En zorlu koşullarda mükemmel hareket kabiliyeti, tüm askeri araçların en önemli özelliğidir. Ancak zırhlı araçlar için bunu başarmak çok daha zordur ancak görevlerini başarıyla yerine getirebilmeleri için son derece önemlidir
Hareketlilik, zırhlı araçlar için çok önemlidir, ancak aynı zamanda örneğin aracın ve mürettebatın hayatta kalmasını sağlamak gibi diğer kritik özelliklerle rekabet eder. Ve burada bu gereklilik, hareketliliği sürdürme gerekliliği ile kolayca çatışabilir. Ancak, güvenliği bu tür araçlara bağlı olan askerlerin, daha fazla arazi açıklığına, daha hızlı hızlanmaya ve daha yüksek hıza ihtiyaçları olduğu ve bunların hepsinin beka kabiliyetini olumsuz etkilemediği açıktır. Bu talepler, genellikle birbiriyle çelişen bu gereksinimleri karşılamak için en uygun çözümleri bulmak için yeni güç ünitelerinin ve alt takım sistemlerinin geliştirilmesine yön veriyor. Bununla birlikte, bunlara uymak için, bir dizi tasarım parametresinin bir kombinasyonu ve dengesi gereklidir. Bunlar, hareket kalitesini doğrudan etkileyen süspansiyon sisteminin özelliklerini, paletlerin veya tekerleklerin zemin basıncını, araç yerden yüksekliğini ve motor çıkışını belirleyen destek yüzeyini içerir. Son özellik, elde edilmesi en zor ve en önemli olarak kabul edilir. Bunun nedeni, motor gücünün üretilmesi ve dağıtılması konusunda bile tasarımcının taviz vermesi, hatta bazen kendi şarkısının boğazına basması gerektiği gerçeğidir. Zırhlı bir araçtaki güç artışı, motor bölmesinin hacmi, menzili koruma ihtiyacı, ağırlık kısıtlamaları ve örneğin iletişim ekipmanı gibi yerleşik sistemlerin güç gereksinimlerini karşılama ihtiyacı gibi faktörlerle sınırlıdır. navigasyon sistemleri, sensörler ve aktif ve pasif koruma sistemleri.
Günümüzün gelişen tehditlerine karşı etkili koruma, özellikle de güç aktarma organları ve alt takıma en fazla talepte bulunanlar için zorunludur. Koruma neredeyse kaçınılmaz olarak zırh anlamına gelir ve zırh hacim ekler. Bizi uygunsuz takaslar yapmaya zorlayan bir çelişki ortaya çıkıyor: tehdit seviyesi yükseldikçe koruma seviyesi de artırılmalıdır. Koruma seviyesindeki bir artış, kural olarak, ek zırh ihtiyacına dönüşür ve ek rezervasyon, aracın kütlesinde bir artışa katkıda bulunabilir. Zırhlı bir aracın çalışma özelliklerini korumak veya iyileştirmek, kaçınılmaz olarak motor gücünde ve ona bağlı şanzıman ve güç tahriklerinin verimliliğinde bir artış gerektirir. Bununla birlikte, bir aracın kütlesi de boyutuna göre belirlenir: araç ve zırhlanması gereken yüzey alanı ne kadar büyükse, o kadar ağır olur. Bu nedenle, yeni güç ünitesi (şanzımanlı ve tahrikli motor) sadece daha güçlü olmakla kalmamalı, aynı zamanda en azından tahsis edilen hacme uymalı veya tercihen daha düşük bir toplam hacme sahip olmalıdır. Bu kriter, her şeyden önce, mevcut zırhlı araçları modernize etmek için tasarlanmış güç üniteleri için mutlaktır, ancak yeni platformlar için de oldukça arzu edilir.
