重型军用越野汽车涉水通过性分析

王凤杰 周广凤 蒋鹏鹏

中国重汽集团济南特种车有限公司 山东济南 250117

1 前言

重型军用越野汽车是战时十分重要的军队陆用交通运输工具，它不仅能及时地向战区输送兵员、军械、弹药、油料、医药和生活用品等，而且还可以直接参与战斗，牵引各种火炮、导弹和火箭等，打击目标，并机动灵活地进行转移。军车的活动地域广阔，不仅在公路或急造土路上行驶，还不可避免地行驶在泥泞、沙滩、雪地、耕地、小河流等无路地段[1]。为适应这些苛刻的路面状况，军用越野车必须具备特殊的结构，才能达到较高的越野性能，顺利通过这些复杂路面。

越野性能是指汽车在复杂路面上的通过能力。这些复杂路面主要包括：凹凸不平的路面、松软路面、光滑路面、坡度路面、狭窄路面、涉水路面及以上路面的混合型等。其中涉水性能是其中比较重要的一个方面，影响因素主要有：轮胎数量、花纹及气压，驱动型式、驱动轴数，整车的外形尺寸（长、宽、高）、接近角、离去角、轴距、轮距、最小离地间隙、纵向通过角、前悬、后悬等，这些参数直接或间接的影响到涉水深度这一越野汽车的性能参数。

2 标准概况

最大涉水深度是指保证不因为水面浸没车辆某些部分而影响车辆正常运行时，所允许的水面到轮胎下缘的最大高度，即汽车通过的最深水域，通常分无准备和有准备涉水深度。该指标的确定与涉水时水面所浸没而影响车辆正常运行部分的位置有关。国内外相关标准对此要求也有所不同。

2.1 美军标准情况

轻型和中重型未来战术机动车辆（FTTS）的指标要求中规定：涉水性能应满足车辆及其挂车能够在不需要准备、无需特殊装备和其他涉水装备时，在保持车轮与地面接触的情况下，以前后两个方向行驶通过深度达1219 mm（限值），或者无论是否使用涉水装备,其涉水深度的目标值应达1524 mm[2]。

2.2 国内标准情况

GJB 1380-1992《军用越野汽车机动性要求》5.7中针对重型车的涉水深要求“军用越野汽车应能顺利通过不低于如下水深的水障，各密封件不得有渗水和损坏。…C.重型车，1.2m”。

国内重型军用越野车涉水深度通常在1000mm以上，如我国已大批量装备的重型越野汽车涉水深度为1200mm，5t级4×4、7t级6×6军用越野汽车涉水深度均大于1200mm，如目前军队采购目录中主要型号ZZ2157、SX2150K、ZZ2197、SX2190N、ND220DF38；15吨级（8×8）重型军用越野汽车涉水深度大于1200 mm，如JN2300、SX2300等军用型号车辆；第三代重型高机动越野车要求在有准备或无准备状态下最大涉水深度均不小于1500 mm。

3 试验概况

3.1 国外试验要求

国外重型军用越野车以美军试验标准为典范，通常进行浅涉渡，其涉水性能主要是由试验进行评价的，浅涉渡试验是在水深可调的、清洁的涉水池中进行，水位应为车辆说明书中规定的最大涉水深度。

3.1.1 试验准备[2]

a. 执行车辆特性、车辆检查、车辆磨合试验规程是进行涉渡试验的先决条件。对点火系统、进排气系统、发电机和电气系统、门窗密封以及车体上的孔和洞应予特别注意；

b. 当车辆发动机室浸没之前，发动机进排气管导管和通气管应关闭，发动机增压至约0.034 MPa,然后检查有无渗漏。用肥皂水刷各接头、接缝和焊接点以查明有无空气泄漏。对发电机及其他敏感元件系统应予同样方法检查；

c. 车辆地板下沉到某一深度时，除了容易进水的部件外，可检查除地板上的泄漏处。当地板漏水后，底舱泵吸入管口必须在水下面，同时检查泵的作用和排量，检查防止碎石进入泵吸入管的装置；更重要的是检查整个地板，以保证不产生碎石塞泵的现象。

