坦克裝甲車輛可以混動嗎_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中09-14 06:09
坦裝能混動嗎?能,很必要,而且各國都在研究,不過還沒有量產的。中國現在全電、插混、增程方面全面鋪開,或許這是下一代坦裝領先的機會?
坦裝全電可能不現實,增程、插混應該在技術上沒有過不去的坎。增程也可以插電,或許這是坦裝混動的理想模式。也就是説,電驅動,大電池,用較小的內燃機充電,但保留插電的能力。
坦裝都是重型車輛。最高速度不是太大的問題,但啓動要快,加速要快,扭力要大,噪聲要低。啓動快才能在緊急情況下立刻出動,這對坦裝十分重要。在戰鬥條件下,常常沒有暖車時間。加速快則能迅速轉換戰鬥位置,這可能對生存還是被擊中有關鍵作用。扭力對加速重要,對爬坡也重要。坦裝常常需要利用地形,上坡下坡是戰術動作的需要,山地作戰更是需要爬坡。
噪聲低是常常被忽略的要求。過去履帶是噪聲的主要來源,現在普遍掛膠,噪聲大大降低,發動機噪聲就是主要來源了。坦裝是野戰利器,但現在越來越強調利用地形地物隱蔽接近,在開闊地堂而皇之地前進是找打,從飛機到導彈到地雷到炮彈,有無數種死法等着。在複雜地形裏,噪聲常常是最先暴露行蹤的。美國M1“艾布拉姆斯”坦克採用燃氣輪機動力,啓動快,加速快,噪聲低。在北約演習中,常常悄悄摸到橋頭,才被對方發現,快速出動、低噪聲行進功不可沒。
坦裝還有高原高温動力不足的問題。內燃機是熱機,環境温度太高,影響熱機效率;高度太高,空氣密度太低,含氧量不足,更影響熱機效率。現在的辦法是增加發動機功率,使得由於高原高温損失後,依然有足夠的功率保障機動性,但代價也是明顯的。
發動機功率越大,重量和體積越大,導致坦裝尺寸加大,裝甲面積增加,總重急劇增加。即使不算這些因素,發動機功率過大也導致油耗增加。大家都怠速,大V8油耗絕對比小三缸要高;同樣速度下中低速勻速行駛也是一樣。
大功率只有在高速巡航、急劇加速、爬坡、高原、高温時有優越性,這是重要的優越性,所以內燃機動力的坦裝不計代價,也要大功率。問題是,混動可以保持這些優點,而只需要中低功率。訣竅在於以充電時間換短時間的衝刺功率。
混動比內燃機省油,動力系統基本上無噪聲,這是常識。這對坦裝很重要。軍隊省油不光是為了省錢,更是為了降低後勤負擔。插混對野戰意義不大,戰場上沒有充電樁,但對平時訓練和使用還是有很大的意義。大部分訓練和使用都在營地附近,長途開進也經過人煙相對密集地區,插電可以顯著降低訓練成本,這是不應忽略的軍費開支。當然,坦裝充電不能像轎車充電,可能需要雙插頭之類,加速充電,否則就充到猴年馬月了。
作戰狀態的坦裝長時間勻速行進的時間其實不多,更多的是衝刺、急停、上坡、下坡。這對混動的能量回收很有利,也降低了剎車和履帶的損耗。另外,作戰狀態下的坦裝也有很多時間是蟄伏,眼觀六路耳聽八方,一有動靜就動若脱兔、投入行動。這種狀態下,內燃機需要長時間怠速,不僅耗油、費機器,也產生熱特徵,容易被發現。電動就沒有這個問題,可以無限停車待機,一按電鈕就躍出,而且除了車上其他用電設備,待機時電驅動本身沒有熱特徵。這對現代戰場上紅外探測日益增加是重要的生存力保障。
混動後,用電動助力,或者直接就是電驅動,扭力碾壓內燃機,加速、爬坡絕對有利,輕鬆超過哪怕是牛氣沖天的德國坦克柴油機。多電動機的話,還增加冗餘度,一個電機故障了,車輛還能保持一定的機動性,這是增加戰場生存力的。
對於輪式裝甲車輛來説,電驅動使得全驅很容易,內燃機時代糾結的2軸、3軸、4軸都簡單了,5軸、6軸只要有需要,也不難。輪裝有很多好處,但受到重量影響較大,每軸承重有一定的限制,不光是對軸和輪胎,也有地面壓力的因素。重量一大,需要多軸;越野要求一高,更需要多軸。電驅動對多軸特別有利,這是混動的另一個好處。
