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流动性受到威胁:“混合动力车”的胜利仍然存在疑问

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流动性受到威胁:“混合动力车”的胜利仍然存在疑问

德国军队的BMP“Puma”需要一个能够提供更多动力的动力装置,位于有限的体积内。 MTU 10V 890满足此要求,提供卓越的功率密度。


在最困难的条件下,出色的机动性是所有军用车辆的主要特征。 然而,为装甲车实现这一点要困难得多,但是他们成功完成任务非常重要。

机动车辆的机动性非常重要,但与其他重要特征相竞争,例如确保车辆和机组人员的生存能力。 在这里,这个要求很容易与保持移动性的要求相冲突。 然而,显而易见的是,那些安全依赖于这种机器的士兵需要增加越野机动性,快速加速和更高的速度,所有这些都不会对生存能力产生负面影响。 这些需求使得有必要开发新的动力装置和底盘系统,以便找到能够满足这些通常相互矛盾的要求的最佳解决方案。 但是,为了符合它们,需要多个设计参数的组合和平衡。 这些包括悬架系统的特性,运动质量直接取决于轨道或车轮的支承表面,它决定了地面压力,车辆的离地间隙和发动机输出功率。 人们认为后者的特征是最重要和最难实现的。 这是因为即使在产生和分配发动机动力的问题上,设计师也需要妥协,有时甚至踩到他自己的歌曲的喉咙。 装甲车辆中的动力增加受到诸如发动机舱的体积,维持动力储备的需要,质量限制以及满足车载系统(例如通信设备,导航系统,传感器以及主动和被动保护系统)的电力需求的需要的限制。

必须有效防止当前不断演变的威胁,特别是那些对机器的动力装置和底盘提出最大要求的威胁。 保护几乎不可避免地意味着护甲,而护甲增加了质量。 存在矛盾,导致令人不安的妥协:随着威胁程度的增加,保护程度也需要提高。 通常,提高防护等级需要额外的装甲,额外的预订可以增加汽车的重量。 保存或改进装甲车辆的性能不可避免地需要增加发动机功率和传动装置的效率以及与其连接的致动器。 然而,汽车的重量也取决于其尺寸:汽车和必须装甲的表面积越大,汽车越重。 因此,新的动力单元(具有变速器和驱动器的发动机)不仅应该更强大,而且应该至少适合分配的体积,或者优选地具有更小的总体积。 最重要的是,这一标准对于旨在使现有装甲车辆现代化的动力装置是绝对的,但对于新平台而言也是非常需要的。


例如,装甲车MBT Leopard 2A对发动机和变速器的开发人员有特殊要求。 他们需要更多的力量来尽可能少地适应。

装甲车辆提供的普遍接受的移动水平值是所谓的功率密度或功率比(通常以马力为单位)与车辆质量。 尽管不考虑确定移动性的所有可能因素,但该比率是合适的,尽管是粗略的标准,并且作为设计参数和用于比较不同机器的工具都是有用的。 通常,功率密度越大,例如,以hp为单位 每吨,机器将显示的整体驾驶性能越好。 尽管在评估机器时,通常会考虑其最大速度,但对于战斗车辆而言,发动机的加速或加速(从最小功率的稳定运行到最大功率模式的快速平稳变化的能力)实际上可能更重要功能。 车辆特性中经常被忽视的是快速加速并快速移动到安全位置以响应攻击行为的能力是非常宝贵的。 它直接影响机器及其机组人员的生存能力。 因此,可用功率不仅有助于提高移动性,还有助于提高生存能力,特别是当与自卫措施结合使用时,包括用于确定射击和激光照射的传感器,以及被动和主动对抗措施。


