二战期间坦克为什么多用汽油机?

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  出品:科普中国

  作者:翁宗波

  策划:金赫

  监制:光明网科普事业部

  现如今,世界上所有国家的坦克都是使用柴油机,但是在二战时期各国生产的坦克几乎全部使用汽油机,除了苏联从T-34坦克、日本从90坦克以后才开始使用柴油机。为什么会出现这样的反差?

  

  图注:苏军的T-34坦克

  当然,时代是进步的。过去坦克使用汽油机,现在坦克使用柴油机,必然是因为柴油机比汽油机更加适合在坦克上使用。最主要原因就是因为坦克是重型机械,而柴油机凭借着自己热效率高带来的动力强油耗低,是重型机械发动机的不二人选。

  至于柴油机为什么比汽油机热效率高,这里可以简单科普一下。柴油机和汽油机都是内燃机的一种。内燃机指通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。只不过柴油机是柴油在机械内部燃烧,而汽油机是汽油。由于汽油本身闪点低易挥发,所以汽油机里汽油是和空气先混合后压缩到一定程度,再通过点火装置进行燃烧产生能量。而柴油本身闪点高、燃点低,所以柴油机里柴油是在空气压缩到一定程度后,喷入高温的空气中发生燃烧产生能量。燃料不同的特性,导致常见的冲程内燃机采用了不同的工作原理,而其中最影响热效率的就是空气压缩比。简单点说,在燃烧前空气压缩的越狠,燃烧后做的功就越大。由于在密闭的空间空气被压缩,自身温度会升高,所以这也就导致了汽油机里空气和汽油(雾化)的混合物很难比柴油机里单纯的空气压缩的更低,因为空气和汽油的混合物一旦压缩的太狠,混合物就会在点火之前提前燃烧,发生爆缸。所以这就是为什么柴油机比汽油机热效率高的主要原因。当然,还有一些次要原因,这里就不一一赘述。

  

  图注:四冲程发动机的原理图,途中Vh和Vc的比值越大,发动机效率越高

  那么问题回到最初,二战时期的坦克为什么多用汽油机呢?原因是当时柴油机的技术还不过关。虽然柴油机在1897年的时候由德国工程师狄塞尔研制成功,但是20世纪初主要还是用于固定式发电机组、轮船还要火车,直到1920年才开始用于汽车和农业机械。原因就是依靠压缩点火的柴油机点火成功率不高,且本身体积大、重量重。这些技术缺陷使得当时的柴油机还难以运用到坦克上。苏联和日本如果不是因为需要在寒冷的西伯利亚作战,恐怕也不会过早的将柴油机技术运用到坦克上,毕竟汽油由于闪电低,在低温条件下结冰后根本无法使用。反观汽油机,早在1876年德国人奥托就根据德·罗沙的设想,制造了第一台四冲程汽油内燃机。而且这种汽油机问世后,很早就被用于汽车制造,1886年问世的奔驰1号就是安装了汽油机。所以一战坦克被发明时就是安装了汽油机,到了二战时期,大多数坦克也是使用了汽油机。

  

  图注:狄塞尔和他发明的世界上第一台柴油机

  作者:翁宗波,军事装备科普专家,国防大学工程师,主要从事国内外高科技装备、各兵种主战装备、联合作战战略战术等方面的研究,先后在《解放军报》《中国国防报》《兵器》杂志等军事类报刊杂志发表文章200余篇,个人荣立三等功1次。

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