前苏联国家坦克发动机能否达到西方八十年代北约NATO AEP ...

《车辆与动力技术》 1994年02期 加入收藏 获取最新
NATO　AEP──5耐久性试验标准浅析
张诗家  禄君玉  
【摘要】：本文在于通过对NATOAEP—5和我国现行规范的分析对比，认清两种规范的异同，探求科学而适用的新方法．
【作者单位】： 山西车用发动机研究所!大同037036 山西车用发动机研究所!大同037036
【关键词】： NATO 特种车辆发动机 台架耐久性试验 标准 分析
【分类号】：TK427
3  NATO AEP-5与我国现行规范对比分析
3.1  两规范的子循环差别显著
    ANTO AEP-S规范，从每个工作循环的各子循环看，是在变工况下考核发动机，其多变的机械负荷和热负荷特点，更为切合特种车辆的使用实际，比我国现行规范的仅按外特性上的四
个点所进行的稳态考核，具有更大的真实性．其热负荷变化对发动机的考核，要比我国现行规范严酷．而且，它有的考核规范点，又是我国现行规范所不敢涉足的禁区．
    在lOh规范的10个子循环中，采取以下安排特点：
3.1.1第1和第7子循环，是在最低空载转速（怠速）零负荷下分两次各考核0. 5h.而我国现行规范中没有这个考核点，仅有不少于3min的最低空载转速的检查（怠速状态下考核的意义
见本文第3.4节）．
3.1.2第2子循环，是在标定工况考核2h.而我国现行规范考核1h.对特种车辆用发动机来说，这是极为重要的工作点．单从这一点的机械负荷和热负荷来说，前者要比后者荷刻得多．这
是当今特种车辆的使用特点所需要的．
3.1.3第3子循环，是最高空载转速点，也即在最大油门、不带负荷情况下考核o．5h.是在超速i0%的条件下对发动机运功件、特别是对配气机构功能的考核，这苛刻的机械负荷是很必要的考核．然而，我国现行规范中没有这个考核点．
3.1.4第4子循环，是在75%标定转速于全负荷下考核th．相当于我国现行规范（表2）中的第5子循环(80%标定转速全负荷下考核th40min)．
3.1.5第5子循环，是在怠速一一100%标定转速、对应O一一100%负荷下，按4min ---6min的规律所进行的变负荷周期性变化的考核，真实地反映了战斗车辆反复进行起动——加速
——停车的使用特点．这种从低速空载——高速高载——低速空载——……，周期性变化的变
工况考核特点，使发动机承受交变冲击的机械负荷和热负荷，是对机件的机械应力和热应力的
最有效的考核，而且又安排2h的较长时间．这种反映特种车辆使用实际的考核所得的可靠性，
其意义是很大的．而我国现行规范中没有这种考核工况．
3.1.6第6子循环，是在60%标定转速（较最大扭矩转速略低些）于全负荷下考核0. 5h.我国
现行规范中没有这种考核工况．
3.1.7第8子循环，是在油门最大和70%的部分负荷时发动机的转速下考核0.5h.是在标定工况与最高空转之间的调速转速，是对调速功能的考核．而我国现行规范申没有这个考核点．
3.1.8 第9子循环，是在最大扭矩转速于100%负荷下考核2h.而我国现行规范仅考核2 0min.对特种车辆用发动机来说，这是一个极重要的工作点．在承受最大机械负荷（对传动机
构来说）和最高热负荷（对汽缸盖、活塞组来说）的工况下所进行的运转，是最有效的考核。从这一点来说，前者要比后者苛刻得多．
3.1.9第10子循环，是在60%标定转速于so%的部分负荷下考核0.5h.我国现行规范中没有这个考核点．
3.1. 10我国现行规范中的第2子循环（见表2）．要求从最低空载转速增至最高空载转速进行三次，没有时间要求．NATO AEP-S中没有这一规范点．
