张洪康副总设计师＆高速两栖突击车作者文字版

张洪康副总设计师＆高速两栖突击车作者：王　瑾《兵器知识》 2009年第11期 字数：3367 字体： 【大 中 小】
　　张洪康，我国高速两栖突击车副总设计师,1986年在南京理工大学获硕士学位。参加过多个装甲车辆项目的研制工作。
　　王瑾(以下简称王)：张总，感谢您接受我刊的采访。美国在上世纪80年代后期进行高速两栖车辆的研制，制造了“高航速技术演示车”(HWSTD)，后来发展了“先进两栖突击车”(AAAV)、“远征战车”(EFV)。对于这种具备特殊作战能力的两栖车辆，我们也曾进行了不断的跟踪报道。您作为专家能否给我们介绍一下，这种高速两栖装甲车辆和传统的两栖装甲车辆相比，在设计上有哪些独特的要求、技术和结构?
　　
　　张洪康(以下简称张)：20世纪80年代，美军为实现“从海上实施作战机动”、“超地平线突击登陆”战略，开始研制新型“AAAV先进两栖突击车”，并将AAAV先进两栖突击车作为超视距登陆作战的三大法宝之一(MV-22偏转旋翼机、LCAC气垫船和AAAV先进两栖突击车)。2003年9月10日，美国军方正式将AAAV更名为EFV远征战车。与传统的两栖装甲车辆相比，EFV远征战车无论是在使用要求、技术，还是结构上都发生了革命性的变化，作战能力较以往任何两栖战车成倍提高。从作战使用上，美军要求EFV远征战车能够从远离海岸46千米的运输舰上下水，水上航行1小时便能抵达岸边，无需任何帮助、任何准备就能顺利上岸，向陆上作战目的地进发并投入战斗。从技术上，EFV远征战车采用了滑行车体技术、多工况发动机技术、可收放式电液悬挂装置、数字化指挥系统、先进的火控系统等高新技术陆上最大行驶速度高达72.4千米／小时，超过了M1A2主战坦克的最大速度；水上最大航速达到46.3千米／小时(25节)，是传统两栖装甲车辆的3倍多，并具有海上3600翻滚恢复原状的能力。技术性能先进，结构上最显著的特点是具有“变形金刚”式的车体变换装置。水上航行时，首尾滑板展开，可收放式电液悬挂装置将履带、负重轮收起，侧滑板展开将行动部分覆盖，使车底形成滑行面，使车辆在水上宛如一艘滑行艇陆上行驶时，滑板收起，首滑板贴于首上、首下甲板，尾滑板收起贴在车顶后部，侧滑板则收于车底，电液悬挂装置将履带、负重轮恢复正常，变回高大威猛的步兵战车。所有这一切均由液压控制系统短时间自动完成。
　　王：过去的水陆坦克，两栖装甲车辆都是排水型的，所以阻力很大，这是不是限制它们提高航速的根本原因?
　　
　　张：船舶的总航行阻力中，磨擦阻力、兴波阻力所占分额很大，形状阻力只有5％～10％。排水型两栖车辆的航行阻力中，磨擦阻力很小，主要以形状阻力和兴波阻力为主。磨擦阻力约占总阻力的8％～12％，形状阻力约占总阻力的40％～80％，而兴波阻力与航速密切相关，与车速的4次方成比例。研究表明，车辆水上航行速度由低向高逐步增加，在15千米／小时左右出现阻力墙。这就是目前世界上两栖车辆水上航速不超过15千米／小时的根本原因。
　　王：EFV能高速，是不是因为它借鉴了船舶中滑行艇的技术?
　　张：确实如此，正是因为借鉴了船舶中滑行技术，改变了车辆水动力特性，EFV远征战车水上最大航速才能达到46.3千米，小时。根据美军公开的阻力／推力曲线，EFV远征战车的水上航行阻力在初期随航速的提高而快速增加。像排水型船舶，随后增加的幅度放缓，像一个小山包，达到一个最大值，然后下降。EFV远征战车正是利用阻力的特点，靠强劲的推力，将车辆推过阻力峰值实现高航速。
　　美国在研制EFV的初期也曾考虑过水翼的方案。水翼车辆的水动力特性最好，产生的升力能将车体脱离水面，水上阻力小，推进效率高。但由于操纵稳定性及水翼收放等问题而选择了滑行的方案。
　　我国高速两栖车从外形看有些像EFV，但实际上与它有本质的区别。稍加留意就能看出，尾部加装的是翼型尾滑板。它所采用的减阻方案是滑行和水翼的巧妙结合，兼具滑行车辆稳定及水翼高效减阻的双重优点。根据美军公开发表的资料；采用滑行车体技术，实现30千米，小时需要单位功率50千瓦／吨；而采用“滑行+水翼”时。单位功率为：45千瓦／吨。
　　
　　王：EFV为了实现滑行，在车辆周围设计了很多滑板。它们具体都有什么用?结构上有什么特点、难度?
