铰接履带式全地形车技术发展对比解析

成 龙

(滁州永强汽车制造有限公司，滁州 239000)

铰接履带式全地形车[1-6]是针对恶劣环境和复杂地形而设计的特种车辆，采用了“轮式车辆的传动—履带车辆的行走—铰接车辆的转向”设计模式.凭借履带与地面形成的极低接地比压[1-6]和多自由度铰接装置，实现远超轮式车辆的全地形越野通过性，可以在沼泽、雪地、山林、草地、池塘、溪流、沙漠、丘陵等地形进行机动作业.基于其优异的全地形越野性能和两栖功能，该车型目前服务于全球多个国家和地区，广泛应用于军事和民事的多个领域.从20世纪60年代初至今，国内外已有多家企业对该车型进行开发研究并推出一系列研究成果.

1 各车型概况

Bandvagn 202(Bv202[1-3,5-6])是由瑞典沃尔沃的子公司Bolinder-Munktell为瑞典军队开发的手动版的铰接履带式全地形车.该车于19世纪60年代初开始服役，并持续生产近20年，于1981年完成最后一批订单交付后停产.

1973年，瑞典陆军开始探索Bv202的后继车型，要求新车具有15年的服役可靠性、越野机动性不低于Bv202、可载重约2 t或搭载17名全副武装士兵、保养费用低、乘员操作简单等.1974年，赫格隆公司和桑纳公司合作开发自动版的Bv206[1-3,5-6]，其各项技术性能参数全面超越Bv202(见表1).第一批订单于1981年交付瑞典陆军，20世纪90年代中期该车型停产.基于Bv206成熟的设计理念，后期几乎所有的铰接履带式全地形车都沿用其设计理念.为满足军事要求，赫格隆公司于20世纪90年代初便在Bv206的基础上推出其装甲车型Bv206S.BvS10[1-3,5-6](北欧海盗)是Bv系列装甲车型的最新型号，由赫格隆公司于20世纪90年代中后期在Bv206S的基础上研制成功.2001年和2008年赫格隆公司在BvS10标准型的基础上又相继推出其一代和二代改进车型 BvS10-MK1和BvS10-MK2.各国服役的Bv系列装甲车型陆续由其最先进的改进车型所取代.2015年，赫格隆公司在BvS10的基础上成功研制出无装甲防护装置的BvS10-Beowulf(贝奥武夫)铰接履带式全地形车(图1).在国内，1990年，朝阳重型机械厂仿研Bv206设计CTW12，两年后推出样车，但没有量产.这是国内利用国外全地形车技术进行自主研制的首次尝试.

图1 BvS10-Beowulf全地形车

Nasu(纳苏)是由Sisu 汽车公司为芬兰军队开发的履带式全地形运输工具，有两个主要版本分别是NA-140 BT和NA-110.Nasu在1985年进行了测试，并服役近10年时间. 20世纪90年代初，应意大利军方要求，意大利ARIS公司仿照纳苏车型进行BRT车型研制，并于1994年推出BRT 87D.此后，在BRT 87D的基础上推出了民用版的BRT车型.2014年，意大利ARIS与中国YQSY集团合作推出最新式的民用版BRT车型，即QC800铰接履带式全地形车(图2)，实现了军用技术和民用技术的有机融合.

图2 QC800全地形车

1995年，新加坡科技动力公司开始为新加坡陆军研发Bronco[1,5-6](野马)全地形车，并在6年后交付第一批订单.2008年，新科动力接到英国国防部115台份的订单，这115台Bronco由泰利斯公司改装升级为Wargon[1-2](疣猪)全地形车(即Bronco 2代)后交付用户.2017年，第3代Bronco问世(图3)，该型车基于1代车在新加坡地面部队服役15年历程中取得的经验以及Wargon(2代车)在阿富汗的作战经验研制.国内，贵州詹阳动力公司与新科动力公司于2005年合作开始研发JY813全地形车.经过6年的合作开发，于2011年底基本完成JY813全地形车的设计与装配生产准备工作.

图3 Bronco 3代全地形车

与赫格隆Bv206同一时期的代表车型还有前苏联(今俄罗斯)的勇士DT[3]系列车型.由于当时苏联国内运行的用于雪地和沼泽的单节履带式车辆不能承载超过5 t的有效载荷，所以苏联对更高吨位级全地形车的需求越来越明显.为了满足这种车辆的需要，成立了专门的设计局，负责开发重型履带式车辆.与Bv206的2 t左右的承载量不同，勇士车型的最大承载能力达到30 t，是名副其实的重型全地形车(图4).此后，勇士车型不断扩展，形成载重覆盖5～30 t的系列化家族.2008年前后，北方特种车辆制造有限公司参考勇士车型，进行了重型全地形车MSM(蟒式)的开发研制.截至目前，MSM全地形车已形成覆盖2～30 t的系列车型.