    ，总之，lOh循环的变化规律分别：
    NATO AEP-5．怠速一标定一最高空载+75%。-，全负荷一由0一一最大的变i己一芒况60%n、全负荷一怠速一油门最大时70%负荷调速转速一最大扭矩--60%n、50%负荷，
    我国现行规范：标定一费用--80 %n、全负荷一最大扭矩一怠速．
3.2我国现行规范突出常用工况点的考核
    我国现行特种车辆用柴油机的耐久性考核规范，是在外特性工况下进行的，在lOh规范中全处在100%的负荷下(见表2).而NATO AEP-5的lOh规范，处在100%负荷下的仅有6．7h，处在70%负荷占0. 5h，处在50%负荷占0. 5h，处在零负荷的怠速状态占2.3h(见表1)．因此，就负荷程度而言，前者比后者严酷，但是，前者仅在外特性的四个点上进行考核，并且体现出拼负荷拼时间的作法，特别是在87. 5%标定转速的全负荷工况（相当于常用工况），安排7h的考核时间．
3.3   NATO AEP-5注重最大扭矩工况的考核
    特种车辆经常要在爬坡、过沼泽地和超越各种障碍等的越野状态下运行，该时，需要能在较低的发动机工作转速下提供最大的扭矩，这时发动机承受着最大的机械负荷和最高的热负荷，这是考核发动机不可忽视的重要工况点．可是，我国特种车辆用发动机现行考核规范，在这～工况点上仅安排20min的考核时间；而NATO AEP-5，不仅在最大扭矩点安排2h，而且于最大扭矩点附近还安排了两个工况点．其一是在75%标定转速时的全负荷工况点，考核th另一是在60%标定转速时的全负荷工况点，考核0. 5h．这样，就相当于最大扭矩点考核3.5h，是前者的十倍．因此，就特种车辆经常使用的最大扭矩工况点看来．NATO AEP-%的考核要比我国现行规范严酷得多．
3.4   NATO AEP-5还注重怠速工况的考核
    NATO AEP-5在lOh规范中，在空载转速（怠速）的考核时间占2.3h，对特种车辆用发动机来说，这是运行中负荷和转速变化的过渡工况，是车辆停车不熄火的怠速工况，这个工况对发动机轴承等摩擦付以及喷油系统等的工作是很不利的，是低速空载工况对发动机润滑功能的考核．而我国现行考核规范，没有安排对此工况的考核，仅有不少于3min的最低空载转速的
检查，从这一点来说，NATO AEP-5规范是切合使用实际的，是合理的．
3.5耐久性考核时间
    NATO AEP-5持续时间是400h.
    划分成4个lOOh的周期，在每一周期完成时，应进行全负荷性能检验．
    每个lOOh试验周期之后，允许按常规进行维护和调蓥，
    每个lOOh试验周期之后，应更换发动机机油和滤芯．
    每个lOOh试验周期是由10循组成，每个lOh循环应按程序（表1）进行，
    在任何一个子循环进行中，都不允许中断试验：但是，在任何一个子循环结束的时候，可以关掉发动机，
    我国现行考核规范的持续时间是350h.
    划分成7个50h的周期．每周期由5个lOh的循环组成，于试验的开始、lOOh后和350h后各进行一次外特性试验，并检查最高空载转速、最低空载转速和进行加速性试验．
    每工作50h，清洗机油滤，
    每工作lOOh，取机油试样进行理化分析，更换新机油．
    每工作250h，更换机油滤芯．
    每工作350h，更换燃油滤芯，  在整个试验过程中，允许排除一般性常见故障，
    在350h试验期间，没有更换零部件和没有局部拆卸，但允许更换二个喷油器、……．
    因此，从考核时间来看，NATO AEP-5比我国现行规范要长出50h.
