德国坦克动力系统如何保持30年技术优势？

       未来坦克的作战功能一定会朝着城市战的方向发展，但并不是说未来坦克就是城市战坦克。这是德国“豹”2坦克近些年来经过不断升级改造，给外界留下的最直观印象。就在前不久，莱茵金属公司刚刚获得一张来自德国陆军的订单，总价值1.18亿欧元，主要是对68辆“豹”2A4、16辆“豹”2A6和20辆“豹”2A7进行现代化升级。

       在德国“豹”2坦克进行现代化改装的道路上，火炮身管的调整、城市作战模块、新型复合装甲等外观上的变化是其表面，自有其他军事专家解读，我在此不做赘述。仅在“豹”2坦克的传统优势——机动性方面，高指标是如何实现的，而在世界坦克技术发展较快的最近30年来，“豹”2坦克的机动性能有事又是如何保持的，谈一些自己的看法。（总说装甲）

MT890柴油机外形洞里舱如此规范，足以见得德国人在工业设计上的高潮水平“豹”2坦克的总体设计历经30余年仍有升级空间，纵观世界，实属罕见

引领时代潮流的“豹”2坦克发动机

       “豹”2坦克采用的动力和传动装置，全部为德国自主研制和生产，国产率极高。在较早时期，坦克以MT883Ka-500发动机和HSWL295TM变速箱为主组成的动力和传统系统。这套系统除了继承德国以往精湛的工艺和设计水平外，紧凑性非常好。全系统体积仅有4.3立方米，与之相比，M1坦克自身的动力包整个体积是8.24立方米，其中燃气轮机经过一次改进，占用空间先后为7.8和6.78立方米。如果从总体安装角度来看，将以MT883发动机为主要动力的“豹”2坦克动力包安装在M1坦克上，可以在动力舱和车体乘员室之间空余出将近1米的距离。而且经过实际测试，安装了“豹”2坦克动力包的M1坦克，在加速性能有所提高的前提下，油耗仅相当于使用燃气轮机的85%左右。

       随后，德国MTU公司对动力系统进行集成化改进设计，进一步提高了动力系统的空间使用效率，新的动力包被成功运用在“挑战者”、“勒克莱尔”等著名车型上，被称为“欧洲动力单元”。

       欧洲动力单元的重要意义，在于将多国的坦克装甲车辆动力系统标准化、通用化。而这样的做法，在今天不是几个国家联合搞一个科研项目就能复制的，它直接牵扯到参研和使用方面的工业基础和技术实力，以及对于装备的需求。而欧洲动力单元的核心部件之一，MT883Ka-500发动机并不是军方给定下一个指标，然后工业部门组织全国技术力量进行大会战搞出来的“献礼”产品，而是有着深厚的历史和技术沿革。

       德国“豹”2坦克发动机的研制和改进，要追溯到美、德联合研制的MBT-70坦克。20世纪60年代中期，MTU公司开始为MBT-70坦克研制发动机，军方对工业部门提出的要求是：发动机功率能够达到1500马力，当时德国“豹”1坦克使用的MB838Ca-500发动机只能达到约830马力的水平，而且这个指标，已经是通过发动机10缸V型、90度夹角的布局来实现的，增加发动机马力有两个途径，一个是简单地增加发动机汽缸数量，这样做的好处就是成功率比较高，对新产品的寿命与可靠性比较有把握；但要想实现军方达到的指标，受到总体空间和重量的限制，不可能给新坦克装上20个气缸；而另一个途径，就是改变发动机气缸的缸径、缸心距、行程、发动机转速等设计参数，难度不亚于重新设计一款发动机，对于工业部门和装备如期列装具有一定的风险。（总说装甲）

传统优势再升级

       对于“豹”2坦克的改装，升级空间是其重要的决定因素。升级空间不仅包括车辆内膛空间，还有总体重量、发动机马力、油箱空间、电机功率、传动系统性能等等。从最初的“豹”2坦克发展到现在，电气设备不断增加，相应的电容器占用的空间、重量指标十分突出。而机动能力作为“豹”2坦克基础性能中比较突出的一项指标，如何能够在车内装具发生较多变化的情况下，利用现有的空间，继续保持传统优势？这就需要在动力舱的改进工作中，不仅有对动力系统各个主要部件的升级，更要体现出对于集成设计思想的理解和贯彻。

德国引进电控技术后的曲折路线

       在MT890采用的诸多新技术中，比较具有代表性的，是发动机电控技术，它的意义并不仅仅是从机械到电气化那么简单，而是给整个动力系统都带来了明显提升。

       发动机电控技术最早起源于1957年的美国，但是在60年代的试验中，由于受到当时计算机技术（主要是电子管算计机）制约，造成动力系统体积过大、价格昂贵、可靠性差，最终没有得到成功应用。

       德国博世公司却引进了美国失败的电控技术，并于1967年研制出第一套可以用于汽油机的电喷控制系统。该系统可以根据发动机的进气温度、进气压力、发动机转数、冷却液温度等参量，经过一个简单的电子逻辑处理器运算，自动控制喷油时刻和喷油量。70年代以后，相继出现了喷射控制、点火控制、废气再循环控制、怠速控制、冷却控制。70年代末期，发动机氧气传感器的应用，使整个电控系统实现闭环控制。

