德国坦克的主力发动机
二战期间产量最大的德国坦克发动机——迈巴赫 HL 120 前传
在德国重启其坦克计划后,一个顺理成章的问题随之而来:坦克应该装备什么样的发动机?最初,德国人将赌注押在汽车发动机和航空发动机上,前者安装在轻型坦克上,后者则配置给中型坦克。然而,这种方案随后引发了一系列问题,迫使军方重新审视这一概念。其中一个核心问题在于,航空发动机的转速较低,这导致传动系统的负荷过高。
12缸V型迈巴赫 D.S.8 发动机,排量7.79升,在3000转/分时功率为200马力。一切正是由此开始。
奇怪的是,解决问题的办法同样在汽车制造领域找到了。最终的结果是,迈巴赫引擎制造有限公司(Maybach-Motorenbau GmbH)逐渐垄断了坦克发动机的生产。迈巴赫早先以生产航空发动机闻名,一战结束后转行生产汽车。历史的巧合使得其汽车发动机的研发经验随后转型应用到了坦克动力系统上。这其中就包括了迈巴赫 HL 120 发动机——这种V型12缸发动机最终成为了二战中产量最大的德国坦克动力心脏。
迈巴赫 HL 100:德国第一款专用 V12 坦克发动机
对新型发动机的需求出现在 1933 年底。当时,代号为 Z.W. 的新型中型坦克规范制定工作已经启动。到了 1934 年,这一需求变得更加迫切。新型中型坦克 Neubau Fahrzeug(简称 Nb.Fz.,即“新型结构车辆”)被证明过于沉重,且选用的航空发动机非常不理想。这主要是因为航空发动机在 1400-1600 转/分的区间输出峰值功率,这给传动系统带来了额外负担。事实证明,德国需要的是一款高转速发动机,而且显然不能源自航空领域。
随后,迈巴赫 HL 108 问世了。
此时,迈巴赫已经拥有了一款排量 7.79 升、在 3000 转/分时输出 200 马力的 12 缸 V 型发动机——迈巴赫 D.S.8。它是为豪华轿车“迈巴赫·齐柏林”(Maybach Zeppelin)设计的。此外,还有一款名为 D.S.O. 的 150 马力发动机,最初是为坦克研制的——准确说是为瑞典坦克研制的,因为当时德国军方并未订购此类引擎。但随后,D.S.O. 的研发成果在为德军研制的新型发动机上得以实现。这款新引擎比前辈体积更大、功率更强,因为 150 马力对于中型坦克来说显然太弱了。
HL 120 TR:最优方案
迈巴赫 HL 100 TR 成为了这一最优解。与迈巴赫 D.S.O. 一样,它采用了 V12 布局,其功率在 3000 转/分时提升至 300 马力,重量增加到 800 公斤。不得不说,这款新发动机比其前身和航空发动机都要重,但它恰恰完全满足了客户的需求。高转速引擎允许安装体积更小的传动系统,从而能将其布置在车体前部。不过,迈巴赫 HL 100 TR 更多扮演了实验性质的角色,主要安装在 B.W. 和 Z.W. 的原型车上。
最大功率与 HL 100 相同,均为 300 马力,但工作功率(额定功率)更高。
显然,这款排量 10 升、最大功率 300 马力的发动机并不是最佳方案。因为很快它的直接演进型号——迈巴赫 HL 108 TR 便问世了。其排量增加到了 10.84 升,但功率反而有所下调。最大功率在 3000 转/分时降至 250 马力,而额定工作功率降至 230 马力。这款发动机装备了 B.W. 和 Z.W. 的首批系列量产型,即后来的四号坦克(Pz.Kpfw.IV)和三号坦克(Pz.Kpfw.III)。该发动机被证明相当成功,但在坦克上的服役时间并不长,这主要是因为坦克战斗全重的不断增长。相比之下,其变体型号 HL 108 TUKRM 在 Sd.Kfz.9 半履带重型牵引车上服役了很久。
该发动机随 Z.W.38 坦克计划(即未来的三号坦克 E 型)的启动而同步出现。
本文的主角随 Z.W.38 坦克计划(即未来的三号坦克 E 型)的启动而同步问世。当时计划将新款三号坦克打造得非常迅速,这意味着必须提高发动机功率。新研发的迈巴赫 HL 120 TR 发动机将排量提升至 11.87 升。相应地,功率也随之增长:在 2600 转/分时的额定功率为 265 马力,而在 3000 转/分时的最大功率达到了 300 马力。考虑到当时坦克的重量约为 18 吨,这一动力储备已完全足够。事实上,当时 Z.W.38 坦克的主要限制因素并非发动机,而是由于设计过于复杂而显得华而不实的变速箱。
