A kiváló mobilitás a legnehezebb körülmények között is minden katonai jármű elsődleges jellemzője. Ezt azonban sokkal nehezebb elérni a páncélozott járműveknél, de rendkívül fontos, hogy sikeresen tudják ellátni feladataikat
A mobilitás nagyon fontos a páncélozott járművek számára, ugyanakkor versenyez más kritikus jellemzőkkel, például a jármű és a személyzet túlélésének biztosításával. És itt ez a követelmény könnyen ütközhet a mobilitás fenntartásának követelményével. Világos azonban, hogy a katonáknak, akiknek biztonsága az ilyen járművektől függ, fokozott terepjárhatóságra, gyorsabb gyorsításra és nagyobb sebességre van szükség, mindezt anélkül, hogy negatívan befolyásolnák a túlélést. Ezek az igények hajtják az új hajtóművek és futóműrendszerek kifejlesztését annak érdekében, hogy optimális megoldásokat találjanak ezeknek a gyakran ellentmondó követelményeknek való megfeleléshez. Ahhoz azonban, hogy megfeleljünk ezeknek, számos tervezési paraméter kombinációja és egyensúlya szükséges. Ide tartoznak a felfüggesztési rendszer jellemzői, amelyek közvetlenül befolyásolják a mozgás minőségét, a vágányok vagy kerekek tartófelülete, amely meghatározza a talajnyomást, a jármű hasmagasságát és a motor teljesítményét. Az utolsó jellemzőt tartják a legfontosabbnak és a legnehezebben elérhetőnek. Ez annak köszönhető, hogy a tervezőnek még a motorteljesítmény előállításának és elosztásának kérdésében is kompromisszumokat kell kötnie, néha még a saját dala torkát is meglépve. A páncélozott járművek teljesítménynövekedését olyan tényezők korlátozzák, mint a motortér térfogata, a hatótávolság fenntartása, a súlykorlátozások és a fedélzeti rendszerek, például a kommunikációs berendezések teljesítményigényének teljesítése. navigációs rendszerek, érzékelők, valamint aktív és passzív védelmi rendszerek.
Elengedhetetlen a hatékony védelem a mai, folyamatosan változó fenyegetésekkel szemben, különösen azok esetében, amelyek a legnagyobb követelményeket támasztják az erőátviteli rendszerrel és a futóművel szemben. A védelem szinte elkerülhetetlenül páncélzatot jelent, a páncél pedig nagyobb mennyiséget. Olyan ellentmondás merül fel, amely kényelmetlen kompromisszumokra kényszerít: a fenyegetettségi szint emelkedésével a védelem szintjét is növelni kell. A védelem szintjének növekedése általában további páncélzatok szükségességét jelenti, és a további foglalás hozzájárulhat a jármű tömegének növekedéséhez. A páncélozott jármű futási jellemzőinek fenntartása vagy javítása elkerülhetetlenül a motor teljesítményének és a hozzá kapcsolt sebességváltó és hajtóművek hatékonyságának növekedésével jár. A jármű tömegét azonban a mérete is meghatározza: minél nagyobb a jármű és a páncélozott felület, annál nehezebb lesz. Így az új hajtóműnek (sebességváltóval és hajtásokkal szerelt motor) nemcsak erőteljesebbnek kell lennie, hanem legalább bele kell illeszkednie a kiosztott térfogatba, vagy lehetőleg alacsonyabb teljes térfogatúnak. Ez a kritérium mindenekelőtt abszolút a meglévő páncélozott járművek korszerűsítésére szolgáló hajtóműveknél, de nagyon kívánatos az új platformok esetében is.