       但此时，德国科学家只解决了电控技术运用到汽油机上，还没有运用到坦克使用的柴油机上。坦克使用的柴油机与汽车使用的汽油机，其最主要的区别，也是电控技术得以在坦克上运用的重点，就是对于供油系统的改进。坦克柴油机供油系统不仅要采用复杂的机构实现高频、高压、脉动供油，而且环境温度高、震动大、工作环境更加恶劣，这对于电控系统的寿命影响很大，所以坦克使用的发动机电控装置不一定是当时最先进的，可以比尖端技术落后5-10年，但技术一定要最成熟的、可靠性一定要最强的，这同时也是军用技术和民用技术有所区别的体现。

       电控技术的运用，使坦克发动机不仅提高了功率，同时也降低了油耗。作为MT890柴油机的上一代机型，电控技术帮助MT883柴油机改进了直喷燃烧系统和涡轮增压中冷技术，使发动机平均有效压力达到1.65-2兆帕，理论上能够满足坦克潜渡时的压力需要；而且在单位体积功率达到1140千瓦/立方米的情况下，油耗仅为215克/千瓦时。（总说装甲）

设计思想很德国

       从发动机设计的角度看，MT890柴油机共有2个系列、7种型号。MT898和5R890分别是4缸和5缸直列布局，缸径115毫米，这两种型号发动机的单缸功率配置特别能体现德国人严谨的设计思路：MT898单缸功率达到102.5千瓦，这在坦克柴油机领域是非常高的水平。但车辆需要更大功率的发动机，通过对车辆总体设计的优化，动力舱内还能再放下一个气缸，所以到了研制5R890的时候，气缸数就增加到5个，同时为了延长发动机的使用寿命，单缸功率下调至88.2千瓦。

       在设计发动机的过程中，需要考虑性能与寿命如何取舍的问题。但取舍的过程不一定是此消彼长。虽然在MT898和5R890两款柴油机的设计中，选择了降低单缸功率的办法来提高可靠性和寿命，但在MT890系列发动机的其它5款型号中，却采用了更为巧妙的办法，既提高了性能，又将可靠性和寿命控制在一个合理的区间。

       首先，采用了V型气缸布局。由于受到坦克动力舱空间结构的影响，柴油机不再适合直列布局，所以经常能够看见坦克发动机型号中带个英文字母“V”，这指的就是发动机气缸呈V字形的方式交叉排列，字母“V”前后各有数字，前面的数字是气缸数，后面的数字是气缸之间的夹角。

       其次，将发动机气缸的行程继续保持107毫米不变，发动机缸径由原来的115毫米减小至109毫米。这样的改进设计，能够使发动机在外扩尺寸和缸心距不变的情况下，减小缸径，气缸之间的距离相应增加，这可以作为将来有可能开发高速柴油机时，通过扩缸办法增加功率的储备。

MT890柴油机

MT890柴油机的先进性如何体现？

       看一款发动机的先进程度，不能只看功率和单位功率，并不是1500马力的坦克发动机就一定比1200马力的好。而是要看这设计、看性能是如何实现的。如果在保持发动机功率不变的情况下，通过优化设计，使发动机油耗更低、寿命更长，这就是巨大的技术进步。

       与上一代机型MT880系列发动机中，V型布局的几个型号进行比较，气缸夹角和布局都一样，以气缸数相对应比较，MT880和MT890功率都是552千瓦、MT881和MT891功率都是735千瓦、MT882和MT892功率都是920千瓦、MT883和MT893功率都是1104千瓦。表面上看没有任何进步，但性能的实现方式却体现了产品隔代的差距。

       MT880系列柴油机缸径140毫米、MT890系列柴油机缸径109毫米，这意味着可以在尽量减少对机体刚度影响的条件下，适当缩短缸心距。缸心距是影响发动机体积的重要指标之一，虽然我们暂时没有MT890发动机的缸心距数据，但MTU 公司设计的坦克发动机设计继承性比较强，缸心距普遍较大，MB883缸心距195毫米，8V331TC41柴油机（“豹”2坦克发动机民用版）缸心距更达到了228毫米。而相应的俄罗斯坦克发动机基本都将缸心距控制在176毫米，美国康明斯公司的XAP-1000发动机缸心距也仅为184毫米。从这些数据中可以看出，MTU公司将MT890柴油机缸径设计为109毫米，更大的决心在于缩小缸心距，从而使坦克发动机的结构更紧凑、体积更小。

       MT880气缸活塞行程140毫米，而MT890气缸活塞行程仅有107毫米，从这能看出气缸长度的减小和相同转速和喷油量下，燃料使用效率的提升。能够以这么小的缸径和行程，继续保持原有功率不变，发动机转速又从MT880的3000转/分钟增加到4200转/分钟，这对于零部件材料强度和润滑系统是难度非常大的考验，这样的发动机活塞和缸筒等部件，一般国家根本不具备加工能力。

       目前，MT890系列发动机中的主要产品，为L4、L5、V6、V10四个机型，分别作为德国GEFAS 4×4车辆、美国FCS（NLOS-C）、拳击手装甲车、德国美洲狮装甲车等先进和主流车型的动力方案。尽管一些国家将未来地面车辆的研制计划暂缓施行，但四代坦克的大潮还是不可逆转地席卷而来。MT890发动机作为一款目前技术先进且日趋成熟的阶段性技术成果，幸运地得到了应用，为将来继续改进积累了宝贵的使用经验，为其本身或在MT890基础上改进研制的柴油机成为世界多个国家四代坦克的动力方案，争取了先天优势。（总说装甲）