原创：事后诸葛亮，聊聊第二次世界大战中德军坦克悬挂系统选择

本帖最后由 漆室葵忧 于 2016-8-26 17:02 编辑

      第二次世界大战中德军坦克的悬挂系统，尤其是虎豹系列的悬挂系统一直是大家的槽点之一。下面本菜将聊聊虎豹的悬挂系统，并从事后诸葛亮的角度谈谈第二次世界大战中德军坦克悬挂系统的最佳选择。
     
      
      虎、豹、猎豹、虎王、猎虎乃至未能面世的E系列战场都采用了带交错式负重轮的扭杆悬挂，所谓扭杆悬挂就是依靠扭力弹簧（又称扭力杆）的弹性支撑车体并吸收冲击和振动的一种悬挂形式，其结构如上图，扭杆一端固定在车体上，一端和摆臂的固定端相连 ，摆臂固定端连着车体，活动端连着负重轮。
      
      当负重轮受力上行就会带动摆臂绕着固定端旋转，并把扭杆拧紧，扭杆拧紧时产生的弹力反作用于摆臂并传到负重轮就产生了支撑力。
     
      我们知道，扭杆悬挂由于在重量、体积、活动行程、可靠性、成本等方面得到了较好的平衡成为后世履带式战车运用最普遍的悬挂形式，但为什么到了德三这里就变坑爹了呢？其原因既有客观的，也有主观的。大致归纳起来大致有三条：
      一是德军对车辆在复杂地形上行驶平顺性的追求。
      二是高质量的扭杆制造需要大量德军所缺乏的钒、铬等稀有金属，为了降低对稀有金属的需求，必须通过增加扭杆数量的方法降低每根扭杆的负担。
      三是为了在车体长度有限的条件下支撑沉重的车体，宽履带+交错式负重轮能够在一定程度是解决这个矛盾   
      
      先看虎式的悬挂系统：
     
     老虎共有8对负重轮，每一只负重轮有三个轮缘，这些负重轮交错排列，以支撑宽达720mm的履带。
     
     老虎的扭杆在车体内的排列方式。
     
     每一只负重轮都和一根扭杆相连，值得注意的是，老虎悬挂系统右侧摆臂全部向后，左侧摆臂向前。使得两侧负重轮排列完全对称，而大部分采用扭杆悬挂的车辆两侧的摆臂都是向后的，因为一对负重轮的两根扭杆前后排列，所以两侧负重轮并不完全对称。
      
     复杂交错的负重轮使得老虎在较短的长度内能够布置更多的扭杆，增加了行驶的平顺性，但有利也有弊，即使在条件良好的车间里，给老虎更换负重轮也是一项让人抓狂的工作，里面的负重轮坏了，得把外面的负重轮拆下，如果是在野外抢修，难度可想而知，另外泥泞、砾石、冻土也常常成为这种负重轮的大敌。因为崴了脚而被遗弃的老虎不在少数。
      

     
     


      再来谈黑豹的悬挂
     如果说老虎的悬挂系统已经是非常复杂的存在，那么采用并列双扭杆的黑豹在悬挂的复杂程度上还要加一个“更”字。
   
      黑豹的负重轮采用另一种交错结构，其负重轮采用的是双轮缘，但轮缘的间距有大小两种，轮缘间距大的将轮缘间距小的夹在中间，负重轮的对数同样是8对。
   
   
      然而负重轮的排列方式不是关键，关键是并列双扭杆，也就是说每对负重轮连接并列的两根扭杆。整辆黑豹的扭杆数量达到惊人的32根。于是乎，黑豹的悬挂在老虎的基础上又多了换扭杆麻烦和负重轮脆弱（甚至可能因为迫击炮的冲击波损坏）的槽点。
      不过槽点归槽点，单就性能而言黑豹的悬挂还是没的说的。并列双扭杆惊人的运动行程碾压同时代的其他坦克，甚至和现代坦克不相上下（如下表）。
   
     猎豹、虎王、猎虎用的也是并列双扭杆，结构和黑豹大体相同，这里就不赘言了。


   

      扭杆悬挂代表着日后履带式战场悬挂发展的主流方向，但个人认为并不适合第二次世界大战时的德国。其原因就在于高质量扭杆对稀有金属的需求与德国稀有金属资源匮乏之间的矛盾不可调和，德国追求的单车战斗力优势所带来的战斗全重上升则让这一矛盾更加激化。想要提高整个装甲部队的战斗力，选择更合理的悬挂装置势在必行。


