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国内坦克用燃气轮机技术将何去何从?作者：邢俊文来源：《坦克装甲车辆》 2019年第11期燃气轮机是大家熟知的坦克动力之一,被美俄等军事强国的坦克广泛采用,如M1系列坦克、T-80U坦克等。
我国的坦克研制虽然历经了缴获购买、仿制、自主设计的过程,目前已装备了最先进的99系列坦克,但始终未采用燃气轮机作为其主动力。
是燃气轮机不适合中国?还是中国人做不了车用燃气轮机?中国已拥有多个型号的涡轴燃气轮机产品,显然不是我们研究不出车用燃气轮机!究其原因,笔者从以下几个方面谈一下个人的看法。
燃气轮机坦克动力的技术优势燃气轮机是实现高功率密度发动机的最佳技术方式由于坦克空间极其紧凑,高功率密度发动机成为坦克设计永恒的追求。
然而,要想在保持功率要求不变的条件下,降低发动机的重量,缩小其体积,唯一的途径是提高发动机转速,降低发动机驱动扭矩。
这个道理适用于所有类型的动力装置!目前,柴油机转速最高可达到5 000转/分,汽油机转速最高可达到10 000转/分,由于其特点限制使得重载大功率发动机很少采用汽油机!燃气轮机转速最高可达到26 000转/分以上,而且广泛用作重载大功率发动机,其功率密度能够达到同功率柴油机的3倍以上。
这样,高功率密度发动机的技术发展路线就非常明显了,燃气轮机技术是实现高功率密度发动机的最佳技术途径!因此,如果痴迷于发展高速柴油发动机,全力挑战燃油燃烧速度的极限,全力挑战发动机材料的极限,在达不到德国机械工业水平的条件下,试图获得燃气轮机的高功率密度值,其结果可想而知!付出巨额投资,可能收效甚微!燃气轮机具有低温快速起动的优点燃气轮机属于叶片式发动机,起动阻力小,在严寒环境下起动非常容易,可以有效缩短低温环境下坦克的战斗准备时间。
据测算,柴油机坦克在寒区加温起动总时间近50分钟,而燃气轮机不用加温,可直接点火起动并行驶,总时间不超过5分钟。
首先,燃气轮机没有水冷系统,在高原环境下技术状况非常稳定,其核心机叶片和机件主要靠高速进气气流来冷却,不管气压高低,发动机核心机工作在温控下始终处于稳定工作状态,因此,不会出现柴油机的过热、拉缸、烧瓦等故障,可在高原环境下持续工作,技术状况稳定,这一特点已得到试验验证。
发动机的加速性和适应能力燃气轮机坦克拥护者采用了发动机“加速性”和“适应能力”这样的术语。
评价发动机加速性是依据发动机从空转工况（燃气轮机为最小油门）加速到最大功率之间的时间间隔。
乌拉尔坦克安装的Ｖ－８４柴油发动机的加速性为１～２秒。
Ｔ－８０坦克安装的涡轮增压发动机的加速性为７～８秒。
因此，在发动机加速性这个指标上，柴油发动机优于燃气轮机３～４倍。
必需强调指出，随着发动机加速性指标的降低，坦克的平均行驶速度将会降低，千米耗油量将增加。
发动机的适应能力系数为在最低允许转速工况时发动机曲轴最大扭矩与发动机发出最大功率的曲轴转速时扭矩的相互关系。
Ｔ－８０坦克燃气轮机的适应能力比Ｔ－９０Ｓ坦克柴油发动机高９０％，比ＧＴＤ－１２５０燃气轮机高１４６％，比Ｖ－９２Ｓ２柴油发动机高３０％。
发动机适应能力系数根据坦克行驶时换档次数确定。
发动机的“加速性”和“适应能力”这两项指标会对坦克的平均行驶速度和燃料的经济性产生影响，但对坦克机动性的影响却是有区别的。
