混合动力登上战争舞台

如今,鉴于燃料能源供应的紧张,许多国家开始研发混合动力作战平台。2013年7月30日,俄罗斯军事工业公司新闻秘书谢尔盖·苏沃罗夫表示,在BTR-90装甲车基础上研制了一辆使用混合燃料和电子传动带的战车。这是世界上第一款混合动力装甲战车。

  混合动力战机将飞翔空中

  当今,出于多种因素考虑,空中作战平台强调的规避雷达可能让位于更加重视节能,这反过来会推动新式武器和其他能力的开发。例如,美国空军的F-22和F-35隐形战斗机虽然发展已经基本成熟,但是美国空军还在着手研制下一代战机,这种新型战机称为“多电飞机”。这种新型战机可能代表着世界头号空军力量在战机设计方面的新思路。

  强调节能更甚于隐形的“多电飞机”是美军未来战机设计的另辟蹊径。空军研究实验室正在研制一种新型的飞机电气基础系统,在某种程度上仿效了民用混合动力汽车的设计。装有混合型电气系统的飞机将不需要当前飞机所使用的体积大、反应迟钝的液压系统,而且可能更加高效。这一变化可能有助于空军降低油耗。目前空军一年的平均油耗为2 5亿加仑(约合113.65亿升)。而且,有了更多更好的电力,“多电飞机”就可以携带激光和微波武器以及更多强大的传感器。此外,通过干扰或给敌方雷达加入软件病毒,它有可能具备发动“电子攻击”的能力。为了给“多电飞机”的电气系统提供动力,空军研究实验室正在研制一种新型的喷气发动机。这种先进的推进系统是该新型战斗机的另一个研究项目。

  另外,美国还研发采用电力驱动的超静音无人机推进系统。无人机已经成为军事侦察任务的最有效工具,但有时其推进系统的噪声或红外特征会使之暴露。2012年7月17日,美国空军研究实验室代表美国情报先进研究计划局(IARPA)授予D-STAR工程公司一份价值480万美元的合同,以开发一种静音无人机推进系统,可以安静地利用汽油或柴油燃料发电,确保纯电力驱动的无人机安静飞行。该项目旨在开发将先进的内燃发动机与发电机相结合的燃料发电系统,以及采用电力推进系统的设备。整个项目将持续到2016年。D-STAR工程公司将首先开发无人机推进系统,结合一个汽油或柴油发动机、电机和电池,类似于混合动力汽车。该无人机推进系统不仅将帮助无人机完成大部分任务,也将发电并传送到无人机电动马达,供无人机超静音运行。

  其他国家和地区也开始研制混合动力战机,如中国台湾已经于2010年5月13日试飞了首架混合动力无人飞机。由台湾成功大学航天工程学系赖维祥教授团队研发的“灰面鹫号”在屏东试飞,以时速80千米~100千米飞行,总航程距离约30千米,过程顺利。这是亚洲首架具备高空酬载能力及长滞空飞行系统的混合动力无人飞机,未来可望运用到军事使用或救灾体系。“灰面鹫号”设计特色为翼展3.4米、总重可达30千克、4千瓦无刷马达、以及1千瓦燃料电池与锂电池混合动力。目前其总重不到22千克,仍可再容纳约8千克的锂电池或氢气燃料,未来还有相当的可扩充空间。

  “灰面鹫号”燃料电池与锂电池混合,具有造价低(约节省3/4)、试验周期短、发射快速等优点,且分辨率不低于卫星;当飞机起飞时,锂电池出力比较大,升高后,燃料电池则可以自产氢,可以飞得更久。

  混合动力战舰驰骋大海

  其实,俄罗斯早在2007年就开始研制混合动力潜艇,只不过它是集中柴油和核潜艇两大优势的柴电-核能混合动力潜艇。当年9月12日俄罗斯就已经秘密设计并制造出一种新型柴电-核能混合动力潜艇,并成为俄罗斯新一代潜艇力量的组成部分。这种新型混合动力潜艇技术足以打破传统的常规潜艇与核潜艇的分界,其核心技术有可能是在柴电动力潜艇上加装微型核反应堆,以延长水下运转的时间。常规柴电潜艇的噪声小于核潜艇,但苦于动力不持久,每隔一段时间就要浮出水面进行充电,因此各潜艇大国都在发展前沿的不依赖空气推进技术(AIP)。俄罗斯的新型潜艇如果研制成功,将兼具常规柴油潜艇的隐蔽性和核潜艇的持久性,作战效果将十分惊人。还有一个好处是它比核潜艇造价更为低廉。然而在常规潜艇的总体设计基础上加装核反应堆技术难度不小,必然要涉及反应堆小型化等复杂的技术改造,甚至有可能面临全新设计。

  美国海军未来的发展方向,是采用混合动力系统的海军战舰,一部分采用电力,一部分采用燃气,目的是减轻海军对于石油的依赖。2011年11月14日,已建成两年的美海军首艘混合动力战舰“马金岛”号两栖攻击舰驶出圣迭哥湾,开始服役。“马金岛”号是第一艘采用混合动力系统的海军战舰,一部分采用电力,一部分采用燃气。美国海军还将对35艘“阿里·伯克”级驱逐舰进行混合动力系统改造,时间不晚于2016年。2011年8月,美国海军部长就曾表示,海军打算将旧有的DDG-51驱逐舰改装成混合动力推进方式,并在设计新的FlightIII型驱逐舰时也采用类似的推进系统。

  美国海军造舰官员认为,混合动力在“马金岛”号和驱逐舰上应用,标志着向电力海军迈出了第一步,为战舰逐渐开始采用基于柴油发动机电力系统铺平了道路。海军电力船官员表示,民用领域已开始越来越依赖电力系统,包括混合动力车乃至全电力车,这也将是海军的发展方向。但全电战舰需要对船型设计进行大规模改动,考虑到费用问题,并不适用于在役舰船。作为国防部第二大矿物燃料消费者,海军于2009年开始设法减小其对石油的依赖。2011年11月,海军还在圣地亚哥对一艘加注了海藻燃料的退役驱逐舰进行了测试,经过17个小时的航行军舰抵达位于加利福尼亚南部怀尼米港。这是有史以来规模最大的一次替代燃料演示验证。

  混合动力战车将奔驰陆地

  现在许多汽车制造商开始转向研发混合动力汽车或全电动汽车,美国军方也似乎已经决定转向研发绿色燃料动力汽车,以减少其对传统燃料的依赖。目前,美军正在研发两种太阳能混合动力悍马车——FED Alpha和FED Bravo。FED Alpha将在后舱安装一个太阳能电池板,为电气系统供电。该车还将具有一个康明斯涡轮增压4缸200马力柴油发动机、六速传输系统和低滚动阻力轮胎。据美国陆军坦克机动车辆研究发展与工程中心说,依靠这些设备将节省燃料70%,并可提供与传统悍马相同的性能。

  【责任编辑】林 京

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