第二章 轮式战车总体设计技术
第一节 简介
一、形势与任务
在新军事变革背景下，“更加轻便、更加机动、更加灵活”的陆军建设思想已成为主流。未来陆军应对的城市作战、反恐、防暴、维和等快速机动作战和低强度作战将越来越多，而反应和部署速度更快的轮式装甲战车必将在其中发挥举足轻重的作用。这股“塑造新型陆军”的强大牵引力量，从根本上决定着轮式装甲战车的发展趋势。
美军未来的陆军将建设成为“一支反应更迅速、部署更便捷、行动更灵活、能力更全面、生存能力更强和耐力更持久的部队”。为实现这一目标，同时为了解决目前重型师过重，轻型师火力不足，无法有效应对突发事件的问题，美国陆军已经开始建立一支“轮式化”中型部队（即6支“斯特赖克”旅）。俄军于2000年将常规力量分为边境防御部队、机动部队和战略预备队，其中机动部队是建设的重点，装备轮式装甲车辆的轻摩步旅和空降师、旅则是机动部队的主体。英国也正式宣布研制自己的“未来快速反应系统”，装备发展思路是以17～25t的中型装甲战斗平台系列为主。德国陆军正在进行重大体制改革，目标是建成一支拉得出、上得快、有战斗力和持久作战能力的对外干预力量，拟将重型师改编成轻型师，主战装备也将从以坦克等重装备为主改为以便于机动和易于空运的轻型轮式装甲车为主。
在这种背景下，各种轮式主战装备，特别是155mm轮式自行火炮、120mm轮式自行迫击炮、装甲突击车（坦克歼击车）、轮式自行高炮和弹炮合一防空武器系统，以及多用途（中型）轮式装甲战车的发展势头非常强劲。可以预见，在未来战场上，这些轮式装甲战车以其招之即来的高机动能力和并不逊色的火力，而必将成为陆战中坚力量。
二、轮式战车的总体设计思路
（一）设计与研制背景
现代意义上轮式装甲车的发展始于20世纪60年代，真正发展是在70年代以后。各国普遍建成的现代化公路交通网，为轮式装甲车实施快速机动作战创造了外部条件，同时现代汽车工业的飞速发展也为轮式装甲车的发展提供了成熟的技术基础。因而轮式装甲车进入到快速发展阶段，在世界各主要国家军队中的装备规模也日益增大，成为20世纪后期各国轻型机械化部队和快速反应部队的主要作战装备。轮式装甲车也在近代的几场局部战争中发挥了重要作用。像1999年的科索沃战争，俄军特种部队乘坐BTR-80轮式装甲车长途快速奔袭，先于北约军队占领普里什蒂纳机场，掌握了战争结局的主动权，就是轮式装甲车最著名的战例。
进入21世纪，随着战争形式逐渐演变为低强度高烈度地区武装冲突和反恐作战。而轮式装甲车因其具有较高的机动速度、较低的油料消耗、保障依赖度低、乘坐舒适、抗地雷和肩扛武器攻击等诸多优点，非常适合于快速部署和在缺少支援和保障的条件下遂行中低强度作战任务，而且轮式装甲车比起坦克等履带式车辆较为“温和”的形象，更是成为了各国维和、平叛行动的先锋。因此目前世界各国都非常重视轮式装甲车辆的发展。
目前这些国家研制出来的轮式装甲车外形都差不多，高大威猛，线条流畅。而且基本上都是借鉴瑞士和德国的几款轮式装甲车设计的。
实际上研制轮式装甲车对一个国家的基础工业水平要求很高，需要一整套完善的设计加工工艺和科学的试验体系。比如我国最初研制BK1970轮式装甲车的时候，没有任何资料和经验，都是借鉴国外的设计，根据人家的图纸加工出的主传动齿轮，往往还没到使用寿命就会断裂。后来才知道，如果加工过程中齿轮键根部有一点点的误差就会导致齿轮提早断裂，而这个地方需要放大200倍才能进行检查。很多像这类细节方面的检查没有丰富的设计制造经验是不会了解的，而这些经验也都是经过几十年的发展一点一点积累并完善起来的。我国也是先试验研制了多款轮式装甲车，在积累了一定的基础和经验后才发展出目前较为先进的轮式装甲车。
