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