3.6耐久性考核后的功率指标
    按NATO AEP-5进行400h考核后，允许功率下降5%．即经过400h运转后，发动机功率应能达到大于或等于95%的标定功率值．
    按我国现行规范进行350h考核后，允许功率下降4%．即经过350h运转后，发动机功率应能达到大于或等于96%的标定功率值，
    从这个角度来看，我国现行的考核规范要比NATO AEP-5苛刻．当然，必须承认尚有50h的差别在内．
3.7耐久性考核中的故障及更换零部件情况
    按NATO AEP-5进行400h考核期间，引起功率损失或功能的降低时，可进行正常的维修和调整，但试验中不得更换足以导致试验的最后终止或引起功率损失不能校正到大于或等于95%标定功率的零部件，
    按我国现行规范进行350h考核期间，允许排除一般性常见故障，不允许更换零部件，也不得局部拆卸，但允许更换二个喷油器、一个发电驱动橡胶盘以及一般外部的螺柱、螵母等小零
件．
3.8柴油温度
    NATO AEP-5规定在喷油泵进口处的柴油温度为30±3℃，而我国现行规范中没有这一规定，试验中通常采用不加控制的常温柴油，但是，在最近几年的科研试验中，则按国标控制在
40±5℃，由此看来，此温度的不同规定，将是影响发动机性能指标的重要因素之一．
3.9排气烟度
    NATO AEP-5规定在外特性工况下，排气最大烟度不超过4.5BOSCH，而我国现行规范中没有这一规定．
3. 10测量精度
    从转速和扭矩两项来看，二者基本相当，但从燃油消耗量来看，NATO AEP-5则较我国现行规范为严．
4通过以上分析对比，可取得如下几点认识
4.1任何试验规范，都是在长期使用实践基础上制订出来的，是不同经验的结晶．可以说都具有相对合理性，我国的现行规范，虽然仅是某一产品的技术条件，而且又是五十年代的老规范，然而，多年来依此规范进行的考核和验收工作，保证了发动机的可靠性和寿命要求，可是，它已不能适应今天技术发展的需要，更不利于在国际上的交往．NATO AEP-5是八十年代西方军事技术的精华，我们理应借鉴；然而，由于我们对它缺乏深入的理性分析，没有经过自己必要的实验验证工作．因此，在两种规范的对比中，不应简单地作出熟宽熟严的结论，产品对标准的适
应能力，是与产品研制过程中所遵循的标准体系直接相关的．但从中可以看出NATO AEP-5
规范能具体地体现使用实际，并能反映当今技术发展的需要．
4.2  我国特种车辆柴油机现用的耐久性考核规范是苏联五十年代和六十年代初所用，已不能适应现今发展的需要，而NATO AEP-5是八十年代的版本，体现了西方当今的技术水平．
4.3   NATO AEP-5．制订的科学、严谨和合理，综合了车辆实际运行中诸多典型的工况，体现了特种车辆发动机多变工况的使用物点，具有较强的实用性．而我国现行规范，则仅围绕标定
工况和常用工况做连续性长期考核，体现出拼功率和拼时间的特点，不适应当前发展的需要．
4.4   NATO AEP-5，是起制约作用的考核标准，是作用于各个国家标准之上的通用标准；德、英、法、美等西方军事强国以及北约的其它国家的军用发动机皆以此规范作为考核的依据．在
国际军事装备的技术交往中具有较高的声誉。我国在贯彻开放政策的今天，理应加以重视和考虑引用．在即将恢复关贸总协定GATT的今天，采用国际通用标准，从而引进先进技术，以提高
产品质量，增强竞争能力，是非常必要的．
    多年的实践使我们认识到，先进的质量标准，是生产高水平产品的基础，因此，为使我国特种车辆用柴油机达到新水平，并使产品打入国际市场，采用获国际公认的先进标准NATO
AEP-5考核规范是很必要的．
5  为引进NATO AEP-5．还应做如下工作
5.1对于已定型的老产品（例如12v150涡轮增压和12V15 0L发动机），在没有制订出更合理
的新试验规范之前，仍按现行考核规范进行350h的考核．
5.2  对于正在研制和未来要研制生产的发动机，则不应沿袭现行的规范，应令其按NATOAEP-5进行探索性试验考核，考核时间可以在刚开始时少些，逐步向400h过渡，这样，一方面
