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\"content\": \"地麵力學與坦克試驗點滴\\n\\n三大力學與Vehicle\\n\\n空氣動力學、水動力學和地麵力學，堪稱是研究運載工具運動的、基礎性的“三大力學”。人類，包括動物，在陸地上移動靠的是一雙腳、4隻腳或眾多的腳(如蜈蚣)。而智慧生物的人類則先後發明瞭車輪、履帶和輪船、飛機這些運載工具，使得人類在征服空間和時間的征程中不斷向前。“千裡江陵一日還”，現在可以一兩個小時就搞定。在這個征程中，三大力學的創立和發展功不可冇。有了空氣動力學，才使得機翼和飛機的形狀不斷改進。從雙翼機到單翼機，從螺旋槳到噴氣機，從亞音速到超音速……這一係列巨大的飛躍，離不開空氣動力學的計算和風洞的實驗。有了水動力學，才使得各種各樣的輪船、氣墊船和戰艦能劈波斬浪，遠涉重洋，深潛海底……近十萬噸級的航空母艦以35節的高速度在大洋中遊弋，儼然就是一座海上漂浮的城市。在地麵車輛中，成就了輪式車輛和履帶式車輛的兩分天下，而地麵力學的誕生，則是相對較晚的事情。\\n\\n值得注意的是，在英語中，飛行器、氣墊船、車輛甚至宇宙飛船等，統統歸類為Vehjcle，對應的中文譯名便是“運載工具”。而我們習慣於將Vehide理解為“車輛”，便是一個小範圍的概念。前些年，有一本名噪一時的“科幻”讀物，是瑞士人E·丹尼肯寫的，書名叫《眾神之車》，講的是“上帝是個宇航員”，書名中的“車”(Vehicle)，實際上是運載工具，即宇宙飛船。將Vehicle譯為“車”，不太貼切，但書名比較簡潔。讓我們粗略地看一看車輛、輪船、飛機和“三大力學”之間的異同點吧!\\n\\n車輛也好，輪船也好，飛機也好，統統都是運載工具，隻不過所依托的介質不同而已。飛機在空氣中飛行，輪船在水中航行，而車輛則在地麵行駛。從介質的情況看，空氣和水都是流體，狀態比較均一，通過機翼和空氣的互相作用，為飛機提供升力和推力，通過螺旋槳或噴水推進裝置和水的互相作用，為輪船提供浮力和推進力。地麵車輛則是和地球表麵互相作用，通過車輪或履帶使車輛前進。相比較而言，地麵和車輛的互相作用最為複雜。地麵的情況千差萬彆，不僅有土路、砂石路、鬆軟路、泥濘路、越野路、鋪裝公路等等不同情況，就是同一種路麵，不同地域也不相同，不然公路等級怎麼還有一級、二級、三級之分呢?地麵介質情況的複雜，是地麵力學產生最晚，而且也遠不成熟的重要原因。\\n\\n地麵力學ABC\\n\\n由於地麵的複雜性，以及地麵力學的不成熟性，這裡隻能最最皮毛地介紹一點地麵力學方麵的知識。\\n\\n地麵力學，也稱為“地麵車輛力學”，是一門邊緣學科，它專門研究各種越野車輛與地麵、地形之間的關係，以改進車輛設計，提高車輛的通過效能。\\n\\n1940年，德國學者伯恩斯坦用公式表示出下陷量與單位接地麵積壓力的關係。不過，真正的地麵力學的“老祖宗”，則是英國人貝克。貝克最先提出了“地麵車輛力學理論”，並建立了試驗方法。1956年，他出版了有關地麵車輛力學的第一本專著《陸用車輛行駛原理》，開創了地麵車輛力學研究的先河。\\n\\n中國於20世紀60年代開始這一領域的研究，起步也不算晚，1982年成立了地麵機械繫統研究會。\\n\\n地麵車輛力學從一開始就是一門理論和試驗並重的學科，地麵車輛力學研究的主要課題有：土壤引數測定方法和測繪可行駛地域的地圖；研究土壤的基本力學性質；用各種新技術如有限元法計算土壤的變形和應力；研究輪胎、履帶和土壤的互相作用；車輛駛過不平路麵時的振動特性；軍用車輛在特種條件下的行駛特性等。這些研究課題涉及到車輛的動力學、靜力學、概率論和數理統計、農業科學、軍事科學以及係統工程等。