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第一章 军用车辆冷却系统总论 1

1-1 内容范围 1

目录 1

1-1.1 往复式内燃机的常规冷却系统 3

表1-1 军用车辆冷却性能简介（尤马试验场）（在最高温度下进行全负荷冷却试验的记录值） 4

1-1.2 旋转式发动机的常规冷却系统 6

1-2 冷却要求 7

表1-2 温度、阳光辐射、相对湿度昼夜极限一览表 8

1-3.1 普通卡车 9

1-3.1.1 水冷系统 9

1-3 典型的冷却系统 9

1-3.1.2 风冷系统 12

1-3.2 特种用途车辆 12

1-3.2.1 水冷系统 12

1-3.2.2 风冷系统 16

1-3.2.3 军用工程建筑设备系列（FAMECE） 17

1-3.3 战斗车辆 18

1-3.3.1 坦克 18

1-3.3.2 采用水冷发动机的战车 24

表1-3 冲击与振动数据 30

1-4 军用条件的特殊性 30

1-4.1 军用条件的困难性 30

1-4.1.1 越野使用 31

表1-4 M114装甲人员输送、指挥、侦察车在尤马试验场的机动性试验数据 32

1-4.1.2 在世界范围使用的环境极限条件 32

表1-5 温度与海拔高度的对应关系 35

1-4.1.6 空降与空中运输能力 36

1-4.1.3 重武器射击的冲击载荷 36

1-4.1.5 军事人员的操作 36

1-4.1.4 缺少维修保养 36

1-4.1.7 考虑冲击和振动的设计 37

1-4.2.1 防弹的必要性 38

1-4.2 防弹性 38

1-4.2.2 防弹格栅及其对冷却气流的影响 38

1-4.2.3 防弹要求对冷却系设计的影响 39

1-4.3.1 坦克-步兵分队 41

1-4.3.2 用顶甲板载运人员 41

1-4.4 靠性和耐久性 41

1-4.4.1 可靠性和耐久性在军事使用中的重要性 41

1-4.4.2 冷却系统在总体可靠性中的重要性 41

1-4.3 战斗车辆战术使用方式的影响 41

1-4.4.3 获得冷却系统可靠性的方法 42

表1-6 履带车辆的里程循环 42

表1-7 轮式车辆的里程循环 43

1-4.5 维修要求 44

1-4.5.2 积木式组合件的更换 44

1-4.5.1 可接近性 44

1-4.5.4 冷却水、燃料与润滑剂 45

1-4.5.3 简单性 45

1-4.5.5 整个动力传动组件的更换 46

表1-8 军用机动设备中使用的润滑油、液压油、润滑油脂 46

1-4.6.2 减弱战车的红外特征 47

1-4.6 红外特征 47

1-4.6.1 什么是红外现象 47

1-4.6.3 红外辐射问题 47

1-4.6.4 红外辐射最小化的技术措施 48

1-4.6.5 满足未来要求的减弱方法 51

1-4.6.6 防红外伪装 51

1-4.6.7 减弱红外辐射试验的数据实例 51

1-4.8 专用附件 52

1-4.8.1 严寒地区专用的辅助设备 52

1-4.7 仓库储存 52

1-4.8.2 涉水装置 55

1-4.8.3 涉水要求对冷却系统设计的影响 55

1-4.8.4 附件对车辆冷却系统的影响 56

参考文献 58

第二章 军用车辆的动力装置——热源 60

相关文献 60

2-0 符号说明 61

2-1 发动机热量传递的基本过程 61

2-1.1 军用车辆的动力装置 62

2-1.2 基本的标准空气循环 62

2-1.3 标准热力循环的变化 66

表2-1 热力循环的特性 66

2-1.4 普通往复式发动机的排热率 67

2-1.5 估计发动机排热率的方法 67

表2-2 军用车辆安装的冷却系统一览表 72

2-1.6 冷却剂 73

2-1.6.1 润滑油 73

2-1.6.3 液体 74

2-1.6.2 空气 74

2-1.8 排气岐管 75

2-1.7 气缸冷却肋片 75

2-1.9.2 排气系统 76

2-1.10.1 斯特林发动机 76

2-1.10 其他型式的车辆发动机 76

2-1.9.1 润滑油 76

2-1.9 燃气轮机的排热率 76

表2-3 15马力的GPU-3型斯特林发动机的热量平衡 78

2-1.10.2 转子发动机（汪克尔发动机） 79