A páncélozott jármű által biztosított mobilitási szint általánosan elfogadott értéke az úgynevezett teljesítménysűrűség, vagy a teljesítmény (leggyakrabban lóerőben) és a jármű tömegének aránya. Ez az arány, bár nem veszi figyelembe a mobilitást meghatározó összes lehetséges tényezőt, alkalmas, bár nyers kritérium, és hasznos mind tervezési paraméterként, mind eszközként a különböző gépek összehasonlításához. Általános szabály, hogy minél nagyobb a fajlagos teljesítmény, például hp -ban. tonnánként, annál jobb lesz a gép általános vezetési teljesítménye. Annak ellenére, hogy egy jármű értékelésekor gyakran figyelembe veszik annak maximális sebességét, a harci jármű, a gyorsulás vagy a motor fojtószelepe (a gyors és zökkenőmentes átállás képessége a minimális teljesítményről a maximális teljesítményre) valójában sokkal fontosabb. jellemző. Gyakran figyelmen kívül hagyják a jármű teljesítményét, felbecsülhetetlen az a képesség, hogy gyorsan felgyorsuljon és gyorsan biztonságba léphessen a támadó akció miatt. Közvetlenül befolyásolja a jármű és a személyzet túlélését. Így a rendelkezésre álló teljesítmény nemcsak a nagyobb mobilitáshoz, hanem a túléléshez is hozzájárul, különösen akkor, ha önvédelmi intézkedésekkel kombinálva használják, beleértve a lövés és lézersugárzás érzékelésére szolgáló érzékelőket, valamint a passzív és aktív ellenintézkedéseket.
Teljesítmény kicsi
Annak ellenére, hogy egyes esetekben gázturbinás motorokat használtak, mint például a General Dynamics M1 Abrams fő harckocsik (MBT) családjában, a páncélozott járművek legnépszerűbb motorja továbbra is a dízelmotor, pontosabban a több üzemanyaggal működő dízelmotor. Az erőegységek gyártásának egyik vezetője a német MTU cég. Integrált megközelítése az, hogy egyetlen "tápegységben" nemcsak a motor, az erőátvitel és az erőátvitel szerepel, hanem a levegőellátás alrendszerei és szűrése, hűtése, áramtermelés és egyebek. A tápegység minden alkatrészét gondosan megtervezték és összeszerelték a legkompaktabb és leghatékonyabb megoldás érdekében. Az MTU elismeri, hogy a harci járművek tervezője és integrátora számára a teljesítmény-térfogat arány kritikus. Giovanni Spadaro, az MTU SOE -k vezetője kifejtette, hogy számukra „nagyon fontos az összes komponens egyetlen rendszerbe való integrálása, fáradhatatlanul fejlesztjük a kifejlesztett megoldás minden részének szimbiotikus fejlesztési filozófiáját. Számunkra ez azt jelenti, hogy szó szerint minden, az architektúra, a koncepció, a szoftver és az összes paraméter a végső teljes erőegység jellemzőinek javítására irányul. " Ennek a megközelítésnek a hatása a végső platformra óriási, tekintettel a nagy vezető katonai járműgyártók, például a Krause-Mafei Wegmann (KMW), a Nexter, a BAE Systems és a General Dynamics szoros együttműködésére. A General Dynamics Land Systems szóvivője kifejtette: "Ami a hajtóművet illeti, a nagyobb teljesítmény jobb, a kisebb méret jobb, az olcsóbb általában kiváló, de a biztonság, a megbízhatóság, a csendesség és a karbantarthatóság szintjének kötelező növelésével."