　　张：上面我们讲到两栖装甲车辆的水上航行阻力主要由两部分组成，一是兴波阻力，二是形状阻力。而形状阻力中行动部分的阻力表现最为突出。约占总阻力的25％-45％，侧滑板的作用就是将行动部分包起来，使车体底部形成滑行面，最大限度减小行动部分的阻力。首尾滑板的作用是实现车辆的整体抬升，减小车辆的吃水深，减小兴波阻力。结构上最显著的特点是具有“变形金刚”式的车体变换装置。设计难点一是要充分考虑滑板的抗风浪能力，二是在有限的空间内巧妙布置收放装置，三是驱动控制系统。
　　王：EFV采用发动机中置，俄罗斯装甲车辆喜欢采用发动机后置，似乎也觉得有利于浮渡，您怎么看?
　　张：一般来说，主战坦克均采用发动机后置，以色列“梅卡瓦”除外。两栖装甲车辆采用发动机后置方案，一是有利于车首外形设计，二是有利于整车水上平衡布置。EFV采用发动机中置，有利于车辆水上平衡，但人员布置相对紧张，有点见缝插针的味道。
　　
　　王：现在装甲车辆都讲求系列化，所以大多采用发动机前置。高速两栖车用这个方法有什么优缺点?
　　张：从总体布置来说，发动机后置有利于整车重量重心调整，而发动机前置则有利于车辆变型，重心调整相对困难。我国的高速两栖车采用发动机前置方案，主要依据的是系列化、通用化要求，发动机前置，战斗、指挥、保障等各类车辆底盘通用，实现两栖突击体系建设，部队保障方便。
　　王：喷水推进的两栖车在水上行驶，主要靠关闭水门转向。高速两栖车是否也采用这种方式转向?
　　张：高速两栖车不能采用传统的关闭水门转向方式，主要原因是关闭水门转向会影响车辆的航速。EFV水上转向采用的是矢量喷口技术，通过改变喷口角度，改变水流方向，实现高速转向。而我国的高速两栖车采用的是独特的侧边舵技术，通过侧边舵改变水流方向，实现高速转向，构思巧妙，异曲同工。
　　王：两栖车如何增加浮力?比如浮箱。
　　
　　张：两栖车辆增加浮力，主要是车体的高浮力储备设计，也可以采用增加浮箱、发泡材料等辅助措施。
　　王：EFV很高大，是不是就因为浮力的考虑?据说普通的两栖车辆的浮力储备只有10％左右，EFV要大得多，是多少?这对车辆的长宽高有什么影响?
　　张：EFV远征战车外形设计高大威猛，主要就是从浮力储备浮力角度考虑。普通两栖车辆的浮力储备一般只有20％左右，而EFV远征战车的浮力储备高达30％。浮力储备增加，车辆的长宽高相应增加；但不能无限制。车长的增加，受陆上转向的限制；车高、车宽的增加，受道路运输、上下登陆舰等的限制。另外，长宽高增加，车辆投影面增加，被发现、被命中概率 相应增加，车辆战场生存率也要下降。因此，浮力储备不能一味地增加车辆的长宽高。
　　王：和坦克相比，两栖车辆的重心分布是不是也更复杂，要像船舶一样考虑前后左右平衡?
　　张：和坦克相比，两栖车辆在车内空间相差不大的前提下，要布置水陆两套传动系统，两套辅助系统，结构复杂、布置困难。从总体布置上来讲，两栖车辆对重心、浮心布置的要求也更高，必须考虑前后左右平衡。重心分布如果偏离车体纵向中心线，车辆水上左右倾斜，水上航行将产生偏航。前后不平衡，重心前倾，车辆水上会产生埋首：重心偏后，车辆水上航行阻力增加。两栖车辆不仅像船舶上有稳性、浮心等概念，而且还要考虑水上射击的稳定性问题，比船舶更复杂。在登陆作战中，两栖车辆通常是依靠登陆舰运载到指定水域，由舰下水进行战斗。车辆由舰入水一般都靠登陆舰跳板实施坡道入水，一般有近三分之一的车体没入水中，要靠车辆自身的浮力浮起来，过程确实危险，这就要求车辆必须具有良好的浮力储备和密封性能。
　　王：EFV动力系统的核心是不是发动机和喷水泵?它们主要有哪些设计难题?
