С ростом цен на топливо вооруженные силы пересматривают потенциальную экономию, применяя альтернативные силовые установки, в первую очередь системы гибридных электроприводов, обещающие экономию до 30-40 процентов по сравнению с современными двигателями внутреннего сгорания.

Типичная система гибридных электроприводов накапливает регениративную мощность при торможении и использующая для разгона и маневрирования для увеличения мощности основного двигателя. Используя электронное управление каждым колесом, система гибридных электроприводов (HED) динамически управляет моментом привода, передающимся на каждое из колес; и приспосабливается к любым дорожным условиям. Имея большие преимущества в экономии топлива, улучшенной работы и экономии в весе, система HED имеет один недостаток – это чувствительность аккумуляторов к воздействию внешних факторов.

Армия США ожидает, что грузовики и Перспективные Боевые Системы (FCS) с гибридным электроприводом к 2020 помогут добиться уменьшения расхода топлива на 75%. Работая как гибрид, грузовик с баком в 24 галлона, преодолел 375 миль без дозаправки – по сравнению с обычными машинами, проходящими расстояние на 60% меньше. Экономия относится к стоимости самого топлива, так как топливо составляет 70% из материально-технического обеспечения тяжелой бронетанковой дивизии.

При использовании в боевых машинах, гибридные электропривода имеют больше преимуществ. Аккустическая характеристика может быть снижена путем передвижения на электричестве с выключенным основным двигателем, размещением выхлопа под днищем машины, и снижением шумовых характеристик работающего двигателя. Тепловые характеристики снижаются за счет размещения горячих глушителей и коллекторов глубже вовнутрь машины для уменьшения инфракрасных характеристик. При использовании для материально-технического обеспечения, машины с гибридными электроприводами могут вырабатывать достаточно «экспортируемой» энергии для перевозки практически всей, используемой военными техники.

В различных программах в настоящее время проходят оценку три версии систем гибридных электроприводов. «Серийный Гибридный Электропривод (HED)» разъединяет дизельный двигатель от колес, обеспечивая привод к каждой оси или колесу электрическим мотором. Типичными примерами серийных HED являются боевые машины AHED и SEP, разработанные для перспективных программ развития бронированных машин и перспективных тактических грузовиков (FTTV). Данная конфигурация рассматривается как более подходящая для тягачей вооружения, ракетных установок (таких как HIMARS, LOSAT, Patriot и MEADS). Отказ от тяжеловесной механической системы позволяет снизить общий вес машины и более гибко «упаковывать» систему для выполнения задачи. Дальнейшие преимущества включают возможность постановки на «бесшумный дозор» в течение длительного срока времени или «скрытно» передвигаться (на аккумуляторах).

«Параллельная гибридная электрика» сохраняет механическую связь от двигателя к колесам и увеличивает его мощность электрической мощностью, регенерируемой при торможении машины или снижении скорости. Механизм «гибридной гидравлики» сохраняет энергию в гидравлических рекуператорах, а не химических аккумуляторах. Хотя и параллельный гибрид тяжелее чем серийный HED, он предлагает преимущество отказа от обычной, механической связи, при работе обычного тяжелого грузовика. HED может применяться в существующих машинах («съемные» – Humvee, HEMTT-A3, FMTV) или в базовом проекте новых машин (RST-V, FTTS, FCS).

Армия США испытывают несколько версий HED, питаемых AM General Humvee. Недавно машины прошли полевые испытания в составе 101 Воздушно-Десантной дивизии в Ft. Campbell, Ky, где использовалась гибридная (дизельная и электрическая) энергия для перемещения колонны в «скрытном» режиме только на аккумуляторах на расстояние 10 км. Дальнейшие испытания назначены на ноябрь 2005 в Ft. Benning, Ga. Пока Армия США еще не определилась с планами закупок, но со временем, от 5 000 до 20 000 единиц HED Humvees может использоваться для целей тактической поддержки, таких как командные, артиллерийские и машины ПВО.

Машина снабжена дизельным двигателем в 2,2 литра и 75 кВт бесколлекторным генератором постоянного тока для питания электроприводов колес. Машина также может вырабатывать 10 кВ чистой энергии от аккумулятора. При работающем двигателе, до 75 кВт энергии может постоянно производиться, с максимальной выработкой до 250 кВт.

