提起1991年的海湾战争,在许多人的心目中还记忆犹新。在此次代号“沙漠风暴”的行动中,除了被称作“悍马“的高机动性多用途轮式车的神勇善战,还有一款快速突击车在战争中发挥了特殊的作用。这款被称作FAV(FasI Attack Vehicle)的快速突击车,被用来装备美国特种部队和海军陆战队,还提供给英国空降特勤队、荷兰皇家海军陆战队和沙特阿拉伯特种部队使用。该车被空投到地面后可以立刻行驶,使空降部队的机动性大大增强。

2001年2月,武汉凌云集团有限责任公司特种汽车制造厂自行开发的高机动性越野车,在北京通过了各方专家和相关技术部门的鉴定,从而填补了我国在此种车型上的空白。为此,本刊记者专程到武汉采访了此款车型的设计师郭元正总工程师。

郭元正:武汉凌云科技集团有限责任公司特种汽车制造厂总工程师,1962年毕业于清华大学汽车工程系,1967年一1998年,在第二汽车制造厂担任设计与开发。1999年到凌云集团。

记者:郭总,你好!刚才在汽车车间,我看到7、8辆的军用汽车。它们的外形与一般的民用车不同,车体很宽,车架却显得很单薄,为什么这样的车型被称作高机动性越野车,或是伞兵突击车呢?

郭总:所谓高机动性越野车,它对各种地形和气候有很好的适应能力,也就是说要有很高的越野性能;另外,它还具有快速转移的能力,即除了它本身能高速行驶外,还能够被空运,甚至空投。高机动性越野车首先应该是轻型;第二就是它的机动性,也就是它的越野性,从主动性上说要能适应各种地形、地貌和气候,从被动性上,要能被空投、空运,即可以被快速的转移,而突击,则是体现了车辆的灵活和轻型;第三这种车型应该是4轮驱动,而旦,还应该是前后独立悬架,只有这样它才能兼越野性和平顺性于一身。因此,从定位上说,此款车型首先是满足特殊环境特点的军车。

记者:我注意到这款车提供的技术数据,它的车宽达到2100毫米,比一般的车型宽出许多,而它的最小离地间隙也在320毫米,这样来看,此款车型在整车的总体布置和性能上一定有许多特殊的地方吧?

郭总:整车的总体布置和整车的性能,两者是相互联系的,它们之间的优化匹配,就会造成完美的结果。

如果需要汽车有很好的越野性,首先就要具备良好的通过性,即车体的离地间隙要大,所以,我将这个尺寸定为320毫米,而我原来参与设计的东风EQ2102中型卡车的最小离地间隙才是305毫米,所以说320毫米,对于轻型车来说,已经是一个近乎苛求的尺寸了。

此外,如果需要汽车具有很高的机动性,车体的高度要小,重心要稳,因此,这辆车的车体高度不得超过1650毫米。因此,它的最小离地间隙和车体高度之差只有1330毫米,也就是说,这是驾驶员和全体乘员的活动空间,人体工程学的应用,在这辆车上几乎到了极限状态。

从图片上你可以看到,为了压缩汽车高度,采用了发动机横向后置的方案,这样车体的前部比较低,使驾驶员的视野开阔许多,也进一步使车辆的顶部降低,从而使整车的高度减小,而油箱的位置则是在车体前面的备用轮胎下面。

为了使汽车具有高越野性,这辆车采用了4轮全驱动,同时,为了保证车辆行驶的平顺性,采用了前后独立悬架,这样不仅使得轮胎的着地性比较好,也提高了汽车抗冲击的能力。在轻型车中,4 x 4形式是有的,前后独立悬架也被经常使用,但同时具有这两种结构几乎没有,所以从这一点来说,这辆车的整体设计具有独创性。

记者:郭总,我们刚才谈到这种高机动性越野车,不仅可以适应各种地形、地貌的要求,还可以灵活、快速的移动。如果汽车从天而降之后,还可以在地面上继续行驶,那么它的车体结构是不是非常的特殊?

