我国坦克为何不用燃气轮机?技术落后还是缺钱?技术早过时了
我国坦克为何不用燃气轮机?技术落后还是缺钱?技术早过时了
坦克作为陆战之王,其动力系统的发展一直备受关注。从早期的汽油机到柴油机,再到燃气轮机,坦克动力系统经历了多次变革。本文将探讨坦克动力系统的发展历程,特别是燃气轮机在坦克上的应用,并分析中国坦克是否需要采用燃气轮机。
坦克发动机的发展历程
早期诞生的坦克基本都是汽油机,因为那个时候汽油机使用比较广泛,可以直接将这些现成的发动机当做坦克的动力。汽油机的优势在于燃料的来源比较丰富,毕竟汽油是当时民用汽车的主要燃料,同时汽油机比较轻巧,功率比较大,所以在早期的坦克当中,基本上都使用轻巧而且优秀的汽油机作为动力。
到了二战的时候,因为战争的关系,汽油变成一种稀缺的战争资源,而柴油也就成为一种新的军用物资。柴油不光军舰使用,很少多载重卡车或者坦克也在使用。柴油机相比于汽油机的优势在于它的重量比较重,但是它有扭距比较大而且可靠性高的优势,而且柴油机的安全性比较好,很难出现一炮打中坦克之后燃料殉爆导致车内乘员全部死亡的情况出现。对于很多登陆部队或者海军陆战队来说,使用柴油机作为坦克的动力和军舰就能使用同一种燃料,后勤维护的保养难度也比较高。
德国在二战期间主要使用的是汽油机作为坦克的动力,但是到了二战之后,德国人一直在使用各种大排量的柴油机,加上苏联和我国这种坦克大国也在使用大量柴油机,因此坦克动力等于柴油机这个等式一直都是成立的,直到两个先进的坦克诞生才改变了这一现状,这就是著名的M1坦克和T80坦克。
燃气轮机在坦克上的应用
苏联一直以来都是一个坦克强国,除了冷战早期装备的T54T55以及T62之外,苏联还在后面研制了著名的T64以及T72主战坦克。T72是一种性能比较中规中矩但是价格便宜适合量产的主力坦克,而T64则是一种技术不太成熟但是比较先进的全新一代坦克,T80则是在这些坦克的基础上研制成功的最先进的主战坦克。T80的重量为43吨,车体的重量和尺寸比西方坦克稍微小一些,但是它的公路最大速度高达75千米每小时,而且因为经常在各种武器展览上表演飞跃的项目,所以T80坦克一直被称为飞行坦克。
俄罗斯曾经因为抵债向韩国出口过一批T80坦克,在西方的实验当中,他们对T80坦克作出了高度的评价,因为T80坦克在火力机动和防护力三个方面都非常优秀,而落后的仅仅是火控系统,当时很多国家装备的M47M48甚至M60坦克以及早期的M1坦克使用的105毫米线膛炮根本无力击穿T820的正面装甲。
T80使用的是一台GTD1250燃气轮机,这台燃气轮机的功率高达1250马力,虽然和西方的1500马力发动机有一定的差距,但是得益于T80较轻的体重以及较小的外形尺寸,所以T80的机动能力甚至超越当时所有的西方主战坦克,飞行坦克的名字可是名不虚传的。T80早期装备的是GTD1000M燃气轮机,功率只有1000马力,而GTD1250燃气轮机是一种改进版本。
简单的说完了前苏联和俄罗斯的T80,我们再来说美国的M1。M1坦克安装一台来康明的AGT1500燃气轮机。其实在实验阶段,XM1型曾使用过大陆公司的AVCR1790可变压缩比柴油机,其实这款发动机的功率同样为1500马力,从功率这个角度来看并不弱于燃气轮机,不过燃气轮机的优点在M1这里得到了淋漓尽致的展现,这也是美国放弃这台柴油机选择燃气轮机的绝对原因。
燃气轮机其实和直升机上使用的涡轮轴发动机以及战斗机上使用的涡喷涡扇发动机的整体结构比较类似,其核心机甚至可以通用。燃气轮机的最大优势在于它的热效率很高,比一般的柴油机和汽油机都要高,从理论上讲更省油。此外燃气轮机的爆发力特别好,很适合大吨位的车辆。燃气轮机可以利用较小的尺寸和重量产生强大的功率,这也是目前直升机最适合使用燃气轮机的原因。不仅如此,燃气轮机对燃油不挑剔,无论是航空燃油还是柴油汽油,哪怕是任何一种可以燃烧的液体都可以当做它的燃料使用。不过要说缺点,就是燃气轮机对设计的要求比较高,需要设计特别复杂的过滤装置以及其他的回热和中冷装置,这样一来,燃气轮机原本体积和重量比较小的优势,在坦克这里其实表现的不够明显,毕竟坦克是一种地面作战的武器,环境是比较恶劣的,不像直升机那样在空中飞行。
AGT1500燃气轮机的尺寸比较小,但是拥有1500匹马力,早期的M1系列坦克只有55吨的重量,使得它的最大速度达到了72千米每小时,和T80以及豹2这类坦克成为当时世界上速度最快机动能力最高的主战坦克。
