坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)探析及發(fā)展前景研究

王永麗，梁經(jīng)芝，馮棟梁，陳 超

（中國北方車輛研究所，北京 100072）

坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)技術是我國坦克裝甲車輛行動系統(tǒng)的核心支撐技術，其性能直接關系到整車機動性的發(fā)揮。為了適應我國新型陸基機動平臺高機動性的需求，開展高性能的懸掛技術研究是提高坦克裝甲車輛機動性能的重要研究課題。

1 扭桿懸掛

扭桿懸掛是坦克裝甲車輛上應用最廣泛的一類傳統(tǒng)型懸掛，它具有結構簡單、工作可靠、重量輕、使用壽命長、制造工藝成熟等優(yōu)點。扭桿彈簧是履帶車輛懸掛裝置中的主要零件，工作時因路面的凹凸不平而承受隨機扭轉(zhuǎn)變形，吸收能量，達到緩沖和減振的目的。目前，扭桿彈簧的靜應力和緩沖能力都達到了更高的水平，代表性的有美國的M1A2、俄羅斯的T-90、西德的豹2改等，其扭桿彈簧最大工作應力已達1300 MPa。扭桿懸掛的缺點是實現(xiàn)車姿調(diào)節(jié)比較困難，如果調(diào)節(jié)車姿，則需要一套比較復雜的機械電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2 油氣懸掛

油氣懸掛是以油液為傳遞壓力的介質(zhì)，利用密閉容器內(nèi)的高壓氣體作為彈性元件的一種懸掛。它具有非線性變剛度、使車輛振動周期大和振動頻率低、有好的行駛平順性、車姿調(diào)節(jié)方便、改善乘員的舒適性和提高車輛的機動性及越野性等優(yōu)點。我國從事坦克裝甲車輛油氣懸掛的研究已有30多年的歷史，目前，主要有擺動缸式及固定缸式2種結構型式。根據(jù)油氣懸掛裝置特點分為擺動式油氣懸掛、固定缸式油氣懸掛和肘內(nèi)式油氣懸掛。擺動式油氣彈簧適用于不同噸位大行程特種車輛的使用需求，具有平衡位置剛度小、極限位置儲能比大的特點，能夠明顯提升車輛行駛平順性和通過性。固定缸式油氣懸掛裝置適用于主動輪后置方案，對于主動輪前置時與側傳動等部件干涉嚴重。

肘內(nèi)式油氣懸掛是履帶車輛的另一種典型結構，韓國的K2式主戰(zhàn)坦克、美國FCS系統(tǒng)中輕型履帶車輛等采用了這種形式。肘內(nèi)式油氣懸掛執(zhí)行機構如圖1所示。肘內(nèi)式油氣懸掛具有節(jié)省車體空間、減輕懸掛系統(tǒng)重量、改善密封件使用環(huán)境、可達到懸掛特性半主動智能控制等優(yōu)點。肘內(nèi)式油氣懸掛存在可靠性差、體積大效率低、高低溫工作可靠性等問題，需要進一步提高油料和橡膠性能的技術水平。

3 主動懸掛

主動懸掛是一種具有做功能力的懸架，當車輛載荷、行使速度、路面狀況等條件發(fā)生變化時，主動懸掛系統(tǒng)能夠根據(jù)車體振動而施加相反的主動力使其保持平穩(wěn)，從而滿足車輛的行使平順性以及操縱穩(wěn)定性等方面的要求。采用主動懸掛能提高車輛的機動性、通過性和越野性，符合裝甲車輛懸掛技術的發(fā)展方向。

美國研制的20 t級混合電驅(qū)動履帶式車輛“槍騎兵”安裝了電控主動懸掛系統(tǒng)，此系統(tǒng)用可控機電執(zhí)行器取代了傳統(tǒng)的液壓減振器，作動器安裝在每個負重輪位置，如圖2所示。

主動懸掛技術在我國還沒有工程應用的經(jīng)驗，需要進行技術攻關。車輛在越野路面高速機動時，給作動器的可靠性、抗沖擊能力提出了極高的要求。

4 電磁懸掛

電磁懸掛是利用電磁學原理，通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)子輸出扭矩來控制車體與車輪之間作用力，實現(xiàn)懸掛系統(tǒng)主動或半主動控制，以改善車輛高速行駛時的平順性，并可實現(xiàn)振動能量回收。電磁懸掛由彈性元件、電磁作動器，以及導向元件拉臂、連桿、平衡肘等組成。其中，電磁裝置為動力源；傳動機構用于對電磁裝置輸出特性進行減速增扭；控制電路用于驅(qū)動電磁裝置或?qū)﹄姶艖覓煅b置饋能電流進行整流。電磁作動器按其運動特點分為電磁旋轉(zhuǎn)作動器和電磁直線式作動器。電磁懸掛的傳動機構，尤其是機械式傳動機構的抗沖擊性能是電磁作動器面臨的關鍵技術問題，需要重點解決。

5 結束語

論文針對坦克裝甲車輛各類懸掛系統(tǒng)的原理結構、優(yōu)缺點、性能比較、國內(nèi)外技術水平及應用情況等方面進行了深入解析。在坦克裝甲車輛上具體使用哪種類型的懸掛系統(tǒng)，需要綜合考慮整車安裝空間、性能要求等綜合因素，利用現(xiàn)代設計方法針對車輛行動系統(tǒng)進行綜合計算優(yōu)化匹配后，選擇最適合特定車輛的懸掛類型。從坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)的性能要求和戰(zhàn)術需求方面來看，智能懸掛（主動懸掛、電磁懸掛）無疑是懸掛技術必然的發(fā)展方向，而智能懸掛需要突破的技術瓶頸則是控制算法、工作的可靠性、抗沖擊能力等技術方向。

［1］ 王書鎮(zhèn).高速履帶車輛行駛系［M］.北京：北京理工大學出版社，1988.

［2］ Lane R M，Charles M N，The design and development of a semi-active suspension for a military tank［C］.SAE papers 881133，1998.