Электрические и гибридные силовые установки для автомобилей армии США
Обслуживание автомобиля HMMWV со штатной дизельной силовой установкой. Фото Минобороны США
Армия США старается изучать и осваивать любые новые технологии, способные дать те или иные преимущества. Недавно она всерьез обратила внимание на электрические и гибридные силовые установки для автомобилей. Уже запущены полномасштабные исследовательские и проектные работы разного рода. Если они завершатся успехом, Пентагон может обновить свои планы по развитию армейского автопарка.
Перспективные проекты
Ведущие американские разработчики армейской техники, видя интерес вооруженных сил и других заказчиков, уже предложили несколько концептов военных электромобилей. При наличии реальных заказов, такие проекты получат развитие и дойдут до испытаний. Затем новые автомобили получат шанс поступить на снабжение, хотя такие результаты не гарантированы.
Одним из первых был предложен проект глубокой модернизации серийного броневика Oshkosh JLTV. Его разработчик указывает на принципиальную возможность замены механической трансмиссии на электрические системы с приводом от штатного дизеля. При необходимости, гибридный бронеавтомобиль сможет работать в качестве передвижной электростанции.
Впрочем, Пентагон пока не заинтересовался этим предложением, и в армию поступают только машины со штатной трансмиссией на основе механики. Изменит ли заказчик свое мнение, неизвестно, но вполне возможно, что со временем армия придет к такому решению. JLTV собираются производить в течение следующих 20 лет, и гибридный проект может получить желаемое внимание.
Броневик Oshkosh JLTV в серийной конфигурации. В будущем он может получить гибридную силовую установку. Фото Минобороны США
Прямо сейчас компания General Motors Defense осваивает серийное производство легких многоцелевых автомобилей ISV (Infantry Squad Vehicle). В текущей конфигурации они оснащаются турбированным дизельным двигателем и автоматической трансмиссией с полным приводом. В этом виде машины поступают в войска для опытной эксплуатации.
Несколько месяцев назад стало известно, что GM Defense разработала и построила экспериментальный вариант ISV с полностью электрической силовой установкой. Сейчас он проходит заводские испытания, и его планируется представить Пентагону. Вполне возможно, что некоторую часть автомобилей, требуемых армии, в итоге построят в обновленной электрической конфигурации.
В прошлом году компания GMC представила проект Hummer EV – полностью электрическую платформу, на которой будут строиться гражданские пикапы и внедорожники. Недавно стало известно, что на базе этой платформы создадут и военный многоцелевой автомобиль. Такая машина может стать функциональным аналогом существующих HMMWV: она будет транспортом для людей и грузов либо носителем вооружений и специального оборудования.
Научный подход
Как видим, американская промышленность уже готова создать для Пентагона новые электромобили с достаточно высокими характеристиками и широкими возможностями. Однако армия не спешит принимать такие предложения и сначала намерена тщательно изучить новые технологии. Так, в этом году провели крупное исследование с целью определения реального научного и технического потенциала электромобилей.
Перспективное семейство пилотируемой и безэкипажной техники на шасси JLTV. Возможно, в проекте будут использованы гибридные системы. Графика Минобороны США
Исследование «Powering the U.S. Army of the Future» стартовало в апреле по инициативе армейского «Командования будущего». К ним привлекли шесть коммерческих компаний, занятых в автомобильной и электротехнической отрасли. В течение двух месяцев они должны были изучить все основные концепции электрических силовых установок, найдя их сильные и слабые стороны. Также следовало сравнить их с дизельными установками на топливе JP8.
В целом, исследование подтвердило уже известные факты об электрических силовых установках. Вновь установлено, что электромобили имеют плюсы и минусы, но их соотношение все еще далеко от идеального. Соответственно, такая техника вряд ли будет интересна для армии – как сейчас, так и в отдаленной перспективе.
Подтверждено, что электрическая установка экономичнее дизельной в финансовом отношении, а также превосходит ее по некоторым характеристикам. Так, электромоторы улучшают динамику машины и дают больший крутящий момент в широком диапазоне скоростей. Кроме того, они отличаются в разы меньшей акустической и тепловой заметностью.
