俺最早对车辆的兴趣来源于小时候作伪军迷的经历。装甲车辆对每一个对机械美感有着固执偏好的小男孩或许都有致命的吸引力。相比之下,民用车辆显得太过纤弱。直到学车之后,俺才慢慢对民用汽车发生兴趣,最终变成伪车迷嘿嘿。毕竟,俺不像正儿八经服过役的西蒙兄那样,有机会驾驶真正的军用轮式车辆。
军用轮式车辆与民用车辆之间的鸿沟是如此巨大,以至于大多数只关注民用车辆的车迷都忽视了二者的分野。民用车中注重极速与高速操控的车迷自然不会关注军车;越野车迷则大多对越野性能强悍的军用车辆艳羡不已,但所能了解到或接触到的只是民用版的军车。北汽勇士的民版算是保留了军版的大部分原始设计,但仍然有所变化。而最典型的例子,是HMMWV及其商品化民用衍生品Hummer series
有关HMMWV与Hummer的来源及演变历程的材料在网路上汗牛充栋,无庸赘述。Hummer的每一步发展,就是将军版原初设计改造为更贴近民用车辆需求的过程。实际上,从H2开始,Hummer车系所用底盘已经与H1乃至其原型HMMWV毫无关联,但H1所奠定的品牌形象早已深入人心。这是Hummer品牌的立足点,也是其忠实客户群的认同所在。然而,经济危机背景下,节能减排的主题是任何车厂都无法回避的话题。从H2到H3/H3T,Hummer的车型越来越小,越来越城市化,甚至还用上了V6发动机。倘若Hummer为了迎合市场,背弃固有的品牌形象和车型定位,转向销路更好的中型SUV,乃至紧凑型SUV,它的客户能够接受一辆四缸、液力耦合式或电液摩擦片式差速锁的Hummer么?结果也只能泯然众人而已。
最近看了迷你剧Generation Kill,反映的是2003年陆战一师第一侦察营在伊战中充当先遣队的经历。HMMWV作为侦察营主力载具,频频出镜,贯穿全剧始终。其中颇有些细节,能够反映军用轮式车辆的特点。正好借此聊聊这些绝大多数不曾出现在民用车辆上的特点。
● Generation Kill
● HMMWV四向视图
● 有一个细节需要注意:以上两组的四向视图因来源不同,故部分数据有所出入。以接近角为例,从AMG官网上链接过来的头一组(前三张)标称数值为54° ;后一组标称值为63° 。根据AMG官网的注释,根据不同车型,HMMWV的接近角在45°到56°之间浮动,离去角则在35°至46°之间。后一组图片仅供参考。
HMMWV的全名是High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle,即“高机动性多用途轮式车辆”。因此,即便后来GM大力宣扬其越野性能,也无法掩盖其出身乃是一辆纯粹的高机动性1.25t级别轻型载重卡车的身份。换言之,就军用车辆而言,技战术指标才是决定其总体布置、动力选择、驱动形式等基础设计的来源,而民用车辆则很大程度上取决于其市场定位。后者限定了民用车辆的成本核算及用途指向,并在此基础上,决定车辆的总体布置和动力、驱动等设计。
● 强悍的军用底盘构造
● H2的底盘和H1、HMMWV是两回事儿
从以上四向视图不难看出,HMMWV的接近角、离去角及离地距极其惊人,远高于大多数硬派越野车,全面超越所有城市SUV。然而,它的轴距长度也异乎寻常,达到3.30m之巨。这一数值甚至超过了现款Benz S级的长轴版。如此长的轴距显然不利于极限条件越野,比如跨越陡峭的驼峰。很难想象,这种看似矛盾的设计出现在民用越野车上。相反,为了最大限度提高越野能力,很多越野车在推出四门版的同时,更是力推两门版,强调其极限越野乐趣,比如三菱帕杰罗和Jeep牧马人和卢比肯。这就需要回到HMMWV的设计初衷上。
● 短轴版Rubicon的三把差速锁确保了其攀爬能力
