机的总成本比柴油机的低。国外做了统计，在寿命期内典型的燃气轮机每小时运行成本为44美元，发出每千瓦功率的成本为408美元，而典型柴油机的上述数字分别为53美元和490美元。 扭矩特性好 由于燃气轮机的燃气发生器和动力涡轮是两个转子(双轴自由涡轮型)，中间用气动连接，动力涡轮转速随负荷不同的变化影响燃气发生器的工作并不显著，故扭矩特性好。双轴自由涡轮燃气轮机的扭矩适应性比柴油机好得多，这可简化坦克传动系统的结构。装燃气轮机的坦克可直接传动不一定需要变矩器，而一些装有柴油机的坦克50%以上工作时间使用变矩器，变矩器的传动效率低，要损失一部分功率。 燃气轮机动力是自由涡轮驱动的，当外界负荷突然变化时，可以由动力涡轮完全将负荷吸收甚至制动，而不会像柴油机那样，因突然超载而熄火。而且由于燃气轮机可以精确调节控制系统，使得坦克在不同路面上和处于加速、减速、转向、越壕、越障、爬坡、下坡等不均匀载荷十分严重的情况下能自动调节燃气发生器转子输出功率，保证燃气轮机正常工作。 舒适性好 坦克装用燃气轮机后，车内空间比较宽松，乘员乘坐舒适，燃气轮机运行平稳、噪音小、振动低，减轻了机内环境污染，在行驶中乘员不易疲惫，能保持警觉性。 可靠性好 燃气轮机可用电脑预测故障，控制工作状况，一旦遇到意外，还可用遥控方式保证动力装置正常工作，使车辆安全返回，从而提高了使用中的可靠性。 使用功率高 从附表1可看出，坦克燃气轮机的性能除燃油消耗率比柴油机略高外，其他各项均明显优于柴油机，特别是单位体积功率、单位重量功率和扭矩储备系数。从附表2可看出，以燃气轮机为动力的推进系统的综合性能全面优于柴油机，特别是系统重量约轻1.5吨，而传至主动轮的功率大约高出11.26%。

　　燃气轮机低温起动性能好，无需水冷，空气过滤系统能高效“自洁”排尘，在寒冷、缺水和多风沙地区使用具有无可比拟的优越性，对高海拔地区和沙漠地区的适应性要求也都能满足。这对坦克的生存力和作战效能至关重要。