为何现在只有美国坦克用燃气轮机做动力
怎么说呢?这其实是无奈之举,美国人的柴油机方面成就一直都不高,远远落后于苏联和德国,而当时的苏联拥有几万辆坦克,总有一种轻而易举就能横扫欧洲的感觉,美国压力也很大。而燃气轮机技术美国人冠绝世界,没有任何国家能与其相比,利用自身优势在坦克上弄出燃气轮机也就不足为奇了。
霍尼韦尔AGT 1500发动机去掉上部排烟散热部分的构造
为什么说美国人没有好的柴油机呢?在M1诞生以前,美国坦克动力不足已经是一个老大难问题了,比如美国的M48重达44吨,却仅仅采用650匹马力的柴油发动机,单位功率仅仅12.4千瓦,就连最老版本的T55坦克都不如,人家单位功率都已经达到14.4千瓦/吨了,M48的机动性差距可想而知,而且参加越南战争的M48经常因为动力不足而困入泥地不能自拔,苦不堪言。
M48陷入泥地
而到了第二代的M60坦克动力仍然是一个老大难问题,虽然此时换了一个大100马力发动机,但重量随之也上升到50多吨,单位功率一点没进步,还是12.4千瓦/吨,曾经美国人的坦克动力就和今天我们的航空发动机一样,反正对着他乱喷保准没问题。
到了上世纪60年代的时候,苏联搞出了二代坦克的天花板T62坦克,紧随着先进的三代T64也诞生了,尤其是T64的复合装甲堪称坦克发展的一次革命性进步,这一下美国和西德就坐不住了,当时美国M60动力太差劲,而西德有好发动机可装甲太薄(自己搞复合装甲有没有太大的信心),于是两者一拍即合搞了个非常高大上的MBT-70。
MBT-70
MBT-70的单位功率达到了29.2千瓦/每吨,接近M60的三倍,如果将各项性能单独拿出来比较,这款坦克冠绝全球,但由于使用新技术实在太多而了,于是产生的各种问题不断,解决了这个问题又冒出另一个问题,最后出来的产品成本高到了天花板,最终因为资金严重超支就下马了。两国倒是没有放弃,而且回去反思了一下,都分别舍弃了一些不成熟技术,最终美国搞出来了M1,西德这边是豹2。这个过程中德国人本身自家的柴油机就冠绝全球,自然就顺理成章地用柴油机了。而美国呢?美国人柴油机不行啊。
M1的最初型号
很多人会说你直接购买西德的柴油机不就行了,要不购买欧洲其他国家的柴油机也行,虽然性能是赶不上西德产品。可要知道当时的情况是面临苏联几万辆坦克,在苏联人的推演中就是要赶在美军救援前占领推到西大西洋海边去,西德能撑住1周吗?欧洲能撑住半个月至1个月吗?即使能撑住,美国敢赌博吗?赌输了怎么办?一旦战争来临,德国和欧洲的工业会全部停摆,甚至被全部占领,到时候美国人的M1岂不是面临打一辆少一辆的尴尬境地,战争打的就是资源,现在美国坦克主要资源没了,那仗还怎么打?
燃气轮机的构造
于是美国只能另谋出路,柴油机的路走不通于是美国就用航空发动机来改,主要就是航空发动机燃烧室后面喷出的高温高压气体不再直接喷出产生动力了,而是利用机械方式转换成动能为坦克提供动力,这便成了燃气轮机了,这一下动力问题不就 解决了。
美国在高科技领域创新和思维能力确实让人不得不佩服,他们敢想而且还真敢干,于是很快霍尼韦尔AGT 1500引擎诞生,这台燃气轮机达到1500马力,可以让M1接近66吨的重量开到每小时67公里最大速度,而且燃气轮机爆发性更强,加速快,性能足,而且冰天雪地也不需要预热直接启动,这些都是非常好的优点。
霍尼韦尔AGT 1500发动力包
当然坦克用燃气轮机被人诟病的主要就是太费油的问题,这方面确实如此,但其实就是更烧钱而已,并不影响M1坦克的最大行程。M1的动力包体积和尺寸比豹2坦克小了1/3左右,这使得M1可以采用ATG1500燃气轮机可以横向布置,而节约的1/3的空间就可以用来装更多的燃油,以保证一次加油的最大行程,因此M1A1坦克内部足足可以满装1900升燃油,续行距离约460公里,日后更重的M1A2降低至420公里左右。但是与同样采用1500马力的豹2比起来,人家一次只携带1200升燃油却可以跑550公里,不得不说燃气轮机确实是更大的油老虎,美只能说美国坦克的发动机牺牲性价比将性能追赶了上来,如果考虑爆发性的话,恐怕M1动力甚至还略微压制豹2一头。
使用燃气轮机的T-80坦克
当然也不仅仅只有美国人才搞燃气轮机坦克,苏联看到美国这边这么玩,自己也得跟上不是,于是在T-80上也玩过燃气轮机,只是后来不知道是因为性价比不高,还是苏联没钱玩不下不了,又或者是技术上就达不到美国那种水平,总之苏联没能坚持下来,到今天大部分的T-80已经重新换装了柴油机动力包。另外瑞典的stridsvagn 103无炮塔坦克同样采用了燃气轮机,甚至这款坦克比M1坦克更早服役,严格来说这就是第一款采用燃气轮机的坦克,因此只有美国使用燃气轮机坦克这个话题其实不成立!