为减轻Ｔ－８０坦克燃气轮机加速性低的影响，保证坦克在沟壑纵横地形上行驶时有最好的加速性，驾驶员长时间的将油门踩到底或者将手油门置于“最大加油”位置（保证涡轮压缩机最大的转速），借助制式制动的方法（接通侧变速箱的制动器和借助调节喷嘴装置）控制坦克的行驶速度。
使用这种方法控制发动机的结果是增加了燃油消耗，降低了传动装置的可靠性。
燃气轮发动机比活塞式发动机有更好的适应力，Ｔ－８０坦克采用带４个前进档和１个倒档的传动装置。
Ｔ－９０Ｓ坦克采用带７个前进档和１个倒档的传动装置。
因此，适应能力系数仅间接地对坦克的平均行驶速度产生影响，减轻坦克驾驶员操作强度。
需要补充说明的是，后期生产的Ｔ－９０Ｓ改进型坦克上已准备安装批量生产的自动换档装置，该装置能提高坦克操纵系统的性能，减轻驾驶员的体力消耗。
类似装置还可安装在改进型Ｔ－７２Ｂ坦克上。
传动装置换档次数少也有其不足：Ｔ－８０坦克和Ｔ－９０坦克在每个档位都可以实现最小（规定）转向半径，其方法是使慢速一侧的侧变速箱的档位比另一侧变速箱低１个档。
坦克坦克的动力装置1.坦克动力装置的作用坦克的动力是由发动机及其辅助系统组成的。
发动机的辅助系统包括燃油供给系、空气供给系、润滑系、冷却系、加温系和起动系等。
坦克的动力装置是坦克的动力源。
它主要用来产生推动坦克运动的牵引力并使坦克达到所要求的速度。
该动力装置还要带动发电机发电，向车上的用电装置供电并给蓄电池充电，带动液压和气压装置运转。
人们常把动力装置比作坦克的"心脏"，足见它在坦克中的地位是十分重要的。
2.现代坦克发动机的种类坦克柴油机：自1954年5月苏T-34中型坦克上首先采用大功率柴油机至今，现代坦克绝大多数都采用高速柴油机，已很少采用汽油机。
这是用为柴油机的经济性好，即携带相同容量燃油的情况下，相同功率的柴油机的最大行程是汽油机的1.3~1.6倍。
而且在战场上，柴油机与汽油机比较不易起火，比较安全。
据统计，现代坦克柴油机，大多是多缸(6、8、10、12)、V形(两排汽缸夹角为60°、90°、120°)、上冲程柴油机(也有对置二冲程的)。
按其冷却方式，坦克柴油机又有水冷和风冷两种。
燃气轮机：尽管燃气轮机在坦克上应用的研究进行了几十年，但目前正式采用它作为主战坦克动力装置的只有美国的M-1主战坦克。
双动力装置：在瑞典的S坦克上，采用了对置活塞二冲程水冷柴油机和燃气轮机并联的双动力装置。
3.坦克动力装置的特点坦克是十分复杂的战斗车辆。
由于坦克要南征北战，要爬山涉水，在各种地形上驰骋，条件十分艰苦，所以坦克的动力装置与汽车或其他工程动力装置相比，有如下特点：单位体积功率大：指动力装置的最大功率与其所占体积的比，用马力/3米来表示。
单位体积功率越大，意味着坦克发动机在一定功率下所占坦克的体积越小，坦克具有的外形尺寸就可能小，因而，单位体积功率越大的动力装置越好。
由于现代主战坦克火力和防护性的增强，重量有所增加，所以对机动性也提出了更高的要求。
不仅要求有较高的行驶速度，而且特别强调加速性，这就要求坦克有很高的吨功率，要求发动机有更大的功率。
坦克发动机工作原理坦克作为一种重型装甲战斗车辆，其发动机是其动力来源之一，对其性能和作战能力具有重要影响。
因此，了解坦克发动机的工作原理对于理解坦克的运行机制和性能提升具有重要意义。
一、发动机类型坦克发动机通常采用内燃机，其类型主要有柴油发动机和汽油发动机两种。
柴油发动机的燃料为柴油，具有高功率、低油耗和较大的扭矩优势，适用于重型装甲车辆。
汽油发动机则燃料为汽油，功率较高，但油耗相对较大，适用于中型和轻型装甲车辆。
