AHED車

AHED“先進混合電驅動”輪式裝甲車樣車,該車裝備試驗型混合動力裝置和機電傳動裝置。

基本信息

簡介

全電戰車概念出現於20世紀80年代,這一構想的目的是要使戰車的主要部分——武器、反應裝甲和驅動系統皆由電力作能源或驅動。雖說這一概念還遠未成為現實,但其某些部分已經取得了相當大的進展,特別是電驅動技術,它處在全電戰車概念的前沿,已引起了多個國家的濃厚興趣,並努力將其運用在履帶式輪式戰車上。
履帶式戰車系統
美國聯合防務公司在20世紀60年代就已著手履帶式戰車電驅動技術的研究,自那時起,聯合防務公司先後在數輛不同的履帶式裝甲車上安裝了電傳動裝置。首先是在M113裝甲人員輸送車上,然後大概在1990年至1993年間,在美國海軍陸戰隊的AAV7兩棲突擊車上,後來又在“布雷德利”戰車上試驗電傳動系統。最終安裝在M113裝甲人員輸送車和“布雷德利”戰車上的系統成為了混合電力驅動(HED)在裝甲車上套用的典範。
混合電力驅動系統包括由發動機驅動的發電機和蓄電池組,在車輛需要大功率驅動時,由電池組補充能量,以使發動機系統變得更小,運行效率更高,而且在關閉發動機僅使用電池提供動力的情況下,能夠短距離寂靜行駛
聯合防務公司在過去四年中又建造了3輛採用混合電力驅動的原型車。其中一輛是“轉換技術演示”車(TTD)。這是一輛重18噸的裝甲人員輸送車,將成為目前隨處可見的M113的潛在後繼車。TTD使用一台187千瓦的柴油機和一組l87千瓦的鉛酸蓄電池。在丘陵地帶越野行駛時,比標準型M113A3裝甲人員輸送車的燃料消耗節省89%。當然,後者使用的兩衝程底特律柴油機燃料消耗相對較大也是其中的一個原因。第二輛是l55毫米非瞄準線榴彈炮演示平台,於2003年6月完成,其設計的初衷是為了滿足美軍“未來戰鬥系統”的要求。第三輛,即“雷電”裝甲火炮系統,於2003年9月完成。“雷電”由M8裝甲火炮改進而成,用120毫米XM291坦克炮取代原先的105毫米M35火炮;車輛採用了混合電力驅動技術,車體前部裝有2台牽引電動機,後部一側裝有一台220千瓦的柴油機,而拆除了這裡原來安裝的一台426千瓦的柴油機和傳動裝置。當車輛需要較大的動力時,可以由蓄電池組補充。尤為值得注意的是由於採用了混合電力驅動技術,使車重僅18噸,且具有較大的車內空間,因使用HED而節省下來的空間則可以容納更多的人員或彈藥。
聯合防務公司所有驅動系統的電傳動部分是典型的雙路型,它由兩個平行的電路組成,將電流從一台發電機送往2台獨立的電動機,每台電動機各自負責驅動一側的履帶。目前,雙路系統也用在其它採用電驅動的履帶式車輛上。
電力機械傳動系統
使用雙路系統有一些優勢,如安裝起來相對簡單靈活。但在履帶車輛轉向過程中也存在一個問題:需要將一側履帶的動力大量地轉移至另一側,這些功率可能比使車輛前進所需的功率還要大的多,因此,電動機的輸出功率也必須相應地增大。
電力機械傳動系統擁有單一推進電動機和一台較小的轉向電動機,且保留了雙路系統的絕大部分優勢。該系統的發動機可獨立安裝,這樣能減緩發動機受履帶振動的影響,從而使發動機保持了較高的運行效率。但是該傳動系統較為複雜,只能用在特別設計的車輛上。
電力機械傳動系統於上個世紀80年代開始引起了人們的廣泛關注,然而至今也沒能實現。1997年,德國倫克公司披露了其設計的EMT11OO,但第一台使用電力機械傳動系統的車輛可能是瑞典SEP計畫中的電驅動多用途裝甲車。SEP計畫始於2000年雙路系統履帶式試驗台的製造,該平台最初採用感應電機,後來的Mark 2採用由瑞典阿爾維斯·赫格隆公司設計的電力機械傳動系統,這種試驗車可能要到2005年才能建造完成。