各国研制的各种装甲车倒是有很多，但是称得上成功的不多，像德国、法国、俄罗斯和瑞士等几个具有较好工业基础的国家，轮式装甲车的研制发展都已经形成了体系，研制的多款轮式装甲车性能都比较不错，也各具特色，比如意大利的轮式装甲车较为重视火力，搭载的武器口径都比较大；法国的轮式装甲车则强调搭载步兵作战，因此更注重载员舱的舒适性和防护性；德国研制的装甲车则侧重于整体的均衡性，各方面搭配的比较平均，而且加工工艺水平很高，个个都像工艺品。但总的来说，俄罗斯的BTR系列和瑞士的“锯脂鲤”（又名皮兰哈）系列轮式装甲车才称得上是东西方轮式装甲车的代表作，对当时东西方阵营内国家的轮式装甲车发展都产生了较大的影响，也都经过实战的检验，算是较为成功的车型。而目前已经发展到第五代的瑞士“锯脂鲤”轮式装甲车家族，更是几乎每代产品都会成为其它国家轮式装甲车发展的标杆，从美国的“斯特瑞克”装甲车也是其家族成员就可见一斑。
（二）轮式战车设计难点与关键技术
一是减轻重量。轮式装甲车在设计方面最重要的就是要兼顾重量、防护性和机动性之间的矛盾。现代的轮式装甲车要外挂装甲，要装遥控武器站、要装空调改善人机环境、要装制氧装置适应高原作战等，这些都会增加重量，但同时还要保证空运和浮渡能力，归根结底就是要减重。比如说轮式装甲车都采用的是钢质的民用发动机，不像坦克采用专用轻型铝制发动机，这样带来的优点是成本低，使用寿命长，能达到10万千米的大修期，而不像坦克跑1万千米就要大修。但缺点是发动机重量较大。因此在设计上只能从其它方面来减轻重量，比如采用薄钢板焊接车体，但这又带来另一个问题，就是不好加工，薄钢板在焊接的时候容易变形，这就又需要在设计上优化车体的各个受力部分，以避免变形。所以减重是装甲车设计方面一个最重要的问题。
二是改善人机环境。由于武器装备的人机功效对部队作战效率的影响越来越大，所以目前各国都特别注意轮式装甲车人机环境的改善。人机环境改善最重要的就是降噪问题，因为轮式装甲车是密闭在一个空间内，所以行驶的时候，发动机系统、传动系统、车轮摩擦以及车体震动都会产生较大的噪声，目前的轮式装甲车在40km/h以下速度行驶时，车内人员还可以交谈，一旦超过60km/h，乘员的交流就困难了。另外噪声会造成车内人员的疲劳，降低作战效率和执勤时间。降噪普遍的做法是安装动力舱隔音板，增加车内吸音内饰等措施，另外还可以通过优化设计来降低噪声。这里存在一个东西方装甲车在设计理念上不同的地方，俄罗斯的轮式装甲车是将车轮的传动机构包含在车厢体之内，这样虽然车体可以保护传动机构，但却增加了噪声；而西方国家则是将车轮的传动机构放置在车厢外部，这样虽然传动机构不能受到车厢体的保护，受到攻击时容易损坏，但却降低了噪声，而且车厢底部是平整的一块，增大了车厢容积，可以安装更为舒适的悬吊式座椅来提高乘坐舒适性，延长执勤时间。总的来说就是俄罗斯注重设备的防护，而西方国家更为重视人机环境。
其实这些设计难点总的概括起来还是一个成本问题，优秀的装甲车就是要在成本、机动性、防护性能和人机功效四大方面取得最佳的均衡点。