Az MTU bebizonyította, hogy a kereskedelmi hajtóművek katonai célú adaptálása és módosítása alkalmas könnyű és közepes páncélozású járművekre, például az ARTEC Boxer négytengelyes harci páncélozott járműre, amely MTU 8V199 TE20 dízelmotorral van felszerelve. A nehezebb páncélozott járművekhez és harckocsikhoz azonban saját motorokra van szükség, például a 880 -as és 890 -es sorozatú motorokra, amelyeket kifejezetten nehéz katonai platformokra való felszerelésre terveztek. A modern hajtóművek képességeit a Puma lánctalpas gyalogos harci jármű mutatja be. Spadaro elmondta, hogy „a Puma MTU tápegysége magában foglalja a sebességváltót, az önindítót / generátort, valamint a hűtő- és légtisztító rendszereket. Az MTU 10V 890 dízelmotor nagyon nagy teljesítménysűrűségéről és kompakt méreteiről ismert. Más, azonos teljesítményosztályú katonai motorokhoz képest a súly és a térfogat körülbelül 60 százalékkal csökkent.” Az MTU speciális motorok igazgatója megjegyezte, hogy "Ez az egység kompaktabb, mint bármely korábbi hajtómű." Az MTU motorok előnyei különösen nyilvánvalóak, ha erőgépeket szerelnek be a gépek korábbi generációiba. Az EuroPowerPack termékcsalád motorjait a francia GIAT (ma Nexter) vállalat használta az Egyesült Arab Emírségek Leclerc-EAU tartályainak motorjainak cseréjére. Ennek a családnak a motorjai is felszereltek a Challenger-2E MBT-re, miközben jelentős volumenmegtakarítást értek el, miközben növelték a hatótávolságot a csökkentett üzemanyag-fogyasztás miatt.
A nehéz építőipari berendezéseiről ismert Caterpillar a taktikai és páncélozott járművek motorjainak elsődleges beszállítója lett. A katonaságnak kínált ajánlatok a világ minden táján használatos, kereskedelmi forgalomban kapható rendszereken alapulnak. Ezért a jelentős előnyök - a gyártási volumenhez kapcsolódó csökkentett költségek és a technikai támogatás rendelkezésre állása. Ennek ellenére a vállalat fejlesztései ismertek katonai felhasználásra, például a C9.3 motor, amelynek megnövelt fajlagos teljesítménye 600 LE. Az igazi újítás azonban az, hogy a C9.3 képes változtatni teljesítményértékén. Annak érdekében, hogy megfeleljen a szigorú európai Euro-III kibocsátási követelményeknek, 525 LE-re csökkentett üzemmódba kapcsol. erő. A Caterpillar megjegyzi, hogy „Előnye, hogy a felhasználó választhatja az üzemmódot. Lehetőség van a maximális teljesítmény elérésére a terepen végzett aktív működés során, de a képzés vagy a polgári lakossággal rendelkező területeken végzett munka során beléphet a kibocsátás -szabályozási módba. " Valójában ez a "kapcsoló" a Caterpillar kereskedelmi rendszerekhez kifejlesztett technológiáiban gyökerezik.
A vállalatot változatlanul a meglévő páncélozott járműparkok cseréjének és korszerűsítésének programjaihoz választják. Például a CV8 motorja jelenleg a brit hadsereg harcos lánctalpas gyalogsági harci járműveire van felszerelve. Ezt a munkát a Lockheed Martinnal kötött szerződés alapján végzik, hogy frissítsék a járművet a WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) szabványra, amely 2040 -ig meghosszabbítja a járművek működését. A Caterpillar az amerikai hadsereg 350 lóerős páncélozott járművek Stryker családjának motorját is megváltoztatja. a 450 lóerős C9 motorhoz. Az új motor "beleillik" az előző motor által elfoglalt térfogatba. A csere része a General Dynamics ECP-1 technikai változtatásra irányuló javaslatának, amely magában foglal egy 910 amperes generátort, felfüggesztési frissítéseket és egyéb fejlesztéseket.