在用于装甲车辆的动力单元中,以最小的量实现所需的输出功率是极其重要的。 导致机器质量增加的关键因素是要预订的表面积。

功率小

尽管有个别案例使用燃气涡轮发动机,例如在主战家庭中 坦克 (MBT)通用动力公司(General Dynamics)生产的M1艾布拉姆斯(MXNUMX Abrams)仍然是装甲车最流行的发动机,仍然是柴油发动机,或者说是多燃料柴油。 动力装置生产的领导者之一是德国MTU公司。 它的集成方法包括以下事实:单个“动力装置”不仅包括发动机,变速器和动力驱动装置,还包括用于供应和过滤空气,冷却,发电等的子系统。 功率单元的每个组件均经过精心设计和组装,以获得最紧凑,最有效的解决方案。 MTU认识到,对于军用车辆的开发商和集成商而言,功率与体积之比是至关重要的因素。 MTU国有企业部门负责人Giovanni Spadaro解释说:“对他们来说,“将所有组件集成到单个系统中非常重要,我们正在不断开发我们共生解决方案各个部分的共生开发理念。 对我们来说,这意味着从字面上看,所有内容,体系结构,概念,软件和所有参数均旨在改善最终完整功率单元的特性。” 鉴于与主要的军用车辆制造商,例如Krause-Mafei Wegmann(KMW),Nexter,BAE Systems和General Dynamics等紧密合作,这种方法对最终平台的影响是巨大的。 通用动力陆地系统公司的代表解释说:“就动力装置而言,更大的动力-更好,更小-更好,更便宜-总体上是出色的,但是安全性,可靠性,无噪音和可维修性的强制性提高。”

MTU已经证明,商用动力装置的军事用途的适应和改装适用于轻型和中型装甲车辆,例如安装有MTU 8V199 TE20柴油发动机的ARTEC Boxer四轴战斗装甲车辆。 然而,对于较重的装甲车辆和坦克,需要它们的发动机,例如880和890系列发动机,专门设计用于安装在重型军用平台中。 Puma履带式步兵战车展示了现代动力装置的能力。 Spadaro表示,“Puma汽车的MTU动力单元包括变速箱,起动机/发电机以及冷却和空气净化系统。 MTU 10V 890柴油发动机以其非常高的功率密度和紧凑的尺寸而闻名。 与同等功率级别的其他军用发动机相比,质量和体积减少了大约60%。“ MTU特殊发动机部门主管评论说:“这台机组比以往任何其他动力装置都更紧凑。” 在上一代机器中安装动力单元时,MTU发动机的优势尤为明显。 来自EuroPowerPack车型系列的发动机被法国公司GIAT(现为Nexter)用于替换阿拉伯联合酋长国的Leclerc-EAU油箱发动机。 该系列的发动机也安装在Challenger-2E MBT上,同时节省了大量燃油,同时由于降低了油耗而增加了动力储备。

卡特彼勒以其重型建筑设备而闻名,已成为战术和装甲车辆的主要发动机供应商。 它对军方的建议是基于在世界许多国家运作的现成商业系统。 从这里和相当大的优势 - 与生产量相关的成本降低,以及技术支持的可用性。 尽管如此,该公司的发展也以军事用途着称,例如,С9.3引擎具有更高的HP 600功率密度。 然而,真正的创新是C9.3能够改变其标称功率。 为了满足严格的欧洲排气Euro-III要求,它将切换到525 HP的减速模式。 电源。 在卡特彼勒,他们注意到“优势在于用户可以选择操作模式。 在现场主动运行期间可以实现最大性能,但在训练期间或在平民区域工作时,您可以切换到排气控制。 事实上,这种“转换”植根于卡特彼勒为商业系统开发的技术。

该公司总是被选择用于替换和现代化现有装甲车队的计划。 例如,它的CV8发动机目前安装在英国陆军的战士跟踪步兵战车上。 这项工作是根据与洛克希德马丁公司的合同进行的,将机器升级到WCSP标准(战士能力维持计划 - 战士BMP能力扩展计划),该计划将把机器的运行扩展到今年的2040。 卡特彼勒还在改造美国陆军Stryker系列装甲车的发动机,配备HP 350动力。 在发动机上С9功率450 hp 新发动机“适合”体积,占据了之前的发动机。 这次更换是通用动力公司引入ESR-1技术变更的提案的一部分,其中包括910安培发电机,悬架升级和其他改进。