Две версии HED испытаны с Humvee с четырех-моторным приводом и двумя осевыми приводами. Четырех-моторная конфигурация обеспечивает наилучшую работу и превосходную проходимость, особенно по песку и грязи, поскольку она обеспечивает колесам оптимальное сцепление, когда колеса управляются индивидуально, а не через механический дифференциал. В модели хозяйственного назначения используется два электромотора, обеспечивающие привод для передних и задних осей. Данная машина обладает лучшими характеристиками по сравнению со стандартным Humvee, но не такими хорошими, как четырехмоторный вариант. Некоторые из HED Humvee были изготовлены DRS Technologies с использованием мотора/генератора с постоянным магнитом компании UQM Technologies. Один 100 кВт генератор раскручивается дизелем машины и, обеспечивает электропитание для раскручивания гибридного электромобиля и для нужд бортовой электросети. Машина также оснащена двумя 100 кВт электродвигателями UQM, по одному на каждую ось. Вырабатываемой электроэнергии достаточно для питания всего вооружения с электроприводами, а также для обеспечения работы развернутых рядом полевых госпиталей, телекоммуникационных центров, вспомогательного радарного оборудования, и т.д. Данная конструкция продемонстрировала улучшение в экономии топлива боле чем на 30% в зависимости от цикла езды машины.

Четырехмоторный Humvee может разогнаться от 0 до 50 миль в час за 7 секунд, по сравнению с 15 – 16 сек стандартного Humvee. Обычный Humvee преодолевает 60% уклон на скорости 5,5 миль в час, в то время как гибрид – на скорости 17 миль в час. Стандартный Humvee расходует 1 галлон на 8 миль по дороге с твердым покрытием на марше, тот же объем гибрид расходует на 16 миль. Для тихой работы гибрид может работать только на электричестве. Он может пройти 20-25 миль на электричестве без подзарядки на свинцово-кислотном аккумуляторе емкостью 24 кВтч.

После совершенствования, HED будет использоваться в качестве «сменного комплекта» для стандартного Humvee, устанавливаемого изготовителем на Армейских складах. В то время как Армия отказалась финансировать производство Humvee с HED в 2005 финансовом году, уже изготовленные машины проходят испытания и оценку в нескольких подразделениях Армии США.

Среди лидеров в Серийном HED находится Oshkosh Truck Corp., которая воплотила проект в своем новом Тяжелом Повышенной Мобильности Тактическом Грузовике А3 (НЕМТТ) – прототипе третьего поколения. HEMTT A3, представленный в феврале 2005, был первой готовой к производству тактической военной машиной, использующей дизель-электрическую систему под названием ProPulse. Та же технология использовалась в версиях FMTV, предложенных Oshkosh для Армии США.

Прототип HEMTT A3 также оснащен усовершенствованной системой обработки грузов, независимой подвеской и системой предупреждения столкновения. По мнению Oshkosh все технологии, использованные для прототипа отработаны и, когда будут одобрены, производство машин запланировано в течение двух лет.

Oshkosh использует патентованную технологию ProPulse с применением дизеля для питания электрогенератора, непосредственно обеспечивающего питанием колеса, исключая гидротрансформатор, автоматическую трансмиссию, раздаточную коробку и приводные валы. В системе отсутствуют аккумуляторы, которые заменены супер-конденсаторами, не такими чувствительными к холоду как аккумуляторы и расчитанными на работу в течение 10-20 лет. Регенеративная функция торможения накапливает энергию и потом использует ее для торможения в следующий раз, снижая таким образом износ системы торможения. По мнению производителя, данный механизм повышает полную экономию до 20 % по сравнению с обычными механическими приводами.

В стационарных условиях HEMTT A3 становится электростанцией, и имеющимся двигателем в 450 л.с., вырабатывает 200 кВт экспортируемой энергии. При повышении мощности двигателя до 505 л.с., он может вырабатывать 400 кВт. Машина на 3000 фунтов легче своих предшественников с сохранением грузоподъемности в13 тонн и повышением надежности путем использования легких и высокопрочных материалов. Это позволяет новому грузовику перевозить грузы во время транспортировки в самолете С-130. Встроенная бронированная будка может быть развернута в полевых условиях менее чем за восемь часов, что дает возможность быстро реагировать на меняющийся уровень опасности.

Несколько компаний соревнуются за будущую военную программу демонстрации «сменной» версии Армейского грузовика FMTV. BAE Systems выпустили прототип гибридного грузовика FMTV с двухколесным приводом по контракту с производителем FMTV компанией Stewart and Stevenson еще в 1999 г. BAE также разработали прототип гибридного грузовика с шестиколесным приводом в качестве демонстрации новых технологий для программы FCS. Данный грузовик уже продемонстрировал значительную экономию топлива по сравнению с грузовиком FMTV стандартного привода. Машина также может производить 200 кВт постоянно экспортируемой энергии.

Будущая замена сегодняшним военным грузовикам может стать Система Будущих Тактических Грузовиков (FTTS), Демонстрация Технологий Передовых Концепций (ACTD), управляемой Национальным Автомобильным Центром (NAC), который спонсирует демонстрации легких, средних (для хозяйственных нужд) и тяжелых гибридно-электрических грузовиков и конкретные технологические разработки по моторам, генераторам, накопления энергии и технологиям регулирования мощности.