Zırhlı bir araç tarafından sağlanan hareketlilik düzeyi için genel olarak kabul edilen değer, sözde güç yoğunluğu veya gücün (çoğunlukla beygir gücü cinsinden) aracın kütlesine oranıdır. Bu oran, hareketliliği belirleyen tüm olası faktörleri hesaba katmamakla birlikte, kaba da olsa uygun bir kriterdir ve hem bir tasarım parametresi hem de farklı makineleri karşılaştırmak için bir araç olarak faydalıdır. Kural olarak, örneğin hp cinsinden özgül güç ne kadar yüksekse. ton başına, makinenin göstereceği genel sürüş performansı o kadar iyi. Bir aracı değerlendirirken, genellikle bir savaş aracı için maksimum hızının dikkate alınmasına rağmen, hızlanma veya motor gaz tepkisi (minimum güçte kararlı bir operasyondan maksimum güce hızlı ve sorunsuz geçiş yeteneği) aslında olabilir. çok daha önemli. karakteristik. Araç performansında genellikle göz ardı edilen, hızlı bir şekilde hızlanma ve hücum eylemine yanıt olarak hızlı bir şekilde güvenliğe geçme yeteneği paha biçilmezdir. Aracın ve mürettebatın bekasını doğrudan etkiler. Bu nedenle, mevcut güç yalnızca artan hareketliliğe değil, aynı zamanda özellikle bir atış ve lazer ışınımı algılamaya yönelik sensörler ve ayrıca pasif ve aktif karşı önlemler dahil olmak üzere kendini savunma önlemleri ile birlikte kullanıldığında beka kabiliyetine de katkıda bulunur.
Küçük güç
General Dynamics M1 Abrams ana muharebe tankları (MBT) ailesinde olduğu gibi gaz türbini motorlarının kullanıldığı münferit durumlara rağmen, zırhlı araçlar için en popüler motor dizel motor veya daha doğrusu çok yakıtlı dizel motor olmaya devam ediyor. Güç ünitelerinin üretiminde liderlerden biri Alman şirketi MTU'dur. Entegre yaklaşımı, tek bir "güç ünitesinde" yalnızca motor, şanzıman ve güç tahriklerini değil, aynı zamanda hava beslemesi ve filtreleme, soğutma, güç üretimi ve diğerlerinin alt sistemlerini de içermesidir. Güç ünitesinin bileşenlerinin her biri, en kompakt ve verimli çözümü elde etmek için özenle tasarlanmış ve monte edilmiştir. MTU, bir savaş aracı tasarımcısı ve entegratörü için güç-hacim oranının kritik olduğunun farkındadır. MTU'daki KİT'lerin Başkanı Giovanni Spadaro, “tüm bileşenlerin tek bir sisteme entegrasyonunun onlar için çok önemli olduğunu, geliştirilen çözümün tüm parçalarının simbiyotik gelişim felsefemizi yorulmadan geliştiriyoruz. Bizim için bu, kelimenin tam anlamıyla her şeyin, mimarinin, konseptin, yazılımın ve tüm parametrelerin, nihai komple güç ünitesinin özelliklerini iyileştirmeyi amaçladığı anlamına gelir. " Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems ve General Dynamics gibi önde gelen askeri araç üreticileriyle yakın işbirliği göz önüne alındığında, bu yaklaşımın nihai platform üzerindeki etkisi çok büyük. General Dynamics Land Systems sözcüsü şunları açıkladı: "Güç ünitesine gelince, daha fazla güç daha iyidir, daha küçük boyut daha iyidir, daha ucuz genellikle mükemmeldir, ancak güvenlik, güvenilirlik, sessizlik ve bakım seviyelerinde zorunlu artış ile birlikte."
MTU, ticari güç ünitelerinin askeri amaçlar için uyarlanmasının ve modifikasyonunun, örneğin bir MTU 8V199 TE20 dizel motorla donatılmış ARTEC Boxer dört dingilli savaş zırhlı aracı gibi hafif ve orta zırhlı araçlar için uygun olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, daha ağır zırhlı araçlar ve tanklar için, örneğin ağır askeri platformlara kurulum için özel olarak tasarlanmış 880 ve 890 serisi motorlar gibi kendi motorlarına ihtiyaç vardır. Modern güç ünitelerinin yetenekleri, Puma paletli piyade savaş aracında gösterilmektedir. Spadaro, “Puma için MTU güç ünitesi, şanzıman, marş / jeneratör ve soğutma ve hava temizleme sistemlerini içeriyor. Dizel motor MTU 10V 890, çok yüksek güç yoğunluğu ve kompakt boyutları ile bilinir. Aynı güç sınıfındaki diğer askeri motorlarla karşılaştırıldığında ağırlık ve hacim yaklaşık yüzde 60 oranında azaltıldı.” MTU'daki Özel Motorlar Direktörü, "Bu ünite, önceki herhangi bir güç ünitesinden daha kompakt" yorumunu yaptı. MTU motorlarının faydaları, özellikle önceki nesil makinelere güç üniteleri monte edildiğinde belirgindir. EuroPowerPack serisindeki motorları, Birleşik Arap Emirlikleri için Leclerc-EAU tanklarının motorlarını değiştirmek için Fransız GIAT (şimdi Nexter) şirketi tarafından kullanıldı. Bu ailenin motorları da Challenger-2E MBT'ye kurulurken, azalan yakıt tüketimi nedeniyle menzil artarken önemli hacim tasarrufu sağlandı.