　　张：EFV动力系统的核心确保发动机与传动装置、喷水推进器的高效匹配，为车辆陆上行驶、水上航行提供强劲推力，陆地车辆则不存在水上推进的问题。传统的两栖车辆也有水上推进匹配问题，但由于水上航速一般只有10-12千米／小时，系统匹配问题、效率问题不是那么突出，
　　王：这种高功率发动机。需要几种工况?
　　张：EFV为了达到水上、陆上和水上过渡的三种行驶状态模式的需求，发动机有三种功率输出模式：陆上行驶模式，转速2 600转／分，功率为850马力；水上高速行驶模式，转速3300转／分，功率达到2700马力；水上过渡行驶模式，输出功率1200马力。其中，水上过渡行驶模式是喷水推进器和履带共同作用的模式，主要用于抢滩登陆及上下登陆舰。
　　王：大功率发动机、喷水泵有什么技术难点?比如尺寸、重量、涡轮增压、汽蚀、寿命等。
　　张：大功率发动机的最大技术难点在于如何保证三种功率输出模式平稳可靠转换，可以通过顺序增压技术、停缸技术等加以解决。喷水推进器的主要技术难点则在于如何在重量、尺寸严酷约束的条件下，确保高的推进效率、
　　王：降低两栖车的重量，主要采取哪些措施?
　　张：降低车重，一般从结构、材料和功能三个方面入手，EFV远征战车在降低车重采取了多种措施，如铝合金车体、铝制混流喷水推进泵等。
　　王：EFV为何只有机关炮，能否用别的武器?
　　张：EFV远征战车只装备30毫米机关炮武器系统与美国两栖装备发展的总体思路有关，美军拥有绝对的制空权、制海权，在登陆作战中美军要求EFV远征战车能快速完成由舰到岸的人员、物资输送任务，配备30毫米机关炮武器系统完全能够满足作战任务的需求。用别的武器也没问题，只是需求必要性的问题。美军在发展其二代两栖装备时，也曾研制了以105毫米榴弹炮为主武器的两栖火力支援车，但未装备部队。张洪康副总设计师＆高速两栖突击车作者：王　瑾《兵器知识》 2009年第11期 字数：3367 字体： 【大 中 小】
　　张洪康，我国高速两栖突击车副总设计师,1986年在南京理工大学获硕士学位。参加过多个装甲车辆项目的研制工作。
　　王瑾(以下简称王)：张总，感谢您接受我刊的采访。美国在上世纪80年代后期进行高速两栖车辆的研制，制造了“高航速技术演示车”(HWSTD)，后来发展了“先进两栖突击车”(AAAV)、“远征战车”(EFV)。对于这种具备特殊作战能力的两栖车辆，我们也曾进行了不断的跟踪报道。您作为专家能否给我们介绍一下，这种高速两栖装甲车辆和传统的两栖装甲车辆相比，在设计上有哪些独特的要求、技术和结构?
　　
　　张洪康(以下简称张)：20世纪80年代，美军为实现“从海上实施作战机动”、“超地平线突击登陆”战略，开始研制新型“AAAV先进两栖突击车”，并将AAAV先进两栖突击车作为超视距登陆作战的三大法宝之一(MV-22偏转旋翼机、LCAC气垫船和AAAV先进两栖突击车)。2003年9月10日，美国军方正式将AAAV更名为EFV远征战车。与传统的两栖装甲车辆相比，EFV远征战车无论是在使用要求、技术，还是结构上都发生了革命性的变化，作战能力较以往任何两栖战车成倍提高。从作战使用上，美军要求EFV远征战车能够从远离海岸46千米的运输舰上下水，水上航行1小时便能抵达岸边，无需任何帮助、任何准备就能顺利上岸，向陆上作战目的地进发并投入战斗。从技术上，EFV远征战车采用了滑行车体技术、多工况发动机技术、可收放式电液悬挂装置、数字化指挥系统、先进的火控系统等高新技术陆上最大行驶速度高达72.4千米／小时，超过了M1A2主战坦克的最大速度；水上最大航速达到46.3千米／小时(25节)，是传统两栖装甲车辆的3倍多，并具有海上3600翻滚恢复原状的能力。技术性能先进，结构上最显著的特点是具有“变形金刚”式的车体变换装置。水上航行时，首尾滑板展开，可收放式电液悬挂装置将履带、负重轮收起，侧滑板展开将行动部分覆盖，使车底形成滑行面，使车辆在水上宛如一艘滑行艇陆上行驶时，滑板收起，首滑板贴于首上、首下甲板，尾滑板收起贴在车顶后部，侧滑板则收于车底，电液悬挂装置将履带、负重轮恢复正常，变回高大威猛的步兵战车。所有这一切均由液压控制系统短时间自动完成。
　　王：过去的水陆坦克，两栖装甲车辆都是排水型的，所以阻力很大，这是不是限制它们提高航速的根本原因?