（三）轮式战车设计特点
目前世界各国轮式装甲车在研制思路上虽然各不相同，但总体上都具有两大趋势，那就是车族化和模块化理念贯穿整个设计制造过程。
1.车族化
所谓车族化，就是在一款通用轮式装甲底盘上，开发出各种不同用途的作战车辆。世界各国的研制思路基本都是先研制出6×6或者8×8的装甲人员输送车型，等技术成熟后再在这款装甲输送车基础上逐渐发展出如指挥车、侦察车、雷达车、火力支援车、自行榴弹炮、自行迫击炮、坦克歼击车、反坦克导弹发射车、三防侦测车、抢救车、工程车和救护车等不同用途车辆，形成一个大的车族。例如我国的WZ-551系列6×6轮式装甲车就已经发展出十多种改型车，形成了较为全面的车族。
从研发角度来说，实现车族化可以缩短改型车辆的研制时间，减小研制经费。
从实用角角来说，能否形成车族也是检验一款轮式装甲车是否优秀的一个重要的标志。因为一款装甲车一旦形成较完整的变型车体系，就可以为作战部队提供全面的支援保障能力，而且采用同一底盘，车辆各个零部件的通用程度很高，使部队在获得全面作战能力的同时并不需要增加额外的保障工作量，所以车族化设计思想非常符合“精干可靠”的未来建军思想。例如美国的“斯特瑞克”旅就是由“斯特瑞克”车族的各种不同功用变型车构成的。
2.结构模块化
所谓模块化结构是指“系统模块化”、“武器模块化”和“防护模块化”这三个方面。
“系统模块化”是指这款轮式装甲车基于一种通用基型底盘，使车辆的主要部件实现标准化设计要求，车族化程度更高。德国研制出的“拳击手”模块化轮式装甲车将车体分为驱动模块和任务模块两大部分，可根据任务组合成不同的车型，是系统模块化设计的典范。
“武器模块化”主要是指装甲车辆可以根据不同战场的要求配备不同的武器站及武器，实现不同武器的任意搭配安装，使战场打击能力更加灵活。芬兰研制的AMOS（先进迫击炮系统）算是武器系统模块化的典型代表，它是一套包括2门120mm追击炮和炮塔在内的模块化组件，可以装载在各种装甲车辆甚至舰艇等多种类武器平台上。
“防护模块化”则主要体现在可以视威胁程度的不同，给车辆附加不同厚度的模块装甲，而且这些附加的模块化装甲在空运时还可以拆下来，降低整车的重量。
装甲车辆模块化，不但可以根据需要任意组合成各种功能的变型车，增强了装甲车辆的通用性。而且在设计车辆时，还可通过利用以前研制的标准模块来简化新设备的设计工作，缩短了设计时间，使设计人员能够更好地控制车辆的尺寸与重量，在战斗力和快速部署能力之间求得最佳性能比。另外车辆在战场出现问题时，可以只更换出故障的模块，改变了以前战场上车辆“局部坏死，整车瘫痪”的局面，使得装甲车辆战场的淘汰率大大减少，服役寿命也延长了。
虽然模块化设计优势很大，但也并不是完美的。因为模块化意味着通用性，这势必导致车辆要为适应所有可能加装的系统而预留位置，这就造成了整车尺寸变大和重量的增加。
3.总体布局设计朝多样化发展
对轮式装甲车辆的总体布局影响最大的还是动力装置的放置。目前世界各国发展的轮式装甲车辆总体布局主要有三种形式。