Elektromos állítóművek
Hagyományosan a motorból származó energiát mechanikusan továbbítják a kerekekre vagy a vágányokra. Az elektromos hajtások ezt a fizikai kapcsolatot a hajtókerekekben vagy lánckerékekben elhelyezett villanymotorokkal helyettesítik. Ezeknek az elektromos motoroknak a működéséhez szükséges energiát akkumulátorokból, belső égésű motorból vagy mindkettőből lehet levenni. A "hibrid" megközelítés dízel- vagy gázturbinás motort használ, amely mechanikus kapcsolatoktól mentesen mostantól bárhová felszerelhető az alvázban, így nagyobb tervezési szabadságot biztosít a tervezőknek. Lehetőség van két motor felszerelésére is, amelyet a BAE Systems valósított meg a HED (Hybrid Electric Drive) mobil tesztlétesítményében. A BAE Systems szóvivője, Deepak Bazaz észrevette, hogy két HED motor van csatlakoztatva a generátorokhoz és az akkumulátorokhoz, ami lehetővé teszi, hogy különböző üzemmódokban működjön: egy motor üresjáratban működik, üzemanyagot takarít meg, két motor működik, ha nagyobb teljesítményre van szükség, vagy csendes megfigyelési módban csak újratölthető elemekkel működik. A HED koncepciót a lánctalpas AMPV (Armored Multipurpose Vehicle) platformon valósítják meg, de a tervek szerint skálázható és bármilyen súlyú járművön használható, akár kerekes, akár lánctalpas. A HED kísérleti erőművet a BAE Systems módosította a Northrop Grumman hibrid koncepciójára, az amerikai hadsereg GCV (Ground Combat Vehicle) szárazföldi harci járműre vonatkozó javaslatának részeként.
A NATO Technológiai Kutatási Szervezetének tanulmányában "A hibrid elektromos járművek gyorsaságban, gyorsulásban, mászhatóságban és csendben felülmúlják a gépjárműveket … míg az üzemanyag-megtakarítás 20-30 százalék között mozoghat." Az elektromos motorok szinte azonnali gyorsulást, jó gázpedált és jobb tapadást biztosítanak. Ez utóbbi közvetlenül függ az elektromos motorokban rejlő javított nyomatéktól. A harci járművek számára ez számos előnyt jelent: kevesebb reakcióidő a fedélzetre költözéskor, nehezebb bejutni és jobb terepfutó képesség. A HED egységet két hathengeres motor, egy egyedi tervezésű QinetiQ sebességváltó és 600 voltos lítium-ion akkumulátor hajtja.
Az elektromos hajtás másik vonzó aspektusa az a képessége, hogy hatékonyabb és magasabb szintű elektromos energiát állítson elő. A Northrop Grumman / BAE Systems GCV platform erőműve 1100 kilowattot képes lesz biztosítani, bár lényegesen kisebb és könnyebb, mint a hagyományos erőművek. Mivel azonban az energiatárolás a hibrid elektromos hajtás fontos része, az akkumulátorok eltérése komoly problémává válik. Ezért jelenleg többféle, nagyobb energiasűrűségű, fejlett akkumulátor típusát fontolgatják a hibrid járművek esetében, beleértve a lítium -iont, a nikkel -fém -hidridet, a nikkel -nátrium -kloridot és a lítium -polimert. Mindegyikük azonban még a technológia kifejlesztésének szakaszában van, és vannak bizonyos hátrányai, amelyeket meg kell oldani, mielőtt katonai alkalmazásokban való felhasználásra alkalmasnak ismerik el őket. Egy másik munkaterület, amelyet fejleszteni kell annak érdekében, hogy a hibrid hajtásokat tömegesen felszerelhessék a páncélozott járművekre, a modern vontatómotorok tervezési korlátainak megszüntetése. Bár sikeresen integrálták a HED típusú bemutató prototípusokba, ezek a rendszerek korlátozottak a méretükben, súlyukban és a hűtésükben. Amíg ezek a problémák nem oldódnak meg, minden elektromos áramkör, előnyei ellenére, illúzió marad a páncélozott járművek számára.
