澎湃的中国心

【编者按】在我国三代坦克总师祝榆生辞世不久，曾与祝老并肩为三代坦克研制事业奉献出自己智慧和汗水的发动机分系统总设计师张保中也在2014年12月4日离开了我们。本刊记者怀着对先辈们无比的敬意，有幸拜访了张保中生前的同窗、同事、好友张均享老先生（坦克发动机专家），请张均享老先生为我们讲述张保中总师研制坦克发动机那段鲜为人知的过程，希望我们年轻一辈的兵工人和广大读者能够通过了解这段曲折艰难的历史，探寻老一辈兵工人在解决技术难题时的经验，感受他们工作的热情和追求真理的精神。 我认识的张保中

1950年，张保中还在上高中的时候，响应国家号召参军入伍，被分到防空兵部队。1952年，张保中考入了华北大学工学院，即后来北京理工大学的前身。进入华大工学院后，按照志愿，张保中进入第三机械系车辆发动机专业学习，第三机械系就是大家所熟知的“坦克系”。我与张保中是在系里组织的篮球比赛中认识的，我们在大学期间建立了深厚友谊。1957年，张保中毕业服从国家分配去了山西柴油机厂。一年以后，他转入位于大同的山西车辆发动机研究所。在大同，张保中亲历了我国制造的第一台382千瓦坦克发动机的诞生，并于1960年至1966年，先后参加过机械增压发动机的研制工作和主持二冲程柴油机的设计。

张保中为我国发动机的研制奉献了自己的青春和才干，他经常和我聊一些过去的事情，当年张保中为了研制坦克发动机而不懈努力的情景如今我仍记忆犹新。

旱期发动机技术研究

上世纪50年代末，正是我们国家自行研制坦克发动机的起步时期，科研基础本来就弱，60年代苏联专家撤走以后形势就变得更加艰难，很多都要靠我们自己。当时主要是围绕59式坦克进行各种技术消化和升级工作，直到1969年3月8日，中苏珍宝岛武装冲突爆发，我们国家缴获了一辆苏制T-62坦克，这对我国当时坦克的研制起了一定的参考作用，当某个技术指标出来，能否接近或者超过T-62坦克的相关性能在很长时间内成为了我们判定一项技术先进与否的标准。再加上苏军在边境线上集结了大量装甲部队，大规模的机械化战争随时有可能爆发，国内急需一种性能先进的新型坦克。为了应对这一危机，1970年2月，国家批准成立新型车辆会战办公室，主抓新型坦克装甲车辆的研制工作，这就是著名的“二四会战”。由“二四会战”领导办公室作为新型坦克研制工作的总指挥，统一部署，由洛阳柴油机厂主持研制新型涡轮增压发动机。对新型发动机提出了具体的技术要求：功率要达到800马力（588千瓦），发动机机体高度为800毫米，总体重量为800千克。这在后来被形象地称为“三八”发动机。根据资料显示，当时苏联装备的坦克发动机主要有427千瓦和552千瓦两种功率，于是，洛阳柴油机厂主持研制了一款顶置凸轮轴的涡轮增压柴油机，这款柴油机有8个缸径为160毫米的气缸、呈“V”字形布局，夹角为90度。经过近两年的研制工作，1972年5月研制出样机，但是在性能试验中，当发动机转速达到2200转/分时，虽然功率达到了588千瓦，但承力部件多次发生故障，因而研制工作被迫终止。

1970年4月，潍坊柴油机厂（简称潍柴）也开始了V型8缸坦克涡轮增压柴油机的研制。潍柴的这款坦克发动机以4160船用柴油机和12150L柴油机为参考，发动机气缸夹角为90度，采用主、副连杆、顶置凸轮、整体气缸盖设计，缸径为160毫米，排量27.4升。这款发动机的样机经过台架试验，在转速达到2200转/分时，功率达到537千瓦，经过250小时考核试验。经过动力舱的布局设计和相关附件的设计与加工，这款8V160涡轮增压柴油机最终装配上了洛阳拖拉机厂制造的中型坦克。8V160发动机在装车试验过程中，发动机出现了喷油泵栓塞拉伤、滚轮断裂及调速器失灵等现象。而且在随后的起步转入行驶和通过障碍行驶试验中，发动机出现排黑烟、涡轮增压器喘震、排气管爆燃、喷火而导致的熄火等一时无法解决的严重故障。最终致使8V160发动机以夭折而告终。

