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2019-09-18 16:28:05
来自 坦克百年 系列文章独道的二冲程发动机战后日本发展的坦克发动机别具特色。发动机的左右两侧各装有2个铝制管式机油散热器。在zf系列之后,日本又继续发展了zg系列二冲程坦克柴油机。zg系列柴油机由4zg、6zg、8zg和10zg4种机型组成,为日本战后自行研制的第三代装甲战车用的发动机。虽然在二冲程发动机中,zg的水平已经较高,但由于二冲程发动机的一些固有缺陷无法克服,日本在其10式坦克实验车中,

「金皇冠彩票网」东瀛武士的秘密:简析日本坦克(二)

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独道的二冲程发动机

战后日本发展的坦克发动机别具特色。61式坦克的12hm21wt发动机虽为一种4冲程12缸v型90°风冷直接喷射废气涡轮增压柴油机。但三菱重工业公司在该机的研制阶段曾对风冷与水冷和4冲程与2冲程型式的选择上进行了反复研究。在冷却型式的决择上,经过对比试验表明,从性能上讲,水冷式较为思想,但为适应在沙漠地区和严寒气候下使用要求,采用了风冷式。在决定发动机冲程类型时,最初曾考虑采用2冲程,虽然经过研制,但性能仍不理想,因此确定采用4冲程结构。不过对2冲程型式的研究工作并未因此而终止,1962年制成了4缸机,为研制61式坦克的下一代即74式主战坦克用的2冲程发动机奠定了基础。

74式坦克采用的三菱10zf型发动机在世界上二冲程坦克柴油机中是唯一采用风冷方式的。10zf发动机是以三菱重工业公司在二次大战期间研制的高速鱼雷艇上应用的2冲程水冷柴油机为基础发展而来的,并在当时的pb报告有关风冷文章的启迪下,将水冷改进为风冷,1960年制成了4ze型样机。该机为4缸机,功率为147千瓦(200马力),缸径与行程为125mm×125mm,采用了鲁茨扫气泵与废气涡轮串联布置的传统方式,使发动机体积增大,不能体现风冷发动机的结构紧凑的优点。三菱重工业公司经过对2冲程废气涡轮增压发动机通常采用的几种方式进行了分析对比研究后,在10zf发动机上采用了机械传动废气涡轮增压的方式。4ze型样机对zf系列发动机的研制起到决定性作用。10zf型机的研制工作从1964年开始,1967年制成样机,同年8月装在部件试验样车stt上进行试验。经过对该机进行基本性能、多种燃料的可用性和装车等试验均取得满意效果后,于1969年10月正式定型。74式坦克所用的10zf22wt为一种2冲程10缸v型90°直接喷射机械传动废气涡轮增压中冷风冷柴油机。

10zf22wt进排气管均设在气缸排外侧,扫气口设在缸套中部。2个喷油泵装在左右气缸排的后部。2个轴流式风扇垂直布置于v形夹角的上方。发动机的左右两侧各装有2个铝制管式机油散热器。2个废气涡轮增压器装在左右气缸排的前部。起动电机装在发动机右侧后部。该机采用直接喷射ω型燃烧室,能燃用柴油、jp4煤油和汽油等多种燃料。最高爆发压力可达11.8mpa(120千克f/cm2),在转速2000r/min时发动机功率为640千瓦(870马力),但由于2个风扇在全负荷时大约消耗功率88千瓦(120马力),因此净输出功率为551千瓦(750马力)。缸盖为一缸一盖式,每个缸盖由2部分组成,上半部是铝合金铸件,下半部为钢制的燃烧室,用排气门座螺纹将2部分连接在一起。气缸套是钢制的,缸盖在热状态下通过螺纹与气缸连接成一体。由于该发动机采用了直流扫气,扫气口开在缸套中部,因此散热片的单位功率散热表面小,仅为0.016m2/马力,不及该公司4冲程风冷发动机散热面积(0.033m2/马力)的一半。因此,存在发动机冷却不足问题,尤其是缸盖与活塞的热负荷过大。为增强抗热负荷能力,都采用了组合式油冷结构。缸盖上制有田字形冷却油路和旁通路,能使4个排气门座和喷油器四周普遍得到冷却。采用这种冷却方式,冷却机油带走燃油总热能的2~3%。曲轴箱为铝合金铸件,各部分有加强筋。气缸的紧固螺栓一直深入到曲轴箱的主轴承附近,以改善曲轴箱受力状况和提高刚性。主轴承盖为铝合金锻件,通过垂直方向和水平方向的螺栓装在曲轴箱轴承座内。采用干式油底壳。

值得注意的是,该机在结构上有系列化、采用机械传动废气涡轮增压和适于燃用多种燃料3大特点,通过变化缸数后形成10缸、6缸和4缸机型的完整系列。各种机型在结构上大体相同,都采用v型90°夹角气缸体,缸径与行程均为135mm和150mm,具有同样的燃烧系统、增压方式和冷却方式,因此零部件的通用性强。之后,以10zf为基础,改变气缸数,以形成v型4、6、10缸的zf系列,适应多种装甲战车应用。10zf22wt发动机与同时代其他一些国家装备的坦克发动机相比较,整体性能较差,例如体积大、单位体积功率低、燃油消耗率高和热负荷高。在zf系列之后,日本又继续发展了zg系列二冲程坦克柴油机。zg系列柴油机由4zg、6zg、8zg和10zg4种机型组成,为日本战后自行研制的第三代装甲战车用的发动机。日本在74式坦克定型(1974年9月)的同时,开始了下一代主战坦克tk-x的研制工作,其动力装置仍由三菱重工业公司负责研制。尽管当时美国的新一代主战坦克已有采用燃气轮机的可能,但公司注意到燃气轮机有油耗高的问题,因此仍然坚持发展高速高增压中冷2冲程柴油机。该公司在1970~1976年间成功地进行了zg组成的完整的zg柴油机系列。由于该系列柴油机采用了高压比的2级涡轮增压中冷,放弃了传统的风冷型式而采用水冷型式,虽然气缸尺寸与zf的相同,但单缸功率却提高了1倍,由55.1千瓦(75马力)提高到110.3千瓦(150马力),平均有效压力已接近2冲程柴油机的理想值。单缸试验表明,采用水冷以后,输出功率可提高13%,缸心距可减小15%。90式主战坦克将装用10zg32柴油机,该机体积与10zf发动机相同,而输出功率却从551.5千瓦(750马力)提高到1103千瓦(1500马力)。虽然在二冲程发动机中,zg的水平已经较高,但由于二冲程发动机的一些固有缺陷无法克服,日本在其10式坦克实验车中,又转回传统的4冲程柴油机路线。

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