1939年,功率更强劲的改型——迈巴赫 HL 120 TRM 开始投产。
最有趣的一点在于,尽管排量如此之大,这款发动机的血统却更多源自轿车而非卡车。在俄罗斯“爱国者公园”技术中心对一台此类发动机进行修复后,工作人员决定保留部分零件作为展品。结果发现,HL 120 的气缸连杆虽然称不上像“布谷鸟钟”零件那样精细,但也相去不远。与此同时,它离后来的迈巴赫 HL 210 及其后裔的技术复杂程度还相差甚远。该机型采用了两台索莱克斯(Solex)40 JFF II 型双腔化油器;而在迈巴赫的直列 6 缸发动机上,仅需使用一台此类化油器。
该发动机被证明相对紧凑。
不得不说,这款发动机相当沉重。其重量达到了 920 公斤,明显高于苏联的 V-2 柴油机,更远超包括早期德国坦克所用的航空发动机。然而,该发动机的尺寸却非常紧凑。其总高度为 815 毫米,总长度约为 1200 毫米。这使得三号坦克和四号坦克的动力舱可以设计得相当低矮。与迈巴赫后期的 V12 发动机不同,它的空气滤清器并未安装在顶部。顺带一提,苏联方面曾对德国的滤清器提出批评,在缴获的坦克上,苏军通常会尝试用国产滤清器将其替换。
此类发动机装备了索莱克斯 40 JFF II 双腔化油器。
与其他德国坦克发动机一样,迈巴赫 HL 120 TR 使用辛烷值为 74 的汽油。这是一个完全基于后勤考量的自觉选择。其核心问题根本不是许多人想象中的“易燃火灾隐患”。在对缴获的三号坦克 H 型进行测试时,该坦克每百公里的耗油量为:公路 215 升、乡间土路 280 升、荒地 335 升。这使得其续航里程分别为 150 公里、115 公里和 95 公里。事实证明,德军官方公布的续航数据也与之大致相符。因此,在战斗行动中,德国坦克外面经常挂满备用油桶也就不足为奇了。
这款引擎也曾安装在阿尔凯特(Alkett)自行扫雷车上。
与此同时,正是 HL 120 型引擎被证明是需求量最大的。三号坦克(Pz.Kpfw.III)的“赛车”生涯并不长,从 H 型(Ausf.H)开始,它换装了采埃孚(Z.F.)S.S.G.77 型 6 速变速箱,这“扼杀”了它的速度冲劲。最终,德国坦克的最高时速被限制在 40-42 公里/小时,对于这款引擎来说这完全游刃有余。与此同时,更强劲的改型——迈巴赫 HL 120 TRM 已经在 1939 年投产。其额定工作功率起初逐步提升至 275 马力,随后在 2800 转/分时达到了 285 马力。最大功率保持不变,仍为 3000 转/分时的 300 马力。正是这个型号成为了产量最大的变体。
化油器
随着对搭载迈巴赫 HL 120 TRM 引擎的坦克需求量日益增长,腓特烈港(Friedrichshafen)总厂的产能已达到极限。因此,引擎生产开始分配到其他工厂。其中包括迈巴赫在柏林的子公司 Nordbau GmbH、马格德堡机械厂(MBA)以及曼恩(MAN)。1943 年,三号坦克停止生产,但对引擎的需求却不降反增。这是因为四号坦克的产量正在攀升,三号突击炮(StuG 40)也在大量生产,甚至“斐迪南”重型坦克歼击车也使用了这款引擎。值得注意的是,针对不同的底盘,引擎在安装接口等方面存在细微差异。
应当指出,这款引擎不能直接安装到其他坦克上——安装座并不通用
早在 1943 年,这款引擎的动力已经显得不足,这并不是什么秘密。迈巴赫 HL 120 最初是为 18 吨级的坦克设计的,而到了 1943 年,战车的战斗全重已增加到 24 吨甚至更高。尽管曾尝试开发替代型号,但均未成功。最有趣的是,这些引擎的服役生涯至少持续到了 20 世纪 70 年代,因为四号坦克和三号突击炮在各国军队中服役了数十年。如今,这些引擎已成为稀缺货,因为现存的坦克底盘数量多于引擎,收藏家们对其争夺异常激烈。无论如何,这是一款非常均衡的引擎,且完全符合客户的最初设想:动力足够、高转速、体积紧凑。虽然它结构并不简单且耗油量大,但在 30 年代的同类引擎中,它绝对是最出色的之一。
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