使产品的研制纳人并逐渐适应这个规范的要求，推动技术发展；同时，也是对NATO AEP-5规范的试用，待到条件成熟时，就可以考虑是否把它作为我们的新规范．
5.3生产和使用部门应拿出一定的费用，责成有关单位在相关的发动机上进行NATO AEP-
5规范的可行性研究，通过试验，以求对该规范有漯入的认识，并对我们生产的发动机对该规范的适应性进行摸底，实践是检验真理的唯一标准．也只有经过试验，才能验证这个新标准对我们是否可行，或者是从实践中提出我们为贯彻执行这一新标准．产品还应做那些改造的意见．
5.4应责成有关部门有意识地大量积累特种车辆用发动机在各种不同使用条件下的数据资料，作为制订新规范和评定现有规范的依据

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NATO　AEP──5耐久性试验标准浅析
张诗家  禄君玉  
【摘要】：本文在于通过对NATOAEP—5和我国现行规范的分析对比，认清两种规范的异同，探求科学而适用的新方法．
【作者单位】： 山西车用发动机研究所!大同037036 山西车用发动机研究所!大同037036
【关键词】： NATO 特种车辆发动机 台架耐久性试验 标准 分析
【分类号】：TK427
3  NATO AEP-5与我国现行规范对比分析
3.1  两规范的子循环差别显著
    ANTO AEP-S规范，从每个工作循环的各子循环看，是在变工况下考核发动机，其多变的机械负荷和热负荷特点，更为切合特种车辆的使用实际，比我国现行规范的仅按外特性上的四
个点所进行的稳态考核，具有更大的真实性．其热负荷变化对发动机的考核，要比我国现行规范严酷．而且，它有的考核规范点，又是我国现行规范所不敢涉足的禁区．
    在lOh规范的10个子循环中，采取以下安排特点：
3.1.1第1和第7子循环，是在最低空载转速（怠速）零负荷下分两次各考核0. 5h.而我国现行规范中没有这个考核点，仅有不少于3min的最低空载转速的检查（怠速状态下考核的意义
见本文第3.4节）．
3.1.2第2子循环，是在标定工况考核2h.而我国现行规范考核1h.对特种车辆用发动机来说，这是极为重要的工作点．单从这一点的机械负荷和热负荷来说，前者要比后者荷刻得多．这
是当今特种车辆的使用特点所需要的．
3.1.3第3子循环，是最高空载转速点，也即在最大油门、不带负荷情况下考核o．5h.是在超速i0%的条件下对发动机运功件、特别是对配气机构功能的考核，这苛刻的机械负荷是很必要的考核．然而，我国现行规范中没有这个考核点．
3.1.4第4子循环，是在75%标定转速于全负荷下考核th．相当于我国现行规范（表2）中的第5子循环(80%标定转速全负荷下考核th40min)．
3.1.5第5子循环，是在怠速一一100%标定转速、对应O一一100%负荷下，按4min ---6min的规律所进行的变负荷周期性变化的考核，真实地反映了战斗车辆反复进行起动——加速
——停车的使用特点．这种从低速空载——高速高载——低速空载——……，周期性变化的变
工况考核特点，使发动机承受交变冲击的机械负荷和热负荷，是对机件的机械应力和热应力的
最有效的考核，而且又安排2h的较长时间．这种反映特种车辆使用实际的考核所得的可靠性，
其意义是很大的．而我国现行规范中没有这种考核工况．
3.1.6第6子循环，是在60%标定转速（较最大扭矩转速略低些）于全负荷下考核0. 5h.我国
现行规范中没有这种考核工况．
3.1.7第8子循环，是在油门最大和70%的部分负荷时发动机的转速下考核0.5h.是在标定工况与最高空转之间的调速转速，是对调速功能的考核．而我国现行规范申没有这个考核点．
3.1.8 第9子循环，是在最大扭矩转速于100%负荷下考核2h.而我国现行规范仅考核2 0min.对特种车辆用发动机来说，这是一个极重要的工作点．在承受最大机械负荷（对传动机
