Отличната мобилност в най -тежките условия е най -важната характеристика на всички военни превозни средства. Това обаче е много по -трудно да се постигне за бронираните превозни средства, но е изключително важно, за да могат те успешно да изпълняват задачите си
Мобилността е много важна за бронираните превозни средства, но в същото време тя се конкурира с други критични характеристики, като например осигуряването на оцеляване на превозното средство и екипажа. И тук това изискване може лесно да влиза в конфликт с изискването за поддържане на мобилност. Ясно е обаче, че войниците, чиято безопасност зависи от такива превозни средства, се нуждаят от повишена проходимост извън пътя, по-бързо ускорение и по-висока скорост, без да се отразяват негативно на оцеляването. Тези изисквания стимулират разработването на нови агрегати и ходови системи, за да се намерят оптимални решения, които да отговорят на тези често противоречиви изисквания. За да се съобразят с тях обаче, е необходима комбинация и баланс на редица параметри на проекта. Те включват характеристиките на системата за окачване, която пряко влияе върху качеството на движение, опорната повърхност на коловозите или колелата, която определя налягането на земята, просветът на автомобила и мощността на двигателя. Последната характеристика се счита за най -важната и най -трудната за постигане. Това се дължи на факта, че дори по въпроса за генерирането и разпределението на мощността на двигателя, дизайнерът трябва да прави компромиси, понякога дори да стъпва на гърлото на собствената си песен. Увеличаването на мощността в бронирано превозно средство е ограничено от фактори като обема на двигателния отсек, необходимостта от поддържане на обхват, ограниченията в теглото и необходимостта от задоволяване на изискванията за мощност на бордовите системи, например комуникационно оборудване, навигационни системи, сензори и системи за активна и пасивна защита.
Ефективната защита срещу днешните еволюиращи заплахи е наложителна, особено тези, които поставят най -големите изисквания към задвижването и ходовата част. Защитата почти неизбежно означава броня, а бронята добавя насипно състояние. Възниква противоречие, което ни принуждава да правим неудобни компромиси: с нарастването на нивото на заплаха, нивото на защита също трябва да бъде повишено. Увеличаването на нивото на защита, като правило, се превръща в необходимост от допълнителна броня, а допълнителното резервиране може да допринесе за увеличаване на масата на превозното средство. Поддържането или подобряването на работните характеристики на бронирано превозно средство неизбежно води до увеличаване на мощността на двигателя и ефективността на свързаните към него трансмисия и силови задвижвания. Масата на превозното средство обаче се определя и от неговия размер: колкото по -голямо е превозното средство и повърхността, която трябва да бъде бронирана, толкова по -тежка става. По този начин новият силов агрегат (двигател с трансмисия и задвижвания) трябва не само да бъде по -мощен, но трябва да се побере поне в определения обем или за предпочитане да има по -нисък общ обем. Този критерий, на първо място, е абсолютен за силови агрегати, предназначени за модернизиране на съществуващите бронирани превозни средства, но също така е много желателен за нови платформи.
Общоприетата стойност за нивото на мобилност, осигурено от бронирано превозно средство, е т. Нар. Плътност на мощността или съотношението на мощността (най-често в конски сили) към масата на превозното средство. Това съотношение, макар и да не отчита всички възможни фактори, които определят мобилността, е подходящ, макар и груб критерий, и е полезен както като параметър за проектиране, така и като инструмент за сравняване на различни машини. Като правило, колкото по -висока е специфичната мощност, например в к.с. на тон, толкова по -добри са общите характеристики на шофиране, които машината ще покаже. Въпреки факта, че при оценката на превозно средство често се взема предвид максималната му скорост, за бойно превозно средство ускорението или реакцията на дросела на двигателя (способността за бърз и плавен преход от стабилна работа при минимална мощност към максимална мощност) всъщност може да бъде много по -важна характеристика. Често се пренебрегва работата на превозното средство, способността за бързо ускоряване и бързо преминаване към безопасност в отговор на атакуващо действие е безценна. Това влияе пряко върху оцеляването на превозното средство и неговия екипаж. По този начин наличната мощност не само допринася за повишена мобилност, но и за оцеляване, особено когато се използва в комбинация с мерки за самозащита, включително сензори за откриване на изстрел и лазерно облъчване, както и пасивни и активни противодействия.
