70周年国庆阅兵不仅展示了中国军队的实力和雄威,也在展示中国重型多轴导弹发射车的发展和成果。笔者是一个军事迷,也是一位商用车设计者,在本次阅兵当中更加关注重型多轴导弹发射车,尤其是本次压轴亮相的DF-41导弹发射车,这是一款具有国际先进水平的超重型TEL(运输-竖起-发射)发射车(图1),八轴16×16的驱动方式,具备很强的通过性和机动性,并且重心低行驶稳定。相比60周年国庆阅兵、九三阅兵,重型洲际弹道导弹都是使用半挂车作为导弹发射车(图2),这代表着中国多轴重型车辆实现了历史性突破。
图1 DF-41导弹发射车,八轴16×16的驱动方式
图2 DF-31导弹半挂式发射车,牵引车采用四轴8×8的驱动方式
外行看热闹,内行看门道。笔者在此介绍一些多轴重型车辆的设计难点和要点,科普军事知识,仅供军事爱好者、商用车业内人员进行相互学习交流。
第一,动力传动系统。传统四轴8×8的越野车辆(图3),发动机变速箱通过传动轴向分动器输出扭矩,分动器将扭矩一部分向前传递,驱动前面两个转向桥,另外一部分向后传递,驱动后面两个驱动桥。在高速行驶当中断开前桥输出,只用后面两个驱动桥进行驱动,以降低油耗、提高行驶速度。只有走崎岖烂路、冰雪路面、穿越河流、爬大坡等工况时,在分动器上挂上全驱动档位,以实现四轴8×8全部驱动。多轴驱动最大的难点是转弯时的差速控制和力矩分配,需要安装多个差速器和差速锁。以图3为例,分动器内部要有差速器和差速锁,以实现前后输出方向的差速控制;2桥和3桥有轴间差速器和差速锁,以实现1桥和2桥、3桥和4桥之间的差速控制;每个轴都有自身的差速器和差速锁,以实现两轮之间的差速控制。由此可见,四轴8×8的越野车辆需要7个差速器和差速锁,才能实现整车转弯时的各轮胎速度控制和扭矩分配,在极端情况下(某一个或几个轮胎打滑)能保证顺利通过障碍路段。目前四轴8×8驱动系统已经非常成熟,因此很多多轴车利用现有四轴8×8驱动平台在中部和后部增加承重轴,是实现五轴10×8(中部加轴或者后部加轴)(图4)、六轴12×8(中部加一轴、后部加一轴)。笔者曾经参观过一款16×8的全地形重型吊车,1、2、4、5为驱动轴,3、6、7、8为承重轴。
图3 四轴8×8的驱动示意图
图4 五轴10×8的导弹发射车,3桥为承重桥
DF-41导弹发射车八轴16×16的驱动方式,如何进行驱动力分配,到底使用了多少个差速器和差速锁,高速行驶时哪几个轴驱动,其复杂程度远远超过了四轴8×8的驱动方式,这才是本款车型的核心技术。据笔者了解,目前最先进的多轴驱动方式可以实现任意轴驱动的自由切换,在高速行驶时可以切换为4、5、7、8共四个轴驱动,中速行驶爬坡时可以切换1、2、4、5、7、8共六个轴驱动,低速恶劣路况可以切换为八个轴全部驱动。笔者认为八轴16×16的驱动方式固然在越野能力上非常强,但是由于传动系过于复杂,其整车重量也会增加,传动系内部阻力消耗也会相应增加。笔者通过研究认为,最佳的方式是八轴16×12的驱动方式,3桥和6桥为承重桥,高速行驶时4、5、7、8共四个轴驱动。这种八轴16×12的驱动方式在越野能力上不会下降(前两桥和后两桥都为驱动桥),而且传动系复杂程度和内部阻力消耗会减低,整车重量也会相应下降,同比可靠性会提升。