瑞典stridsvagn 103无炮塔坦克
燃气轮机坦克曾经是美苏共同的选择,苏联率先在T-64、T-80系列主战坦克上应用燃气轮机,美国也在M1A1坦克上使用了燃气轮机。可是如今,俄罗斯已经在T-14“阿玛塔”主战坦克和T-90M主战坦克上回归了柴油机的设计,但美国却依然坚持使用燃气轮机,这是为何呢?
图为美国M1A2 SEP V3坦克,他就装备了AGT-1500燃气轮机。
首先,当年美苏竞相使用燃气轮机作为坦克动力,和冷战时期的性能竞赛有关系。冷战时期,苏联陆军虽然重视武器的大规模制造,因此选择了一些简化版的坦克,但是却依然为了竞争坦克性能优势,研发了一些“性能极优坦克”。苏联研发成功T-64坦克后,对其进行了大规模的简化工程,换装了更为简单的自动装弹机,简化了装甲配置,更换了行走机构,使其成为T-72坦克,走大量生产道路,而T-64进一步发展,提高性能,得到的就是T-80。
图为坦克燃气轮机结构图。
T-80坦克也装备了燃气轮机,型号是GTD-1250和SG-1000,其中GTD-1250功率要稍大一些,燃气轮机解决了坦克在增加重量下的机动性问题。美国的M1A1则从一开始就装备AGT-1500燃气轮机,功率要更大,为1500匹马力。但是,苏联解体之后,T-80系列坦克在俄罗斯逐渐退居二线,俄罗斯大量升级改进T-72,得到了T-90系列坦克,放弃了燃气轮机坦克。
图为T-80主战坦克的GTD-1250燃气轮机。
燃气轮机坦克有他的优势,比如,发动机体积小、结构简单,因此为坦克节省了空间,用来配置更多的装甲和设备。再比如,燃气轮机的功率较大,输出更加直接,这样坦克的机动性更好,更加灵活,美国的M1A2坦克就因为使用燃气轮机,因此71吨的他最大速度可以超过70公里/小时,非常强大。
图为M1A2坦克更换燃气轮机。
再比如说,燃气轮机具有启动快、不挑油的特点,美国的AGT-1500可以在零下30度时直接点火启动,而且他理论上可以使用任何可以燃烧的燃油作为燃料,因此后勤保障能轻松一些。但是燃气轮机坦克的缺点也同样明显,比如,燃气轮机维修要求较高,需要配置专业的维护保障队伍,毕竟他和柴油机不是一个原理,反倒是和飞机发动机原理类似。
图为我国曾经打算研发的坦克燃气轮机。
再者,燃气轮机制造工艺难,造价高,他的热端使用涡轮叶片,需要发动机耐高温、耐磨损,如果是战斗机,在空中作战倒是没有什么干扰发动机耐久性的因素,但是在陆地战场,环境复杂,如果遇到风沙、戈壁、丛林,坦克燃气轮机很容易出现故障,到时候连维修都没有办法,只能直接更换动力。
图为T-80坦克,他也装备了燃气轮机。
当然,燃气轮机最大劣势还是耗油。虽然不挑油,但是油耗是传统柴油机的1.5-2倍,比如美国的AGT-1500燃气轮机的油耗是306g/kWh,而同样是1500匹马力的德国豹-2A6主战坦克所用的MB873Ka-501油耗却只有244g/kWh,因此,搭载400升燃油的M1A2主战坦克,在续航力方面甚至还不如搭载200升燃油的豹-2A6,这意味着,美国坦克的后勤保障需要付出双倍的努力来维持坦克部队的进攻作战。
再者,燃气轮机天生造价高昂,试想一下,飞机的涡喷发动机和坦克的柴油机,在同等功率谁更贵就明白了。不过,坦克的柴油机技术也一直在进步,俄罗斯之所以抛弃燃气轮机,一方面因为上面那些劣势,再一个因素,就是俄罗斯掌握了更加先进的坦克发动机技术。比如,T-14“阿玛塔”坦克使用的X-12型A-85-3型柴油机,就使用了独特的X型气缸布局,比传统的V型坦克发动机气缸布局更加节省空间,他的体积也很小,比传统发动机小一半,但是功率却没有减少,也有1500匹马力。
图为美国M1A2 SEP-V3坦克,他继续沿用了燃气轮机。
而且,X-12型A-85-3柴油机还能够进一步使用涡轮增压,把功率释放到2200匹马力,比美国的AGT-1500燃气轮机功率还更大。这种柴油机技术十分复杂,他的发动机气缸由于使用X布局,因此发动机下部的气缸需要克服重力等各种不利影响,发动机活塞内部用料也更加强调耐久性,因此一般国家还不能加工制造。
图为俄罗斯的X-12型A-85-3型柴油机。
再比如,我国的150HB柴油机,也就是99A2使用的发动机,也有1500匹马力的功率,在全球一流坦克都达到1500匹马力功率的情况下,燃气轮机的功率优势逐渐被抵消,因此使用越来越少,到现在,也就只剩下美国一家还在努力发展坦克燃气轮机了,要不,怎么体现人家超级大国的气概呢。