卡特彼勒“战争驱动”发动机基于其专用于重型商用车的发动机。 这在成本,物流和可用性方面提供了益处。 С9发动机是Stryker装甲车现代化计划的一部分,也广泛用于工程车辆。

电驱动器

传统上,来自发动机的动力被机械地传递到车轮或履带。 电动驱动器用置于驱动轮或链轮中的电动机代替这种物理连接。 用于操作这些电动机的能量可以从电池,内燃机或同时从两个源获取。 在“混合动力”方法中,使用柴油机或燃气涡轮发动机,其不需要机械连接,现在可以安装在底盘的任何位置,这为设计者提供了更大的设计自由度。 也可以安装两个发动机,由BAE Systems公司在其移动测试装置HED(Hybrid Electric Drive)中实施。 BAE Systems Deepak Bazaz的代表注意到两个HED发动机连接到发电机和电池,允许在不同模式下工作:一个发动机在空转模式下运行,节省燃料,两个发动机在需要更多动力时运行,或机器处于静音模式它只能用电池工作。 HED的概念在履带式AMPV(装甲多用途车辆)平台上实施,但计划可扩展并用于任何类型的车辆,包括轮式和履带式。 BAE系统公司为Northrop Grumman混合动力概念修改了实验性HED动力装置,作为美国陆军GCV(地面作战车辆)地面作战车辆提案的一部分。

北约技术研究组织的工作说:“混合动力电动汽车在速度,加速度,爬升能力和无噪音方面的特性超过了机械驱动车辆的特性......同时燃料节省的范围从20到30百分比”。 电动机还提供几乎即时的加速,良好的加速和更好的牵引力。 后者直接取决于改进的扭矩,这是电动机固有的。 对于战斗车辆,这意味着几个优点:移动到避难所时的反应时间更短,更难以获得和更好的越野机动性。 HED有两个六缸发动机,一个由QinetiQ特别设计的变速箱和600伏特上的锂离子电池。

电驱动器的另一个吸引人的方面是其产生更高效和高水平电能的能力。 Northrop Grumman / BAE Systems GCV平台的发电厂将能够提供1100千瓦,尽管它比传统的动力装置小得多,重量更轻。 然而,由于能量存储是混合电驱动的重要部分,现代电池的不匹配成为严重的问题。 因此,目前几种具有较高能量密度的先进电池被考虑用于混合动力车辆,包括锂离子,镍 - 金属氢化物,镍 - 氯化钠和锂 - 聚合物。 然而,它们都仍处于技术发展阶段,并且在被认为适合用于军事应用之前必须解决某些缺点。 需要开发的另一个工作领域是混合驱动器可以大量安装在装甲车辆上,这消除了现代牵引电动机的设计限制。 虽然成功地集成到HED演示实验样品中,但这些系统在尺寸,质量和冷却方面存在局限性。 在这些问题得到解决之前,所有电路尽管有其优点,仍然是装甲车的错觉。

然而,许多研究机构仍然对电驱动的概念感兴趣。 例如,根据DARPA高级国防研究部的合同,QinetiQ将测试其轮毂电动机(减速电机)的概念,并将其设置为在实验运行模型上进行测试。 众多减速器,差速器和执行器将取代汽车车轮中强大的紧凑型电动马达。 这个概念也可以在现有的轮式装甲车上实施。 事实上,在6月2017,BAE Systems公司与QinetiQ签署了一项协议,在战车中引入新的电力驱动技术。 BAE系统公司的一位代表表示,这将“为客户提供经过验证的低成本技术,以提高当前和未来作战车辆的能力。”


BAE Systems与QinetiQ合作,开发并制造了基于AMPV底盘的装甲车混合HED解决方案演示样本

未来的电力挑战

在过去十年中,军用车辆对电力的需求已经增加了数倍。 BAE系统公路战斗车辆负责人Marc Signorelli表示,“未来装甲车将越来越难以满足电力需求。” 正在尝试解决这一不断升级的问题。 例如,对于M2 Bradley系列的机器,考虑使用300安培CE Niehof的发生器,对于新的AMPV平台,150的两个发生器是安培。 MTU Spadaro表示,“影响和影响高等发电解决方案发展的关键因素是不断增长的MBT和轮式车辆(主要是由于提高保护水平的要求),同时需要更多电力任何类型的机载系统,无论是电子设备,保护综合设施还是乘员舒适性,例如先进的空调系统。“ MTU公司认为“通过将电气元件更深入地集成到动力装置中,可以解决这些问题。 这里的一个很好的例子是Puma装甲车的上述MTU动力装置,它包括额定功率为170 kW的起动机/发电机,为两个冷却风扇提供电流,以及空调系统的制冷剂压缩机。

