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大气压论文前沿信息_大气压的趣味小实验(2024年12月实时热点)

内容来源：合毅科技所属栏目：教程更新日期：2024-11-29

大气压论文

中国陆军的双重优势，55吨99A与35吨15式坦克的协同作战在2019年的国庆阅兵盛典上，国产15式轻型坦克惊艳亮相，尽管其列装部队的消息早在2018年12月就已由官方证实，但此番集体展示依然震撼人心。然而，惊艳之余，不少人也心生疑惑：在全球主战坦克重量化趋势显著，国内99A主战坦克重量已达55吨的背景下，为何陆军还要大规模装备这种仅35吨的轻型坦克？毕竟，在地面战斗中，重型坦克凭借其强大的防护力似乎拥有天然优势，是陆军不可或缺的“重拳”。首先需明确，99A与15式虽常被并提，但两者在官方代号上存在差异。99A的正式编号为ZTZ-99A，其中“ZTZ”分别代表装甲兵、坦克、主战的汉语拼音首字母。而15式轻型坦克的全称则为ZTQ-15，最后一个“Q”代表“轻坦”。显然，两款坦克在官方规划中的定位截然不同，不能仅凭外观相似就妄下结论。目前，15式轻型坦克的定位可从近期和远期两个维度来理解。就近期而言，15式轻型坦克的战略定位主要聚焦于数字化和高原作战能力。关于这两点，虽有诸多资料提及，但往往缺乏系统阐述，尤其是在高原作战方面。表面上看，现代坦克在高原行动时会受到低氧、低压、低温等环境因素的影响，导致性能下降。然而，高原环境对主战坦克的影响远不止于此。国内曾对96系列坦克所使用的150发动机，在高原4500米环境下进行测试。根据公开论文数据，测试坦克在平原地区的最大时速可达58.4千米，但在高原地区则降低13%，仅为50.8千米；平原越野平均时速36.7千米，在高原下降14.4%，降至31.4千米；平原爬坡能力约35度，在高原则骤降19.1%，仅剩28度。除加速性略有提升外，坦克的主要机动性能均显著下降，这正是高原恶劣环境所致。首先，4000米以上高原地区，冬季温度普遍低至零下30摄氏度左右，远低于坦克发动机的标准工作温度。在这种情况下，坦克需要10到12分钟的加温才能正常启动。同时，低温环境对坦克发动机材料的状态产生明显影响，使用寿命显著降低。此外，坦克蓄电池的标准工况一般在20到40摄氏度之间，随着温度降低，蓄电池的输出能力逐渐下降，在零下30摄氏度左右，一般只有额定功率的约1/3，且充电时间大幅增加，放电迅速，严重影响坦克的正常使用。其次，高原地区日照时间长，紫外线强烈，昼夜温差可达20摄氏度以上，对坦克使用的材料，尤其是非金属材料零部件构成严峻考验。短时间内的剧烈温度变化会明显缩短非金属零部件的使用寿命，导致外部保护涂层及内部结构破损，加剧机械磨损和密封件（如橡胶制品）的老化。这不仅提高了装备的维护和保养成本，也大大降低了坦克的使用寿命。更重要的是，高原地区气压低，含氧量少。一般来说，海拔5000米左右的地区，空气含氧量仅为平原地区的50%左右。这种悬殊的差别导致气缸内充气量减少，可燃混合气体过浓，燃烧滞后并延长到膨胀过程，最终导致功率、热效率降低。从外部表现来看，就是发动机排气烟度变浓，热负荷变大，坦克发动机不堪负重。此外，高原和高寒环境的大气压比平原更低。海拔每升高1000米，大气压力下降9%，空气密度下降6%到10%。这意味着坦克在高原地区运作时，首先要克服的是动力系统因大气压力不足导致的输出功率下降。在高原环境下，往往需要为发动机增加一个涡轮增压器以满足活塞做工需求，但仅仅一个涡轮增压器并不能满足所有需求。在实际使用中，坦克常见的涡轮增压发动机往往处于低速、低负荷工况。