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凤凰娱乐独家潘玮柏_燃气轮机会不会成为坦克未来动力的主流?
发布时间: 2020-01-11 14:30:16 | 点击量: 1093
摘要:美国和俄罗斯对坦克燃气轮机的研究处于世界领先水平。韩国陆军已装备了一个营的以燃气轮机为动力的t80主战坦克。lv100燃气轮机的主要结构特点是单轴的燃气发生器涡轮压气机转子,压气机组由4级轴流式压气机和一级离心式压气机组成;涡轮为单级轴流式,动力涡轮由2级轴流涡轮构成,全电子控制。gt601燃气轮机是一种专为地面车辆设计的自由动力涡轮回热循环式燃气轮机。该坦克燃气轮机的结构和总体布局是根据车辆的总

凤凰娱乐独家潘玮柏_燃气轮机会不会成为坦克未来动力的主流?

凤凰娱乐独家潘玮柏,随着坦克质量的增加和对坦克单位功率要求的提髙,现在人们普遍认为柴油发动机己经达到了输出功率的极限,必须寻找新的坦克动力源。燃气轮机能以比活塞发动机高得多的转速运转,这为获得较高的单位体积功率创造了条件。

燃气轮机又称燃气透平,是指用加热的压缩气体作为工质,将燃料燃烧的热能转化为机械功,并通过转轴输出的叶片式发动机。

燃气轮机主要分为压气机、燃烧室和涡轮三大部件。空气被吸入压气机并压缩到一定压力输入燃烧室,与燃料混合后燃烧,连续不断地产生高温高压燃气。高温高压燃气进入涡轮后膨胀,推动叶片旋转做功。废气由涡轮出口排入大气。涡轮除同轴驱动压气机外,还向外输出有效功。

燃气轮机按工作循环分有简单循环、回热循环、中冷循环和再热循环之分,按轴系结构分,有单轴、双轴和三轴之分。车用燃气轮机多为双轴或三轴结构,通常由燃气发生器、动力涡轮、减速装置、回热器、附件和控制系统等部分组成。其中,燃气发生器由叶片式压气机、燃烧室、驱动压气机的涡轮等组成。外界空气经空气滤清器滤清后,在叶片式压气机中被压缩,经回热器预热后,进入燃烧室。在燃烧室内压缩空气与喷入的燃料相混合,形成可燃混合气并着火燃烧。为保证着火燃烧,压气机的压缩比较高,一般应在15左右,因此,压气机一般采用多级轴流式或离心式叶片机。并将压气机出口的压缩空气在回热器中进一步加热,提髙温度。燃烧产生的高温、高压燃气进入涡轮,在涡轮叶片间流动,膨胀作功,推动涡轮轴高速旋转。

涡轮一般有两级,一级是压气机涡轮,用来带动压气机;另一级是动力涡轮,用来对外输出动力。膨胀后的废气经回热器继续放热后排出机外减速装置的功用是将动力涡轮轴的转速降低(由每分钟数万转降低至每分钟三千转左右),以便带动从动机。回热器的功能是回收废气中的热量,以提高燃气轮机的热效率,降低燃油消耗率。附件的功用是用于启动,供给燃料和润滑油。控制系统的功用是对发动机实施自动调节,改善部分工况的性能和保障可靠的运转。通过采用回热措施、多级压缩中间冷却措施及多级膨胀中间再热措施等可以提高燃气轮机的热效率。其中三轴式燃气轮机可以改善部分负荷时的燃料经济性,并且扭矩特性好。

20世纪40年代末,由于燃气轮机在航空领域上使用所显现的优异性能和取得的重大成就,促使军事发达国家开始了将燃气轮机作为坦克动力的研究、设计、制造和试验工作。美国和俄罗斯对坦克燃气轮机的研究处于世界领先水平。日本石川岛播磨工业集团大约在10年前就为军方研制成功1103kw坦克燃气轮机。韩国陆军已装备了一个营的以燃气轮机为动力的t80主战坦克。