　　
　　张：船舶的总航行阻力中，磨擦阻力、兴波阻力所占分额很大，形状阻力只有5％～10％。排水型两栖车辆的航行阻力中，磨擦阻力很小，主要以形状阻力和兴波阻力为主。磨擦阻力约占总阻力的8％～12％，形状阻力约占总阻力的40％～80％，而兴波阻力与航速密切相关，与车速的4次方成比例。研究表明，车辆水上航行速度由低向高逐步增加，在15千米／小时左右出现阻力墙。这就是目前世界上两栖车辆水上航速不超过15千米／小时的根本原因。
　　王：EFV能高速，是不是因为它借鉴了船舶中滑行艇的技术?
　　张：确实如此，正是因为借鉴了船舶中滑行技术，改变了车辆水动力特性，EFV远征战车水上最大航速才能达到46.3千米，小时。根据美军公开的阻力／推力曲线，EFV远征战车的水上航行阻力在初期随航速的提高而快速增加。像排水型船舶，随后增加的幅度放缓，像一个小山包，达到一个最大值，然后下降。EFV远征战车正是利用阻力的特点，靠强劲的推力，将车辆推过阻力峰值实现高航速。
　　美国在研制EFV的初期也曾考虑过水翼的方案。水翼车辆的水动力特性最好，产生的升力能将车体脱离水面，水上阻力小，推进效率高。但由于操纵稳定性及水翼收放等问题而选择了滑行的方案。
　　我国高速两栖车从外形看有些像EFV，但实际上与它有本质的区别。稍加留意就能看出，尾部加装的是翼型尾滑板。它所采用的减阻方案是滑行和水翼的巧妙结合，兼具滑行车辆稳定及水翼高效减阻的双重优点。根据美军公开发表的资料；采用滑行车体技术，实现30千米，小时需要单位功率50千瓦／吨；而采用“滑行+水翼”时。单位功率为：45千瓦／吨。
　　
　　王：EFV为了实现滑行，在车辆周围设计了很多滑板。它们具体都有什么用?结构上有什么特点、难度?
　　张：上面我们讲到两栖装甲车辆的水上航行阻力主要由两部分组成，一是兴波阻力，二是形状阻力。而形状阻力中行动部分的阻力表现最为突出。约占总阻力的25％-45％，侧滑板的作用就是将行动部分包起来，使车体底部形成滑行面，最大限度减小行动部分的阻力。首尾滑板的作用是实现车辆的整体抬升，减小车辆的吃水深，减小兴波阻力。结构上最显著的特点是具有“变形金刚”式的车体变换装置。设计难点一是要充分考虑滑板的抗风浪能力，二是在有限的空间内巧妙布置收放装置，三是驱动控制系统。
　　王：EFV采用发动机中置，俄罗斯装甲车辆喜欢采用发动机后置，似乎也觉得有利于浮渡，您怎么看?
　　张：一般来说，主战坦克均采用发动机后置，以色列“梅卡瓦”除外。两栖装甲车辆采用发动机后置方案，一是有利于车首外形设计，二是有利于整车水上平衡布置。EFV采用发动机中置，有利于车辆水上平衡，但人员布置相对紧张，有点见缝插针的味道。
　　
　　王：现在装甲车辆都讲求系列化，所以大多采用发动机前置。高速两栖车用这个方法有什么优缺点?
　　张：从总体布置来说，发动机后置有利于整车重量重心调整，而发动机前置则有利于车辆变型，重心调整相对困难。我国的高速两栖车采用发动机前置方案，主要依据的是系列化、通用化要求，发动机前置，战斗、指挥、保障等各类车辆底盘通用，实现两栖突击体系建设，部队保障方便。
　　王：喷水推进的两栖车在水上行驶，主要靠关闭水门转向。高速两栖车是否也采用这种方式转向?