第二,多轴转向系统。目前最成熟的8×4商用车采用双桥转向,前两桥采用机械杠杆进行转向角度调节,防止出现二桥吃胎现象。但是多轴转向就不能再使用传统机械杠杆进行角度调节,必须使用电控液压伺服系统进行精准控制。多轴车根据实际使用工况进行多轴转向的设计,对于8轴车辆通常为前三根桥和后两根桥转向,在高速行驶时前三桥转向,后两桥锁止,低速时前三桥转向,后两桥反向角度进行转向,以实现最小的转弯半径。对于需要蟹形移动的车辆,则所有的桥都可以转向,可以实现车辆斜向移动(图5)。
图5 本款俄罗斯的导弹发射车,采用全部轴转向,可以实现蟹形移动
相对而言,转向桥和非转向桥在承载能力、重量上都有差别。DF-41导弹发射车八轴16×16的转向形式到底是什么,由于没有任何公开资料,在阅兵过程当中没有车辆转向的图片和录像,笔者暂时无法判断是几根桥转向。笔者认为对于多轴转向形式没有最好只有最合适,需要根据具体的使用工况来选择,全部桥转向过于复杂、整车重量也会相应增加,同比可靠性会下降,不一定是导弹发射车的最佳选择。
第三,发动机、变速箱和动力总成布置方式。笔者曾参观军事博物馆建军90周年展出,的多款导弹发射车。DF-31的半挂车导弹发射车,牵引车采用了某品牌V12风冷增加发动机(图6),发动机布置在驾驶室的下部。发动机和变速箱没有进行刚性连接,而是通过一根传动轴传递扭矩,变速箱和分动器合二为一(图7),采用手动换挡控制。根据笔者的商用车开发经验,对于八轴16×16导弹发射车,其发动机功率应该在800-1200马力,扭矩5000牛米以上。至于使用风冷还是水冷,笔者认为要根据实际工况来判断。据了解传统军用作战车辆很多使用风冷发动机,是为了提高车辆的战场适应能力。DF-41导弹发射车由于要降低整车重心高度,其驾驶室中间下凹腾出导弹放置空间,发动机应该在驾驶室中间正下方,但采用哪个品牌发动机、功率多少、扭矩多少、风冷水冷,目前没有任何公开资料。根据中央电视台的报道,驾驶员介绍本款车采用液力自动挡变速箱,驾驶操作车辆方便很多。大马力柴油发动机、液力自动变速箱一直是中国商用车的软肋,这需要中国商用车行业进一步加快军民融合建设,在核心部件上进行突破,以满足民用和军用重载多轴车辆的需求。
图6 某品牌V12涡轮增压风冷发动机
图7 变速箱和分动器合二为一,手动换挡操控
第四,悬架形式。车辆悬架有独立悬架和非独立悬架,通常军用车辆为了保证行驶稳定性、提升越野性能、减少对导弹的振动,军用作战车辆通常采用独立悬架。目前重型车辆独立悬架通常采用双悬臂结构。笔者在建军90周年展出当中拍摄到了双悬臂结构,上下悬臂都有扭簧进行承载和减振,这个领域目前已经非常成熟。笔者估计DF-41导弹发射车也采用这种双悬臂结构。
图8 军用车辆独立悬架的双悬臂结构
通过本次阅兵,笔者看到了中国重型多轴车辆的快速发展,已经摆脱了半挂车导弹发射车的技术约束,为提升中国火箭军作战能力做出了巨大贡献。导弹发射车作为国之重器,必须要实现自主设计、自主生产,摆脱对国外产品的依赖。国家一直在强调军民融合,要求军用技术和民用技术能够相互支持,重型多轴车辆在民用当中可以大量应用在全地形吊车、沙漠运输车、消防云梯、油田修井车等领域,以摆脱这个领域长期被国外车辆垄断的局面。在核心零部件领域,例如发动机、变速箱,希望早日实现自主突破,能够支持中国商用车的技术发展,通过大批量使用,降低采购成本、提升可靠性、平摊研发成本。
(特此声明:以上数据为网络查询到的公开数据;图片为军事博物馆建军90周年展出时拍摄,不涉及任何国家机密。仅供军事爱好者、商用车业内人员交流学习。)
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