3.1.2 试验方法

a.缓慢开动车辆浸入水池，检查有无漏水，并确定发动机是否启动稳定，若不稳定则多启动几次；

b.若没有大量水漏进，则停留在水中15 min，并在此期间倒车出水池至少一次，以保证在各种条件下密封良好，不断检查有无泄漏；

c.在铺砌路或沙石路上对车辆作预热行驶8 km；

d.在最大涉水深度时，试验加速至最大可能的安全车速下行驶；

e.上述操作之后，检查车辆各总成有无进水，然后车辆在铺砌路或沙石路上变速至最大车速行驶16 km，使车辆干透，并测定正常的作业[2]。

3.2 国内试验要求

国内军用越野汽车完成设计定型,需要进行机动性试验,机动性试验包含动力性试验、通过性试验及续驶里程，通过性试验又包含地面通过性（沙地、泥泞地、松软地面、冰雪地面等）、地形通过性（路沟、壕沟、垂直障碍、凸岭、弹坑、水槽和其他典型地形等）、最大行驶侧坡、高速通过典型试验路段性能（越野路、凹凸不平路、山区公路等），即军用越野车需要进行通过水槽的地形通过性试验。

《军用越野汽车机动性要求》，要求“在测定机动性参数时，其试验条件应符GB/T 12541”。

3.2.1 涉水池

人工涉水池要求总长不小于80 m，总深不小于1.5 m，总宽不小于5 m，出入池坡度为10%～15%[3]。国内某试验场涉水池全长80 m、宽6 m，水深高度为0.2～2.2 m，墙面及底面采用钢筋混凝土整体浇筑，如图1所示。

图1 涉水池

3.2.2 试验准备及方法

按对该车的涉水研制技术要求，检查调整车辆的技术状况。

在人工涉水池中，汽车全轮驱动，低挡通过符合设计任务书要求水深的水池。测定通过的时间和发动机出水温度、机油温度，观察驾驶室等处进水及密封情况，试验往返各一次，用摄像机拍摄通过情况。

试验结束后，立即停车熄火，检查涉水后的密封状况，如驾驶室、驱动桥、分动器、桥后桥轮毂等处，5～15 min后，再启动车辆，观察车辆各部件（起动机、离合器、电器附件、制动系等）工作是否正常，试验结果填入涉水性能试验报告中[3]。

4 涉水前措施

军用越野汽车需能横向通过较小河流的能力即为涉水能力。为了达到足够大的涉水深度，必须采取相应的措施，采用提高一些部件的安装位置、提高零部件的防水等级等措施。

4.1 发动机及其附件

根据整车涉水要求，综合考虑发动机在整车上的布置位置，分析涉水线以下零部件对水的适应能力及性能影响程度，必要时须采取一定的措施进行防护。

4.1.1 进排气系统

发动机进排气口必须抬高，防止水吸入发动机造成致命性的损害。

进气系统进气道通常布置在驾驶室后或固定支架上的较高位置，空滤器尽量高于涉水深度，管路连接密封良好，如图3红色框内所示驾驶室后中部黑色圆筒状空气滤清器，预滤器进气口位置抬高。

消声器的排气口位置足够高，消声器布置在驾驶室后部较高位置，消声器排气口离地高度满足涉水指标要求，如图3黄色框内所示银色消声器排气口，或外加排气尾管，涉水前进行安装。

排气管路需保证密封，不允许漏气，排气管法兰加装密封垫圈，并用卡箍扎紧；密封垫圈为一次性件，拆卸时必须更换。

图3 进排气系统位置示意图

4.1.2 冷却及润滑系统

发动机如配装刚性风扇，风扇进入水中仍一直旋转，搅动水增加了风扇的阻力，功率损耗，对发动机润滑产生影响，可能会造成低转速熄火。油底壳位于发动机的底端，随着涉水深度的增加，油底壳部分或完全没于水下，随着涉水深度的增加，高温润滑油通过壳壁与水发生热交换，润滑油温度下降、黏度减小，导致润滑不良，摩擦损失增加，燃油消耗率增加，同时涉水背压的增大对发动机性能劣化作用明显[4]。

采用电磁离合器风扇，可通过开关控制风扇暂停运转，满足整车涉水，同时也可实现快速热车。

4.1.3 电器系统

发动机ECU作为整个电控系统的“大脑”，它接收各传感器实时传递的测量信号，经过内部精确的逻辑控制，输出信号给执行器，控制执行器按照设定指令动作；其中信号传输的“媒介”是发动机线束、整车线束、后处理集成线束，线束与传感器通过接插件进行可靠连接。ECU必须在安装在涉水线以上，最好放置在驾驶室仪表台内，远离水源。