Ağır inşaat ekipmanlarıyla tanınan Caterpillar, taktik ve zırhlı araçlar için motorların önde gelen tedarikçisi haline geldi. Orduya sundukları, dünya çapında kullanımda olan hazır ticari sistemlere dayanmaktadır. Dolayısıyla önemli faydalar - üretim hacimleri ve teknik desteğin mevcudiyeti ile ilişkili düşük maliyet. Bununla birlikte, şirketin geliştirmeleri askeri kullanım için bilinmektedir, örneğin, 600 hp'lik artan özgül güce sahip C9.3 motoru. Ancak asıl yenilik, C9.3'ün güç derecesini değiştirebilmesidir. Sıkı Avrupa Euro-III emisyon gereksinimlerini karşılamak için 525 hp'ye düşürülen bir moda geçer. güç. Caterpillar, "Fayda, kullanıcının çalışma modunu seçebilmesidir. Sahada aktif operasyon sırasında maksimum performans elde etmek mümkündür, ancak eğitim sırasında veya sivil nüfusun bulunduğu alanlarda çalışırken emisyon kontrol moduna geçebilirsiniz. Aslında bu "anahtar", Caterpillar'ın ticari sistemler için geliştirdiği teknolojilere dayanmaktadır.
Şirket, mevcut zırhlı araç filolarının değiştirilmesi ve modernizasyonu programları için her zaman tercih edilmektedir. Örneğin, CV8 motoru şu anda İngiliz Ordusu Savaşçısı paletli piyade savaş araçlarına kuruludur. Bu çalışma, Lockheed Martin ile aracın, 2040 yılına kadar kullanım süresini uzatacak olan WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) standardına yükseltmek için yapılan bir sözleşme kapsamında yürütülüyor. Caterpillar, Amerikan Ordusu'nun 350 hp kapasiteli Stryker zırhlı araç ailesinin motorunu da değiştiriyor. 450 hp kapasiteli C9 motor için. Yeni motor, önceki motorun kapladığı hacme "uyar". Değiştirme, General Dynamics'in 910 amperlik bir alternatör, süspansiyon yükseltmeleri ve diğer iyileştirmeleri içeren bir ECP-1 teknik değişikliği teklifinin bir parçası.
Elektrikli aktüatörler
Geleneksel olarak, motordan gelen güç mekanik olarak tekerleklere veya paletlere iletilir. Elektrikli sürücüler, bu fiziksel bağlantıyı, tahrik tekerlekleri veya zincir dişlilerinde bulunan elektrik motorlarıyla değiştirir. Bu elektrik motorlarını çalıştırmak için gereken enerji pillerden, içten yanmalı bir motordan veya her ikisinden alınabilir. "Hibrit" yaklaşım, mekanik bağlantılardan bağımsız olarak artık şasinin herhangi bir yerine kurulabilen bir dizel veya gaz türbinli motor kullanır ve tasarımcılara daha fazla tasarım özgürlüğü verir. BAE Systems'in mobil test tesisi HED'e (Hibrit Elektrikli Sürücü) uyguladığı iki motoru da kurmak mümkündür. BAE Systems sözcüsü Deepak Bazaz, iki HED motorunun jeneratörlere ve akülere bağlı olduğunu ve bunun farklı modlarda çalışmasına izin verdiğini fark etti: bir motor rölanti modunda çalışıyor, yakıt tasarrufu yapıyor, daha fazla güç gerektiğinde iki motor çalışıyor veya sessiz gözlem modunda. sadece şarj edilebilir pillerle çalışır. HED konsepti paletli AMPV (Zırhlı Çok Amaçlı Araç) platformunda uygulanmaktadır, ancak ölçeklenebilir olması ve hem tekerlekli hem de paletli herhangi bir ağırlık kategorisindeki bir araçta kullanılması planlanmaktadır. Deneysel enerji santrali HED, BAE Systems tarafından, Amerikan ordusu GCV'nin (Kara Savaş Aracı) bir kara savaş aracı önerisinin bir parçası olarak Northrop Grumman tarafından hibrit bir konsept için değiştirildi.