更重要的是,電動機基本上不受高原高温的影響,這很重要,可以降低“過度動力”的要求。當然,這只是在電池動力的情況下,用內燃機充電還是受到影響,不過情況不一樣了。在最壞情況下,內燃機出力不足,充電放慢,但可以用時間換電能。充電到一定程度後,又“活過來”了。內燃機直接驅動就不行,要是動力不足,再長時間憋勁還是沒勁,只有回到“過度動力”的老路。
電驅動還適合在閉合空間裏的使用,比如在山洞裏或者在廢棄建築裏,至少可以用好長一段時間。
低温對電池容量有影響,對內燃機也有影響。在低温下,內燃機需要暖機後才能正常運行,温度越低,或者發動機功率越大,暖機要求越高,否則很毀發動機。特別低的温度對發動機的潤滑也影響很大,過冷的進氣需要預熱才能達到正常燃燒温度。這些都增加油耗,降低出力。最後平衡下來,低温對混動的影響還是更大一點,但差別並不是很大。
電池包增加坦裝的重量,這是不利因素。不過歷史上對重量的敏感來自對發動機的功率要求。電驅動後,動力曲線完全不一樣了,路上各種新能源車也充分證明了一點:重量增加並不影響加速更快,畢竟扭力增加更快。
像汽車上一樣,電池包可以改善重量分佈,大大便利坦裝的總體設計。坦裝發動機前置還是後置一直是一個問題。前置增加防護,解放有用空間,但重量分佈不好,要是保持後驅,還需要沉重的傳動系統;後置相反,而且正好與前伸火炮的重量相平衡。
電驅動後,電動機和電池重量分離,電池分佈相對自由,甚至可以像汽車一樣:全地板電池。如果大膽一些,還可以用電池包形成周身的額外保護“澡盆”,增加對乘員的保護。這當然使得電池容易受到打擊,需要隔艙化,避免被擊中的電池起火、蔓延到其他電池模塊,還需要自動滅火系統抑制火災。
電池有起火危險,油箱也有起火危險。電池還可以用分佈和隔板降低起火危害,油箱就不容易做到了。在裝甲隔艙和泄壓擋板的保護下,電池的起火危害是可以控制的。
不過更大的重量對坦裝的兩棲能力肯定是不利的。兩棲需要浮力,重量就是重量,什麼扭力都回避不了這個問題。不過也不全是壞處,如果解決浮力問題的話,電驅動使得增加額外的螺旋槳推進器很容易。
另一個容易忽略的地方是:任何形式的混動都增加了車上的發電能力,這已經成為軍車普遍的短板了。
現代步兵隨身佩戴各種電子設備,從單兵通信、單兵導航到單兵數據鏈,單兵紅外光電甚至微波雷達,都需要用電。現在的辦法是用大量乾電池。那不僅電容量不夠,也很重。阿富汗美軍特種部隊已經發現了這個大問題,試圖用便攜式太陽能充電器解決,但總是對野戰和秘密行動不便。
現在的機械化步兵也是一樣的問題,車上並不能充電,必須帶上一大堆電池。混動後,車輛就是機動的充電寶,那就方便多了,至少不遠離車輛的步兵不再受電池重量所困。
車上電力還有更大的用處。車載主動防禦系統普及了,但毫米波雷達耗電太大,成為裝用的瓶頸。美國M2“布萊德利”步戰在阿富汗裝上主動防禦系統後,必須把車上所有用電的設備統統關掉,包括通信,才能不導致發動機過於超負荷運轉。這時通信只有靠單兵隨身設備,通信距離、通信質量、數據率都大大下降。
如果未來車載激光、微波武器發展起來,對車載電力的要求更高,混動提供了很好的平台。
得失相較,插電增程的優越性還是很大的,應該認真考慮呢。
對了,比亞迪U8的功率達到1100馬力,比15輕坦的900-1000馬力(一級和兩級增壓)還要高。過去汽車發動機的馬力再大,扭力不足,不可能用於坦裝發動機。現在電驅動,扭力不成問題,馬力又大,比亞迪U8的動力總成是不是能裝上15輕坦,不再是不屑一顧的問題了。