Sok kutatóintézet azonban továbbra is érdeklődik az elektromos hajtás koncepciója iránt. Például a Védelmi Fejlesztett Kutatási Projekt Ügynökség (DARPA) szerződései alapján a QinetiQ kipróbálja a kerékagymotorok (hajtóműves motorok) koncepcióját azáltal, hogy felállítja őket kísérleti álpróbákra. Számos sebességváltó, differenciálmű és erőátvitel váltja fel a gép kerekeiben található nagy teljesítményű kompakt villanymotorokat. Lehetséges, hogy ez a koncepció a meglévő kerekes páncélozott járműveken is megvalósítható. Valójában 2017 júniusában a BAE Systems megállapodást írt alá a QinetiQ -val, hogy új elektromos meghajtási technológiát vezessenek be a harci járművekbe. A BAE Systems cég képviselője elmondta, hogy ez "bizonyítottan olcsó technológiát kínál az ügyfeleknek, amely javítja a jelenlegi és jövőbeli harci járművek képességeit".
A hatalom jövőbeli kihívásai
Az elmúlt évtizedben a harci járművek villamosenergia -igénye többször megnőtt. Mark Signorelli, a BAE Systems harci járműveinek vezetője megjegyezte, hogy "a jövőben a páncélozott járművek egyre nehezebben tudják kielégíteni az áramszükségletet". Kísérletek folynak ennek a növekvő problémának a kezelésére. Például egy 300 amperes CE Niehof generátort fontolgatnak az M2 Bradley családnál, és két 150 amperes generátort az új AMPV platformon. Spadaro, az MTU úr kijelentette, hogy „a kulcsfontosságú tényezők, amelyek befolyásolták és befolyásolják a nagyobb teljesítményű megoldások kifejlesztését, az MBT és kerekes járművek folyamatosan növekvő tömege (főként a magasabb szintű védelmi követelmények következtében), és ugyanakkor több áramra van szükség bármilyen típusú fedélzeti rendszerben, legyen szó elektronikáról, védelmi rendszerekről és a személyzet kényelméről, például egy fejlett légkondicionáló rendszerről. " Az MTU úgy véli, hogy „az elektromos komponensek erőegységbe történő mélyebb integrálásával foglalkoznak velük. Itt is jó példa a Puma páncélozott jármű fent említett MTU hajtóműve, amely egy 170 kW névleges teljesítményű, két hűtőventilátorhoz áramot adó indító / generátor és egy légkondicionáló hűtőközeg-kompresszort tartalmaz."
A páncélozott járművek ereje közvetlenül befolyásolja a harci képességeket és a túlélést. A csatatéren való túlélés fő kritériumai a következők: "tegyen meg minden intézkedést, hogy ne vegyenek észre, ha látnak, ne üssenek, ha megütnek, ne öljenek meg." Az elsőt megkönnyíti az a képesség, hogy oda költözzünk, ahol az ellenfél nem várja Önt. A második gyors felgyorsulást és jó manőverezhetőséget igényel a fedél megtalálásához, és bonyolítja az ellenséges lövő képessége, hogy hatékonyan elfogja a célpontot. A harmadikat pedig a megfelelő passzív védelem, valamint a passzív és aktív ellenintézkedések alkalmazásának képessége határozza meg. Mindazonáltal ezek a kritériumok hátrányosan befolyásolhatnak másokat. Például a kiegészítő páncél növeli a tömeget és ennek következtében a mobilitást.
A páncélozott járművek erőművei, az új motorok, sebességváltók és hajtóművek területén elért eredmények, az innovatív integrációs és elrendezési módszerek lehetővé teszik a katonai felszerelések fejlesztőinek, hogy kielégítsék a vásárlók legmerészebb kívánságait. A katonai platformokon tapasztalt fejlesztések nagy része közvetlenül kereskedelmi projektekből származik: motorok és fedélzeti számítógépek, digitális elektronikus vezérlés, a rendszerek állapotának automatikus felügyelete, elektromos hajtások és energiatárolás, és végül a hibridek gyakorlati megvalósítása megoldásokat. Ennek a kényes egyensúlynak a kihívásai azonban arra kényszerítik az ipart, hogy egyre több innovatív megoldást dolgozzon ki.