Мощността е малка
Въпреки отделните случаи на използване на газотурбинни двигатели, като например в семейството на основните бойни танкове на General Dynamics M1 Abrams (MBT), най-популярният двигател за бронирани превозни средства продължава да бъде дизелов двигател или по-точно дизелов двигател с много горива. Един от лидерите в производството на силови агрегати е немската компания MTU. Неговият интегриран подход е, че в един „силов агрегат“са включени не само двигателят, трансмисията и силовите задвижвания, но и подсистемите за подаване на въздух и неговото филтриране, охлаждане, генериране на енергия и други. Всеки от компонентите на силовия агрегат е внимателно проектиран и сглобен, за да се получи най -компактното и ефективно решение. MTU признава, че за конструктора и интегратора на бойни превозни средства съотношението мощност / обем е от решаващо значение. Джовани Спадаро, ръководител на ДП в MTU, обясни, че за тях „интеграцията на всички компоненти в една система е много важна, ние неуморно развиваме нашата философия за симбиотично развитие на всички части на разработеното решение. За нас това означава, че буквално всичко, архитектура, концепция, софтуер и всички параметри, е насочено към подобряване на характеристиките на крайния цялостен агрегат. " Въздействието на този подход върху крайната платформа е огромно, като се има предвид тясното сътрудничество с големи водещи производители на военни превозни средства като Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems и General Dynamics. Говорителят на General Dynamics Land Systems обясни: "Що се отнася до силовия агрегат, по -добра мощност, по -малкият размер е по -добър, по -евтиният като цяло е отличен, но със задължителното повишаване на нивата на безопасност, надеждност, тишина и поддръжка."
MTU демонстрира, че адаптацията и модификацията за военни цели на търговски силови агрегати е подходяща за леки и средни бронирани превозни средства, например четириосната бойна бронирана машина ARTEC Boxer, която е оборудвана с дизелов двигател MTU 8V199 TE20. За по -тежки бронирани превозни средства и танкове обаче са необходими собствени двигатели, като например двигателите от серията 880 и 890, предназначени специално за монтаж в тежки военни платформи. Възможностите на съвременните силови агрегати са демонстрирани в пистолетната бойна машина Puma. Spadaro каза, че „силовият агрегат MTU за Puma включва скоростна кутия, стартер / генератор и системи за охлаждане и пречистване на въздуха. Дизеловият двигател MTU 10V 890 е известен със своята много висока плътност на мощността и компактни размери. В сравнение с други военни двигатели от същия клас на мощност, теглото и обемът са намалени с около 60 %. Директорът по специални двигатели в MTU коментира, че „Този агрегат е по -компактен от всеки предишен силов агрегат“. Ползите от моторите MTU са особено очевидни при инсталиране на силови агрегати в машини от предишни поколения. Неговите двигатели от гамата EuroPowerPack бяха използвани от френската компания GIAT (сега Nexter) за замяна на двигателите на резервоари Leclerc-EAU за Обединените арабски емирства. Двигателите от това семейство също са инсталирани на Challenger-2E MBT, като същевременно са постигнати значителни икономии на обем при увеличаване на обхвата поради намален разход на гориво.
Известен със своята тежка строителна техника, Caterpillar се превърна в водещ доставчик на двигатели за тактически и бронирани превозни средства. Неговите предложения за армията се основават на готови търговски системи, използвани по целия свят. Оттук и значителните ползи - намалените разходи, свързани с обемите на производство и наличието на техническа поддръжка. Въпреки това разработките на компанията са известни за военна употреба, например двигателят C9.3 с повишена специфична мощност от 600 к.с. Истинската иновация обаче е, че C9.3 е в състояние да променя своята мощност. За да отговори на строгите европейски изисквания за емисии Euro-III, той преминава в режим, намален до 525 к.с. мощност. Caterpillar отбелязва, че „Ползата е, че потребителят може да избере режима на работа. Възможно е да се постигне максимална производителност по време на активна работа на полето, но по време на обучение или при работа в райони с цивилно население можете да преминете в режим за контрол на емисиите. Всъщност този „превключвател“се корени в технологии, разработени от Caterpillar за търговски системи.