装甲车的力量直接影响战斗能力和生存能力。 在战场上生存的主要标准如下:“采取一切措施不被注意,如果看到,不被击中,如果他们仍被抓住,不被杀死”。 第一个是通过移动到对手不期望你的位置的能力来提升的。 第二个需要快速加速和良好的机动性来寻找掩护,并且由于敌方射手能够有效地捕获目标而失败。 第三个是由采取适当的被动保护和使用被动和主动对策的能力决定的。 但是,每个标准都可能对其他标准产生不利影响。 例如,额外的装甲会增加质量,从而增加移动性。

装甲车辆,新发动机,变速器和动力驱动装置,创新的集成和布局方法领域的进步使军事装备的开发人员能够满足客户最雄心勃勃的愿望。 我们在军事平台上看到的许多改进都直接来自商业项目:发动机和车载计算机,数字电子控制,系统状态的自动控制,电力驱动和能量存储,以及最后的混合解决方案的实际实施。 然而,这种脆弱均衡的挑战迫使该行业开发出越来越多的创新解决方案。

在网站的材料上:
www.nationaldefensemagazine.org
www.mtu-online.com
www.gd.com
www.rheinmetall.com
www.cat.com
www.baesystems.com
www.darpa.mil
www.nato.int
www.armorama.com
defesaglobal.wordpress.com
pinterest.com
www.wikipedia.org
作者:
21 评论
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  1. 什锦蛋
    什锦蛋 9 April 2018 09:50
    +1
    好吧,运动的方向是预先确定的。 向前进
  2. san4es
    san4es 9 April 2018 09:59
    +1
    hi 豹2A对发动机和变速器的开发人员有特殊要求。 他们需要足够大的功率以适应最小的体积
    Pzh2000:18.3升-V8-1000HP
    豹2:47.6升-V12-1500HP
    1. Conserp
      Conserp 9 April 2018 17:24
      +1
      这是一个罕见的肮脏,整体和具体力量绝对可耻。

      可悲的1500马力 对于这种质量和大小的发动机-什么也没有。
      1. san4es
        san4es 9 April 2018 18:15
        +1
        Quote:Conserp
        这是一个罕见的破烂,整体和具体力量绝对可耻。

        扎绳 ...确定吗?
        可悲的1500马力 对于如此大质量的发动机-没什么

        ...但是德国人不喜欢柴油 笑
        现代柴油发动机的最重要特征是高增压,增压发动机的中间冷却,涡轮增压器流量部分的调节等。
        如今,安装在EUROPAC动力装置(Euro Power Pack)中的MTU批量生产的MT 883 Ka-500(1100 kW),MT 883 Ka-501(1325 kW)坦克用的最佳柴油发动机早已超越了特定特性的动力特性。 M1艾布拉姆斯坦克的燃气轮机发动机。在艾布拉姆斯M1储罐中安装Euro Power Pack可以使储罐缩短约1000毫米。
        世界坦克柴油的旗舰是德国公司MTU。 她的成就通过出版物得到证明:
        -“在1990年代中期。 通用动力陆地系统主动安装,参加美军坦克M1A2艾布拉姆斯坦而不是燃气轮机AGT-1500的土耳其军队Euro Power Pack的MBT招标,而船体缩短了950毫米,已知的高消耗量减少了一半汽油 ...
        ... MT 883的高度增强版,开发能力为2740 hp (2016 kW)被用于为美国海军陆战队(USMC)开发的远征作战车辆(EFV)。
        此外,MT 883用于Mark 4(Mk 4-约自动)以色列坦克“ Merkava”的最新版本,通用动力公司(在底特律柴油机公司许可下,在美国生产)在美国生产柴油。例如GD883。据信MT 883将被选作新型韩国坦克XK-2。”
        1. Conserp
          Conserp 9 April 2018 22:06
          +1
          Quote:san4es
          ...确定吗?