（1）动力前置 这种布局是动力装置放置在车体前部右侧（或者左侧），驾驶员和车长采用串列式驾驶舱，位于车体前部左侧（或者右侧），炮塔位于车体中后部，而后部为整体式载员舱。可以使车内形成较大的载员空间，便于步兵乘坐或者安置设备等。采用此种布局的优点是：一方面动力装置处于车体前部一侧，可以将其完全隔离出去，减小对车体内的噪声和热辐射；另一方面空置的车辆尾部方便开设较大的尾门或动力操纵的跳板式大门，使搭载步兵能更迅速、安全地出入车辆。缺点是重心靠前，导致武器系统炮塔只能靠后安装，前部车体会对武器的射界产生影响。但综合考虑，总体上前置布局还是利大于弊，因此绝大多数轮式装甲车都采用这种布局方式，前置布局也逐渐成为了轮式甚至履带式装甲车辆的标准布局方式。我国最新研制的8×8轮式装甲车就采用的是动力前置布局。
（2）动力后置 这种布局是动力装置放置在车体尾部，驾驶员和车长采用并列式驾驶舱，位于车体最前部。此种布局的优点是：一方面，动力后置使得车辆重心偏后，可保持良好的水上浮渡性能；另一方面，武器系统炮塔可以尽量靠前安装，武器的射击角度较大。缺点是车尾部因为安装发动机和传动系统，无法开设尾门，搭载步兵只能通过车体侧门和顶部舱口出入车辆，这对于在战场上不能快速上下车辆的搭载步兵来说，无疑是致命的。上下车最不方便的典型例子当数苏联的BTR-60装甲车，因其动力装置放置在车尾，使得乘员上下车要爬过动力舱与车体之间狭小的通道。目前采用动力后置布局的轮式装甲车主要有南非的“獾”式和俄罗斯BTR-60/70/80/90装甲车，我国最早研制的BK1970轮式战车也采用的是动力后置布局。
（3）动力中置 这种布局是将动力装置放置在车体中部，既保留了前置并列式驾驶舱，又使得车体后部形成完整的载员舱，方面开设大型尾门以方便作战人员快速上下车。看起来好像是兼顾了前两种布局的优点，但实际上由于动力装置和传动系统处于驾驶舱和载员舱中间，会给车内带来很大的噪声和热辐射，而且会影响到车体后部载员舱的容积。因此中置布局并不常见，目前主要有俄罗期研制的BTR-4轮式装甲车和我国的WZ-551系列轮式装甲车采用了这种布局。
这几种布局方式也很好区分，一般动力前置的常规布局都是发动机位于车体前部右（或者左）侧，驾驶员和车长采用串列式驾驶舱，位于车体前部左（或者右）侧，炮塔位于车体中部，而后部为载员舱。而动力装置后置或者中置布局是驾驶员和车长都位于车体前部并列式驾驶舱内，一般都采用大尺寸观察窗，较好分辨。而中置布局就只能通过发动机散热窗的位置来分辨。
4.战场定位发生转变
轮式装甲车的发展趋势主要取决于它的战场定位，未来轮式装甲车在战争中的作用将发生改变，通过增强火力和防护力，轮式装甲车辆将会由过去的以保障任务为主向以战斗任务为主转变，由协同作战向独立作战转变。所以未来轮式装甲车在塔载火力、防护性能、混合动力以及信息化等方面将有较大的发展。比如意大利的“半人马座”坦克歼击车的最新改型，就为增强火力而特地加装了一门120毫米45倍口径的滑膛炮，这种火力堪比主战坦克，也因此被称之为“轮式坦克”。
5.8×8将成为轮式战车的主流
同6×6车型相比，8×8轮式装甲车的优势明显。首先，轮子多了，越野性能更好，车内空间和有效载重都大为提高。因为一个车轮的最大承载重量只有4t，要想提高载重量，只有增加轮子，当然也不是轮子越多越好，因为轮子越多传动系统也就越复杂，而且增加车体长度会影响转向性。8×8轮式装甲车承载能力的提升使其可以外挂更厚的附加装甲来提高抗毁伤能力，还可以安装更大功率的发动机来提高车辆的机动性。其次，8×8轮式装甲车的车内容积增大使其拥有更高的使用弹性和改进空间，可以更为轻松地搭载大口径火炮和目前流行的遥控武器站，可以在车内安装各种设备以承担不同类型的作战任务。第三，8×8轮式装甲车后部更大的载员舱空间也能装下一个步兵班的所有人员和装备而不至于过于拥挤。实际上，对于轮式装甲车来说，不论车辆的总体如何布局，车内载员舱的长度，至少要达到能放置一副担架的长度才算是比较合理。因此，综合上述几点因素，8×8轮式装甲车才是最符合要求的，平衡了装甲防护能力、机动能力、承载能力、乘坐舒适性等各项指标，成为未来的主流发展车型。