HMMWV的技战术要求很明确,在达到高机动性的前提下,保证1.25t的有效载荷。这里的高机动性,突出的是超越普通军用轮式装甲车辆(比如LAV)的公路性能,以及在大部分无道路条件下,能够接近前者的越野能力。换言之,US Army招标伊始,就没指望4WD的HMMWV具有6×6、8×8轮式车辆的极端越野能力。HMMWV首先是一辆卡车,而非越野车。它必须通过足够长的轴距,保证载货空间以及发展为通用平台所需的冗余度。同时,对接近角和离去角的高要求决定了四轮四角的设计,这也从另一方面决定了HMMWV的超长轴距。在越野性能的考量上,穿越性显然比攀爬能力是更具压倒性的因素。
另一个值得注意的是其宽达1.82米的轮距和2.18米的车宽。这一尺寸在城市道路和停车场就是噩梦。但HMMWV需要这一宽度满足其低重心、高负载的要求。特别是在实际使用过程中,HMMWV的超载频率及超载幅度是远远不会少于春运期间全国各地的长途客运汽车的……在高负载条件下保持较高的越野能力,低重心是必然要求。作为通用平台,加装武器后重心也会大幅升高。宽轮距可以提供一个足够稳定的射击平台。但对民用车辆而言,这些设计显得过于冗余,只会毫无必要地增加成本。
造成惊人车宽的另一个原因是前中置发动机的设计。发动机完全位于前轴之后,前风挡之下,并向后延伸入驾驶舱。这仍然是基于改善重心分布的考虑,既减轻前悬负荷,使陷车时更容易脱困,还能在爬坡时减少重心转移的幅度,保持轮胎的抓地力。此外,在制动时,特别是紧急制动下,前悬压缩程度会因此而减小不少,可以保持更好的车身姿态,维持制动效率。
但这种设计也会带来很多问题。比如发动机位置过于靠后,造成检测、保养、维修困难。此其一。其二,发动机的热量很容易进入驾驶舱。其三,防火墙面积增大,设计困难。其四,隔音、隔热物料敷设面积增大。这些对于军用型不成问题。尽管人机工程是军用车辆不可缺的一部分,但人机工程不等同于舒适性。隔音物料对HMMWV而言完全就是浪费,隔热物料只需要保持在最基础的水准即可。大多数HMMWV在使用时都是开窗驾驶,有些HMMWV压根就没有车门或是没有侧窗玻璃。然而,对于民用车型,这就是不可容忍的问题。
HMMWV的冗余设计还有很多,例如粗壮的双叉臂悬挂和弹簧。这对于高速、高负载、高强度、长时间的越野也是必不可少的硬件。这四个特点也是军用车辆战斗越野和民用车辆越野的区别。无论是长途行军还是交火状态,只要条件允许通过,HMMWV不可能因为道路状况恶劣而减慢车速——在敌方火力下暴露时间越长,遭到毁伤的几率越高——除非是出于精确射击的需要。这对非承载式底盘的大梁、悬挂的刚度和强度都提出很高要求。民用越野车,哪怕是硬派越野的标杆Jeep卢比肯,其底盘刚度也是无法与之相比的。
● 粗壮的悬挂摆臂
● 高扁平比胎
比如在高速冲坡时,即便有可能在峰顶托底,HMMWV仍然会利用强大的扭矩和速度直线穿过,而非选择曲线绕行。对于战斗状态下的军车而言,刮底是再小不过的损伤了。前面提到轴距长会成为通过性的短板。HMMWV的解决方案很简单:升高悬挂,平整底盘。可以看出,HMMWV底盘异常平整,护甲完整,即使刮底也不会对排气管和传动轴造成损伤。此外,为了提升离地距,安装了Wheel Reducer Gear,它可以将扭矩在车轮处再次放大,并能将传动半轴安置于轮轴上方。
HMMWV所有变型车均采用坚固、耐用、易维修的钢毂,这很容易让不熟悉的人认为其用的是鼓式刹车。其实HMMWV仍然用的盘式刹车,刹车盘不在胎铃内,而是装在了差速器的两侧,以减少刹车盘被石块卡到的可能。
早期HMMWV的动力来源于GM的6.2L V8 水冷柴油机,峰值功率150hp/3600rpm,在1700rpm就能达到最大扭矩400Nm。后期采用的6.5L V8柴油机燃料适应力更强。考虑到HMMWV编队行驶速度很少超过50km/h,HMMWV满载下55mph的最高时速已经足够满足要求。至于轻载下110km/h的极速几乎没有实际意义。结合HMMWV的接近角和离地距,在强大扭矩作用下,HMMWV可以轻松爬上60%的陡坡。