Многоцелевой автомобиль GM Defense ISV с дизельным двигателем. Фото GM Defense
Однако имеются существенные проблемы. Так, дизель перерабатывает жидкое топливо напрямую в механическую энергию для движения. Электромобиль может заряжаться от дизель-генератора, но в этом случае в общую цепочку добавляется дополнительный этап преобразования энергии, что снижает итоговый КПД всей системы.
Существующие аккумуляторы по энергетическим параметрам не могут сравниться с жидким горючим. Так, энергия от сгорания 1 галлона (3,8 л) топлива JP8 эквивалентна заряду литий-ионного аккумулятора массой 140 фунтов (63,5 кг). Соответственно, для замены 87-л топливного бака «Хамви» требуется батарея массой почти 1,5 т. Очевидно, что такая «модернизация» автомобиля попросту не имеет смысла.
В отличие от машины с ДВС, электромобиль не может возить с собой канистры с топливом, и для зарядки нуждается в источнике энергии. Таким образом, на базах или при развертывании придется предусмотреть дополнительные системы генерации и распределения электроэнергии, способные удовлетворить «спрос» новой техники. Кроме того, в этом контексте возникает проблема затрат времени: заливка дизельного топлива в бак занимает несколько минут, а зарядка электромобиля может требовать нескольких часов.
Большие сомнения вызывает живучесть и боевая устойчивость электромобилей. Традиционные силовые установки вполне соответствуют требованиям такого рода. Так, повреждения топливной системы не всегда приводят к немедленному возгоранию, а двигатель все еще сохраняет возможность проработать некоторое время и вывести машину из-под обстрела. Аккумулятор в случае аналогичного повреждения, как минимум, выйдет из строя и обездвижит электромобиль. Кроме того, высок риск моментального возгорания или взрыва, причем современные батареи крайне сложно тушить.
Возможный облик автомобиля Hummer EV в армейской конфигурации. Графика GMC
Направления развития
Главным результатом исследования «Powering the U.S. Army of the Future» стал вывод о недостаточном совершенстве «чистых» электрических силовых установок. При всех своих преимуществах, по совокупности технических, эксплуатационных и экономических характеристик они уступают традиционным системам с двигателями внутреннего сгорания.
В основе такого отставания лежит недостаточный потенциал нынешних аккумуляторов. Несмотря на весь прогресс последних лет, они все еще уступают жидкому топливу. Это ограничивает характеристики техники, а также требует создавать под нее специальную сложную инфраструктуру.
Авторы исследования полагают, что в нынешнем виде электромобили не представляют практического интереса для армии. Ожидаемый прогресс в сфере аккумуляторов вряд ли сможет изменить такую ситуацию в ближней и средней перспективе. Также не следует ожидать, что армия сможет создать всю необходимую инфраструктуру в разумные сроки.
Если армия все же намеревается переходить на электрическую тягу, то ей следует обратить внимание на гибридные силовые установки. Шасси с дизельными генераторами, аккумуляторами и тяговыми электромоторами отличаются от «чистых» электромобилей более удачным соотношением основных функций и возможностей. Кроме того, доступные технологии уже позволяют создать машину с приемлемым уровнем характеристик.
Три варианта электротрансмиссий QinetiQ E-X-Drive для техники разных классов. Графика QinetiQ
Следует отметить, что гибридное направление уже получает развитие под присмотром армии. Прямо сейчас реализуется несколько проектов такого рода в разных сферах. В инициативном порядке и по заказу армии прорабатываются проекты автомобилей разных классов и осуществляются первые опыты в области бронетехники. Насколько успешными они будут – станет ясно в ближайшее время.
Таким образом, Пентагон всерьез заинтересовался перспективными разработками в области силовых установок для сухопутной техники и делает все возможное для освоения этого направления. Пока работы в этой области в основном сводятся к первым исследованиям, на основе которых будут составлять планы на будущее. Какими будут эти планы, как скоро и в какой мере их удастся реализовать – покажет время. Вполне возможно, что в средней перспективе армия США, проявляющая интерес к любым перспективным технологиям, все же начнет переход на электрический транспорт.
Информация