日前, 德國弗倫斯堡汽車公司推出新型“創(chuàng)世紀” 油電混動輪式步兵戰(zhàn)車(以下簡稱“創(chuàng)世紀”)。 這種獨特的步兵戰(zhàn)車不僅具有科幻感十足的隱身外形, 還因采用油電混動技術(shù)受到業(yè)界廣泛關(guān)注。 據(jù)稱, 該車于2017 年開始研制, 用于競標德國陸軍新型輪式裝甲車項目。 “創(chuàng)世紀”將民用領(lǐng)域成熟的電動汽車技術(shù)引入重型戰(zhàn)車設(shè)計中, 代表了電動戰(zhàn)車的發(fā)展趨勢。
a) 電動戰(zhàn)車由來已久
用電驅(qū)動坦克裝甲車輛的設(shè)想并不新鮮, 在早期坦克的設(shè)計研發(fā)中就曾出現(xiàn), 但最有名的要數(shù)德國“象” 式/“費迪南” 重型坦克殲擊車。
德國在研制“虎” 式重型坦克時, 為了提高機動能力,設(shè)計師推出采用電傳動系統(tǒng)的“虎” P 重型坦克。 該車裝有兩臺保時捷101/1 氣冷汽油發(fā)動機, 驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電, 為電動機提供動力, 進而驅(qū)動履帶的主動輪旋轉(zhuǎn)。 由于“虎” P重型坦克沒有解決電傳動系統(tǒng)的可靠性問題, 德國最終選擇采用傳統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)的“虎” 式坦克方案。
不過, “虎” P 重型坦克制造出來后, 仍被投入戰(zhàn)場,代號“象” 式, 部分車輛被改裝為重型坦克殲擊車, 代號“費迪南”。 這兩種戰(zhàn)車成為第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)場上最有名的重型坦克殲擊車。 此后, 德國又推出戰(zhàn)斗全重高達188 t的“鼠” 式超重型坦克, 仍然采用電傳動系統(tǒng)。
德國人鐘情電傳動系統(tǒng)是有原因的。 一方面, 采用電傳動裝置可靈活布置電動機的位置, 推動戰(zhàn)車布局合理化。另一方面, 電傳動系統(tǒng)的操控性優(yōu)于當時的機械傳動系統(tǒng)。“虎” P 重型坦克的電傳動裝置有3 個前進擋和3 個倒擋,能夠輕松變速, 理論上可實現(xiàn)無級變速和無級轉(zhuǎn)向。 盡管如此, 由于技術(shù)限制, 早期的電傳動系統(tǒng)普遍存在功率小、直線行駛穩(wěn)定性差等問題。
b) 新技術(shù)催生“創(chuàng)世紀”
隨著技術(shù)進步, 電傳動裝置體積和效率達到與機械傳動系統(tǒng)相當水平。 為了有效地利用發(fā)電機發(fā)出的電力, 電傳動系統(tǒng)開始配備大容量電池組作為輔助電源。 這樣一來,戰(zhàn)車既可依靠汽/柴油機驅(qū)動, 也能憑借電池驅(qū)動, 成為油電混動車輛。
進入21 世紀后, 各國普遍開始研究用于坦克裝甲車輛的油電混動技術(shù)。 “創(chuàng)世紀” 正是在這一背景下推出的一款油電混動戰(zhàn)車, 其良好的靜音行駛能力凸顯出電驅(qū)動帶來的優(yōu)勢。 該車戰(zhàn)斗全重40 t, 采用模塊化裝甲布局, 可根據(jù)戰(zhàn)斗威脅安裝不同防護等級裝甲。 武器裝備是一個頂置炮塔, 其上安裝有30 mm 機關(guān)炮和并列機槍。 炮塔和炮管經(jīng)過隱身處理, 可最大限度降低雷達與紅外信號特征。
“創(chuàng)世紀” 的動力系統(tǒng)非常獨特。 該車裝有一套柴電復(fù)合動力裝置, 總功率高達1 367.1 kW (1 860 馬力)。 設(shè)計與電傳動也有所不同, 該裝置的柴油機推動發(fā)電機發(fā)電后并不供給電動機, 而是為電池組充電, 再由電池組為8 個獨立電動機供電, 分別驅(qū)動戰(zhàn)車8 個輪胎前進。 單個電動機或輪胎發(fā)生故障后, 可調(diào)整為空轉(zhuǎn)狀態(tài), 確保戰(zhàn)車繼續(xù)前進。
這種動力系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于, 電池組不僅是輔助動力源, 還是直接驅(qū)動戰(zhàn)車前進的第二主動力源。 在柴油機停止運轉(zhuǎn)后, 采用電力驅(qū)動的戰(zhàn)車轉(zhuǎn)入靜音行駛狀態(tài), 大大地降低被發(fā)現(xiàn)的概率。 另外, 電池組還能充當“充電寶”, 為其他車載用電設(shè)備充電。 該車最大速度為100 km/h,使用柴電驅(qū)動時, 能以60 km/h 的速度行駛600 km, 使用電動機獨立驅(qū)動時, 能以40 km/h 的速度靜音行駛150 km。推動全電戰(zhàn)車發(fā)展
自20 世紀80 年代起, 人們開始探索采用電驅(qū)動、 電傳動、 電磁炮和電磁裝甲等技術(shù)的全電坦克裝甲車輛。 采用柴電混合技術(shù)的“創(chuàng)世紀” 正是探索成果之一。 該車采用的技術(shù)基本解決電驅(qū)動、 電傳動和電儲能問題, 但要制造一輛全電坦克裝甲車輛, 還需在電磁炮和電磁裝甲方面取得突破。
然而, 無論是電磁炮還是電磁裝甲, 均需消耗大量電能, 這意味著戰(zhàn)車電能儲備裝置將越變越大。 這也是全電坦克研制中面臨的難題之一。 “創(chuàng)世紀” 不同于傳統(tǒng)電傳動戰(zhàn)車, 盡管目前加入的大容量電池組僅供給動力系統(tǒng),但它的出現(xiàn), 為在戰(zhàn)車上安裝電磁炮、 電磁裝甲提供了有益探索。
電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗2020年5期