● 6.2 V8 引擎
● 编队前进
● 冲坡
尽管HMMWV的总体布置和动力选择都暗示了其强悍的越野能力,但最终决定其越野能力高度的仍然是驱动形式。
● 从纸面上看,HMMWV全时四驱的驱动形式几近完美
HMMWV具有一个可手动锁止的分动箱。在附着力良好的路面上,开放式分动箱可以通过前后轴的托森差速器自动分配扭矩。当遭遇陷车时,锁定分动箱,即可将全部扭矩传输给未打滑的轮轴。此外,结合每个轮上都装备的Wheel Reducer Gear,只要Torsen差速器感知到某个轮胎打滑,齿轮组就会将扭矩传递到其他车轮。Torsen差速器可将两到四倍的扭矩从一个车轮传递到另一个车轮。这是托森差速器优于普通开放式差速器之处。
然而,由于前后轴均缺少轮间差速锁,会出现某一个轮子完全打滑的情况下无法将其锁止,导致扭矩完全流失。HMMWV的应对办法是基于ABS架构的牵引力控制系统。当一个车轮打滑时,加以制动,同时由轮间差速器将扭矩传输给未打滑的车轮。
但在实际应用状况中,这套系统并未表现出很高的效能。在Generation Kill中,至少出现了两处陷车场景,均无法自行脱困。
● 第一处是在桥上,前轴陷入弹坑
● 即使挂上四驱低速挡(4L)也无法脱困
问题来了:这种陷车并非极端情况,至少后轴还能获得扭矩,何以无法自行脱困
原因一:弹坑内瓦砾碎石多,附着力差,前轮均打滑;
原因二:见图
注意图右侧即为陷车车辆,其左后轮正好在坑后方土堆的反斜面上(桥对岸是敌军)。这就意味着有三个轮(前轮+左后轮)需要充足的扭矩来攀爬。然而,考虑到陷车车辆的车身姿态是向前向右两个方向倾斜,那么在悬挂的质量分配上,右侧的前后轮能够获得最大抓地力,而左侧两个车轮附着力不足。那么,即便不考虑扭矩在前轴打滑中的流失,左后轮在获得大扭矩输入的时候,由于压力不足,也将打滑,进而使右后轮无法获得足够的扭矩。
这时候,如果HMMWV具有轮间差速锁,或者牵引力控制系统能够发挥作用,将大部分扭矩分配到右后轮,仍然有可能实现自行脱困,可惜失败了。
● 最终,依靠USMC队员靠人力抬起车头,倒车脱困。
最后的解决办法倒也反映出前面提到HMMWV前中置发动机布局所带来的好处:质量分配均衡,前轴负荷低。否则,光靠人力去抬其沉重V8柴油机的车头,够呛。
● 第二次是前轮陷入水坑坑底淤泥
● 前轮完全陷入坑底,失去抓地力
● 后轮在坑边淤泥上,附着力很低。考虑到前倾严重,重心前移,后轮的抓地力可想而知。自然也严重打滑
● 四轮均失去抓地力,这回无论哪种驱动形式都不重要了,只有等待拖车救援
至于为何AMG在设计之初没有将轮间机械差速锁纳入考虑范畴,其原因仍然源于车型的基本技战术要求。
的确,手动机械式差速锁(牙嵌式)可以在最恶劣的条件下将扭矩输入能够有效抓地的车轮,保证车辆的自行脱困能力。它的结构、操作,都很简单,可靠性毋庸置疑。然而,它仍然增加了部件数量和操作繁琐性,而在战争条件下,误操作和遭遇恶劣环境的几率大大增加,这意味着潜在的故障率。故障率将直接导致后勤维修和备件仓储负担的升高。至于极端的越野情况,在预先有效侦查的前提下,往往是可以回避或用其他方式加以处理。至于伊顿差速锁,电子控制的产品在恶劣条件下出问题的几率远高于机械产品(比如涉水、长时间高温),更难以列入装备。
对于HMMWV而言,穿越性的考虑永远高于攀爬性。前者要求的是长时间、长距离、高负荷、恶劣路况的机动性,后者强调的是极限条件下的攀爬能力。就军队而言,类似Rubicon小道那种极端艰险的路段,本来就非HMMWV乃至任何军用轮式车辆的舞台。
收工~
2010-07-23
你轻轻一赞
是我大大的动力