Компанията е неизменно избрана за програми за подмяна и модернизация на съществуващите бронирани превозни средства. Например двигателят му CV8 в момента е инсталиран на бойните машини на пехотата на британската армия Warrior. Тази работа се извършва по договор с Lockheed Martin за надграждане на автомобила до стандарта WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), който ще удължи експлоатацията на превозните средства до 2040 г. Caterpillar също променя двигателя на семейство бронирани превозни средства Stryker на американската армия с мощност 350 к.с. за двигателя C9 с мощност 450 к.с. Новият двигател "се вписва" в обема, зает от предишния двигател. Замяната е част от предложението на General Dynamics за техническа промяна на ECP-1, която включва алтернатор с мощност 910 ампера, подобрения на окачването и други подобрения.
Електрически задвижвания
Традиционно мощността от двигателя се предава механично на колелата или коловозите. Електрическите задвижвания заменят тази физическа връзка с електрически двигатели, поставени в задвижващи колела или зъбни колела. Енергията за работа на тези електродвигатели може да бъде взета от батерии, двигател с вътрешно горене или и двете. Подходът „хибрид“използва или дизелов, или газотурбинен двигател, който, без механични връзки, вече може да бъде инсталиран навсякъде в шасито, давайки на дизайнерите повече свобода на проектиране. Възможно е също така да се монтират два двигателя, което е внедрено от BAE Systems в мобилното му тестово съоръжение HED (Hybrid Electric Drive). Говорителят на BAE Systems Дийпак Базаз забеляза, че два HED двигателя са свързани към генератори и батерии, което му позволява да работи в различни режими: един двигател работи в режим на празен ход, спестявайки гориво, два двигателя работят, когато е необходима повече мощност, или в режим на безшумно наблюдение работи само на акумулаторни батерии. Концепцията HED е реализирана на гусеничната платформа AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), но се планира да бъде мащабируема и използвана на превозно средство от всякаква тегловна категория, както на колела, така и на писта. Експерименталната електроцентрала HED е модифицирана от BAE Systems за хибридна концепция от Northrop Grumman като част от предложението й за наземна бойна машина на американската армия GCV (Ground Combat Vehicle).
В доклад на Организацията за научни изследвания на НАТО „Хибридните електрически превозни средства превъзхождат скоростта, ускорението, изкачването и тишината на превозните средства със задвижване … докато икономията на гориво може да варира от 20 до 30 процента“. Електрическите двигатели също осигуряват почти незабавно ускорение, добра реакция на дросела и по -добро сцепление. Последното директно зависи от подобрения въртящ момент, присъщ на електрическите двигатели. За бойните превозни средства това означава няколко предимства: по-малко време за реакция при преминаване към прикритие, по-трудно влизане и по-добра проходимост. HED устройството се задвижва от два шестцилиндрови двигателя, персонализирана QinetiQ трансмисия и 600-волтови литиево-йонни батерии.
Друг привлекателен аспект на електрическото задвижване е способността му да генерира по -ефективни и по -високи нива на електрическа енергия. Електроцентралата на платформата Northrop Grumman / BAE Systems GCV ще може да осигури 1100 киловата, въпреки че е значително по -малка и по -лека от традиционните силови агрегати. Въпреки това, тъй като съхранението на енергия е важна част от хибридното електрическо задвижване, несъответствието на батерията се превръща в основен проблем. Поради това в момента се обмислят няколко типа усъвършенствани батерии с по -висока енергийна плътност за хибридни превозни средства, включително литиево -йонни, никелметални хидриди, никелов натриев хлорид и литиев полимер. Всички те обаче все още са на етап разработване на технологията и имат определени недостатъци, които трябва да бъдат отстранени, преди да бъдат признати за подходящи за използване във военни приложения. Друга област на работа, която трябва да бъде развита, за да може хибридните задвижвания да бъдат масово инсталирани на бронирани превозни средства, е премахването на конструктивните ограничения на съвременните тягови двигатели. Въпреки че са успешно интегрирани в демонстрационни прототипи от тип HED, тези системи имат ограничения в размера, теглото и охлаждането. Докато тези проблеми не бъдат разрешени, всички електрически вериги, въпреки техните предимства, ще останат илюзия за бронираните превозни средства.