经过之前的研制和试验工作，我们的科研人员积累了一些成功的经验和失败的教训，政治运动的风波也有所减弱。在有着十余年研制工作实践、并在发动机的供油强化、机械增压、涡轮增压及其动力系统装配等有着丰富技术积累的晋柴、山西车辆发动机研究所，形成了在12150L柴油机基础上，通过采用增压技术研发性能更高的坦克发动机的技术思想和途径，并取得各方的共识。

1973年3月，五机部坦克局向晋柴、山西车辆发动机研究所正式下达了在12150L柴油机的基础上，采用增压技术，研制一款性能指标更高的增压发动机的任务，并提出了这款发动机的技术指标为标定功率537千瓦、标定功率转速2000转/分。任务下达后，张保中被任命为项目副总设计师，主要负责、参与发动机总体布局及相关附件安装于动力舱的布局设计，协调厂、所有关涡轮增压器、承力部件研制等技术问题。并亲自参加了发动机和车辆的性能摸底试验。

关于537千瓦增压发动机，当时存在两种方案。第一种方案是张保中等设计人员主张的采用涡轮增压技术，因为涡轮增压器在工作的时候主要依靠发动机排出的废气的能量驱动涡轮，然后由涡轮带动离心式压气机把新鲜空气加压到发动机里去。20世纪60年代初期，美国陆军已经率先装备了560千瓦涡轮增压发动机的坦克。在当时的技术条件下，我们的涡轮增压器能够做到在对现有发动机外廓尺寸基本不变的情况下，只增加很少的体积和重量，将发动机的功率在原有基础上提高20%～50%；而涡轮增压发动机在工作时不会有额外的燃油和机械损耗；涡轮增压发动机对海拔高度变化的适应能力比较好，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少；再加上把涡轮增压技术应用在坦克上是得到大家广泛认同的一种未来发展趋势，研制一款涡轮增压发动机对于以后很多后续的科研项目都有比较大的发展潜力，所以很多研制人员都倾向于采用涡轮增压发动机的方案。但是这种增压发动机还存在一些不足，首先是涡轮增压发动机的加速性比非增压和机械增压的发动机要差；由于涡轮增压发动机因为增压器转子的惯量比较大，而使其加速性差于机械增压发动机，使涡轮增压发动机与机械增压发动机相比，存在一定的滞后性；再则就是涡轮增压发动机对外部环境的大气压力比较敏感，在高排气背压下影响发动机的起动功率和输出。所以涡轮增压器应用在坦克发动机上的想法一直得不到大家的统一认识。造成这个情况主要有两个原因，一是当时确实受到技术限制，涡轮增压器在性能、可靠性方面仍然存在一些不足，另一个原因就是当时我们国内还很少有人接触过涡轮增压的坦克发动机，对这项新技术还不够了解、不够信任。

第二种增压方案是采用机械增压发动机技术，这种技术对于苏联和德国这样的军事科技强国而言并不陌生，它们在20世纪50年代就已经研制成功并使用了离心式压气机的坦克机械增压柴油机。与涡轮增压相比，机械增压具有较好的瞬时响应性，但其燃油消耗高于涡轮增压发动机l5%左右，而且机械负荷大、机构复杂。在张保中和研制涡轮增压器、车辆传动和附件的研制人员共同努力下，通过将两个涡轮增压器布局在发动机功率输出端上方，呈轴对称布置，这种布置导致两个增压器的叶轮旋转方向相反，而整机的结构也更为紧凑，并且非常方便发动机与空气滤清器的连接。经由对部分附件，如空气滤清器、引射抽尘装置等部件的精心设计，完成了537千瓦发动机横向布局于坦克发动机动力舱的尝试，并为广大研制人员和军方认可，这些都对最终采用涡轮增压方案起了决定性的作用。

在确定选用涡轮增压方案以后，537千瓦坦克发动机的研制工作正式开始。按照科研流程，首先要进行单缸机的测试，这项工作主要交由山西柴油机厂设计科的同志们完成。他们在单缸试验机上进行了功率为45千瓦和49千瓦的模拟性能调整试验研究，得出了很多宝贵的技术数据，比如涡轮增压器设计的流量和压比、整机压缩比的选择方案、喷油泵柱塞直径及循环供油量的大小、喷油嘴的数目和大小、喷油嘴以什么角度布置、气门重叠的角度等，这些试验结果为随后进行的多气缸研制提供了技术依据。