图4 勇士DT-30P全地形车

由上述可知，目前在铰接履带式全地形车领域形成了4条主要技术发展路线：一是以Bv系列为代表的载重1～8 t的轻、中型车；二是以NA系列为代表的载重2 t轻型车；三是以Bronco为代表的载重4～6 t的中型车；四是以勇士为代表的载重10～30 t的重型车.在国内，针对上述4条技术路线都有延续车型相继研制成功，并且秉承了各自的技术发展理念.

2 各车型技术参数对比解析

表1为Bv系列车型技术参数对比表.由表1可知，Bv206较 Bv202在各项性能数据上都有提升，Bv206载重达到2 t以上，前后模块可容纳17人，并且为方便乘员操作，Bv206采用了不同于Bv202手动式的自动式变速箱来匹配动力.不过，两款车型的基型车都保持汽油机形式的动力来匹配整车.Bv206虽应军事需求研制，但该车主要用于非战斗行动，如军事后勤运输，所以并不带装甲防护装置，车身采用耐火玻璃纤维增强塑料与PVC泡沫保温，在保证基本的性能和强度要求前提下，减轻自重降低了成本，这也使该车在石油勘探、工程作业等民事领域得到应用.

BvS10型车是Bv系列装甲车型，鉴于军事用途的变化，需遂行战斗任务，该型车装备武器系统和装甲防护装置，导致其自重相较Bv206的4.5 t，大幅度增加10 t左右.但BvS10的装载容量达到5.5 t，公路速度超70 km/h，跨壕宽度超2 m，越障高度超1 m，侧倾坡度达到75%，适应环境温度达到-46 ～+49 ℃，续驶里程达500 km，各方面均优于Bv206.首先，这得益于BvS10的动力传动系统相比Bv206全面升级，康明斯6.7L涡轮增压柴油机取代Bv206所用的奔驰汽油机[1,5]，相比汽油机，柴油机比功率虽有所下降，但并没有对其动力性造成严重影响；相比之下，柴油机的比转矩增大近1倍，其牵引和负载能力大大提高.同时艾里逊的6挡自动变速箱取代奔驰的自动变速箱.其次，BvS10的行走机构得到改进，整车负重轮总数达到48个，相比Bv206多了8个负重轮，这不但增大其负载能力，也增加了其履带接地长，提高了行驶平顺性.同时，悬挂系统也得到升级，使整个行走系统负载能力提高；履带的接地面积也得到增大，使车辆负重增加的情况下，接地比压依然保持较低水平.另外，BvS10还具备俯仰控制功能，使其转向灵活性在尺寸增大的情况下仍有提升.

最新式BvS10-Beowulf型车是基于BvS10的平台研制，其整体性能达到Bv系列车型最优.Beowulf在保持BvS10的尺寸、越野及机动性能的前提下，进一步增大负载能力至8 t，很好地平衡了机动性、环境适应性和有效载重量三者的关系，相比BvS10及Bv206，Beowulf整备质量利用率得到大幅度提高.另外， Beowulf采用多种新型轻量化材质制成且无装甲防护，保证整车自重维持在8 t以下.并且， Beowulf运用了现代商用汽车技术和人机工程学等技术，注重执行野外军事任务和特殊环境的乘坐舒适性.紧凑的结构、合理的自重、充裕的负载能力以及较好的性价比，使BvS10-Beowulf成为继Bv206之后真正意义上的军民两用车型，既可加装防护满足军事需求，也可降低成本以适应民用市场的需求，实现了Bv车型由军用车辆技术到军民两用车辆技术的转变.

基于Bv系列15～20年的服役时间，各国服役的Bv车型陆续由其最先进的换代车型所取代，如2012年底，赫格隆公司接受了英国军方一份价值3 780万英磅的合同，对99辆车进行改进，将其改进到 BvS10-Mk2 标准.荷兰也对26辆车进行了快速改进升级.目前、英国皇家海军陆战队已宣布订购230台Beowulf，用于替代现役的350台Bv206S.