Много изследователски организации обаче продължават да се интересуват от концепцията за електрическо задвижване. Например, по договори от Агенцията за напреднали изследователски проекти в областта на отбраната (DARPA), QinetiQ ще тества концепцията си за мотори с главина (мотори с редуктор), като ги настрои за пилотни макетни изпитания. Многобройни скоростни кутии, диференциали и силови задвижвания ще заменят мощните компактни електродвигатели в колелата на машината. Възможно е тази концепция да бъде приложена и върху съществуващи бронирани превозни средства на колела. Всъщност през юни 2017 г. BAE Systems подписа споразумение с QinetiQ за въвеждане на нова технология за електрическо задвижване в бойните превозни средства. Представител на компанията BAE Systems заяви, че това "ще предложи на клиентите доказана евтина технология, която ще подобри възможностите на настоящите и бъдещите бойни машини".
Бъдещи предизвикателства пред властта
През последното десетилетие нуждите на бойните превозни средства от електрическа енергия са се увеличили няколко пъти. Марк Синьорели, ръководител на бойните превозни средства в BAE Systems, отбеляза, че „в бъдеще бронираните машини ще бъдат все по -трудни за задоволяване на нуждите от електроенергия“. В момента се правят опити за справяне с този нарастващ проблем. Например, генератор Niehof от 300 ампера CE се обмисля за семейство M2 Bradley и два генератора от 150 ампера за новата платформа AMPV. Г -н Spadaro от MTU заяви, че „ключовите фактори, които са повлияли и влияят върху разработването на решения за генериране на повече енергия, са непрекъснато нарастващата маса на MBT и колесните превозни средства (главно в резултат на изискванията за по -високи нива на защита) и при в същото време необходимостта от повече електроенергия за бордови системи от всякакъв тип, било то електроника, системи за защита и комфорт за екипажа, например усъвършенствана климатична система. " MTU вярва, че „те се решават чрез по -дълбоката интеграция на електрическите компоненти в захранващия блок. Добър пример тук отново е гореспоменатият двигател MTU на бронираната машина Puma, който включва стартер / генератор с номинална мощност 170 kW, захранващ ток към два охлаждащи вентилатора и компресор за хладилен агент на климатика."
Мощността на бронираните превозни средства влияе пряко върху бойните възможности и оцеляването. Основните критерии за оцеляване на бойното поле са следните: „вземете всички мерки, за да не бъдете забелязани, ако видите, да не бъдете ударени, ако сте ударени, да не бъдете убити“. Първият е улеснен от възможността да се преместите там, където противникът не ви очаква. Вторият изисква бързо ускорение и добра маневреност за намиране на прикритие и се усложнява от способността на вражеския стрелец да залови ефективно целта, за да убие. И третото се определя от способността да се предприеме подходяща пасивна защита и да се използват пасивни и активни противодействия. Всеки от тези критерии обаче може да повлияе неблагоприятно на другите. Например, допълнителната броня увеличава масата и в резултат на това мобилността.
Напредъкът в областта на електроцентралите за бронирани превозни средства, новите двигатели, трансмисиите и задвижванията, иновативните методи за интегриране и оформление позволяват на разработчиците на военна техника да задоволят и най -смелите желания на клиентите. Много от подобренията, които виждаме във военните платформи, са взети директно от търговски проекти: двигатели и бордови компютри, цифрово електронно управление, автоматично наблюдение на състоянието на системите, електрически задвижвания и съхранение на енергия и накрая, практически внедрения на хибрид решения. Предизвикателствата пред този деликатен баланс принуждават индустрията да разработва все по -иновативни решения.
