中國99A坦克為何不用燃氣輪機做發動機?技術太差?
圖:99A坦克
在冷戰時期,美蘇先後在主力坦克上使用了燃氣輪機作為動力。但最後的發展結果迥異,美軍對於M1系列坦克的動力總體上比較滿意,而俄羅斯在T80坦克的燃氣輪機卻在實戰中表現異常糟糕而被拋棄。中國在後來的99和99A坦克上,也依舊使用的是柴油機。
在坦克上,燃氣輪機最顯著、對柴油機具備壓倒性的優勢是低溫啟動性能。燃氣輪機的摩擦部件(比如活塞/汽缸)遠遠少於柴油機,而且氣動力矩小;只要用功率比柴油機小很多的啟動電機,就能在-30攝氏度的低溫下不需預熱進行啟動。
此外燃氣輪機還能顯著提升坦克的加速和越野能力,這是基於幾個方面的因素:燃氣輪機從怠速運轉到全功率輸出,只需要不到3秒鐘時間;而柴油機的輸出功率提升上花的時間,是燃氣輪機的2-3倍以上。
圖:美軍維護M1坦克的燃氣輪機
其次燃氣輪機的扭矩特性要大大強於柴油機,而且能有效簡化變速箱設計、提升動力傳遞效率,對於越野和加速性能的改善非常明顯。此外燃氣輪機本身的重量只有同功率柴油機的一半左右,因此更輕的重量也會提升坦克的機動性能。
但是燃氣輪機的缺點很顯著,價格高是個相對次要的因素——類似德國的先進柴油機那樣同樣做到非常高指標的話,用的高級合金、製造工時、加工和裝配精度等方面付出的成本,並不會比燃氣輪機低出非常多。
燃氣輪機最大的問題是耗油率高——在大家都以極限功率輸出,讓坦克飆極速或者最大加速的情況下,燃氣輪機的油耗和柴油機相差無幾、甚至還有所優勢。但是真正坦克踩到最大油門的時候,只佔使用時間中的20%左右。
而在60%的運轉時間中,坦克發動機都是以怠速或者低功率狀態運行的。而燃氣輪機的最大缺陷就在於,最小輸出功率和最大輸出功率狀態下,油耗相差其實不多——只要這發動機轉著,至少也得燒那麼多油。這和柴油機形成了非常巨大的反差——怠速和低功率狀態下,燃氣輪機耗油率比柴油機高出30%-70%。
圖:由於航空發動機上的顯著差距,蘇聯T80坦克的燃氣輪機本身性能水平遠不及美國產品,因此它的油耗、特別是怠速和低功率下的油耗問題,又比美國要更嚴重很多
圖:俄最新坦克採用了柴油機
特別是在蘇聯解體以後,俄羅斯在T80坦克的運用上將燃氣輪機的問題暴露的特別嚴重。這些坦克完全沒有機會像設計時的預想作戰方式那樣,像敵方陣地持續高速衝擊;而是在車臣等戰場上的膠著戰鬥中,經常要長時間的處於靜止或者低速狀態,這使得它們的表現遠遠不如柴油機坦克。
加上當時俄軍的指揮組織和後勤管理極為混亂,一些T80坦克甚至是在長時間原地停留,為了給觀瞄和火控系統供電而長時間開啟發動機的過程中,就把燃油全部燒光;最後失去戰鬥力被摧毀或者被俘。
中國80年代有相當部分業內人士都根據美國和蘇聯的選擇,認為在未來燃氣輪機才是坦克發動機的發展方向。但是一方面國內的燃氣輪機水平在當時不足以支持中國開發實用型號,另一方面俄羅斯時代T80的實戰表現,也給國內形成了很大的刺激。這些因素的綜合作用,最終使得國內在可以預見的未來,都仍然會以柴油機作為動力。
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