▲坦克用燃气轮机靠谱吗?
各位《坦克世界》的玩家们大家好,坦克诞生百年以来,不仅战斗力突飞猛进,内在的设计也是大不相同。各系别的坦克设计师还有不同的“动力偏好”,比如B系中型坦克就很偏爱“燃气轮机”这一设计。历史上也有不少的坦克装甲车辆把燃气轮机当成自己的动力来源,那么在坦克上用燃气轮机靠谱吗?
燃气轮机
▲为坦克安装GT 101燃气轮机的想法
早在20世纪初,燃气轮机就已经被发明出来,但早期主要用于发电和航空领域。在1945年奥地利的尼伯龙根工厂,工程师阿尔弗雷德·穆勒设计了一台燃气轮机,并打算把它装到“猎虎”坦克歼击车上。这台燃气轮机是单轴轴向式设计,纵向安装在发动机舱内,通过减速齿轮向坦克的传动系统输出动力,计算功率在900到1000马力之间。不过此时二战马上结束,这个项目没有继续发展下去。
▲燃气轮机的基本结构
燃气轮机的工作原理和柴油机有本质区别。柴油机靠活塞在气缸里上下运动,把燃料燃烧产生的能量转化成机械能。而燃气轮机里没有活塞,核心部件是压气机、燃烧室和涡轮。空气被吸入后,先经过压气机压缩,然后进入燃烧室与燃油混合燃烧,燃气发生器把产生的高温高压燃气推给动力涡轮,带动涡轮叶片旋转,涡轮的旋转再通过减速齿轮箱输出到坦克的传动系统。这个工作过程是连续进行的,燃气轮机的运动件都是旋转部件,没有柴油机里那些往复运动的零件,所以燃气轮机的结构要简单的多,整机更换的速度也快。
▲M1艾布拉姆斯坦克的燃气轮机
燃气轮机还有一个特点是动力涡轮和燃气发生器(产生具有压力及温度的燃烧气体给动力涡轮)之间只有气动联系,没有机械连接。这种结构让动力涡轮的转速可以独立调节,给坦克的传动系统设计带来了一些便利。燃气轮机为坦克带来了极强的加速性,它的扭矩特性好,踩下油门之后动力来得快。另一个优势是低温启动轻松,柴油机在极寒条件下启动困难,需要预热和辅助设备。燃气轮机在零下40度的环境里可以在三分钟内启动,而且不需要液冷防冻液,省去了一套液体冷却系统。这一点对部署在寒冷地区的坦克来说有特别重大的实际意义。
▲英国人的燃气轮机测试车
另外,燃气轮机运转时的振动比柴油机小。它的运动件都是经过平衡的高速旋转件,坦克行驶起来更平稳,对车体和设备的冲击也小一些。燃气轮机燃烧时有多余的空气量,燃料燃烧得更充分,经过冷却处理后排出的气体温度相对较低,热信号特征要弱一些。燃气轮机也很方便使用多燃料,后勤压力比较小。另外在相同功率下,燃气轮机具有较低的噪声特征,而且没有柴油机那种明显的黑烟。不过它们在近距离仍然很容易被听到,燃气轮机的声音是非常高亢的刺耳高频噪音,只是声音特征与柴油坦克不同。
▲T-80U用过的GTD-1000T燃气轮机
但是燃气轮机也有它的问题,比如巨量的燃油消耗。燃气轮机在低输出工况下仍然需要维持压气机的转速,不能像柴油机那样在低负荷怠速时只用比较少的燃料。M1的油箱容量比豹2多了800升,但最大行驶距离反而短了50公里,在低速行驶时这个差距更大。T-80的燃气轮机在百公里油耗上也比同级别的柴油机坦克高出不少。海湾战争期间,美军装甲部队在向科威特城推进的四天行动中,需要每隔四到六个小时补充一次燃料,这需要特别强大的后勤能力。
▲T-80U的外置空气滤清器
为燃气轮机提供清洁空气是另一个麻烦,燃气轮机的涡轮叶片以超高速度旋转,吸入的空气里如果混有沙砾等异物,叶片磨损会很快。美国AGT-1500燃气轮机的空气滤清器体积快比常见柴油机都大了,抵消了发动机本身体积小的优势。而T-80U则直接给坦克炮塔尾部挂了个外置空滤,可以先过滤一些大颗粒沙尘。另外燃气轮机的制造成本和维修要求也高,它相比柴油机的生产厂家少,零部件价格高。维修人员也需要接受专门训练,不能直接套用柴油机的维修方式。
▲吊装AGT-1500的M1坦克
所以只有很少的车型使用了燃气轮机,华约典型就是T-80U,北约典型就是M1艾布拉姆斯。T-80U本质上还是苏联产品,是为冷战的大战场形态而生的,在局部冲突里没有什么优势,现在也逐渐“凋零”。而M1艾布拉姆斯配备的AGT-1500燃气轮机已经在1995年停产,总产量也只有12000多台。霍尼韦尔公司后来通过“坦克发动机延寿计划”对AGT-1500进行升级,未来的M1E3也不再使用燃气轮机,而是柴电混合的“新能源”。