二、工作过程坦克发动机的工作过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本阶段。
1. 进气阶段进气阶段是指发动机从外界环境中吸入空气的过程。
坦克发动机通常采用涡轮增压器来提高进气压力，增加进气量，以确保发动机在高负荷工况下仍能保持正常工作。
进气阶段的顺利进行对于后续的工作过程具有重要影响。
2. 压缩阶段压缩阶段是指发动机将进气的空气进行压缩的过程。
在这个阶段，发动机会通过活塞的上下运动将进气进行压缩，提高气体的密度和温度。
压缩阶段的目的是为了提供足够的燃料燃烧空间和压力，以确保燃烧的效率和动力输出。
3. 燃烧阶段燃烧阶段是发动机的核心过程，也是将燃料能转化为机械能的关键环节。
在燃烧室中，燃料与空气混合后被点火，燃烧产生高温高压气体，通过活塞的运动将能量传递给曲轴，从而驱动发动机工作。
燃烧阶段的关键是燃料的点火和燃烧速度的控制，以确保能量的有效释放和利用。
4. 排气阶段排气阶段是指发动机将燃烧产生的废气排出的过程。
废气通过排气管和排气阀门排出，同时也会带走部分热能，从而减少发动机的工作效率。
因此，优化排气系统对于提高发动机性能具有重要意义。
三、关键技术为了提高坦克发动机的性能，各国在发动机技术上进行了大量的研发和创新。
以下几个关键技术在坦克发动机中得到广泛应用：1. 涡轮增压技术涡轮增压技术可以提高发动机的进气效率，增加进气量，从而提高发动机的功率和扭矩。
通过增加进气压力，涡轮增压器可以在高海拔和高温等恶劣条件下保持发动机的正常工作。
苏联坦克柴油机世界领先２０世纪７０年代，苏联坦克柴油机制造业就处于世界领先地位。
例如，Ｔ－７２主战坦克的单位体积功率、最大行程、动力传动系统工作的可靠性与效率、柴油机所具有的冷启动、采用多种燃料、低成本等性能指标均优于北约国家研制的Ｍ６０Ａ１坦克、“豹”１Ａ１坦克、“酋长”Ｍｋ３坦克、ＡＭＸ－３０坦克。
Ｔ－７２坦克动力传动舱的容积比西方国家坦克（未计算动力传动舱中的燃油）小２８％～４７％，动力传动舱的高度低２５％～３３％。
在功率相同时，Ｔ－７２坦克柴油机的重量比国外类似发动机轻３５％～柴油机坦克郭正祥（９）优劣剖析燃气轮机坦克５５％，在容积相同时，俄罗斯柴油发动机的功率高出１８％～６４％。
配备有离心式增压器的Ｖ－４６（Ｖ－８４）柴油机有很好的加速性。
与“豹”１坦克和Ｍ６０Ａ１坦克的柴油机相比，Ｔ－７２坦克的Ｖ－４６发动机单位散热率比“豹”１坦克发动机小５％，比Ｍ６０Ａ１坦克空冷柴油机小４３％。
俄罗斯坦克冷却系统风扇传动装置的功率消耗比北约坦克小１３％～３５％。
因此， Ｔ－７２坦克在世界任何地区的热环境中行驶时，其发动机功率都不会受其冷却系统的影响。
但是，“豹”１坦克在环境气温高于２３度的地域行驶时，其冷却系统就造成发动机的功率下降。
而且，“豹”１坦克最大行程也比Ｔ－７２坦克小３０％。
因此，尽管德国坦克的单位功率比Ｔ－７２坦克高１１％，但是在“机动性”这个综合性能指标上还是不如Ｔ－７２坦克。
Ｔ－７２坦克空气滤清系统的有效性能指标，至今在其它国家的坦克上也没有达到。
乌拉尔坦克设计局遵循的原则俄罗斯下塔吉尔乌拉尔运输车辆设计局设计的坦克遵循以下主要原则：１．采用的技术方案坚持独立自主，不追赶坦克制造业中的时髦思潮，在坦克总体布置问题上也不盲目依从“上级”的指令，在坦克主要部件、系统和配套装置的发展问题上选择长远的发展方向。