很顯然，地麵車輛力學是一門綜合性的邊緣學科，它離不開以車輛為主體的各種試驗，是一門理論和實驗密切結合的發展中的學科，很多課題的研究還是空白，等待有誌青年去發掘，去探索。\\n\\n坦克試驗的重要性\\n\\n在坦克科研行業中有一句行話，說坦克的科研無非是“畫加跑”和“畫加打”，意思是說：坦克的研製無非就是“畫圖 加工 跑車”以及“畫圖 加工 打炮”。這句話雖然帶有一點調侃的性質，說法並不全麵，但它至少說明在坦克研製的整個過程中，跑車(即行駛試驗)和打炮(即射擊試驗)是相當重要的一個環節。\\n\\n由於地麵車輛力學的複雜性和不成熟性，其現有的理論還不足以對坦克的效能和可靠性做出準確的預測，這也是坦克行業特彆重視坦克試驗的緣故。日本的一位汽車界老前輩大東俊一先生說得好：“關於發動機的試驗工作，無論是新技術的開發也好，單純的效能檢查也好，大部分要靠試驗來解決。利用一張紙、一支筆，靠公式計算便可以解決的問題不多”。發動機是如此，坦克和車輛更是如此。時至今日，儘管計算機輔助設計(CAD)和計算機模擬試驗已經發展到前所未有的水平，科研人員已經可以用計算機來“設計和試驗”坦克了，但是，坦克是由幾萬個零件組成的複雜機械，地麵情況又千差萬彆，計算機畢竟不能代替實打實的坦克試驗。俗話說的好，“是騾子是馬，拉出來遛遛”。這“遛”坦克最好的場地，便是坦克試驗場。從另一個角度講，即使是計算機模擬試驗，它的軟體的編製和大量資料的取得(如載荷譜)，還是來自於試驗資料。\\n\\n一位資深的飛機設計師說得好，飛機是風洞“吹”出來的。道出了風洞在飛機研製中的重要性。如法炮製，我們也可以毫不誇張地說：坦克是“跑”出來的。風洞，是飛機試驗中最重要的大型試驗裝置之一。在風洞中，飛機是靜止的，空氣是運動的，即形成了風。這也是“風洞”稱呼的來曆。對於坦克和汽車等地麵車輛來說，相對應的試驗裝置是轉鼓試驗檯和多自由度激振試驗檯。轉鼓試驗檯相當於汽車或坦克的“跑步機”。不用說，練過跑步機的朋友們一下子就會明白其中的道理了。汽車的轉鼓試驗檯在先進國家的大汽車廠家已不稀罕，國內也已有幾家。但是，履帶式的轉鼓試驗檯就難了。想一想，拿什麼充當下麵的“履帶轉鼓”呢?儘管國內外的一些研究部門嘗試製造過履帶轉鼓試驗檯，但筆者認為大都不算很成功。與其製造坦克的“跑步機”，莫如實打實地到野外實地跑一跑來得更實際些。而坦克的激振試驗檯倒是更成熟些。坦克激振試驗檯也是一個大型試驗裝置，坦克開到激振試驗檯的平台上，靠激振頭為坦克行動部分載入，來考覈坦克整車及懸掛裝置的振動特性及相關部件的強度，也可以考覈乘員對各種振動的耐受性。而激振頭載入的負荷(即載荷譜)則是以往各種試驗統計得出的典型性的資料。可見，即使是台架試驗，也離不開以往實車試驗的實際資料。\\n\\n轉鼓試驗檯和激振試驗檯大都製成1：1的實車試驗檯，坦克或裝甲車可以直接開到試驗檯平台上。但是，對於飛機和艦船來說，往往要用縮小的模型來試驗，依據相似原理，可以準確地計算出飛機和艦船的實機載荷。儘管有的大型風洞可以允許小型飛機實機開進去，但是，總不能為波音737、C-130一類空中巨無霸飛機建造一個超大型的風洞。即使技術上能夠實現，經濟上也劃不來，在低碳經濟時代尤其如此。對於艦船來說，更是如此，幾乎百分之百的是艦船模型的水槽動力學試驗。不要說航空母艦，就是為幾千噸級的巡洋艦建造一個超級大水槽，也是一個天方夜譚式的故事。\\n\\n有關坦克試驗的事，今後還要專文加以介紹，這裡隻介紹和地麵力學關係最密切的轉鼓試驗檯和激振試驗檯的點滴知識。\\n\\nhttp:\\/\\/www.fctxw.com\\/ 方寸天下網 方便您閱讀（天涯易讀 TXT電子書 免費期刊雜誌）\\n\\n\"
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