影响车辆越野机动能力的因素研究

刘常青，沈阿荣

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

前言

未来战争对车辆装备发展不断提出各种新的要求，由于机动性能对于军用车辆具有特殊重要的意义，提高车辆的机动性能是重中之重。为适应未来信息化战场大纵深、地域广和高速度的要求，车辆首先应具有在战区各种道路或无路地带的高速机动能力。

文章对机动能力中平均越野机动速度进行研究，通过对典型的越野路面进行分析，找出影响车辆越野机动能力的主要因素，以便在车辆开发中有针对的进行设计优化。

1 军用机动能力概述

由于机动性能对于军用车辆具有特殊重要的意义，一些发达国家将军用车辆按机动性能进行了划分，将军用车辆划分为高机动性、标准机动性和有限机动性车辆。

所谓高机动性车辆，主要是指在多种复杂地域上具有较强行驶能力的车辆。这些地域包括：各种等级公路、等外公路、急造军路、乡村道路等道路；各种不平硬地面；沙漠、沼泽、滩涂等松软地面；还有湿滑地面；冰雪地面等特殊地面；此外，还包括跨越沟坎、弹坑、凸岭、水障、灌木等障碍。上述行驶能力包括：通过性能和安全行驶速度。从广义上讲，部分高机动车辆还应具备通过铁路、轮船、飞机等运输工具进行远距离投送的能力。

影响车辆越野机动能力主要是地形特征、车辆的性能及驾驶员的驾驶技能。文章主要对地形特征及其对车辆性能的要求进行分析。

2 越野工况分析

地形特征直接影响车辆的性能发挥。车辆在等级公路或碎石路面上行驶，都具有良好的性能。但是如果车辆在有各种复杂地形的越野路行驶，情况就会变得非常复杂。在车辆越野行驶过程中，除了平时行驶时受到的摩擦力、驱动力和稳定性问题外，还存在着各种型式的自然障碍和人为障碍，地形特征是影响车辆越野机动能力的主要因素，如山坡、巨石、台阶、沟堑、坑洞和树桩等。各种不平路段是一种特殊的障碍，这种路面凹凸不平，使车辆的传动系统和悬架系统产生剧烈的振动，这些振动会传递到车身，严重影响车辆机动速度、可靠性和人员的疲劳程度。另外，军用车辆行驶的路面通常是软土，松软路面是制约车辆（特别是重型车辆）越野行驶的重要因素。

图1 典型越野工况

以典型的某军方试验场越野路为例，以丘陵地带自然路面为主，局部适当修整，有效路面最窄处为 4m，最大纵坡35%左右，包括砂石路、碎石路、河滩路、石块路、泥泞路、坑洼、草地等典型越野路面及连续弯道、陡坡、凸岭、侧坡、扭曲、搓板等复杂地形。

3 越野机动能力影响因素分析

3.1 整车几何尺寸

车辆的总体布置、结构和尺寸对车辆的越野机动性有着直接的影响。车辆的几何特征，如接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙，是影响车辆地形通过能力的关键要素。合理的车辆几何特征可以使车辆在越野路面不会发生干涉危险，同时这些几何特征不会对车辆的人机工程、质心高度等参数产生负面作用。

图2 越野机动对几何尺寸要求

3.2 动力性能

越野路面的弯道、坡道、凸岭等路面，对车辆动力性提出了很高的要求。在越野路面行驶经常处于加速、制动工况，因此充足的发动机功率、良好的传动系匹配及差速器型式是较高越野机动速度的基础。而越野路中存在很多泥泞、松软路面，为了在这些工况车辆驱动力得以充分的发挥，车辆必须具备较大的接地面积。

3.3 制动性能

为了应对越野路各种障碍，减少车辆冲击，使车辆不发生侧翻、冲击过大而损坏，使人员不过早疲劳，车辆会频繁制动，以较低的车速通过障碍。因此，较大的制动力、较好的制动效能恒定性、较佳的制动时方向稳定性是车辆以较高速度机动的安全保障。

3.4 平顺性

良好的平顺性，可以将路面的冲击过滤和吸收，有效降低车辆振动，避免乘员疲劳，从而使车辆具有较高越野机动速度的能力。较高车辆通过恶劣路面时，还会产生悬架击穿，此时将使车辆受力急剧增大、人员承受的振动加速度变大，严重影响车辆的可靠性和人员的疲劳度；悬架除击穿外还会悬空，从而使车轮丧失部分驱动力，影响车辆的加速和制动性能。

为减少路面的振动传递，悬架的刚度越小越好；而为了降低悬架的击穿概率，要求具有较大的上行程和合适的悬架刚度；为了降低悬架悬空概率，又希望悬架刚度较小且具有较大的下行程。较大的悬架行程又会影响轮胎定位参数变化及整车布置，且弹簧本身结构特性及整车布置原因，悬架必须要在悬架刚度、车轮行程中取最佳优化值。因此，可以通过对越野路面分析，利用仿真软件建立虚拟路面，对前后悬架的偏频、阻尼比进行优化，从而使车辆达到这些性能的最佳平衡点。

3.5 操纵稳定性

良好的操纵稳定性，可以使车辆以较高的速度通过弯道，从而提高越野机动速度。通过合理的悬架刚度匹配、较低的整车质心高度，必要时增加横向稳定杆，使车辆具有良好的操纵稳定性。

4 结论

越野机动能力是高机动越野汽车重要的技术特征。通过对典型的越野路面分析，影响越野机动能力的主要因素有整车几何尺寸、车辆动力性能、制动性能、平顺性、操纵稳定性等。通过对整车布置、发动机性能及发动机与传动系的匹配、轮胎参数、制动参数、悬架参数等合理选择匹配，使车辆具有较高越野机动能力，对军用车辆越野机动性设计具有一定的参考价值。