在对于单缸机的测试顺利完成之后，项目组的同志们马上又开始了537千瓦涡轮增压柴油机多缸机的研制工作。在方案研讨时，张保中等设计者们提出涡轮增压发动机应采用横向布局，通过将两个涡轮增压器安装在发动机功率输出端上方，呈轴对称布置，这种布置导致两个增压器的叶轮旋转方向相反，而整机的结构也更为紧凑，并且非常方便发动机与空气滤清器的连接。后来经过研究，我们都觉得这个想法很好，发动机横置可以节约坦克内十分有限的空间，这对于提升坦克的战斗力和综合性能而言是十分重要的。张保中与研究所和工厂的同事们还对12150发动机原有的一些零部件结构提出了多项改进设计和调整，这些改进分别为：增加了缸盖、水套、上曲轴箱的强度；采用脉冲排气歧管；修改了凸轮轴凸轮的线形设计，加大了进气门、排气门重叠角度；功率输出端由原来的花键连接改为法兰盘连接；增大喷油泵柱塞直径；调整喷油嘴参数。至此，537千瓦发动机已经比它的原型机12150坦克发动机在性能上有了很大的提升。然而直到此时，由于发动机在台架考核试验中出现缸盖裂纹等严重故障，而使研制工作陷于困境。

1974年，第一个1000千米的试车任务在大青山脚下进行。试车的时候，有几个骨干研究人员都立下誓言：不把这个项目搞出来，绝不罢休。当时研制涡轮增压器的郗健身体有些不舒服，他还半开玩笑地说，如果有那么一天他不在了，一定要把他的骨灰撒在大青山的跑道上，以示纪念。当时，我们所有的在场的人听了都特别感动。

1000千米试验的结果比较成功。试验认为发动机装车的总体布置没有问题，在性能上具有明显的优势。但也暴露出一些问题，如散热、空气滤的布置以及引起的震动等，可以在下一步进行解决。当时，有二个问题比较突出，一是有人对车外的空气滤很反感，说像个“鸡窝”，太难看，不能接受。另外，对该发动机能不能在水下工作还不放心。

此后，开始进行3000千米试验。在完成张家口地区和酒泉高原等地的行驶试验后，1975年秋到北京进行潜渡试验。于是，工厂方面就把537千瓦发动机装到另外一辆技术状态更好的车上，并且采取了整车密封的措施。

对于我们国家自行研制的537千瓦涡轮增压发动机来讲，潜渡是一关。因为根据过去苏联专家的经验，涡轮增压发动机不能潜渡。当我们进行到水下起动试验时，车辆冒两个泡，没有起动起来。试验出现了问题，试验队长准备宣布试验结束，想把车拖出来。这时，张保中表示了异议。他说我们进行过台架模拟试验，不应该有问题的。他还拉着负责总体的杜惠昌（与张保中相交甚好，后担任三代坦克副总师）跟他一起到水下去看。后来杜惠昌在退休以后对张保中讲：“当时我虽然口头答应了你，但心里还是有些嘀咕，一是下水是要冒风险的，再说咱们的驾驶员都是高水平的，那有什么好怀疑的？但是你当时一再坚持，我就只好被你‘拖下水’了”。张保中后来跟我讲：“我们到了水下一看，发现驾驶员还真有点紧张，起动操作也有点问题。于是，我们俩安慰并告诉驾驶员说，你不要紧张，起动按规范进行，打火的时间稍长一些，使发动机达到一定转速。你试试看，应该会有效果的。驾驶员按我们的要求进行操作，发动机正常起动了。最后证明，我们自行研制的涡轮增压发动机是能够满足潜渡要求的”。

1975年冬天，试验车在胶河进行寒区试验。整个试验进行得很顺利。1976年元旦晚上，所在部队的首长为我们庆功祝贺。我们参加试车的人员吃完饭，集合在部队宿舍里自娱自乐，唱了整整一晚上的歌，压抑了多年的郁闷心情终于释放出来了。研制更大功率的坦克发动机