构来说）和最高热负荷（对汽缸盖、活塞组来说）的工况下所进行的运转，是最有效的考核。从这一点来说，前者要比后者苛刻得多．
3.1.9第10子循环，是在60%标定转速于so%的部分负荷下考核0.5h.我国现行规范中没有这个考核点．
3.1. 10我国现行规范中的第2子循环（见表2）．要求从最低空载转速增至最高空载转速进行三次，没有时间要求．NATO AEP-S中没有这一规范点．
    ，总之，lOh循环的变化规律分别：
    NATO AEP-5．怠速一标定一最高空载+75%。-，全负荷一由0一一最大的变i己一芒况60%n、全负荷一怠速一油门最大时70%负荷调速转速一最大扭矩--60%n、50%负荷，
    我国现行规范：标定一费用--80 %n、全负荷一最大扭矩一怠速．
3.2我国现行规范突出常用工况点的考核
    我国现行特种车辆用柴油机的耐久性考核规范，是在外特性工况下进行的，在lOh规范中全处在100%的负荷下(见表2).而NATO AEP-5的lOh规范，处在100%负荷下的仅有6．7h，处在70%负荷占0. 5h，处在50%负荷占0. 5h，处在零负荷的怠速状态占2.3h(见表1)．因此，就负荷程度而言，前者比后者严酷，但是，前者仅在外特性的四个点上进行考核，并且体现出拼负荷拼时间的作法，特别是在87. 5%标定转速的全负荷工况（相当于常用工况），安排7h的考核时间．
3.3   NATO AEP-5注重最大扭矩工况的考核
    特种车辆经常要在爬坡、过沼泽地和超越各种障碍等的越野状态下运行，该时，需要能在较低的发动机工作转速下提供最大的扭矩，这时发动机承受着最大的机械负荷和最高的热负荷，这是考核发动机不可忽视的重要工况点．可是，我国特种车辆用发动机现行考核规范，在这～工况点上仅安排20min的考核时间；而NATO AEP-5，不仅在最大扭矩点安排2h，而且于最大扭矩点附近还安排了两个工况点．其一是在75%标定转速时的全负荷工况点，考核th另一是在60%标定转速时的全负荷工况点，考核0. 5h．这样，就相当于最大扭矩点考核3.5h，是前者的十倍．因此，就特种车辆经常使用的最大扭矩工况点看来．NATO AEP-%的考核要比我国现行规范严酷得多．
3.4   NATO AEP-5还注重怠速工况的考核
    NATO AEP-5在lOh规范中，在空载转速（怠速）的考核时间占2.3h，对特种车辆用发动机来说，这是运行中负荷和转速变化的过渡工况，是车辆停车不熄火的怠速工况，这个工况对发动机轴承等摩擦付以及喷油系统等的工作是很不利的，是低速空载工况对发动机润滑功能的考核．而我国现行考核规范，没有安排对此工况的考核，仅有不少于3min的最低空载转速的
检查，从这一点来说，NATO AEP-5规范是切合使用实际的，是合理的．
3.5耐久性考核时间
    NATO AEP-5持续时间是400h.
    划分成4个lOOh的周期，在每一周期完成时，应进行全负荷性能检验．
    每个lOOh试验周期之后，允许按常规进行维护和调蓥，
    每个lOOh试验周期之后，应更换发动机机油和滤芯．
    每个lOOh试验周期是由10循组成，每个lOh循环应按程序（表1）进行，
    在任何一个子循环进行中，都不允许中断试验：但是，在任何一个子循环结束的时候，可以关掉发动机，
    我国现行考核规范的持续时间是350h.
    划分成7个50h的周期．每周期由5个lOh的循环组成，于试验的开始、lOOh后和350h后各进行一次外特性试验，并检查最高空载转速、最低空载转速和进行加速性试验．
    每工作50h，清洗机油滤，
    每工作lOOh，取机油试样进行理化分析，更换新机油．
    每工作250h，更换机油滤芯．
    每工作350h，更换燃油滤芯，  在整个试验过程中，允许排除一般性常见故障，
    在350h试验期间，没有更换零部件和没有局部拆卸，但允许更换二个喷油器、……．
    因此，从考核时间来看，NATO AEP-5比我国现行规范要长出50h.