该设计局经受住了研究院和国防工业部领导强人所难的结构设计要求，主要表现在是否采用柴油机和燃气轮机、带有无二级滤清（无需保养）的独立空气滤清器、带有尾部通道的引射冷却系统，带有从坦克甲板排放发动机废气的通道等。
【谋求更强的坦克心脏】心脏强光斑高功率密度(High Power Density，HPD)动力装置是一个出现时间不算很长的术语，来源于德国MTU公司开发MT890系列高功率密度柴油机的计划，现在已经被普遍用于称呼装备于坦克装甲车辆上的先进动力装置。
然而，正如“罗马不是一天建成的”，更广泛意义上的高功率密度动力装置从一战末期出现时的航机陆用，到后来的专门设计，再到现代的军民通用，也经历了一个从开端到不断发展壮大的过程，本文将对这个漫长而复杂的过程做一综合介绍。
HPD的前世――早期大功率发动机发展回顾1916年9月15日，作为一种新生的武器，坦克登上了人类战争的宏大舞台，并取得了举世瞩目的战绩，从而在参战各国中掀起了一波研制坦克的热潮。
然而，由于受到缺乏合适动力装置的现实条件限制，早期坦克不仅防护性能、火力性能差强人意，战场机动性也普遍很糟糕。
幸运的是，飞机自从被发明之后，就一直推动着功率大、重量轻的新型发动机的发展，用现在的术语来讲，就是高功率密度(HPD)动力装置――当然，这个说法实际上是20世纪末才出现的，但这并不妨碍历史上的先行者们也同样具有类似的特征。
以当时的技术水平来衡量，它们同样具备HPD这个专属于先进动力装置的本质特征。
第一次世界大战中，美国设计的“自由”型水冷航空汽油机在协约国一方的新型飞机上得到了广泛应用，它可以说是历史上第一种得到大批量生产的HPD动力装置，其基本型为V型12缸，功率294千瓦(400马力)，另有一种V型8缸的变型。
1920年，12缸“自由”水冷汽油机作为动力装置，被装上了战争末期英国为美国设计的VⅢ“自由”型重型坦克上，该型坦克战斗全重39.5吨，是一战中设计的最重的坦克，也是最后一种沿袭I型坦克菱形车体、过顶履带特征的坦克。
然而，即使有大功率的“自由”发动机作为动力，其最大速度也仅有10.4千米／小时，显然，落地的“自由”没能延续蓝天上的辉煌，使“自由”型坦克未能获得在战场上行动的自由。
柴油机的优缺点分析柴油机作为一种重要的动力设备，具有许多独特的优势，但同时也存在一些缺点。
本文将从多个角度对柴油机进行全面地分析和讨论。
一、原理和构成柴油机是一种利用压燃燃料产生高温高压气体驱动活塞作往复运动的内燃机，可广泛应用于汽车、船舶、发电机组以及农业等领域。
它由燃料系统、进气系统、排气系统、冷却系统、点火系统、机体部分以及润滑系统等组成。
相比于汽油机，柴油机的燃料是柴油，它本质上是一种高碳、高密度和低挥发性的燃料，因此需要更高的压力和温度才能点燃。
二、优点1、高效柴油机的效率较高，这主要是因为它能够提供更高的压缩比和更高的燃油效率。
通常来说，柴油机的压缩比可达到 20：1 或更高，燃油效率可达到 60% 以上。
这意味着柴油机能够以较少的燃料消耗实现更高的动力输出，进而降低使用成本。
2、耐久与汽油机相比，柴油机的废气温度较低，因此它的发动机部件也不容易受到高温的损害。
此外，柴油机所使用的柴油比汽油更稠密、更润滑，这也有助于减少发动机的磨损和损坏。
3、扭矩大由于柴油燃料的高压缩率，柴油机通常拥有更高的扭矩。
这意味着柴油机能够在低转速下提供更好的加速性能和更大的牵引力。