但由于低速状态下流经涡轮的废气流量降低，使得涡轮在低转速提供的功率下降，无法推动涡轮增压装置正常运转。因此，往往只能通过提高发动机转速的方式来增加废气量以满足需求。但这种工作模式不仅影响发动机的使用寿命，也浪费大量燃油。在高原环境中，仅使用单轮涡轮增压发动机并不能从根本上解决问题。目前，使用多级压气机进行分级增压，在启动和低负荷状态下采用不同进气补气方式是比较稳妥的解决方式，也正是15式轻型坦克所应用的技术。此外，坦克的传动系统也极易受到高原环境的影响。简单来说，像99A、96B这种使用液力传动的坦克，在高原环境下由于输出扭矩较小，发动机动力输出不能克服液力变矩器的作用，导致坦克的启动、加速和上坡都会出现动力不足的情况。因此，在高原环境中活动的坦克应选择马力较大、扭矩较小的发动机，再配合控制力更小的液力变距器，才能得到较好的操作和机动性能。在这种情况下，整套动力和传动系统无法驱动过重的装甲车辆，其全重必须降低到一定程度才能保证机动性。这也是为何在高原地区，轻型装甲车辆往往表现更为出色的根本原因。除此之外，空气过滤系统、静电以及空气密度、湿度变化等都会对坦克各系统带来影响，都是需要考虑的因素。因此，如果想让一台装甲车辆在高原地区有效运转，需要从使用到维护的方方面面做好充分准备。虽然99A是一款非常优秀的主战坦克，但从高原地区的特殊环境来看，即使对99A进行一定改进，也仅仅是改善或部分改善其高原作战性能，实际仍有显著不足。只有像15式这种从根本上为高原使用而准备的轻型坦克，才是能够在高原地区纵横驰骋的最佳装备。这也是国内研发并大规模装备15式轻型坦克的根本原因。此外，我国地域辽阔，地形复杂，其中60%的国土面积是高原和山地地形，平均海拔高度在2000米以上的地域占国土总面积的1/3。云贵、青藏、帕米尔三大高原总面积高达270万平方公里，尤其是西藏地区，全区面积达122万多平方千米，约占国土总面积的1/8，且平均海拔在4000米以上。在高原国土如此广袤的情况下，陆军注定需要一款能够大量生产且符合高原作战需求的关键装备。就目前来说，最迫切的仍然是15式轻型坦克。至于15式的数字化作战能力，则与其在高原地区的机动性相辅相成。随着近年来国内各型车载电子设备及整个情报、战斗、指挥系统的全面进步，15式轻型坦克实际上成为了战场网络节点的前端高机动作战单位。它凭借不错的火力和一定的防护能力，在高原特殊环境下执行前出侦察、侧面掩护任务，为后方的远程精确火力、空中无人机甚至武装直升机等平台提供地面信息支持。这才是15式最有意义的定位。在这种情况下，装甲和火力只是保证15式的战场生存能力，完全没有必要与对手重装作战单位正面交手。因此，外界有些资料宣称15式轻型坦克最大重量可达45吨，可通过外加反应装甲提高防护能力，然后就具备与主战坦克一战的实力。这种说法显然值得商榷。且不论15式轻型坦克在自重上升至40余吨后，其机动性还剩多少。即使搭载爆炸反应装甲，但由于与典型主战坦克超过10吨的重量差距以及火炮口径上的劣势，使得其在火力和防护上注定处于全面下风。这根本不是少量反应装甲能弥补的问题，甚至还会因为增重而失去最重要的机动性优势，无异于以己之短攻彼之长。事实上，充分发挥自身机动性优势，通过后方火力支援与对手周旋，才是15式真正的优势所在。说完近期目标后，再来看一看15式的远期目标。美国陆军曾开发一款M-8轻型坦克（美军称为M-8装甲火炮系统），旨在凭借较低的重量和强大的机动及信息优势，通过中型运输机快速抵达作战地区，以实现对相应区域的战略覆盖。但这项在当时过于先进的型号最终因种种原因下马。目前来看，国产15式轻型坦克在某种程度上与美国M-8有着相似的定位。