          当您完成学业后,他们会告诉您有关算术运算,特定参数等等的信息-然后您将了解要解决的问题。

          Quote:san4es
          ...但是德国人不喜欢柴油

          您不会为这里的引擎而烦恼,只有您本人。

          当今最适合坦克MT 883 Ka-500的柴油发动机

          平庸的广告有什么关系 MT 883 不得不痛苦 MB 873我对此有何评论?

          您甚至对数字感到困惑吗?
          1. Conserp
            Conserp 10 April 2018 00:38
            +2
            为了没有根据。

            质量和比功率:
            MB 873:1500马力 2200公斤= 0.68马力/公斤
            B-84:840马力 1020公斤= 0.82 hp /公斤

            外形尺寸:
            MB 873:1801 x 1975 x 1030毫米= 3663.7 dm3
            B-84:1480 x 896 x 902毫米= 1196.1 dm3

            总功率:
            MB 873:0.41 hp / dm3
            B-84:0.70 hp / dm3

            因此, 旧的苏联V-84的自有能力比自负的德国人好20%,综合能力比后者高70%
            1. san4es
              san4es 10 April 2018 09:59
              0
              Quote:Conserp
              质量和比功率:
              MB 873:1500马力 2200公斤= 0.68马力/公斤
              B-84:840马力 1020公斤= 0.82 hp /公斤....

              所以有必要写,而不是昨天放屁:
              Conserp(Conserp)昨天17:24↑
              这是一个罕见的肮脏,绝对可耻的数字。
              为了没有根据。

              当您完成学业后,他们会告诉您...

              ……显然,他们并没有告诉您,您需要在大喊“整个海洋”之前携带事实。
              1. Conserp
                Conserp 10 April 2018 19:01
                +2
                我写得很清楚:
                “这种质量和大小的发动机可悲地达到1500 hp的功率-没什么。”

                您已经没有足够的智力来亲自了解这一点。 但是您甚至都没有试图理解。 用脑袋思考比拉出淫秽广告要难。

                如果您一无所知,又一无所知-出于正常的兴趣,他们会向您解释。
            2. Conserp
              Conserp 10 April 2018 10:39
              +3
              但这还不是全部。 这是我们测量的尺寸:


              这就是诚实的德国人如何测量尺寸(以MT 883为例):
  3. san4es
    san4es 9 April 2018 10:07
    +1
    发动机
    它用作发电厂-MTU MB 873柴油发动机,功率为1100 kW。 这是一款四冲程,12缸涡轮增压,液冷发动机,容量为47,6升。 该设计提供了一种多燃料装置,每百公里高速公路流量为300升,在崎terrain地形上行驶时为100升。 发动机更换可以在500分钟内在现场完成。
  4. iouris
    iouris 9 April 2018 10:33
    +1
    甚至我都不理解您的度量标准:“发电机900安培”,“电池600伏特”。 高中时曾教我功率(千瓦),容量以安培小时为单位。 因此,我不能相信作者的结论,并且暂时对此表示怀疑。
  5. voyaka呃
    voyaka呃 9 April 2018 10:57
    0
    电动马达的优点很诱人:一吨重的战斗车辆将能够撕裂
    像法拉利。
    现在在美国,他们开始生产电动卡车(七辆拖车)。
    直接从交通信号灯处,是一辆装满货车的“道具”客车,而不是后面一米。
    1. abc_alex
      abc_alex 10 April 2018 01:12
      0
      有什么意义呢?
  6. 永远那样
    永远那样 9 April 2018 14:42
    0
    纸上的一切都很漂亮,但是如果口径为12.7或更大一点的小子弹进入车轮,电动机将发生什么变化? 电动机非常害怕剧烈震动,请不要忘记,电枢转子和定子之间的间隙只有十分之一毫米。 同样,在撞击时,永磁体被消磁或被复磁。 尽管对于下一个喝酒的人来说,这个话题是无底的。
    1. voyaka呃
      voyaka呃 9 April 2018 18:12
      +1
      我们必须考虑好处。
      想象一下,这6个辊中的每一个都有一个电动机。
      12片 所有子弹都不会破。 汽车开了几辆。
      同样,轮盖被预订。
      但是坦克像赛车一样从头开始全速呕吐。 注意到ATGM-混蛋,小姐。
      而且里面没有移动的机制。 战斗室正在增加。 更多贝壳
      墨盒。
      1. iouris
        iouris 9 April 2018 20:06
        0
        最主要的是,五角大楼首先以国家预算为代价开发了此类技术,然后才将其引入民用部门的生产中。
        1. voyaka呃
          voyaka呃 9 April 2018 22:47
          0
          通常相反。 民用技术领先于军事,因为它能带来直接和快速的利润。
      2. abc_alex
        abc_alex 10 April 2018 01:09
        0
        ???? 你认真的吗?
        您是否能想象这种“急跳”会在绕组中流过什么电流? 也许您忘记了,但是您已经有创建带有电动变速箱的经验。 即使在第二次世界大战期间。 还记得它是如何结束的吗? 是的,坦克没有时间急于摆脱ATGM运营商的瞄准范围。
        1. voyaka呃
          voyaka呃 10 April 2018 10:34
          0
          如果负载分配给所有12台电动机
          (现在计算机很容易地对此进行监视),然后是一小部分。
          观看视频,一辆装满货车的货车像呕吐物一样呕吐。
          电机不燃烧。
          第二次世界大战之前或工业革命时期的实验几乎没有意义。

          “退出ATGM运营商的瞄准部门。” ////

          如果不睡觉就会出来。 即使到了现在,叙利亚的俄罗斯坦克也以其原始的倒车有时甚至可以打哈欠。 梅卡瓦(Merkava)以她的5速倒退。
          此外,坦克将有时间进行电力牵引。
          1. abc_alex
            abc_alex 15 April 2018 21:48
            0
            当ATGM运营商出现扭曲时,以色列Merkava设法脱离了ATGM。 我再一次告诉你,以色列的经历是“几乎没有关系的”,因为在你的情况下,我们谈论的是与技术落后的敌人的战争,而后者实际上没有正规的军事组织(叙利亚的经验绝对可以肯定地表明这一点)。 即使是T-90坦克最先进的前进路线,也不是以色列Merkava的原始前进路线,都将能够摆脱由普通操作员控制的ATGM。 :)

            但是,认真地说,为了逃避ATGM,重要的是不要“起飞”,而是要尽早发现发射。 如果机组人员有20到30秒的时间,并且油箱将具有类似于“ Shtore”的系统,那么他将能够逃避ATGM(如果不是在柴油发动机上),然后在汽油涡轮机上。

            您是否打算以12-2倍的动力储备在溜冰场中使用3台电机? 在开始时,电机绕组中的电流会相对于额定电流激增两到三倍。

            您在说哪种卡车“像坦克一样装满泪水”? 与麝香所显示的无关吗? 所以这太荒谬了。 谁告诉你,一辆重型卡车的重量像一辆坦克? 据我所知,带有“ Eurotruck”的卡车的重量极高,为40-44吨。 与Merkava相比,这是一辆乘用车,您做得好的重量从65到70吨不等,并有可能进一步增长。


            我认为,从原则上讲,混合动力发电厂是有前途的。 但是肯定不是作为“逃避ATGM”的手段。
    2. iouris
      iouris 9 April 2018 20:09
      0
      缝隙的大小是根据以下原则进行工程设计的结果:您赢得了力量-您失去了距离..
    3. 评论已删除。
  7. Dedall
    Dedall 9 April 2018 22:32
    +1
    物品的3/4漂浮在水中。 一些一般的话语和愿望。 在我看来,最翔实的照片。 他们还将具有质量维分析,功率分析曲线和布局。