这也使得柴油机非常适合于较重的载货车或拖车等应用。
4、易于维护柴油机的设计相对简单，不需要点火线圈、火花塞等零部件，因此其维护成本远低于汽油机。
同时，柴油机的可靠性也更高，故障率要低于汽油机。
这也使得柴油机更加适合应用于重负荷的工程机械或拖拉机等设备中。
5、环保柴油机相对于汽油机来说排放更加清洁。
由于柴油燃料的化学性质不同，其产生的废气中含有较少的有毒气体。
此外，随着柴油机技术的不断进步，排放标准也逐步提升，柴油机的环保性将得到更好的保证。
三、缺点1、冷启动困难柴油燃料的密度大、粘度高，因此在低温环境下容易结冰或变稠。
这也意味着在寒冷的天气中，启动柴油机的难度更大。
对于柴油机车辆，在冷天气下可能需要预热数分钟才能启动。
这也增加了维护成本和使用成本。
坦克燃气轮机简介及发展概况摘要：坦克是陆军作战的重要装备，动力系统是坦克的核心，坦克燃气轮机作为坦克动力装置的一个重要分支，装用燃气轮机的坦克可以获得高的平均速度、集群大纵深行动的战术、技术速度，短的冲击时间和高的战场生存能力。
所以本文对坦克燃气轮机的结构，优势及发展概况进行了简要的介绍和分析。
关键词：坦克；燃气轮机；动力系统1 课题研究背景及意义坦克燃气轮机已装备俄罗斯(苏联)的T-80系列主战坦克和美国的M1系列主战坦克使用了近50年,先后经历了两次海湾战争、阿富汗和车臣战争的检验。
美国已掌握了M T890、高功率密度柴油机技术并在底特律柴油厂生产了V6、V8和V10机型，但仍确定其下一代主战坦克以LV100为动力；并于2003年在莱卡明公司生产了L V100-5燃气轮机装于沙特阿拉伯的M1主战坦克改进型。
俄罗斯在不断改进现有坦克燃气轮机的同时，又于1996年开始研制新型大功率（1103～1617kW）坦克燃气轮机。
并且去年中国第一台坦克用燃气轮机试车也获得了圆满成功。
表明坦克燃气轮机的研究还有很大的发展空间。
但是在近年来伴随着坦克高功率密度柴油机取得的优异成绩和燃气轮机在坦克使用过程出现(或存在)的问题;致使主战坦克安装燃气轮机的问题,至今仍在俄、美等国的军事和学术界继续进行着争议。
但由于电磁炮、激光武器取得突破性进展；混合动力和页岩气的成功开发，相信未来坦克燃气轮机的使用和发展将有更广阔的空间。
本文对坦克燃气轮机的结构，发展和装备使用状况做一简述。
2 坦克燃气轮机结构坦克燃气轮机源于直升机用燃气涡轮轴（Turboshaft）发动机，通常由4个主要部分组成：燃气发生器、动力涡轮、减速机构及调节与控制装置。
下面选取俄GTD-1250机型对其结构进行描述。
2.1 燃气发生器燃气发生器由低压涡轮压气机转子、高压涡轮压气机转子和环形燃烧室组成。
低压涡轮压气机转子由单级离心式压气机和单级轴流涡轮，通过花键与轴连接而成低压涡轮压气机转子。
Internal Combustion Engine &Parts0引言天然气是人们生活中常见的一种燃料，不管是大型天然气发动机还是小型天然气发动机，在当前都有着较为理想的发展趋势。
当前，天然气发动机所使用的点火方式有两种，分别是混合供气火花点火和压缩点火。
但是，因为混合供气火花点火对天然气发动机性能影响较大，无法保证其功率，进而大多采取压缩点火的方式，能够达到和柴油机相符合的性能标准。
当前，对于燃气公司来说，为了能够满足节约能源、保护环境的目的，就在逐渐尝试使用天然气发动机代替柴油机。