目前，国产运-20战略运输机最大载重接近60吨（未来更换发动机后有望达到66吨），理论上具备搭载1辆99A进行战略机动的能力，舱内空间也能满足装载需求。但由于99A的55吨重量已接近运-20目前的承载极限，而主战坦克本身就是一种体积偏小、重量密度极高的装备。因此，运输99A对运-20的飞行高度、飞行距离以及安全性都有很大影响，也就很难实现在野战机场起降。实际上，像96B、15式这些重量较轻的坦克，才是国内目前真正能够通过运-20进行战略机动的装甲力量。官方披露了一项壮举：三架运-20重型运输机在短短24小时内，完成了从东部装载到西部边疆，快速投送16万套军服的战略任务。若将这批物资替换为15式或96B坦克，其本质意义并无二致，这充分展现了先进坦克与空中运输能力的强强联合所带来的巨大威力。尤为值得关注的是，15式轻型坦克的前景被普遍看好，其未来发展潜力巨大。当前，国内运-8、运-9系列中型运输机因载重限制（约20余吨），无法承担15式轻型坦克的运输任务。然而，据传国内正在积极研发一款最大运输重量超过30吨的运-30运输机，即广为人知的“新中运”。该机型的最大起飞重量足以承载15式坦克，尽管在航程和速度上略逊于运-20，但其低成本、大规模装备潜力，以及适应野战机场起降的能力，使得运-30在未来批量服役后，能够将15式坦克快速部署至更靠近前线的区域，这是运-20难以比拟的。从实战角度出发，若国内欲组建一支由30至40架运-20组成的机队，用于前线快速投送15式坦克及其维护设备和人员，将对机场调度构成巨大压力，且时间成本高昂。相比之下，若采用体积更小、使用维护成本更低的运-30，则能显著降低这一代价。当然，运-30目前尚处于研发阶段，尚未进行首飞，因此这只能视为15式轻型坦克未来发展的一种规划。事实上，关于15式坦克的未来，还有更为理想且远大的规划。随着无人机和新型空中打击力量的崛起，重装主战坦克的防御短板，尤其是顶部防护不足的问题日益凸显。在近期的阿塞拜疆与亚美尼亚冲突中，尽管双方军事水平有限，但仍出现了主战坦克在未进行正面交锋前就被远程火力摧毁的情况。这不禁让人深思：美式M1A2、国产99A等重装坦克的未来何在？是否值得为重装甲付出高昂代价？其战斗力与所投入的巨大资源是否相匹配？二战期间，追求大舰巨炮、高装甲高防护的战列舰最终被基本无装甲但具备强大航空战力的航空母舰所取代。同样地，主战坦克这种追求极端防护力的陆战重型装备，从大趋势上看，也将面临被逐渐取代的命运。问题在于，这一过程需要多长时间才能实现，以及当前主战坦克所承担的任务是否能由轻型坦克来接力。目前来看，99A在陆地重装战斗中仍占据不可替代的地位，而15式轻型坦克要真正成为主力尚需时日。尽管国内尚未有机会将15式轻型坦克投入实战以检验其战斗力，但近年来推出的VT-5主战坦克却与15式有着相似的定位。需要注意的是，VT-5属于轻量化主战坦克，与15式并非同一类型的轻型坦克。从某种意义上说，VT-5是为了满足国际市场需求，融合了部分15式轻型坦克技术而发展起来的。它也可以看作是在15式轻型坦克基础上演变而来的一款符合出口需求的装备。相信未来VT-5的出口及实战表现将对国内15式轻型坦克的发展产生重要影响。目前，国内大规模装备15式坦克主要是为了保障高原作战需求，同时兼顾山地、丘陵及登陆作战。在陆军走向信息化、数字化的趋势下，15式坦克也是一款具有前瞻性的装备。如果说99A主战坦克是当前国内陆战装甲力量的核心，那么15式轻型坦克作为“高原黑豹”，则是陆军为应对特殊局势和未来发展而准备的关键装备。两者相辅相成，共同展示了国内在先进坦克领域已达到世界顶尖水平，能够根据自身需求灵活开发相应装备。这一成就曾是中国陆军和中国军工梦寐以求的愿望，如今已悄然成真。