      弹性元件是悬挂系统的核心部分，按照弹性元件的类型分，坦克悬挂系统可分为液气悬挂、扭杆悬挂、板簧悬挂、螺旋弹簧悬挂等。二战时期液气悬挂显然不靠谱，扭杆悬挂虽然性能优异，但因为上文所说的原因也不适合德三，板簧和螺旋弹簧反倒是最适合德三的悬挂弹性元件。

      
     
     板簧悬挂在二战的德军中也算应用普遍了，主要有二号坦克的独立式板簧悬挂（如上图），和四号、38t/追猎者的平衡式板簧悬挂。虽然板簧悬挂存在支撑过硬，行程过小的问题，但由于其最易维护、最易生产、可靠性高、寿命长的优点，个人认为在德三悬挂系统选择中板簧悬挂还是应该占有一席之地的。


       四号和38T的悬挂系统在实战中可靠性可以说是有目共睹，下面就说说这两种经典的悬挂系统。


      先看四号坦克的悬挂：
      
      这是一种平衡式板簧悬挂，前后两个摆臂通过各自独立的轴固定在同一支架上，并通过一组板簧片相连，摆臂受力向上运动时板簧弯曲就产生了支撑力。这套悬挂系统构造简单，又便宜又容易生产，而且可靠性极佳。当然缺点也很明显，负重轮直径小，运动行程短，支撑偏硬，单组悬挂系统的承载力也过小。



      再看更为经典的38T/追猎者的悬挂，个人认为追猎者的悬挂是平衡式板簧悬挂中综合性能最好的一种构型。
      
      和四号一样，追猎者的悬挂也是前后两个摆臂通过各自独立的轴固定在同一支架上，上方是一组月牙形板簧，四组这套悬挂系统就撑起了18吨重的追猎者。


      个人认为德三30吨以下的战车应该全部统一为追猎者式的平衡式板簧悬挂，20吨级的每侧两组，30吨级的每侧三组。如此即可在保证基本性能的前提下大幅度减少生产成本和维护工作量。
     
       下面再说螺旋弹簧悬挂。
      
      
      说到螺旋弹簧悬挂，大家首先想打的大约是T-34和克伦威尔上的克里斯蒂悬挂，克里斯蒂悬挂是一种典型的独立式螺旋弹簧悬挂，在克里斯蒂的信徒中，T-34和克伦威尔的悬挂确实最为典型，T-34是内置垂直弹簧，克伦威尔是外置水平弹簧，T-34是压缩式（靠压缩弹簧获得支撑力），克伦威尔是拉伸式（靠拉伸弹簧获得支撑力）。
      
      不过由于弹簧直径的限制，克里斯蒂悬挂并不很适合重型战车，为了支撑虎豹这样40-50吨级的大家伙，还得请出螺旋弹簧悬挂的终极发展型：梅卡瓦和丘吉尔的双层/多层独立式垂直螺旋弹簧悬挂系统，上图为丘吉尔的悬挂系统，由摆臂和四层弹簧构成（中间一层为限位弹簧），8对负重轮，和3对辅助轮支撑起庞大的丘吉尔，不过这种悬挂系统的行程太小了，结构太复杂了，在丘吉尔这种龟速坦克上还凑合，放在虎豹上很容易因为刚性撞击而损坏，于是伟大的梅卡瓦的悬挂系统登场了。

     
     图为梅卡瓦3的悬挂系统，和梅卡瓦1、2的悬挂每两组悬挂共用支架不同，从梅卡瓦3开始，每组悬挂都有独立支架。该悬挂的弹性元件是双层弹簧，，弹簧一端连接车体，一端连接摆臂，该悬挂系统拥有604mm的惊人总行程，配合790mm大直径负重轮，让拥有超重身材的梅卡瓦3/4拥有一双可靠的铁脚板。梅卡瓦3的悬挂系统行程大，结构简单，易于更换，且不占用车内空间，厚重的大直径双缘负重轮还有辅助防护的功能，虽然螺旋弹簧悬挂偏软，但对德三的重型车辆来说是个相当不错的选择



      综上所述，个人认为德三履带战车悬挂系统安排应当如下：
      30吨级以下车辆采用类似追猎者的板簧平衡式悬挂，20吨级每侧两组悬挂，四个负重轮；30吨级每侧三组，六个负重轮。
      30吨级以上采用类似梅卡瓦3的独立式双层垂直螺旋弹簧悬挂，40吨级每侧5只负重轮，50吨级每侧6对负重轮。60-70吨级怎么办？你觉得这种恐龙有存在的必要？


      通过以上整合，德三坦克的悬挂系统将简化为两种，可靠性、可生产性、可维护性将会达到极高的水平，虎豹的阿喀琉斯之踵也将在很大程度上被治愈，上述观点均属个人简介，欢迎坛友指正和补充。