在用途上，未来6×6轮式装甲车将逐步过渡到防空导弹发射车、反坦克导弹发射车、雷达车和巡逻车等辅助作战车辆上，而8×8轮式装甲车辆则通过增强其火力和防护性，发展出各种不同用途的车型，成为继坦克之后的又一种战场中坚力量。
6.轮式战车的防护日趋完善与加强
对于轮式装甲车来说，重量较轻的优势与装甲防护力弱的劣势并存，因此，提高防护能力是未来轮式装甲战车的一项重要课题，为解决这一“生死存亡”的问题，除了采用如加大武器射程，提高机动速度，安装“三防”装置、抛射式烟幕施放装置、自动灭火抑爆系统等目前常用的防护措施外，未来的轮式装甲车还将通过以下三个方面来提高战场生存能力。
（1）改进车体防护性能 由于轮式装甲车受重量限制，都采用薄甲板技术，防弹性能有限。所以各国都是在车体的外挂内敷上做文章，通过外挂模块化复合装甲和在车内敷设防崩落柔性防弹材料来提高防弹能力。为提高抗地雷毁伤能力，均采用“V”形底甲板设计，并通过在车底部装甲板与车体之间填充吸能材料，车体外部安装防雷冲击波偏转板等措施来削弱地雷爆炸时产生的冲击能量。法国陆军未来装备的VBCI8×8步兵战车，为了提高防护能力，就采用铝合金全焊接车体，车体安装钛装甲层，车内安装凯夫拉衬层，外挂双防装甲模块。到目前为止，外挂装甲中最为简单有效的解决方法就是安装格栅装甲，这种方法最早由俄罗期在阿富汗战争中采用，后来美国给在伊拉克的“斯特赖克”装甲车也都安装了格栅装甲。这种格栅装甲形似鸟笼，由钢条组成，钢条间隔为60毫米，环绕在整个车体周围，据实战检验此类装甲对抗火箭筒攻击的有效率达50％左右。
（2）安装主动防护系统 虽然轮式装甲车可以通过外挂内衬得以大幅提高防护性能，但由此带来的问题就是作战重量增加，导致机动性下降。最典型的例子就是美国“斯特赖克”装甲车安装的格栅装甲，不但重达2.5t，而且增大的车体使得驾驶员控制车辆转向和会车操作极为困难。而时下在坦克上得到广泛应用，可有效抵御空心装药武器的反应式夹层装甲，因其较大的重量和受攻击后产生的碎片易伤害伴随作战人员的缺点也被许多国家弃用。因此，破解轮式装甲车辆防护与机动难题的根本出路，就是安装主动防护系统，主动防护系统能够发现、跟踪并摧毁包括反坦克导弹和火箭弹在内的威胁。目前世界各国发展的主动防护系统都是为坦克研制的，但已经有部分国家已经着手主动防护系统在轮式装甲车上的作战验证，估计很快就会有主动防护系统安装在重型轮式装甲车上。
（3）提高隐身能力 在战场上谁先被发现往往意味着先被摧毁，因此提高隐身技术，不但可以把被敌方发现的几率降到最低水平，而且可以降低对方精确攻击武器的攻击效果。提高隐身能力除去采取对外形进行隐身设计，合理布局排气口，采用混合动力等措施来降低车辆的红外、雷达和噪声特征信号等措施外。另外就是使用能够防止多种仪器探测的隐身材料或者涂层。例如防红外隐身涂层、吸收雷达波涂层、激光隐身涂层等，能够吸收探测和寻的波束，不但能降低自身的辐射能量，还可以使外形轮廓变得模糊，降低自身的信号特征，使被发现或者锁定的概率大为降低。目前各国的装甲车辆都已广泛使用了防红外隐身涂料，未来将发展为兼顾可见光、红外、毫米波等全波谱隐身涂层。