2-1.11.3 原子能 82

2-1.11.1 燃料电池 82

2-1.11 其他型式的动力源 82

2-1.10.3 兰金循环发动机 82

2-1.11.4 组合式动力装置 82

2-1.11.2 蓄电能 82

2-2 传动装置和驱动部件 82

2-2.1 多传动比齿轮传动装置 82

表2-4 传动系通用术语表（美国陆军坦克机动车局） 83

2-2.1.1 离合器 84

2-2.1.2 功率损失和效率 84

表2-5 车辆性能公式 86

2-2.2 横向驱动传动装置 87

表2-7 传动系组合（美国陆军坦克机动车局） 87

表2-6 最大油门工况下车辆传动系效率一览表 87

2-2.2.1 内制动器 89

2-2.2.2 转向离合器 89

2-2.3 液力传动 90

2-2.3.1 静液式 90

2-2.3.2 动液式 91

2-2.3.3 静液机械式 93

2-2.4 电力传动 96

2-2.4.1 冷却要求 96

2-2.4.2 功率损失和效率 97

2-3.1 液压系统 98

2-3 其他热源 98

2-2.6 液力减速器 98

2-2.5 分动箱与最终驱动装置 98

2-3.1.1 马达 98

2-3.3 喷油泵 99

2-3.2 电动机和发电机 99

2-3.1.2 泵 99

2-3.5 环境控制装置 100

2-3.4 空气压缩机 100

表2-8 典型的动力室温度（尤马试验场） 101

2-3.6 阳光与地面的辐射热 101

2-3.7 辅助发动机 102

2-3.8 动力室通风装置的热负荷 102

参考文献 104

相关文献 106

第三章 传热装置 107

3-0 符号说明 107

3-2 传热方式 108

3-1 概述 108

3-2.1 辐射 109

3-2.2 传导 109

3-2.3 对流 109

3-3 传热肋片 110

3-4 热交换器 111

3-4.1 热交换器的类型 112

3-4.1.1 稳流式热交换器 112

3-4.2 按流体流动相对位置分类的热交换器 112

3-4.1.2 瞬流式热交换器 112

3-4.2.3 十字交叉流 113

3-4.2.1 平行流 113

3-4.2.2 反向流 113

3-4.2.4 十字交叉－反向流 113

3-4.2.5 十字交叉－平行流 113

3-4.2.6 按流动相对位置分类的热交换器的比较 113

3-4.3 根据传热表面几何形状分类的热交换器 115

3-4.3.1 板－翅式散热片表面 115

3-4.3.2 管状散热表面 115

3-4.3.3 散热片与管子的配置 117

3-4.4 根据流体种类分类的热交换器 117

3-5 热交换器的设计和选择 117

3-5.1 双流体型热交换器芯的热设计原理 119

3-5.1.1 热计算的基本公式 119

3-5.2 热交换器内的流体压力降 124

3-6 车辆的冷却 125

3-6.1 直接冷却 125

3-6.2 间接冷却 125

3-6.2.1 散热器 125

表3-1 散热器尺寸与车辆应用（美国陆军坦克机动车局） 133

表3-2 散热器使用与车辆、发动机（美国陆军坦克机动车局） 134

表3-3 各种车辆的冷却温度极限（美国陆军坦克机动车局） 135

表3-4 散热器与压力盖的使用 136

3-6.3.1 散热器水箱型油冷器 139

3-6.3 发动机油冷器 139

3-6.4 传动装置油冷器 141

3-6.3.3 套－管形（管-束形）油冷器 141

3-6.3.2 水冷板形油冷器 141

3-6.5 油冷器的选择与优化实例 142

3-6.6 油冷器的优化 144

表3-5 接近最小芯体容积的油冷器设计参数 146

3-6.7 后冷器 147

3-6.8 龙骨（Kee1）型冷却器 150

3-6.9 冷却系统部件的布置 157

3-7 绝热 158

3-7.1 目的与应用 158

3-7.2 热物理特性对传热的影响 159

参考文献 163

表3-6 乙二醇水溶液的特性（容积比50/50％） 163

相关文献 164

第四章 风扇及风扇驱动装置 165

4-0 符号说明 165

4-1 引言 165

4-2 风扇 165

4-2.1 离心式风扇 166