1钻机运行动力类型和特点1.1机械钻机运行类型和特点第一，是电器类型，其功率在270~330kW ，在运行过程中较为稳定，而55kW 的电机在启动过程中会发现出现波动。
第二，是泥浆泵类型，其功率在310~665kW ，在启动运行较慢，而且在运行过程中会随着井深的增加而逐渐稳定[1]。
因为泥浆泵所使用的是往复三缸泵，所以，会有一定的负载，并且始终处于小波动中。
第三，转盘类型，其功率在100~220kW ，会随着地层特点、压力变化而变化，而且在运行过程中一直处于波动状态。
第四，提钻类型，其功率为110~685kW ，会随着井深的不断增加，负载也在不断增加，而且动载的变化较大。
1.2柴油机和天然气发动机输出特点对于柴油机和天然气发动机来说，扭矩就直接决定着发动机启动、加速能力，而功率就决定着发动机的最大速度。
柴油机在中低速中，具有较大的扭矩，而且扭矩的波动相比与天然气发动机来说要更加稳定，其含义也就是自身的加载能力比天然气发动机更好。
不管是柴油机还是天然气发动机的经济油耗都和转速有关，也和负载率有所联系[2]。
2机械施工过程中动力性分析2.1单机工况下两种总动力特点分析通过图1能够了解到，在突载情况下，天然气发动机相比于柴油机来说，响应迟滞率为30%左右，那么根据相应理论来将柴油机和天然气发动机进行现场比较能够发现，在试验过程中，当动力机提速至每分钟1250r 时，机械施工已经达到850m ，———————————————————————作者简介:黄春昊，秦皇岛华润燃气有限公司市场开发部，助理工程师，研究方向为燃气工程、燃气设备。
比较汽油机和柴油机的优点和缺点？
柴油机优点
1.热效率高
2.单位功率的重量低
3.广泛采用废bai气涡轮增压并提高增压度
4.是柴油机没有点火系统,所以故障较少保养容易,工作可靠.
柴油机缺点：转速较汽油机低（一般转速为1800—3000r/min），质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等。
而且柴油机车辆经常在公路上行驶，车辆长时间运行，发动机温度和压力都较高，汽缸内产生较多的烟灰和积炭，发动机油也容易氧化产生胶质，因此柴油机油要求具有良好的高温清净性。
但柴油机的缺点正在得到克服，随着柴油机的转速指标、质量指标、噪声指标等方面的改进，加之柴油机排出的有害气体比汽油机少得多（尤其是co少），因而在中小型汽车上装用柴油机的趋势越来越明显
他属于压燃式的,燃料依靠汽缸内空气压缩产生的热量引燃，也就是空气压缩会升高温度，当压缩空气的温度高于柴油的燃点时柴油就会燃烧。
汽油机是点燃式的，燃料在汽缸内靠电火花塞点燃。
优点：汽油机转速高（目前载货车用汽油机转速一般为3000—4000r/min，轿车用汽油机最高转速可达5000—6000r/min），适应性好，工作平稳、柔和，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等，故在轿车和中小型货车及军用越野车上得到广泛的应用，缺点：燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。
.由于轿车、客车等汽油机车辆经常在市内行驶，因道路拥堵常处于停停开开状态，发动机也经常怠速运转，温度较低，即使在正常运转条件下汽油机的温度和压力都比柴油机低，因此在汽油机的工作条件下，发动机机油容易产生低温油泥，所以要求汽油机油具有良好的低温油泥分散性。