　　张：高速两栖车不能采用传统的关闭水门转向方式，主要原因是关闭水门转向会影响车辆的航速。EFV水上转向采用的是矢量喷口技术，通过改变喷口角度，改变水流方向，实现高速转向。而我国的高速两栖车采用的是独特的侧边舵技术，通过侧边舵改变水流方向，实现高速转向，构思巧妙，异曲同工。
　　王：两栖车如何增加浮力?比如浮箱。
　　
　　张：两栖车辆增加浮力，主要是车体的高浮力储备设计，也可以采用增加浮箱、发泡材料等辅助措施。
　　王：EFV很高大，是不是就因为浮力的考虑?据说普通的两栖车辆的浮力储备只有10％左右，EFV要大得多，是多少?这对车辆的长宽高有什么影响?
　　张：EFV远征战车外形设计高大威猛，主要就是从浮力储备浮力角度考虑。普通两栖车辆的浮力储备一般只有20％左右，而EFV远征战车的浮力储备高达30％。浮力储备增加，车辆的长宽高相应增加；但不能无限制。车长的增加，受陆上转向的限制；车高、车宽的增加，受道路运输、上下登陆舰等的限制。另外，长宽高增加，车辆投影面增加，被发现、被命中概率 相应增加，车辆战场生存率也要下降。因此，浮力储备不能一味地增加车辆的长宽高。
　　王：和坦克相比，两栖车辆的重心分布是不是也更复杂，要像船舶一样考虑前后左右平衡?
　　张：和坦克相比，两栖车辆在车内空间相差不大的前提下，要布置水陆两套传动系统，两套辅助系统，结构复杂、布置困难。从总体布置上来讲，两栖车辆对重心、浮心布置的要求也更高，必须考虑前后左右平衡。重心分布如果偏离车体纵向中心线，车辆水上左右倾斜，水上航行将产生偏航。前后不平衡，重心前倾，车辆水上会产生埋首：重心偏后，车辆水上航行阻力增加。两栖车辆不仅像船舶上有稳性、浮心等概念，而且还要考虑水上射击的稳定性问题，比船舶更复杂。在登陆作战中，两栖车辆通常是依靠登陆舰运载到指定水域，由舰下水进行战斗。车辆由舰入水一般都靠登陆舰跳板实施坡道入水，一般有近三分之一的车体没入水中，要靠车辆自身的浮力浮起来，过程确实危险，这就要求车辆必须具有良好的浮力储备和密封性能。
　　王：EFV动力系统的核心是不是发动机和喷水泵?它们主要有哪些设计难题?
　　张：EFV动力系统的核心确保发动机与传动装置、喷水推进器的高效匹配，为车辆陆上行驶、水上航行提供强劲推力，陆地车辆则不存在水上推进的问题。传统的两栖车辆也有水上推进匹配问题，但由于水上航速一般只有10-12千米／小时，系统匹配问题、效率问题不是那么突出，
　　王：这种高功率发动机。需要几种工况?
　　张：EFV为了达到水上、陆上和水上过渡的三种行驶状态模式的需求，发动机有三种功率输出模式：陆上行驶模式，转速2 600转／分，功率为850马力；水上高速行驶模式，转速3300转／分，功率达到2700马力；水上过渡行驶模式，输出功率1200马力。其中，水上过渡行驶模式是喷水推进器和履带共同作用的模式，主要用于抢滩登陆及上下登陆舰。
　　王：大功率发动机、喷水泵有什么技术难点?比如尺寸、重量、涡轮增压、汽蚀、寿命等。
　　张：大功率发动机的最大技术难点在于如何保证三种功率输出模式平稳可靠转换，可以通过顺序增压技术、停缸技术等加以解决。喷水推进器的主要技术难点则在于如何在重量、尺寸严酷约束的条件下，确保高的推进效率、
　　王：降低两栖车的重量，主要采取哪些措施?
　　张：降低车重，一般从结构、材料和功能三个方面入手，EFV远征战车在降低车重采取了多种措施，如铝合金车体、铝制混流喷水推进泵等。
　　王：EFV为何只有机关炮，能否用别的武器?
　　张：EFV远征战车只装备30毫米机关炮武器系统与美国两栖装备发展的总体思路有关，美军拥有绝对的制空权、制海权，在登陆作战中美军要求EFV远征战车能快速完成由舰到岸的人员、物资输送任务，配备30毫米机关炮武器系统完全能够满足作战任务的需求。用别的武器也没问题，只是需求必要性的问题。美军在发展其二代两栖装备时，也曾研制了以105毫米榴弹炮为主武器的两栖火力支援车，但未装备部队。