由上述可知，Bv系列车型发展由载重5～8 t的中型车逐步取代载重3 t以下的轻型车，这不仅符合市场需求也符合技术需求.首先，这得益于Bv车型配备的动力传动系统的不断改进升级.柴油机取代汽油机，具有油耗低，压缩比高，燃油经济性好，无点火系统、故障少、工作可靠、耐久性好、寿命长、排气污染低和防火安全性好等优点，更适合全地形车的整体性能需求.变速箱由手动挡改为自动挡，并随自动挡技术的不断发展而升级，方便车辆操作.其次，得益于Bv车型的技术发展特点，即更好地平衡机动性、环境适应性和有效载重量三者的关系，在保证该型车的机动性和环境适应性的前提下，通过改进底盘行走系统结构实现增大负载能力.

表1 Bv系列车型技术参数对比

表2为载重2 t级的轻型全地形车技术参数对比表.如表2所示，在质量利用率和跨壕沟能力上，Bv206分别达到近50%和1.5 m，性能优于另外两款车，这主要因为Bv206负重轮数量的增加和履带接地长的增大.NA-140BT与Bv206的整体性能水平相当，这主要由于两款车的整体布置形式和动力传动方式较为相似.但两款车的铰接转向装置结构不同，相较Bv206，NA-140BT的转向液压缸伸缩行程更大，转向角也更大，使其转弯半径在车长增加的情况下仍可缩小至6 m左右，明显小于Bv206的8 m转弯半径，转向灵活性方面NA-140BT提高了25个百分点，这也是以NA车型为代表的载重2 t轻型车型的主要优势所在.

QC800作为国内最新式的轻型全地形车，其总体设计延续NA-140BT的理念，保持了2 t轻型车极好的转向灵活性的同时，整车性能在NA系列基础上有所提高，特别是爬坡能力提升至100%爬坡度，达到同类车型的最佳水平.另外，QC800选用依维柯最新一代共轨直喷柴油机，达到欧Ⅳ环保标准，在保证机动性和越野性的基础上，实现节能环保.这三款车型的车身无装甲防护装置，均采用耐火玻璃纤维增强塑料，在保证车身强度的前提下，提高轻量化程度.除此之外，QC800的车架、车门及其框架均采用轻质铝合金材质，行走系的负重轮和张紧轮选用整体GSM复合材质，进一步实现轻量化.由此可知，以NA和QC800为代表的2 t轻型车正逐步向节能环保和材料轻量化方向发展.

随着作业领域的扩大， 2 t级的载重量已无法满足用户的正常作业载重要求，如地质勘探用的勘探设备、工程作业的工程设备、应急救灾的救灾设备等，这些设备的自身重量都对轻型全地形车的负载能力提出挑战.所以，在保持小吨位轻型全地形车特有的转向灵活性和结构紧凑性的基础上，通过优化结构，采用更多新型轻量化材料，实现降低自重和增大载重能力是该级别车型的发展方向之一.另外，基于野外作业的复杂性和不便性，要求全地形车尽可能装备多个功能性作业模块来完成复杂作业任务，如何在充分利用空间尺寸、有效负载和牵引能力的情况下，实现一车多功能性，同样具有发展前景.

表2 载重2 t级的轻型全地形车技术参数对比

表3为中、重型全地形车技术参数对比情况.其中，前三款车型为载重5 t级的中型车，其外形尺寸相近，在机动性、环境适应性和有效载重量三者的平衡性上， BvS10更有优势，如侧倾坡度达到75%，远超另外两款中型车的30%.Bronco-1第一代车型整车性能逊于BvS10，尤其其爬坡能力仅为60% ，远逊于BvS10的100%.目前，Bronco推出了第三代车型Bronco-3，在保持Bronco-1原有性能的基础上，负载能力提高了1 t，而总重依然维持16 t，整车性能平衡性进一步提高.JY813设计思想与Bronco-1一脉相承，各性能参数仅次于Bronco-1.不过作为国产车型，JY813采用独特的纯液压式动力传动方式，相比液力机械式传动方式，其传动件的重量明显减轻，整车自重有所减轻且布置简单，但其传动效率相对较差，对液压器件的密封性要求较高.作为履带式全地形车领域的一次大胆尝试，JY813纯液压传动的设计思路，也为今后国内外全地形车的设计提供借鉴.可以看出，以Bronco和JY813为代表的中型车一族，不仅注重整车性能的平衡性对Bv系列中型车形成挑战，而且在运用新传动技术方面也形成突破.