4-2.1.1 前弯叶片风扇 167

4-2.1.2 后弯叶片风扇 167

4-2.1.3 径向（直）叶片风扇 167

4-2.1.4 非设计点特性 167

4-2.2.1 螺旋桨式风扇 168

4-2.2 轴流式风扇 168

4-2.2.3 轴向叶片式风扇 169

4-2.2.2 轴向管式风扇 169

4-2.3 离心式风扇与轴流式风扇的比较 170

4-3 军用车辆的冷却风扇 171

表4-1 军用车辆的冷却风扇 171

4-2.5 挠性叶片风扇 171

表4-2 底特律柴油机的冷却风扇 172

4-4 风扇产生的总压力差 172

4-6 风扇效率 174

4-5 风扇空气马力 174

4-8.1 性能的变量 175

4-8 风扇定律 175

4-7.3 标准的风扇部件 175

4-7.2 出口速度 175

4-7.1 风扇叶片顶端速度 175

4-7 风扇性能 175

4-2.4 混流式风扇 176

4-8.2 风扇噪音 176

表4-3 风扇定律 177

4-8.4 风扇定律的使用实例 180

4-8.3 风扇定律的限制 180

4-9 比速度 181

4-10 系统阻力对风扇性能的影响 182

4-10.1 系统阻力 183

4-10.2 风扇与系统的匹配 184

4-11.1 平行工作 184

4-11 多级风扇系统 184

4-12.1 标准设计 185

4-12 风扇选择 185

4-11.2 串联工作 185

4-12.2 风扇选择程序 186

表4-4 海平面上不同温度的空气密度值与不同海拔高度的大气压（干燥空气） 187

4-12.3 风扇选择实例 188

4-12.4 超规格风扇 189

4-13 风扇的安装 189

4-14 风扇导风圈 192

表4-5 皮带驱动的风扇特性（皮带驱动与液压驱动的比较） 193

4-15 风扇驱动与速度控制 193

4-15.1 机械驱动 193

4-15.1.1 皮带驱动机构 193

表4-6 电驱动冷却风扇的特性 194

4-15.1.2 轴驱动 194

4-15.1.3 齿轮箱驱动 194

4-15.2 电力驱动 194

4-15.3 液力驱动 195

表4-7 冷却风扇液力驱动特性（液力驱动与机械驱动比较） 196

4-15.4 粘性风扇驱动 196

4-16 风扇驱动噪音 197

4-17 废气引射器 197

4-15.5 变节距叶片风扇 197

参考文献 199

第五章 冷却系统的控制与仪器使用 199

相关文献 199

5-1 冷却系统的功用 200

5-2 加压水冷系统 200

5-2.1 冷却水工作温度的影响 200

5-2.2 冷却水泵的气穴现象 200

5-2.3 后沸腾 201

5-2.4 海拔高度的影响 201

5-3 冷却控制的方法 201

5-3.1 节流冷却空气 202

5-3.1.1 散热器百叶窗 202

5-3.1.2 防寒百叶窗 203

5-3.3 加热润滑油与冷却水 205

5-3.2 加热冷却空气 205

5-3.5 控制冷却水流量 206

5-3.6 控制进入油冷器的机油流量 206

5-3.4 调节冷却风扇的速度 206

5-4 控制件与仪表设备 207

5-4.1 散热器盖 207

5-4.1.1 概述 207

5-4.1.2 散热器盖的类型 207

5-4.2 稳压箱 210

5-4.2.1 用途 210

54.2.2 应用与工作 210

5-4.2.3 稳压箱的安装 211

5-4.3 恒温器 212

5-4.3.1 用途 212

5-4.3.2 工作 212

5-4.3.3 一般结构 213

5-4.3.4 分类 213

5-4.3.5 促动元件的类型 215

5-4.3.5.1 皱纹膜式 215

5-4.3.5.2 软蜡式 215

5-4.3.6 恒温控制方式 216

5-4.3.7 恒温器冷却水循环系统 218

5-5 温度信号传送装置 218

5-6 报警装置 219

5-7 冷却水面指示器 219

5-8 冷却水面和冷却水进气报警装置 220

参考文献 221

相关文献 222

第六章 格栅 223

6-1 不防弹的格栅和挡网 223

6-0 符号说明 223

6-2.3.1 文氏管式 226