上世纪80年代和90年代是美国历史上的巅峰时期,因为这个时候美国的国力比较强大,加上苏联逐渐在萎靡,所以美国对世界上其他国家拥有绝对的军事优势,因此美国在研制武器的时候,特殊强调的是性能。美国之所以选择AGT1500燃气轮机就是看中了它的绝对性能。燃气轮机有很多缺点,比如耗油量特别高,同时维护保养难度比较高,对地勤的要求非常复杂,甚至在战争当中经常出现一大堆坦克因为发动机故障和其他原因无法作战等待救援的例子。而使用柴油机的坦克,往往车里成员就可以自己通过简单的工具进行简单的维修继续作战。如果说美国在打伊拉克的时候出现这样的问题,那么并不算严重,但是一旦和其他大国开战的时候出现这种非常严重的情况,一个坦克纵队就会被对方轻易的消灭掉。
美国之所以敢这么做,就是因为地勤和武器是非常强悍的,一旦美国在战争当中对地勤和补给的要求再高一点,像这样坦克趴窝的情况就不会出现,毕竟地勤和保养能力是建立在强大的经济基础之上的,而在当时只有美国敢说这句话,其他国家都相差甚远。
和美国相对完善的燃气轮机设计不一样,T80坦克的燃气轮机设计就不够完善,因为苏联人看中的是燃气轮机的小体积,所以可以尽可能的减少坦克的尺寸和重量,正面和侧面轮廓的减小相当于变相提升坦克的防护能力。所以从这个角度来说,苏联的做法是绝对正确的,苏联人想方设法减少燃气轮机其他附件的体积和重量,所以使得T80仅仅拥有40多吨的重量,但是防护能力却比肩欧美的50多吨甚至60吨的坦克,其核心原因就在这里。T80坦克的发动机在和可靠性等方面不如美国的发动机,而后来因为种种原因,俄罗斯并没有继续使用燃气轮机,而是换回了传统的柴油机。所以目前使用燃气轮机的坦克尤其只有一种,就是美国的M1。
中国坦克是否需要采用燃气轮机
那么回到开始那个问题,对于我国来说,有没有必要使用特别先进的燃气轮机呢?答案当然是没有任何必要,首先燃气轮机是那个时代的最优解,但是放在现在,柴油机的技术已经发展的炉火纯青,即便是使用尺寸特别小,功率密度比较高的柴油机,都可以满足坦克和重型装甲车辆的需求。而且燃气轮机本身的劣势也是我国不会采用它的大原因,毕竟采购和研发成本非常高,使用的成本也很高,而我国陆军的地位已经逐渐降低,没有任何必要为坦克再去研制一种对坦克性能没有本质提升的装备,有这些资金还不如为陆军多采购一些先进的直升机甚至无人机。
当然最为重要的原因其实并不在这里,而是在大街上经常乘坐的公交车身上。前面也说到燃气轮机的优点是功率大体积小,而且输出比较直接,所以给坦克带来非常好的加速能力,现在的很多公交车都使用纯电结构,电动车的动力输出也是非常直接的,甚至比燃气轮机还要好,而且不需要长时间预热,只要有电公交车就能继续行驶。看到这里肯定有读者会表示,一旦坦克没电了,岂不是要趴窝。其实我们要说的只是这种结构而已,并不是让坦克做成纯电结构,因为坦克完全可以使用传统的柴油机带动发电机进行发电,用电动机来驱动坦克,等于说就是中间的电力传动结构,这样做的优势是改变了普通柴油机的动力输出,用电力输出就让动力变得更为直接,同时电力传动节省了变速箱等等结构,使得坦克的重量有所降低,可靠性其实也要比这些机械结构更高,毕竟电力结构可以设置更多的冗余结构。
电动机其实是一种整体的效率更高,而且动力非常直接的结构,使得坦克在中低速的时候拥有极为灵活的机动能力。另外坦克目前的种种设备都是电力驱动的,如果直接让发动机搭配发电机进行发电,那么坦克将会节省特别多的多余结构。总之电力传动系统一旦成熟之后,对于陆军重型车辆的核心意义是非常大的,当然还有另外一种情况就是使用小型但是功率密度极高的燃气轮机来带动发电机进行发电,这样会使得坦克的整体结构进一步减小。大家可以发现我国的99A相比于之前的99式坦克紧凑了不少,如果能将前面说到的燃气轮机或者柴油机加上电力传动系统搬上99式坦克,相信可以进一步减少它的重量和体积,完全可以将多余的重量用在装甲防护和其他设备身上,坦克的性能绝对比现在的99A还要有提升。
不过这也是一种论点而已,现实的来看,我国并不会在近期为这些已经服役的坦克换用动力系统,而我国也很有可能去研制一种类似于T14那样的全新一代主战坦克,到时候大家就会知道我国主战坦克的全新动力真实面貌,不过从现在15式坦克安装的种种先进设备来看,我国的下一代主战坦克一旦研发成功,将是一种结合多种先进科技于一身的次世代坦克,肯定不会让任何一个人失望。