世界上已装备的功率为735kw以上发动机的主战坦克,其中大约24000辆采用燃气轮机作为动力,远远超过装备相同功率柴油机的主战坦克的数量。

美军主战坦克均采用燃气轮机,主要型号有agt-1500、lv100、gt601燃气轮机。agt-1500燃气轮机及其改进型为三轴式结构,带固定式回热器,压气机进口和动力涡轮进口分别装有可调导叶,模块化设计,标定功率1119kw,装备有m1、m1a1和mla2坦克。

lv100燃气轮机的主要结构特点是单轴的燃气发生器涡轮压气机转子,压气机组由4级轴流式压气机和一级离心式压气机组成;涡轮为单级轴流式,动力涡轮由2级轴流涡轮构成,全电子控制。gt601燃气轮机是一种专为地面车辆设计的自由动力涡轮回热循环式燃气轮机。该机从总体布局到部件选择均完全摆脱了传统的航空燃气轮机的结构型式。整个发动机布局呈现紧凑的长方体,前端布置有附件传动箱,后端为间壁式回热器及功率输出端。标定功率560kw,具有等功率的特性。

俄罗斯t80系列主战坦克采用燃气轮机作为动力,,是一种专门为地面车辆而设计的燃气轮机,无论是性能设计、总体布局、功能设置、结构设计以及材料选择,无不显示了设计者对坦克燃气轮机的特殊考虑。该坦克燃气轮机的结构和总体布局是根据车辆的总体要求进行设计的。由于动力舱尺寸限定为约3.2m3,长度为1.8m,因此燃气轮机的总体结构采取了不带回热器的简单循环、三轴燃气涡轮发动机,由燃气发生器、动力涡轮、减速机构和附件等组成。

世界上现装备的以燃气轮机为动力的主战坦克,历经几十年的使用和战争检验证明:燃气轮机比同功率的柴油机具有更好的加速性、高的可靠性、高的战备完好率和对极端环境的适应性。正是这些优异性能,使坦克更加发挥了其快速奔袭和大纵深进攻作战的威力因此,美国、俄罗斯等军事发达国家,正全心致力于新型军用车辆燃气轮机的研发工作。

1995年美军决定停止agt-1500新品发动机的生产,仅保留部分备件的供应,其主要原因是:①现有的整机和备件储备已能够满足美军使用维护的需要,而保留现有的生产厂每年将付出高昂的代价;②lv100燃气轮机作为新一代军车通用动力,在性能、可靠性、使用性等诸方面均优于agt-1500燃气轮机,已成为其替代产品,故美军放弃agt-1500燃气轮机。美国已研制成功率更大、性能更高的坦克燃气轮机。美、德联合研制成功的新一代的功率为1103〜1920kw的lv-100燃气轮机,已装于电传动的坦克试验车进行试验。

美国霍尼韦尔公司提出了一种高功率、轻质回热式燃气轮机lv50的方案,即高功率密度发动机技术。lv50燃气轮机质量约313kg,配有两个27kg的400kw高速发电机,比目前标定功率相同的发电机要轻67%。与霍尼韦尔/通用电气公司的lv100相比,lv50的单位功率质量40%,单位体积功率提高30%,废气能量回收使发动机的噪声更低,发动机维护更加方便,可实现快速拆除和更换,拆换时间仅需要1h。2003年7月,霍尼韦尔公司宣布完成了lv50燃气轮机的首次试验,其平均可靠性时间超过5000h。霍尼韦尔公司将继续对lv50动力装置系统进行试验以评估和完善整体系统性能。2004年3月,霍尼韦尔公司推出了lv50燃气轮机推进系统样机。

在1980—1990年期间,俄罗斯已完成新一代燃气轮机的研制工作(可能装配了静液传动装置)。研制了功率为1103kw的实验型燃气轮机,它有热交换器、带冷却措施的涡轮及高效率的轴流离心式压气机。与原有燃气轮机相比,新燃气轮机大大减少了燃油消耗率。尤其应指出,新燃气轮机比老型号燃气轮机缩小了外形尺寸和质量,使它不仅能安装在新型坦克上,还能安装在改进型坦克上。未来坦克用燃气轮机必将得到更快、更好的发展,必将在高功率、高密度、高可靠性等方面有新的突破。

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