英國也在進行有關電力機械傳動系統的研製工作。英國軍用車輛工程設計院從80年代中期開始的研製工作己涉及到電力機械傳動系統,但直到1997年,防務評估與研究所才正式開發電驅動技術。QinetiQ公司作為防務評估與研究所的繼任者之一,也繼續致力於這方面的研究,設計出了E-X-Drive電力機械傳動系統。這是一輛25噸重的戰車,使用兩台發動機,總功率為400千瓦。與使用阿里森X-300動液變速器相比,E-X-Drive可能要輕16%,而且車內空間可以節省70%,這使其很可能套用在所有履帶式”未來快速高效系統”平台中。
為了加快對電驅動的評估和節省時間,英國國防部已與阿爾維斯·赫格隆公司簽約研製配備電力機械傳動系統的機動車,預計將於今年晚些時候交付使用。該車以瑞典CV90步兵戰車為基礎,但底盤的長和寬都被壓縮了,每側的負重輪也由7個減至6個;動力裝置為奧地利施泰爾130千瓦柴油機,與Bv206S拖掛式裝甲人員輸送車的一樣。
輪式戰車系統
電驅動套用在輪式裝甲車上時效果更加突出。電驅動的出現使得在車輪中安裝電動機成為可能,這就意味著動力可以通過電纜傳輸給車輪,從而不再需要備有各種軸、萬向節和差動齒輪等的機械傳動系統。
隨著80年代永磁電動機技術的發展,首批兩輛採用電驅動技術和輪轂安裝電動機的輪式戰車研製成功。其中一輛是6×6電動車試驗台,由美國通用動力公司地面系統分部製造,並於1986年進行測試;另一輛是8×8試驗台,按照德國聯邦國防技術與採購局辦公室的要求建造,由磁電動機公司在德國生產,並於1989年開始測試。但是這兩個項目都沒能持續下去。
1999年,通用動力公司地面系統分部和美國國家汽車中心開始研製先進混合電力驅動8×8技術演示車,並於2001年完成。在經過一系列測試和論證後,現正進行進一步開發。該車全重14.5-18噸,由MTU6V199柴油機提供動力,功率400千瓦,附加功率由鯉離子電池組提供,爆發功率可達625千瓦。該車的牽引力可由安裝在車輪上的永磁電動機產生,功率可達110千瓦。先進混合電力驅動的一個特點是其混合轉向系統,該系統能夠使兩側的車輪間產生速度差以幫助轉向,對於履帶式車輛則利用滑動轉向。先進混合電力驅動還可進行原地轉向,藉助於可調的液氣懸掛裝置,通過抬起前後兩對車輪,使原地轉向變得更加容易。
2002年,美國聯合防務公司也研製出一輛8×8技術演示車,其所配備的動力源與其被稱作混合電力驅動,還不如更準確地稱為混合電推進系統。該車全重符合“未來戰鬥系統”輪式車輛全重14.5-20噸的要求。它的動力裝置為一台渦輪驅動的發電機和一個電池組,但由此產生的動力並不是傳遞給安裝在八個車輪上的電動機,而是傳遞給一台感應電動機,再通過常規的機械傳動裝置驅動車輪。使用的燃汽輪機是霍尼韋爾公司131-9渦輪機,是在波音737飛機上使用的渦輪機。燃氣輪機與電驅動的結合長期以來一直受到關注,因為其使用效率更高,早些時候提到的通用動力公司的電動車試驗台和泰里達因公司的機動性實驗車已經使用了燃氣輪機,然而這兩種試驗車都不能證明燃氣輪機比柴油機更具優勢,即使是在與電傳動系統相結合的情況下也是如此。
南非阿姆斯科公司已經開發出採用電驅動的“大山貓”8×8偵察/戰鬥車,重28.5噸,在其機械驅動裝置被換成電驅動裝置後,該車已被改造成一輛電驅動的戰車樣車。樣車的可行性研究始於1993年,隨後,該公司又對採用電驅動和輪轂安裝的永磁電動機的8×8卡車進行了廣泛的試驗。電傳動樣車試驗取得的結果使阿姆斯科公司決定將“大山貓”轉換成電驅動戰車,並於2001年開始付諸實施,預計於今年底完成。據估計,採用電驅動系統後將使車輛重量減輕1.8-2.5噸,行程提升800-1200公里,這對有大範圍作戰區域的南非軍隊來說具有特別重要的價值。與通用動力公司的先進混合電力驅動車一樣,電驅動戰車樣車將由MTU6V199柴油機作動力,功率450千瓦,且同先進混合電力驅動樣車和電傳動樣車一樣,該車將使用磁電動機公司的輪轂安裝的電動機。但與電傳動樣車採用飛輪儲能不同,電驅動戰車演示車將使用鎳氫電池組儲能,儘管沒有埋離子電池能量密度高,但還是比鉛酸蓄電池要高。該電池組存儲的能量能使該戰車行駛5公里。
