影響車輛越野機動能力的因素研究

劉常青，沈阿榮

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

未來戰(zhàn)爭對車輛裝備發(fā)展不斷提出各種新的要求，由于機動性能對于軍用車輛具有特殊重要的意義，提高車輛的機動性能是重中之重。為適應(yīng)未來信息化戰(zhàn)場大縱深、地域廣和高速度的要求，車輛首先應(yīng)具有在戰(zhàn)區(qū)各種道路或無路地帶的高速機動能力。

文章對機動能力中平均越野機動速度進行研究，通過對典型的越野路面進行分析，找出影響車輛越野機動能力的主要因素，以便在車輛開發(fā)中有針對的進行設(shè)計優(yōu)化。

1 軍用機動能力概述

由于機動性能對于軍用車輛具有特殊重要的意義，一些發(fā)達(dá)國家將軍用車輛按機動性能進行了劃分，將軍用車輛劃分為高機動性、標(biāo)準(zhǔn)機動性和有限機動性車輛。

所謂高機動性車輛，主要是指在多種復(fù)雜地域上具有較強行駛能力的車輛。這些地域包括：各種等級公路、等外公路、急造軍路、鄉(xiāng)村道路等道路；各種不平硬地面；沙漠、沼澤、灘涂等松軟地面；還有濕滑地面；冰雪地面等特殊地面；此外，還包括跨越溝坎、彈坑、凸嶺、水障、灌木等障礙。上述行駛能力包括：通過性能和安全行駛速度。從廣義上講，部分高機動車輛還應(yīng)具備通過鐵路、輪船、飛機等運輸工具進行遠(yuǎn)距離投送的能力。

影響車輛越野機動能力主要是地形特征、車輛的性能及駕駛員的駕駛技能。文章主要對地形特征及其對車輛性能的要求進行分析。

2 越野工況分析

地形特征直接影響車輛的性能發(fā)揮。車輛在等級公路或碎石路面上行駛，都具有良好的性能。但是如果車輛在有各種復(fù)雜地形的越野路行駛，情況就會變得非常復(fù)雜。在車輛越野行駛過程中，除了平時行駛時受到的摩擦力、驅(qū)動力和穩(wěn)定性問題外，還存在著各種型式的自然障礙和人為障礙，地形特征是影響車輛越野機動能力的主要因素，如山坡、巨石、臺階、溝塹、坑洞和樹樁等。各種不平路段是一種特殊的障礙，這種路面凹凸不平，使車輛的傳動系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈的振動，這些振動會傳遞到車身，嚴(yán)重影響車輛機動速度、可靠性和人員的疲勞程度。另外，軍用車輛行駛的路面通常是軟土，松軟路面是制約車輛（特別是重型車輛）越野行駛的重要因素。

圖1 典型越野工況

以典型的某軍方試驗場越野路為例，以丘陵地帶自然路面為主，局部適當(dāng)修整，有效路面最窄處為 4m，最大縱坡35%左右，包括砂石路、碎石路、河灘路、石塊路、泥濘路、坑洼、草地等典型越野路面及連續(xù)彎道、陡坡、凸嶺、側(cè)坡、扭曲、搓板等復(fù)雜地形。

3 越野機動能力影響因素分析

3.1 整車幾何尺寸

車輛的總體布置、結(jié)構(gòu)和尺寸對車輛的越野機動性有著直接的影響。車輛的幾何特征，如接近角、離去角、縱向通過角、最小離地間隙，是影響車輛地形通過能力的關(guān)鍵要素。合理的車輛幾何特征可以使車輛在越野路面不會發(fā)生干涉危險，同時這些幾何特征不會對車輛的人機工程、質(zhì)心高度等參數(shù)產(chǎn)生負(fù)面作用。

圖2 越野機動對幾何尺寸要求

3.2 動力性能

越野路面的彎道、坡道、凸嶺等路面，對車輛動力性提出了很高的要求。在越野路面行駛經(jīng)常處于加速、制動工況，因此充足的發(fā)動機功率、良好的傳動系匹配及差速器型式是較高越野機動速度的基礎(chǔ)。而越野路中存在很多泥濘、松軟路面，為了在這些工況車輛驅(qū)動力得以充分的發(fā)揮，車輛必須具備較大的接地面積。

3.3 制動性能

為了應(yīng)對越野路各種障礙，減少車輛沖擊，使車輛不發(fā)生側(cè)翻、沖擊過大而損壞，使人員不過早疲勞，車輛會頻繁制動，以較低的車速通過障礙。因此，較大的制動力、較好的制動效能恒定性、較佳的制動時方向穩(wěn)定性是車輛以較高速度機動的安全保障。

3.4 平順性

良好的平順性，可以將路面的沖擊過濾和吸收，有效降低車輛振動，避免乘員疲勞，從而使車輛具有較高越野機動速度的能力。較高車輛通過惡劣路面時，還會產(chǎn)生懸架擊穿，此時將使車輛受力急劇增大、人員承受的振動加速度變大，嚴(yán)重影響車輛的可靠性和人員的疲勞度；懸架除擊穿外還會懸空，從而使車輪喪失部分驅(qū)動力，影響車輛的加速和制動性能。

為減少路面的振動傳遞，懸架的剛度越小越好；而為了降低懸架的擊穿概率，要求具有較大的上行程和合適的懸架剛度；為了降低懸架懸空概率，又希望懸架剛度較小且具有較大的下行程。較大的懸架行程又會影響輪胎定位參數(shù)變化及整車布置，且彈簧本身結(jié)構(gòu)特性及整車布置原因，懸架必須要在懸架剛度、車輪行程中取最佳優(yōu)化值。因此，可以通過對越野路面分析，利用仿真軟件建立虛擬路面，對前后懸架的偏頻、阻尼比進行優(yōu)化，從而使車輛達(dá)到這些性能的最佳平衡點。

3.5 操縱穩(wěn)定性

良好的操縱穩(wěn)定性，可以使車輛以較高的速度通過彎道，從而提高越野機動速度。通過合理的懸架剛度匹配、較低的整車質(zhì)心高度，必要時增加橫向穩(wěn)定桿，使車輛具有良好的操縱穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

越野機動能力是高機動越野汽車重要的技術(shù)特征。通過對典型的越野路面分析，影響越野機動能力的主要因素有整車幾何尺寸、車輛動力性能、制動性能、平順性、操縱穩(wěn)定性等。通過對整車布置、發(fā)動機性能及發(fā)動機與傳動系的匹配、輪胎參數(shù)、制動參數(shù)、懸架參數(shù)等合理選擇匹配，使車輛具有較高越野機動能力，對軍用車輛越野機動性設(shè)計具有一定的參考價值。