以上三款中型车主要用于运兵、协助坦克等装甲车辆遂行战斗任务等军事用途，随着部队的战术快速机动性、装备承载性要求的不断提高，以及战场的复杂多变性，对全地形车的整体性能提出了更高的要求，如何进一步平衡好车辆的机动性、环境适应性和有效载重量三者的关系，实现三者的整体最优，以及充分利用中型车空间尺寸、有效负载和牵引能力，使车辆具备一车多功能性，在未来仍有发展空间.

勇士DT-30P是铰接履带式全地形车系列中载重量最大的车型，主要用于军事后勤保障、油/气和电力工业方面的燃油和工程设备运输，为满足超大的自重和载重.该型车的行走机构的设计理念与轻、中型车不同，均采用实心橡胶轮胎作为负重轮，其尺寸均远大于其它轻、中型全地形车采用的负重轮，并且行走履带均为分段式金属履带也不同于其它车型所用的整体式高速橡胶履带.另外，勇士DT-30P采用V-46-5多燃料发动机，能提供485～597 kW的功率以满足车辆的作业要求.基于超大负载能力和宽敞的空间尺寸，重型全地形车能装载更多功能性模块，方便实现一车多用.但相较轻、中型车来说，其灵活机动性和越野环境适应性必然受限，同样存在机动性、环境适应性和有效载重量三者平衡性问题.

表3 中、重型全地形车技术参数对比

3 结束语

通过以上所述，可以预测今后铰接履带式全地形车的技术发展特点如下：

1)在整车性能方面，对于载重2 t左右的轻型车，基于飞机、集装箱等方便运输性需求和野外作业的大承载量要求，在保持其特有的转向灵活性和结构紧凑性的基础上，通过优化结构，采用更多新型轻量化材料，实现降低自重和增大载重能力，是该级别车型的发展方向之一.对于载重4～8 t的中型车，为满足更加苛刻的战术快速机动性要求，武器系统、防护装甲等装备承载性要求和战场的复杂多变性，进一步平衡好机动性、环境适应性和有效载重量三者的关系，实现三者的整体最优，依然具有发展空间.另外，在充分利用空间尺寸、有效负载和牵引能力的情况下，实现一车多功能性，对于轻型车和中型车同样具有发展前景.对于载重10～30 t的重型车，在维持其大负载能力、保障大型军事和工业装备输送能力的基础上，进一步提高其越野能力和机动能力，仍具有研究价值.

2)动力传动方面，由最初Bv202配备汽油机和手动变速箱，到老式Bv206的汽油机加自动变速箱，再到新式各换代车型的高燃烧效率的柴油机、多燃料发动机匹配更先进自动变速技术和液压传动技术，其动力传动系统在能源利用率、动力性、经济性、操纵便利性等方面不断提高，实现车辆的节能环保，满足军队和民用领域日益迫切的节能需求.另外，随着混合动力技术、电传动技术等节能技术的不断发展，这些新技术若用于全地形车，不仅能进一步提高车辆的节能环保，而且能大大降低车辆的运行噪音，提高车辆的战时隐蔽性.

3)轻量化材料方面，由20世纪八、九十年代的老式车型的钢铁材质为主，到进入21世纪的新车型中新型材质比重的不断加大，如BvS10换代车型采用的新型陶瓷装甲，QC800车型采用的铝合金材质.另外，各新车型的行走系的车轮也普遍采用整体复合材质取代老式车型的钢制支撑骨架，如QC800选用整体GSM复合材质.其它，如耐火玻璃纤维增强塑料型车身、整体式轻质高速橡胶履带等，随着材料科学和制造工艺技术的不断发展，未来将有更多的新型材料用于全地形车，实现其轻量化.

4)Bv系列车型作为铰接履带式全地形车全世界保有量占比超过80%的车型，其技术发展一直是全地形车领域的风向标.如第1章所述，BvS10-Beowulf的研制成功是基于BvS10平台，融合了军用装甲车辆技术和商用汽车技术，实现了军民两用的转型.另外，QC800也是在军用BRT车辆技术的基础上开发的民用版车型.由此可以看出，全地形车技术发展有由军用车辆技术到军民两用车辆技术转型的趋势.

5)基于上节的分析，以NA-140和QC800为代表的2 t轻型车具有明显的转向灵活性优势；以Bv系列和Bronco为代表的中型车在机动性、环境适应性和有效载重量等整体性能平衡性上优势突出；以勇士和蟒式系列为代表的重型车具有卓越的载重能力和一车多功能性.由此可知，轻、中、重型3类车型各有优劣，所以对于厂家，构建轻、中、重型全系列化车型产业布局，实现各车型优势互补，是其发展目标.

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