6-2.2 格栅的设计 226

6-2.1 用途 226

6-2 防弹格栅 226

6-2.3 型式和结构 226

6-2.3.2 杆式 227

6-2.3.3 鱼钩式 228

6-2.3.4 桌面式 228

6-2.3.5 人字式 229

6-3 气流阻力特性 230

表6-1 现代军用车辆使用的防弹格栅 230

6-4 防弹特性 231

6-5 噪音 231

6-6 试验和鉴定 232

6-7 格栅安装的设计因素 233

参考文献 234

相关文献 234

第七章 系统的流动阻力的分析 235

7-0 符号说明 235

7-1 流体的流动条件 235

7-2 流动阻力 236

7-2.1 不可压缩流体的流动阻力 236

7-2.2 压力降的类别 237

7-2.2.1 摩擦压力降 237

7-2.2.2 动压力降 240

表7-1 公式（7-8）中所用的面积变化损失系数 243

7-2.2.3 挡网和格栅 246

7-2.2.4 经过通道内的零部件后的空气压力损失 246

7-2.2.5 经过一传热基体的空气压力降 247

7-2.2.6 格栅摩擦损失 247

7-2.3.1 格栅面积 248

7-2.3.2 均等或渐变式格栅面积 248

7-2.3.3 风道设计 248

7-2.3 减小流体压力损失的有效方法 248

7-2.3.4 减小弯道压力损失的措施 249

7-2.4 冷却系的总空气阻力实例——XM803实验坦克 249

7-2.3.5 M551“谢里登”坦克的冷却气流试验 249

7-2.4.1 系统阻力特性 250

7-2.4.2 XM803实验坦克发动机冷却气流系统空气阻力的求解举例 251

7-3.1 发动机冷却水泵 258

7-3 冷却系的液体流动分析 258

7-3.2 油泵 260

7-3.3 流体的流动阻力 261

7-3.3.1 机油的流动阻力 261

7-3.3.2 发动机冷却水流动阻力 262

表7-2 标准管接头对液体流动的阻力 263

7-3.3.3 流体在管道系统中的流动阻力 263

参考文献 264

相关文献 265

第八章 系统的综合和安装设计 266

8-0 符号说明 266

8-1 设计标准 267

8-1.1 冷却系统分析 269

8-1.1.4 发动机油冷器 270

8-1.1.3 发动机附件和辅助设备 270

8-1.1.2 发动机的排热率 270

8-1.1.1 动力室分析 270

8-1.1.11 气流 271

8-1.1.9 燃料箱 271

8-1.1.8 液力减速器 271

8-1.1.7 离合器 271

8-1.1.6 传动装置 271

8-1.1.5 发动机排气 271

8-1.1.10 动力传动系的热传导 271

8-1.1.12 防冻措施 272

8-1.1.13 冷却系统的变量 273

8-3 冷却系统的优化 274

8-1.2 车辆性能规格 274

8-2 冷却系统的综合设计 274

8-4 冷却分系统的比较分析法 274

8-5 冷却系统设计举例 276

8-5.1 冷却系统的初步设计 276

8-5.1.1 发动机的冷却 276

8-5.1.2 传动装置的冷却 279

表8-2 为最高速度是36英里／小时的车辆所预计的传动装置的冷却要求 280

表8-1 为最高速度是44英里／小时的车辆所预计的传动装置的冷却要求 280

8-5.1.3 M114产品改进型车辆装用的试验性动力装置冷却系统的安装设计 281

表8-3 M114车的试验性动力装置的安装和冷却系统的设计 292

8-5.2 装有风冷柴油机的XM803实验坦克 293

8-5.2.1 发动机的冷却 294

表8-4 冷却数据一览表（在AVCR-1100-3型发动机气缸盖上测量的温度） 295

表8-5 AVCR-1100-3B发动机气缸的冷却特性 297

表8-6 AVCR-1100-3B后冷器的冷却特性 303

表8-7 在XM803实验坦克中安装的AVCR-1100-3B型发动机的冷却系统性能表 304

8-5.2.2 传动装置的排热率 305

8-5.3 水冷发动机的安装 307

表8-8 冷却系统参数的研究 308

参考文献 312

相关文献 312

9-2.1 热交换器 313