结束后，我国的军队装备大大落后于西方国家。随着武器装备的发展，武装直升机和反坦克导弹对坦克构成严重威胁，因而要求坦克具有更高的机动性能，以提高其战场的生存能力。根据当时我们掌握的资料分析，截止到1976年10月，苏联已经装备了新型主战坦克，美、德等国的新型坦克也在研制之中。当时西方国家装备的主战坦克车辆全重一般都在45～65吨，火炮口径为120～125毫米，发动机功率735～1119千瓦。而我国当时主要装备的中型坦克性能远远达不到这个水平。坦克发动机功率只是衡量坦克机动能力的一个参考数据，真正最有效的数据是坦克的单位功率，即由坦克发动机功率除以坦克总重量，经过计算，我们发现西方国家坦克的单位功率一般在17.5～20千瓦/吨，西方国家坦克从零加速到32千米/小时只需要7～10秒，甚至可以在战场上规避来袭的导弹，但是我们国家坦克的加速水平普遍大于15秒，最大功率也比西方先进水平差很远，所以发动机技术落后成了当时研制新式坦克的瓶颈。

1976年，装甲兵开始了新一代坦克的需求研究。发展新型坦克首当其冲的是要有功率更高、性能更好的发动机。当时，行业内人士根据对苏联T-72坦克有关信息的了解，并从我国坦克设计的思路出发，认为新坦克发动机功率有588千瓦就足够，但也有人认为功率应更高。装甲兵的研究人员实施了车辆的单位功率与加速性能的实车试验研究，揭示了车辆的加速性与单位功率的关系，获知单位功率在18千瓦/吨左右车辆可得到最好的加速性。这一数值也印证了西方坦克为何选用大功率发动机的原因。根据我国坦克设计的考量，根据上述研究结果，得出我国新型坦克发动机需求的功率为735千瓦。新型735千瓦坦克发动机经国家批准后，此时正值国家实施改革开放，在大量吸收国外先进技术和经验的形势下，设计者们长期储蓄的能量得以释放，因此在汲取先进涡轮增压柴油机研制经验和教训的基础上研制新型的发动机。

1978年，五机部从联邦德国购买了10台MTU公司生产的8V33ITC41涡轮增压柴油机，据悉该机是“豹”2坦克发动机的民用型，与军用型相比，只是减少了气缸数目、变更承力部件材料并降低了部分性能。这10台“民用型”坦克发动机对我们来讲也是“宝贝”，五机部研制坦克发动机的全部精力都集中到对8V331TC41发动机的仿制工作上来，五机部部长张珍对这件事大力支持，对主管仿制工作的研究所和工厂做到要物给物、要人给人。由于那个年代的人力、物力、财力毕竟相当有限，所以原先开展研制的537千瓦涡轮增压柴油机项目因为“粮草不济”而被迫搁置，时间一长也就无人问津了。

参考8V33ITC41发动机，研制出8V165涡轮增压发动机成为了当时五机部的一项重要任务，由山西车辆发动机研究所的吕慎刚、吉林柴油机厂的张持平主持研制工作。研制经费由部里提供，这时候就用到了我们追赶世界先进技术的重要手段――逆向工程。反设计和加工而成的V型8缸发动机，通过台架试验，测得功率为667千瓦，未达到设计要求的706千瓦，而且这个发动机的研制很快就在后来的试验中暴露出了致命缺陷。虽然8V33ITC41发动机经过长期使用效果很好，但是我们自己仿制出来的8V165发动机却存在很严重的拉缸现象，这主要是出自材料和问题，发动机的缸筒承受不了这么大的压力。于是，研制者就想出了一个办法，通过减小发动机自身的马力，从而达到保护气缸、延长使用的目的。但是经过规定摩托小时的试验，拉缸问题仍然存在。而且在台架试验的过程中，发动机还出现喷油泵柱塞卡滞、增压器喘振等故障。再加上受到一些条约的限制，德国方面拒绝向我们提供原机的图样、技术及工艺文件等资料，使已经开展两年多、并投入大量人力物力的8V33ITC41发动机仿制工作陷入进退两难的地步。

这个事情给我们所有参与这项工作的人打击很大，因为在这以前，我们都对这个方案抱有很大希望，很多人都想把这款发动机仿制成功，这样，中国的坦克发动机技术就能一下迈上一个大台阶，达到世界先进行列。所以我们不仅把很有限的人力、物力都投入在这款发动机上，甚至还寄托了追赶世界先进坦克技术水平的梦想。但现实却是很残酷的，虽然能够把国外样机的外形仿制出来，但是德国人不会向我们提供关于材料和复杂工艺的任何技术资料，最后由于我们的材料和加工工艺等基础技术实在达不到要求而使8V165的各项研制工作被迫停止。