從坦克誕生之日起,其給人的感覺就是一只噴吐著黑煙、隆隆作響的“陸地怪獸”,而隨著技術(shù)的發(fā)展,電動坦克也逐漸成為了一些坦克設(shè)計師追求的目標。
獨具優(yōu)勢的電動坦克
其實在二戰(zhàn)期間,英國、美國和德國都研制過帶有電傳動裝置的坦克。如納粹德國研制的“鼠”式超重型坦克就采用了電傳動裝置。不過,此類坦克的動力來源還是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機,由內(nèi)燃機曲軸帶動發(fā)動機齒輪旋轉(zhuǎn),聯(lián)動機構(gòu)促使發(fā)電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能,實際上是 “內(nèi)燃機+發(fā)電機”的形式,還不是真正意義上的純電動。
“鼠”式超重型坦克(圖片來源:百家號)
二戰(zhàn)過后至今,由于稀土材料(鑭、釤、釓等)、永磁電機技術(shù)以及電機整流技術(shù)的發(fā)展,電機的尺寸和體積已經(jīng)可以成倍地縮小,再加上以燃料電池為代表的電源技術(shù)的飛躍進步,電動汽車的研究已取得了顯著成果,而這也為大功率電機裝上坦克創(chuàng)造了必要的條件。
燃料電池是一種主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應(yīng),把燃料中的化學能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。最常見的燃料為氫,其他燃料來源來自于任何的能分解出氫氣的碳氫化合物,例如天然氣、醇、甲烷等。
而采用燃料電池來驅(qū)動作戰(zhàn)車輛將具備獨特的優(yōu)勢:首先燃料電池以化學反應(yīng)產(chǎn)生電流,整個過程幾乎沒有機械部件運動,非常安靜,不向外排高溫煙塵和氣體,可以提高坦克、裝甲車輛的隱蔽性,降低敵方發(fā)現(xiàn)概率,還能改善車輛內(nèi)部的工作環(huán)境。其次燃料電池發(fā)電的效率高,基本超過了50%,會有更充足的電力供應(yīng),能夠更好的滿足各種裝備的電氣化需求。同時氫的來源相當廣泛,除了水之外,現(xiàn)有的燃料如汽油、柴油、烷類氣體和天然氣都可以提取氫氣,能大大減少對石油的依賴。另外相比傳統(tǒng)的動力系統(tǒng),燃料電池動力系統(tǒng)質(zhì)量更低,有助于降低坦克的重量,而且電動機可以提供更高的扭矩和更好的加速性。
戰(zhàn)車驅(qū)動方式的新可能
現(xiàn)在一些國家已經(jīng)啟動了自己的電動坦克研發(fā)計劃。如在2016年,美陸軍坦克—機動車輛研發(fā)與工程中心和通用汽車公司共同研制出了ZH2氫燃料電池樣車,并于2017年進行了相關(guān)測試。根據(jù)通用汽車公司方面介紹這輛名為雪佛蘭“科羅拉多”ZH2的氫燃料電池動力卡車是在加長型皮卡車的基礎(chǔ)上改造的。該車型高逾6.5英尺,寬逾7英尺。除了內(nèi)外加固之外,還采用直徑37英寸的輪胎和經(jīng)過特殊改造的懸掛系統(tǒng),適合在各種地形上行駛,越野性能極佳。由于使用氫燃料電池,該車型運行更安靜,熱信號低,難以被敵人的熱傳感器感知,氫燃料電池在工作過程中還可產(chǎn)生水。另外,由于車輛配有電力輸出設(shè)備,車上燃料電池還可以為遠離車輛的軍事活動提供必備的電力。
美國陸軍開發(fā)的氫燃料動力系統(tǒng)**(圖片來源:搜狐網(wǎng))**
在2019年美國媒體報道稱,來自美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心(GVSC)和美國陸軍研究實驗室的科學家們繼續(xù)在研發(fā)新型氫燃料電池作戰(zhàn)車輛,包括坦克和步兵戰(zhàn)車。而同年英國國防部于也宣布,將投入320萬英鎊研發(fā)電動作戰(zhàn)車輛,并稱:“目前裝備的戰(zhàn)斗車輛很可能是最后一代使用化石燃料的戰(zhàn)車”。
不過,以現(xiàn)有的技術(shù)條件來看,全電動模式還有明顯短板。如蓄電池儲能效果不好,導致續(xù)航能力不足,同時如何高效的充電/換電也是一大難題。民用新能源汽車已經(jīng)投入市場多年,以上問題依舊沒有得到很好地解決,而作戰(zhàn)車輛面臨的情況更加復雜,在下一代高效蓄電池或者燃料電池出現(xiàn)前,全電動戰(zhàn)車的可靠性很成問題。相比之下,混合動力模式更為成熟可靠,實現(xiàn)難度更低,不過當前所做的相關(guān)技術(shù)研究,必將為未來電驅(qū)動坦克的真正問世鋪平道路。
作者簡介:蘭順正,專長為太空戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、以及國際關(guān)系的研究和理論寫作。在部隊服役期間,編輯出版了自己的第一本軍事理論著作《一個陸軍上士的國防隨想——有兵出塞》。在國際關(guān)系學院攻讀碩士學位期間,主攻太空戰(zhàn)略方向,現(xiàn)在時常在網(wǎng)絡(luò)媒體及軍事雜志發(fā)表相關(guān)文章,另外自己的第二本專著《鎮(zhèn)星定?!獦?gòu)建中國未來的太空軍事戰(zhàn)略》也已出版發(fā)行。
出品:科普中國軍事科技
監(jiān)制:光明網(wǎng)科普事業(yè)部
作者:蘭順正(軍事科普作者)
科學審核:鵬鯤(資深軍事內(nèi)容編審)
策劃:張夢凡