郭总:车身和车架组成车体,车体的结构形式有两种,一种是分开式结构,多被用于载重车;一种是合成式结构,被用于乘用车,特别是轿车。这款车型的车体为合成式结构,不同的是,由于考虑到高机动越野性和较强的抗冲击负载性的特殊要求,该车无门无窗,而所谓车身,也极少钣件,只是一些管材。因此车体的结构,实际上是由车架管材和车身管材组焊而成,形成桁架,称为车体骨架,所以,这辆车的车体结构是车架与车身合为一体的桁架式焊接结构。车体骨架的底架是主要的承载部分,其结构主体是两根矩形管纵梁,有良好的纵向抗弯性能,纵梁前低后高、前窄后宽,前低后高是为了使前后悬架的部分作用力的作用点直接作用到纵梁上;前窄后宽是为了给前轮转向让出空间,并为悬架和转向机构提供安装点。为了提高车体骨架的抗扭性能,在底部骨架下采用了交叉梁结构。

车体骨架分为前舱室、乘员室、后舱室、边箱和车等几大部分。 前舱室内放置油箱,上部是备用轮胎,下部是前主传动箱,两侧有前悬架和转向机构的支架,为了保证行驶稳定性,各支架要精确定位且不易变形,因此,前舱室有若干横梁连接以保证其强度和刚度。乘员室分前后两排,由于没有门窗,人员暴露在外,因而安置了可靠的扶手。

后舱室为动力舱,装有发动机、离合器、变速箱、侧传动箱、后主传动箱等,底部还有后悬架的支承,因为后舱支撑着很大的重量,为此采用了若干加强梁,形成一个小的框架,使受力可以均匀地分布,而且整体的强度和刚度也得到加强。边箱用来放置物品,也可用来载人,在行进时,如果部分成员站立在边箱上,因而边箱要有一定的强度和空间,因此,边箱底部由焊接在纵梁上的支架支撑,前后两端与轮罩相连。这辆车的车顶构件要求顶部能承受1000公斤的压力,这主要考虑车辆翻覆时人员的安全,要求车顶要有相应的刚度。

中国军队的高机动性越野车

(试车之后访谈继续进行。)

记者:郭总,刚才在驾驶时,我有两个方面体会最深,一是快速转弯时几乎感觉不到车辆的侧倾,而转向的准确度也非常高;二是在过坎时根本没有影响操控的稳定性,驾驶时总体的感觉是四平八稳的。这样看来,这款车型的底盘设计还是很不错的。

郭总:悬架机构是此款车型设计中的重点项目。在独立和非独立这两种型式上,选用了独立式,这是考虑到非独立悬架承受冲击的能力有限,而且,非独立悬架难以处理离地间隙大、整车高度低和平顺好等等这一系列的矛盾,因此,高机动性越野车前后悬架都采用了独立型式。经过多方对比分析,前悬架采用双横臂式、螺旋弹簧、筒式减震器的结构,为了缓和汽车在制动时的“点头”现象,上下横臂在空间形成一定的角度,而且上下横臂都为圆形管材,前悬架上并装有稳定杆。后悬架采用斜置臂式导向机构、螺旋弹簧、筒式减震器结构,便于布置,而且有较强的抗侧倾能力,斜置臂为矩型管材,有足够的强度。这样的悬架系统,经过严格的试验考核,证明它的结构可靠,行驶平顺性好,是一项比较成功的设计。

此款车型传动系统的设计,也有着独特性。该车的发动机为横向后置,为了提高低速驱动性能,又附加了一套减速装置,需要说明的是,接前桥机构同后传动箱中行星减速机构的两个档位是联动的,在接前桥时,后传动箱中同时挂入低档,不接前桥时挂上高档,这种设计在实际使用中证明是可行的。传动系中的传动轴为常用的十字轴式,但轮边传动轴采用球笼式等速万向节,这是因为汽车离地间隙大,车轮上下跳动时夹角更大,所以就以球笼式为宜,当然,前轮同时还要转向,就更需要采用这种传动轴了。

由于悬架系统设计得当,轴距为2700毫米,轮距为1850毫米,而车辆的重心又比较低(空载时重心离地615毫米,满载时665毫米)等因素,就使得车辆的转向非常稳定。

记者:我们提起轻型军车,总是同2020型吉普车联系在一起。虽然这款高机动性越野车外型上有了许多变化,可是依然使用2020型吉普车的发动机,但在驾驶时发现,尽管这辆车的重量超过了2020,但是车辆的加速性要比2020好得多,驾驶的感觉也要轻松一些。如何从设计的角度解释这种现象呢?