Британское Министерство обороны также смотрит на потенциальные преимущества NED по программе, возглавляемой QinetiQ. Британская демонстрационная машина HED 6х6 содержит серийную систему HED, включающую встроенную в ступицу систему электроприводов. В группу QinetiQ входят Magnetic Systems Technology, Multidrive and BAE Systems Land Systems (бывшая Vickers Defence Systems).

Первой гибридной электроприводной бронированной машиной, разработанной Американским Национальным Автомобильным центром и BAE Systems (бывшим United Defense), был 15-тонный прототип М-113 с гибридным приводом. Энергия аккумуляторов машины использовалась для обеспечения переходных потребностей в энергии при ускорении, поворотах и подъемах. В стационарных условиях машина может вырабатывать 200 кВт электроэнергии и функционировать как вспомогательная электростанция.

Относительно обычного М113А3 с традиционным приводом, гибридные машины развивают мощность примерно 500 лс при ускорении, против 275 лс для самого мощного М113А3. Машина развивает повышенную мощность, дополняя обычную энергию, выработанную обычным двигателем энергией, накопленной в аккумуляторах при торможении.

Большинство современных программ развития бронированных машин, включая Американскую FCS, Британскую FRES, Французскую BOA EBRC и Шведскую SEP, основаны на технологиях HED. Большинство программ проводят оценку технологии до принятия окончательного решения по типу и конфигурации автомобильной системы. В число таких демонстраторов входят AHED, разработанный General Dynamics, SEP, созданный BAE Systems land Systems, и TTS, произведенный BAE Systems (бывшей UDLP).

AHED – колесная машина 8х8 была представлена после нескольких лет полевых испытаний, имея пробег 4200 км по дорогам и бездорожью. В настоящее время она проходит испытания в поддержку этапа оценки FRES Британского МО. Шведская программа SEP включает как гусеничную, так и колесную версии. Колесная версия машины под названием "SEP-Wheeled" имеет три оси и использует привода 6х6. Машина имеет два двигателя, приводящие в движение электрическую трансмиссию, обеспечивая по 100 кВт максимум на каждый встроенный в ступицу колеса электромотор. Моторы снабжены двухскоростными редукторами. Конструкция предполагает большую выживаемость при ведении боевых действий.

Гусеничный вариант SEP оснащен специальными резиновыми гусеницами (аналогичными Bv206 сочленённым тягачам), которые легче, бесшумнее и их срок эксплуатации в два раза больше, чем эквивалентные стальные гусеницы. Новые гусеницы имеют меньшее сопротивление качению и работают более эффективно с электрическими трансмиссиями, в результате чего более экономично расходуется топливо. Другая уникальная конструкторская черта это подвеска, установленная на подмоторной раме. Этот промежуточный внутренний слой обеспечивает дополнительную защиту от мин. Машина SEP может выдержать взрыв 7 кг ТНТ под траком.

Аналогичные методики оцениваются для Демонстратора Переходных Технологий (TTD), разработанных BAE Systems. Данный демонстратор использует гибридный электро привод в сочетании энергией аккумуляторов с 250-сильным дизельным генератором для моментальной передачи 450 сил, что обеспечивает более быстрый разгон по сравнению с любой другой боевой машиной. При работе в «скрытном» режиме у TTD есть 10 мильный запас хода на аккумуляторах, обеспечивающих тихую работу. В стационарном режиме TTD может стоять в «бесшумном дозоре» в течение более чем 30 часов – эти обе характеристики имеют большое значение для применения FCS. TTD предназначен для транспортировки в С-130 и имеет запас хода в 600 миль без дозаправки. Его гусеничные ленты обеспечивают срок работы в три – пять раз дольше, чем обычные ленты, улучшают передвижение и требует меньшего обслуживания или не требуют обслуживания. Компания сотрудничает с General Dynamics в разработке гибридного электрического демонстратора для FCS-W (Перспективные Боевые Системы – Колесные), который может передвигаться со скоростью 5 миль в час в течение 30 минут по ровной местности исключительно на накопленной электроэнергии.

Автомобильная технология HED используется в роботизированных наземных машинах, таких как Spinner 6x6 - Автоматическая Наземная Боевая Машина с HED (UGCV), которая продемонстрировала работу в течение 14 дней с пробегом в 450 км без дозаправки. Эта машина питается от 60 кВт турбины, приводя электрический генератор и питая 30 кВт моторы UQM в ступицах. Там используются литий-ионные аккумуляторы SAFT для обеспечения 18 кВт/ч для бесшумных операций.

Сергей Вэй
23.12.2005

www.army-guide.com