M1 vs T-80 美俄主戰坦克燃氣輪機 誰家的更強？

前幾天基本上把用於當今世界主要三代坦克的柴油機講了個遍，今天本炮霸再給大家簡單的講講美國和俄羅斯坦克用的燃氣輪機。

簡單的來說，坦克用的燃氣輪機可以看做渦軸發動機的一個變種。空氣經過低/高壓壓氣機被壓縮進入燃燒室，壓縮空氣在燃燒室中與燃油充分混合後燃燒膨脹，燃燒膨脹的高溫燃氣向後噴出。在噴出的過程中一部分能量推動動力渦輪，動力渦輪帶動壓氣機繼續對空氣進行壓縮，其餘大部分以燃氣的形式向後噴出形成推力。燃氣推動一個與前邊無剛性連接的專門的動力渦輪轉動，燃氣動能轉換為機械能。動力渦輪由於轉速太高，無法直接與傳動裝置連接，所以通常在動力渦輪之後還會有一個減速機構。

目前的車用燃氣輪機在結構原理上大同小異，基本都是以上描述的那樣。影響燃氣輪機功率大小的因素主要有空氣流量和渦前溫度兩個。通過壓氣機進入燃燒室的空氣質量就越大；渦前溫度越高，發動機的燃氣膨脹的程度越大，所蘊含的能量就越大。

當將燃氣輪機壓氣機的壓比提高到一定的水平之後，經過壓氣機壓縮的空氣變熱會使得空氣流量減小。為了減小這一部分能量的瞬時，人們發明了中冷裝置。這裡的中冷裝置與渦輪中冷增壓柴油機上中冷裝置的原理是一樣的。

由於燃氣輪機燃燒產生的燃氣在推動動力渦輪做功之後的廢氣仍然具有很高的溫度。於是人們發明了一個專門的裝置，利用排出廢氣的溫度來對即將進入燃燒室的空氣進行加熱回收廢氣中的能量提高能量的轉化率，這種裝置叫做回熱裝置。

目前在主戰坦克上使用燃氣輪機的主要有美國和俄羅斯兩家。美國在M-1坦克上所使用的AGT-1500燃氣輪機、額定轉速3000r/min，最大功率1119KW。俄羅斯在T-80U坦克上使用的GTD-1250燃氣輪機，額定轉速3300r/min，最大功率920KW。從結構上講兩者都是三軸結構的燃氣輪機，只不過AGT-1500為了追求更高的能量利用率，帶有中冷和回熱裝置。

單純從指標上進行對比，AGT-1500因為有更大的空氣流量和更高的渦前溫度而功率較大。然而從結構上講AGT-1500為了獲得更大的空氣流量，其高低壓壓氣機採用低壓5級軸流、高壓4級軸流1級離心共9級的設計；而GTD1250,的高低壓壓氣機只有1級離心共2級的設計。也就是後者的結構設計遠比前者簡單，而這種簡單的結構設計換來了尺寸和可靠性的優勢。另外值得一提的是使用了回熱裝置的AGT-1500的燃油消耗率280g/（KW·h），而沒有回熱裝置的GTD-1250的燃油消耗率306g/（KW·h）。兩者之間的差距並沒有拉開，俄羅斯的水平也比美國差多少。因為俄羅斯的燃氣輪機要裝到T-80U坦克那個很小的動力艙中，而美國的M-1坦克動力艙的體積對燃氣輪機來說簡直是個大house，GTD-1250沒有中冷和回熱裝置很大程度也是因為於此。據某些資料顯示俄羅斯在GTD-1250之後有更大功率型號的計劃，其技術手段無外乎增加中冷和回熱。

關於燃氣輪機和柴油機作為坦克動力誰更佔優，其實是這樣滴。首先、由於獨特的三軸設計，用於動力輸出的動力渦輪不會因為符合的變化，而影響到燃氣輪機的進氣燃燒過程，所以其扭矩特性要比柴油機好很多，進而坦克的加速性要好。第二、燃氣輪機的部件沒有滑動，只有轉動，且結構簡單，因此其壽命周期和可靠性要比柴油機高很多。其他，還有啟動快，雜訊小、排氣溫度低、自身消耗功率小等諸多優點。

過去曾有人將燃氣輪機體積小，功率密度大作為燃氣輪機的一大特色來說。本炮霸以為這種觀點是片面的。且不說燃氣輪機需要龐大且嚴苛的空氣濾清裝置，就說功率密度大的結論也是有前提的。過去的很多年，AGT-1500所對比的對象是MB873Ka501。誠然，與後者相比，AGT-1500的尺寸要小不少，但從MB873Ka501到MT883再到MT890，體積是不斷縮小的。同時隨著增壓技術的進步柴油機功率密度提高的程度並不比燃氣輪機小。上世紀80年代美國曾計劃在其下一代坦克上應用更加緊湊的燃氣輪機-傳動一體化裝置，其進步只是減小了33%的動力艙體積；而用橫置MT883的歐洲動力組所減小的動力艙體積一點都不其少。

至於未來下一代坦克的動力系統的選擇上，本炮霸以為無論燃氣輪機還是柴油機都是可能的。兩者的功率密度潛力基本相當，雖然燃氣輪機的耗油率較高，但是通過一定的技術改進將其降到240g/（KW·h）的水平，經濟性方面也是可以勉強接受的。最終選擇何種動力，應該從自身工業水平出發，實現哪個代價小就選哪個。

關於燃氣輪機與中國。早在建國初期，中國便開始關注燃氣輪機車用的可能性。在專門從事車輛動力研究的70所建所伊始，就將燃氣輪機列為了重要的科研方向。然而在1960-1980年代之間。由於經費等諸多方便的原因，中國燃氣輪機的研究水平一直處於低水平徘徊。1980年代中美蜜月期之間，中國曾出團詳細考察了美國AGT-1500燃氣輪機，並計劃引進幾台進行研究，但又因中美關係的惡化而擱淺。1990年代後，中國對俄羅斯GTD1250燃氣輪機以及T-80U坦克的動力艙布局進行了全面的研究，並曾考慮將其作為三代坦克動力的備份。後因中國三代坦克柴油機動力的逐漸成熟，對於GTD1250的研究轉為技術方面的可行性和發展方向的研究。

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