发动机电器件在涉水线以下的开发防水型部件。例如图(4a)某款发动机可选装的发电机，在1m水深下可正常工作30 min。图4(b)为全密封防水起动机，在1m水深下可正常启动3次，只进行涉水时可满足50 h的可靠性。发动机优越的涉水性能，可使整车涉水能力达到1.8 m。

图4 发电机和起动机示意图

柴油机ECU通气孔、废气涡轮增压器通气孔、燃油压力平衡孔均布置在涉水线200 mm以上，涉水不影响通气孔的压力平衡功能。

柴油机曲轴箱通风采用闭式循环，通气管连接在增压器与空滤器间的扩压管路上，不受涉水影响。

发动机涉水线以下的电器接插件防护等级均为IP67以上，满足涉水要求，例如表1所示某款发动机相关插接件。

表 1 某发动机插接件防水等级

4.1.4 发动机后处理及油箱

尿素箱盖空气阀与外界联通，阀布置位置尽量高或用涉水管路连接至高处；油箱油位传感器通气管位置也必须高于涉水深度。

4.2 驾驶室

军用越野车驾驶室通常采用平头结构，比长头驾驶室布置定位高，远离涉水线。将军选民用驾驶室本体上的涉水线以下及附近的孔洞进行封堵；驾驶室过线盒、车门、发动机罩、车窗等处做好密封，水浪可冲击到前挡风玻璃。

4.3 变速箱

涉水时，水不得从变速箱通气孔、油封、壳体结合面、倒挡指示灯开关和换挡轴等部位进入变速箱，其中将通气孔用塑料管连接，提高通气口，将其固定在驾驶室后或备胎架等处，通气孔必须满足高于涉水深度的要求。

4.4 车桥

车桥主减、轮边等处密封，各驱动桥上的通气孔必须通过涉水管路引至高处。

4.5 制动系统

对于重型越野车匹配提供较大制动力的盘式制动器而言，车辆涉水时会影响整车的制动性能，还可能引起制动盘的开裂，现制动盘主要材质为灰铸铁，可通过更改材料特性，在灰铁材料中添加抗裂性能较好的稀有金属来满足制动性能要求。

4.6 电器系统

整车线束采用防水绝缘套管，再用PVC胶带缠绕，线束本身具有一定的防水性能，中间如果有压接的导线采用防水绝缘套管密封；所有线束的插接件用防水型的插件，末端都采用防水的盲塞密封；选用了质量较好的连接器，保证其与电器件的良好接触，减小了接触电阻，提高了防水、防尘和抗振动性能，驾驶室外对接的连接器选择防水型护套。

对于整车控制模块的防水性能等级，AFC模块防护等级IP65，后部底盘模块防护等级IP67；ABS、发动机ECU等性能要求较高的控制器建议放置在驾驶室内部。

前照灯、组合后尾灯、前后雾灯、侧转向灯等灯具做好密封，不得进水，涉水后不得有水雾。

电瓶箱位置布置要尽量高，做必要地密封，避免水进入箱体，淹没蓄电池极柱，引起短路。

4.7 其他

车辆安装有集中润滑系统,可避免部件涂抹的润滑油被水冲刷掉，保证车辆良好润滑。

5 涉水注意事项

a. 涉水可能会出现“水滑”现象或液面效应[2]，在某一特定车速以上会发生轮胎下方的液体升力与轮胎垂直负荷相等，轮胎被水全浮起来在水面上打滑，使车辆操纵性、制动性和驱动能力降低，应控制车速，避免车辆失去操纵性。

b. 涉水后车辆要进行润滑。在涉水后，要对所有涉水深度以下的接头配件进行润滑，并检查被水浸没的前后桥、变速器、分动箱等是否有积水。

c. 每次涉水后注意使制动系统干燥恢复其性能，以保证安全。汽车涉水后，制动效能下降，可边行驶边踩制动踏板，注意行车安全，间断轻踏制动踏板，鼓式制动的制动片与制动鼓之间的水滴就会被摩擦掉，同时摩擦产生的热量烘干制动鼓，恢复制动。

6 结语

a. 涉水试验是检验重型军用越野车涉水通过性的有效手段，分析了国内外标准针对涉水方面的要求，国外标准要求相比国内要严格，建议参照美军试验方法完善要求，提高车辆通过性；

b. 通过提高汽车相关零部件的安装位置及防水等级、增加系统通气涉水管路等措施，可通过涉水试验，提高车辆的涉水性能，为类似车辆提供了一定的解决方案。