除了上述8×8輪式電動車外,法國瑞典英國還進行了6×6電動車的研製工作。法國陸軍技術部早在1985年就著手電傳動在裝??集團才開發出一台電驅動樣車,並於去年贏得法國國防採購辦的契約。目前電驅動樣車的開發正在進行中,計畫於2005年下半年完成並開始試驗。
電驅動樣車為六輪車,將採用混合電力驅動,重約17-18噸。如同通用動力公司的先進混合電力驅動樣車和南非的電驅動戰車樣車一樣,該車將採用一台MTU6V199柴油發動機和輪轂安裝的永磁電動機,並備有單速減速齒輪。如同電驅動戰車樣車一樣,它也將使用鎳氫電池組,而鋰離子電池組則被認為過於昂貴。與先進混合電力驅動樣車和電驅動戰車樣車不同,電驅動樣車相對比較緊湊,前後輪間的軸距為3.2米,全長6.1米,這使得它在城市環境和其它受限制地方的機動性更高。並且,除2名乘員外,預計它還能攜載8人,其攜載的人數取決於車輛所載的武器或其他裝備情況。當安裝武器站時,電驅動樣車可能會變成一輛法國陸軍未來輪式戰車的原型車。
阿爾維斯·赫格隆公司去年已在瑞典製造出一輛採用電驅動的6×6戰車,這是該國SEP計畫的一部分。這種SEP輪式試驗車甚至比法國地面武器工業集團生產的電驅動樣車更為緊湊,長寬僅為5.9米和2.8米。此外,它與前面提到的三種電驅動樣車至少在兩個主要方面有差異:其一,它不是由一台而是由兩台130千瓦的柴油機提供動力;其二,SEP採用的是輪轂安裝的永磁電動機,並且是安裝雙速減速齒輪,而不是單速減速齒輪。採用雙速減速齒輪可減小電動機的尺寸,但會增加驅動系統的複雜程度,因為這需要在每側輪子上安裝雙速變速器。
磁系統技術公司製造的電動機是為6×6混合電力驅動器技術樣車設計的,該車是英國國防部混合電力驅動評估計畫的一部分。該樣車不是一輛裝甲車,而是一輛卡車,約在1995年製造的,並已接受了廣泛的測試,試驗結果為 混合電力驅動樣車的表現性能評估提供了很好的基礎。
預計混合電力驅動樣車全重18噸,動力裝置將採用兩台德國通用的柴油機,這與瑞典SEP輪式試驗車一樣。除了其發動機驅動的發電機外,它還將擁有兩組總功率達80千瓦的高能密度電池。QinetiQ公司於2002年中期獲得混合電力驅動樣車的設計與製造契約,樣車的組裝工作剛剛完成,有關其表現性能的最終報告預計於2005年底公布。這一結論與QinetiQ公司為履帶車輛研製的電力機械傳動系統的評估報告,將對“未來快速高效系統”平台的驅動器的選擇產生長大影響。官方預測,首批平台將於2009年開始投入使用

美國通用動力公司正在試驗AHED“先進混合電驅動”輪式裝甲車樣車,該車裝備試驗型混合動力裝置和機電傳動裝置。美國專家還研究、試驗了輪轂減速器與輪轂傳動裝置技術以及主動液壓氣動懸掛裝置和節能技術方案。該車動力裝置採用MTU柴油發動機和360千瓦發電機。安裝在輪轂上的永磁電動機(德國馬格尼特馬達公司出品)起執行發動機的功能。機電傳動裝置包括大容量能量存儲器(鋰離子蓄電池)、轉換器和主動輪電動機。能量存儲器的作用是將車輛制動和上坡時產生的能量儲存起來,以備緊急情況下和隱蔽行動時不使用主發動機而僅用電動機的情況下使用。戰車的轉向是通過兩側車輪以不同的速度鏇轉來完成的。此時,傳動裝置的電子控制系統根據車輛轉向的速度和角度向輪轂電動機發出指令,從而使車輛可以做複雜的機動動作。

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