郭总:我们在做试验时,也有这样的体会,如果是2020吉普车开到100公里以上,感觉上是很吃力的,但是这款车就是110公里的速度都显得不费劲。我想这可能来自两个方面的原因,一是整车的外部设计,造成车辆的迎风阻力减小,二是车体的内部设计,使车辆的操纵稳定性和平顺性提高。作为一款军队用车,我们在设计时,首先要考虑它与军中其他车辆的通用性,以及操纵的可靠性和便于维修,所以这辆车的一些主要总成,采用通用型结构,以降低成本,并可以方便地获得备件。这辆车的离合器、变速箱、制动系统、车轮系统、转向系统等,都采用了同北京2020型汽车或其他车型通用的总成和零部件。

记者:作为一款高机动性越野车,除了必不可少的一些汽车性能方面的试验,还进行了哪些专项的特殊试验呢?

郭总:我想这款车型最特殊的专项试验,应该是空投方面的试验,就象你刚才看到的几辆车和驾驶的一辆。都做过3次的空投试验,其中有一辆被空投了10次。

另外,专项的试验中,还包括高寒、高温、高原、湿热的试验,以及各种路面,如沙石路、泥泞路、戈壁滩等路面的试验。我们的试验公里数达到10万公里。

记者:我从有关的资料看到,美国、英国、法国等国都有这样的车型用于军队。虽然这款高机动性越野车的开发填补了国内一项空白,但是与国外的同类车型相比还存在着哪些差异?

郭总:从车身外型来看,我们的设计与国外的这些车型基本相同,他们有些车型也采用发动机后置。我觉得最大的差异还是车体的重量,比如,美国的快速突击车重量是96O公斤,而我们的重量为1700公斤,这主要是钢材的质量决定的。另外国外同类车型的操作也更简单,甚至根本没有离合器。我以为作为这款高机动性越野车,还有许多方面需要改进,如噪音大,变速杆位置不清晰,以及车辆可靠性的提高。我们的下一代产品,决定使用风冷发动机,此外,在人机工程方面也要有所改进。

记者:我觉得现在军用产品向民用的转化已经成为一种趋势,就象美国的“悍马”,虽然最初投入使用时是一款地地道道的军用车辆,但是最终成为美国汽车市场最具个性化的越野车。作为这款车型的设计师,你觉得这款车型有向民用市场转化的潜力吗?如果作为民品,它又需要哪些方面的改进?

郭总:以70年代二汽的生产为例,当时只考虑军用车辆的需要,忽视了向民品转化这样一个过程,后来就造成被动。我以为,现在高机动性越野车开发的最终目的,还是转 向民品的生产。作为一款具有个性化的越野车,虽然不会有太多的消费群体,但是这部分市场真正做起来也是非常有潜力的。尤其是我们凌云集团,不仅有很强的经济实力,还有很强的科技开发能力,因为它的主要的产业就是修理飞机,所以这款高机动性越野车的设计中,我们也运用了修理飞机的一些技术,比如车体外型的焊接点,我们就采用了卯接的工艺,这也为车型的个性化增加了许多亮点。当然,如果向民品转移,车辆的人机工程、操作稳定性和被动安全性等方面还要有更多的改进才行。

配备了汽车绞盘

总体评价:

该车设计新颖、实用,总布置合理、巧妙,在采用国产总成的前提下,很好地处理了各方面的矛盾。设计上吸取了大量国外先进技术和经验,并根据我国国情加以改造、提高。传动系设计独特,为了提高驱动能力,增加了一级减速装置。前桥驱动与低速档同步选择,即方便又实用。

该车4轮驱动,独立悬挂,离地间隙大,通过能力、越野性能都十分突出,而国外大部分同类车都是后轮驱动。该车选用了大部分国内成熟的总成,因此成本低,易于保养、维修,并且通用性强,大大降低了整体费用。

当然,应选择一些轻质合金钢和复合材料,尽最大可能降低车重。选用风冷发动机,提高车辆性能和可靠性。我们相信,在第一代的基础上,一定能够开发出更好的第二代产品。