3.6耐久性考核后的功率指标
    按NATO AEP-5进行400h考核后，允许功率下降5%．即经过400h运转后，发动机功率应能达到大于或等于95%的标定功率值．
    按我国现行规范进行350h考核后，允许功率下降4%．即经过350h运转后，发动机功率应能达到大于或等于96%的标定功率值，
    从这个角度来看，我国现行的考核规范要比NATO AEP-5苛刻．当然，必须承认尚有50h的差别在内．
3.7耐久性考核中的故障及更换零部件情况
    按NATO AEP-5进行400h考核期间，引起功率损失或功能的降低时，可进行正常的维修和调整，但试验中不得更换足以导致试验的最后终止或引起功率损失不能校正到大于或等于95%标定功率的零部件，
    按我国现行规范进行350h考核期间，允许排除一般性常见故障，不允许更换零部件，也不得局部拆卸，但允许更换二个喷油器、一个发电驱动橡胶盘以及一般外部的螺柱、螵母等小零
件．
3.8柴油温度
    NATO AEP-5规定在喷油泵进口处的柴油温度为30±3℃，而我国现行规范中没有这一规定，试验中通常采用不加控制的常温柴油，但是，在最近几年的科研试验中，则按国标控制在
40±5℃，由此看来，此温度的不同规定，将是影响发动机性能指标的重要因素之一．
3.9排气烟度
    NATO AEP-5规定在外特性工况下，排气最大烟度不超过4.5BOSCH，而我国现行规范中没有这一规定．
3. 10测量精度
    从转速和扭矩两项来看，二者基本相当，但从燃油消耗量来看，NATO AEP-5则较我国现行规范为严．
4通过以上分析对比，可取得如下几点认识
4.1任何试验规范，都是在长期使用实践基础上制订出来的，是不同经验的结晶．可以说都具有相对合理性，我国的现行规范，虽然仅是某一产品的技术条件，而且又是五十年代的老规范，然而，多年来依此规范进行的考核和验收工作，保证了发动机的可靠性和寿命要求，可是，它已不能适应今天技术发展的需要，更不利于在国际上的交往．NATO AEP-5是八十年代西方军事技术的精华，我们理应借鉴；然而，由于我们对它缺乏深入的理性分析，没有经过自己必要的实验验证工作．因此，在两种规范的对比中，不应简单地作出熟宽熟严的结论，产品对标准的适
应能力，是与产品研制过程中所遵循的标准体系直接相关的．但从中可以看出NATO AEP-5
规范能具体地体现使用实际，并能反映当今技术发展的需要．
4.2  我国特种车辆柴油机现用的耐久性考核规范是苏联五十年代和六十年代初所用，已不能适应现今发展的需要，而NATO AEP-5是八十年代的版本，体现了西方当今的技术水平．
4.3   NATO AEP-5．制订的科学、严谨和合理，综合了车辆实际运行中诸多典型的工况，体现了特种车辆发动机多变工况的使用物点，具有较强的实用性．而我国现行规范，则仅围绕标定
工况和常用工况做连续性长期考核，体现出拼功率和拼时间的特点，不适应当前发展的需要．
4.4   NATO AEP-5，是起制约作用的考核标准，是作用于各个国家标准之上的通用标准；德、英、法、美等西方军事强国以及北约的其它国家的军用发动机皆以此规范作为考核的依据．在
国际军事装备的技术交往中具有较高的声誉。我国在贯彻开放政策的今天，理应加以重视和考虑引用．在即将恢复关贸总协定GATT的今天，采用国际通用标准，从而引进先进技术，以提高
产品质量，增强竞争能力，是非常必要的．
    多年的实践使我们认识到，先进的质量标准，是生产高水平产品的基础，因此，为使我国特种车辆用柴油机达到新水平，并使产品打入国际市场，采用获国际公认的先进标准NATO
AEP-5考核规范是很必要的．
5  为引进NATO AEP-5．还应做如下工作
5.1对于已定型的老产品（例如12v150涡轮增压和12V15 0L发动机），在没有制订出更合理
的新试验规范之前，仍按现行考核规范进行350h的考核．
5.2  对于正在研制和未来要研制生产的发动机，则不应沿袭现行的规范，应令其按NATOAEP-5进行探索性试验考核，考核时间可以在刚开始时少些，逐步向400h过渡，这样，一方面
使产品的研制纳人并逐渐适应这个规范的要求，推动技术发展；同时，也是对NATO AEP-5规范的试用，待到条件成熟时，就可以考虑是否把它作为我们的新规范．
5.3生产和使用部门应拿出一定的费用，责成有关单位在相关的发动机上进行NATO AEP-
5规范的可行性研究，通过试验，以求对该规范有漯入的认识，并对我们生产的发动机对该规范的适应性进行摸底，实践是检验真理的唯一标准．也只有经过试验，才能验证这个新标准对我们是否可行，或者是从实践中提出我们为贯彻执行这一新标准．产品还应做那些改造的意见．
5.4应责成有关部门有意识地大量积累特种车辆用发动机在各种不同使用条件下的数据资料，作为制订新规范和评定现有规范的依据