9-2 对部件试验的要求 313

9-2.1.1 散热器 313

9-1 车辆试验的重要性 313

第九章 试验与鉴定 313

9-2.1.2 发动机／传动装置的油冷器 314

9-2.1.3 其他冷却器 314

9-2.2 风扇 314

9-2.3 冷却水泵 315

9-2.4 格栅 315

9-3 冷却系统 315

9-3.1 冷却系统的车辆模拟试验 316

9-3.1.1 冷模型试验 316

9-3.1.2 热模型试验 317

9-3.1.3 冷却系统的除气要求 320

9-3.1.4 活动试验车架 320

9-3.2 车辆总试验 320

9-4 车辆冷却计划试验实例 320

9-4.1 试验设备、方法和程序 320

9-4.2 M113/M113A1冷却鉴定和产品改进计划试验 324

9-4.2.1 一般情况 324

9-4.2.2 冷却试验的目的 324

9-4.2.3 已定型投产车辆的冷却试验结果 324

表9-1 M113A1车的修改对冷却水温和传动装置油温的影响 325

9-4.2.4 修改的车辆冷却试验 325

9-4.3 M110车的冷却鉴定和产品改进计划试验 325

9-4.3.1 一般情况 325

9-4.3.2 冷却试验的目的 325

9-4.3.3 已定型投产车辆的冷却试验结果 325

9-4.3.4 修改的车辆冷却试验 326

表9-2 M110车的修改对于冷却水温和发动机油温的影响 326

9-4.4.2 冷却试验的任务 327

9-4.4.3 已定型投产车辆的冷却试验结果（发动机额定功率300马力） 327

9-4.4 M551车的冷却鉴定和产品改进计划 327

9-4.3.5 稳压箱试验 327

9-4.4.1 一般情况 327

表9-3 M551车的修改对发动机冷却水和传动装置油底壳温度的影响 328

9-4.4.4 修改的车辆冷却试验 328

9-4.5.1 一般情况 330

9-4.5.3 已定型投产车辆的冷却试验结果 330

9-4.5.2 冷却试验的目的 330

9-4.5.4 修改的车辆冷却试验 330

9-4.5 M561车的冷却鉴定及其产品改进计划 330

9-4.5.5 观测与结论 331

9-4.5.6 车辆冷却液的鉴定 331

表9-4 M561车辆修改对发动机冷却水温和油底壳温度（外推到120°F）的影响 331

9-5 美国陆军坦克机动车局在冷却系发展中的职责 332

9-5.1 第二与第三阶段的研制试验（简称：研制试验Ⅱ和Ⅲ） 332

表9-5 美国陆军试验与鉴定局的试验类别 333

9-5.2 环境试验 334

表9-6 用于器材寿命循环试验的 “陆军规则” 337

9-6 军用系统研制说明 337

9-6.1 研制试验（DT）和使用试验（OT）的实施 338

9-6.2 研制试验 339

9-6.3 使用试验 340

9-7试验机构 341

参考文献 342

附录 344

附录A 344

A-1 油冷器性能 344

A-2 典型的散热器芯的性能——散热片与管芯 361

附录B 367

B-1 冷却风扇的具体结构和工作特性 367

B-2 混流式风扇 377

B-2.1 军用车辆发动机冷却问题的最优系统设计途径 377

B-2.2 发动机冷却系统用的混流式风扇 377

B-2.3 混流式冷却风扇在军用车辆中的安装 379

B-2.4 系统设计 380

B-2.5 冷却系统的优化 381

B-2.6 明确计量单位 382

B-3 底特律柴油机公司的冷却风扇 387

附录C 394

C-1 防弹格栅性能数据 394

D-1 散热器的试验和鉴定方法 401

附录D 401

表D-1 试验台的振幅 403

D-2.1 油-气式冷却器 404

D-2 发动机／传动装置油冷器的试验规格和程序 404

D-2.2 油－水式冷却器 406

D-3 风扇性能的试验方法 407

表D-2 各种气压条件下的饱和空气与部分饱和空气的密度 411

D-4 冷却水泵试验 412

D-5 XM803实验坦克热模型的仪器清单和安装简图 413

D-6 冷却系统的除气试验 418

表D-3 稳压箱热熄火能力 420

D-7 美国陆军坦克机动车局推进系统实验室M110产品改进试验计划的№699号试验大纲 421