除去主动防护系统和隐身特性由于目前还未发展成熟，也不好检验外，未来的轮式装甲车的车体防护能力至少要达到正面能防护25mm脱壳穿甲弹和30mm穿甲弹，其余部分能防护14.5mm钢芯穿甲弹的攻击水平。防地雷能力要达到能承受10kg梯恩梯炸药在一个车轮下爆炸或8kg梯恩梯炸药在车底部爆炸所产生的冲击力。
7.轮式战车动力系统以选用混合动力为主
混合动力技术应该说是未来装甲车辆发展的必然趋势，这种技术是指轮式装甲车将同时装备两种动力来源，热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）和电动力源（电池与电动机）。未来轮式装甲车的混合动力系统将主要采用两种模式。
一是并联型混合动力模式，就是车上装有两套驱动系统，传统的内燃机系统和电机驱动系统，两者各有一套变速装置，既可以同时工作也可以单独工作。两套变速装置之间通过齿轮机构连结在一起，可以综合调节内燃机与电动机之间的功率输出，这种系统虽然结构较为复杂，但是适用于多种不同的行驶路况，尤其适用于复杂的路况，而且双套传动系统在安全性上更较为可靠，目前世界各国发展的混合动力系统都是先采用这种工作模式。
二是串联型混合动力模式，就是由车载内燃机带动发电机发电，产生的电能通过传输给电池，再由电池通过控制单元传输给电机驱动车轮。内燃机只起带动发电机发电的作用，因此这种混合动力车辆也被称为全电驱动车辆。在这种驱动方式，可以通过控制单元对电能大小的调节来实现对每个车轮的无级变速，提高车辆的机动能力。虽然这种动力布置有着结构简单，传动效率高等诸多优点，但对车载电池以及电机和调节系统的重量、尺寸以及可靠性方面要求较高。
作为未来的车辆动力发展方向，混合动力系统主要具有以下三点优势。
①可以在作战的时候关闭内燃机靠电池驱动车辆实现“静音”行驶，隐蔽接敌。
②混合动力的全电驱动不需要像机械传动那样用变速箱和传动轴将发动机和终端传动相连，可以让发动机和终端驱动装置分离，有助于车内优化布局。
③未来可以在全电驱动系统基础上，给轮式装甲车发展电武器系统和电防护系统。
8.轮式战车电子信息化设计必不可少
一体化信息支持能力已经成为对轮式作战平台的基本要求，首先轮式装甲车适宜实施快速部署和机动，往往是最先到达战区的单位，要先于主力作战部队执行战场侦察监视等任务，因此对于在运动中显示敌我双方的位置、火情观察、收发作战命令和补给线路拟定等信息化作战能力要求较高。其次轮式装甲车的作战模式将发展为由同一车族内的人员输送车、火力支援车、侦察车、指挥车等不同功用的变形车搭配成战斗小组协同完成任务，因此要求小组内的各个车辆都要具有三维地图显示及定位、导航和数据通信管理、战场态势共享、目标识别、统一瞄准线等信息化作战系统。基于以上两点原因，各国都非常重视轮式装甲车的信息化以适应各国未来数字化部队建设的要求。比如美国整个“斯特瑞克”车队都采用了网络化和信息集成化设计，车内的系统能够为每个士兵提供总体态势感知能力，未来将进一步发展到使车辆与战场上的每个单元都可以通过文本信息和地图网进行交流，根据单兵输入的信息不断更新战场态势图，对战场态势实现共享。