NATO Teknoloji Araştırma Örgütü'nün bir makalesinde, "Hibrit elektrikli araçlar hız, ivme, tırmanabilirlik ve sessizlik açısından güçle çalışan araçlardan daha üstündür… yakıt tasarrufu ise yüzde 20 ila 30 arasında değişebilir." Elektrikli motorlar ayrıca neredeyse anında hızlanma, iyi gaz tepkisi ve daha iyi çekiş sağlar. İkincisi, doğrudan elektrik motorlarında bulunan gelişmiş torka bağlıdır. Savaş araçları için bu, birkaç avantaj anlamına gelir: sipere giderken daha az tepki süresi, içine girmek daha zor ve daha iyi arazi yeteneği. HED ünitesi, iki adet altı silindirli motor, özel olarak tasarlanmış bir QinetiQ şanzıman ve 600 voltluk lityum iyon piller tarafından desteklenmektedir.
Elektrikli sürücünün bir başka çekici yönü, daha verimli ve daha yüksek düzeyde elektrik enerjisi üretme yeteneğidir. Northrop Grumman / BAE Systems GCV platformunun elektrik santrali, geleneksel güç ünitelerinden önemli ölçüde daha küçük ve daha hafif olmasına rağmen 1.100 kilovat sağlayabilecek. Ancak, enerji depolaması hibrit elektrikli sürücünün önemli bir parçası olduğundan, pil uyumsuzluğu büyük bir sorun haline geliyor. Bu nedenle, şu anda hibrit araçlar için lityum iyon, nikel metal hidrit, nikel sodyum klorür ve lityum polimer dahil olmak üzere daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip çeşitli gelişmiş pil türleri düşünülmektedir. Ancak bunların tümü henüz teknoloji geliştirme aşamasındadır ve askeri uygulamalarda kullanıma uygun olarak kabul edilmeden önce çözülmesi gereken bazı dezavantajlara sahiptir. Hibrit sürücülerin zırhlı araçlara toplu olarak monte edilebilmesi için geliştirilmesi gereken bir diğer çalışma alanı, modern cer motorlarının tasarım kısıtlamalarının kaldırılmasıdır. HED tipi tanıtım prototiplerine başarılı bir şekilde entegre edilmesine rağmen, bu sistemlerin boyut, ağırlık ve soğutma konusunda sınırlamaları vardır. Bu sorunlar çözülene kadar tüm elektrik devreleri, avantajlarına rağmen zırhlı araçlar için bir yanılsama olarak kalacaktır.
Ancak, birçok araştırma kuruluşu elektrikli tahrik konseptiyle ilgilenmeye devam ediyor. Örneğin, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı'nın (DARPA) sözleşmeleri kapsamında QinetiQ, hub motorları (dişli motorlar) kavramını pilot deneme denemeleri için ayarlayarak test edecek. Çok sayıda dişli kutusu, diferansiyel ve güç tahriki, makinenin tekerleklerindeki güçlü kompakt elektrik motorlarının yerini alacak. Bu konseptin mevcut tekerlekli zırhlı araçlara da uygulanması mümkündür. Aslında, Haziran 2017'de BAE Systems, savaş araçlarına yeni elektrikli tahrik teknolojisini tanıtmak için QinetiQ ile bir anlaşma imzaladı. BAE Systems şirketinin bir temsilcisi, bunun "müşterilere mevcut ve gelecekteki savaş araçlarının yeteneklerini artıracak kanıtlanmış düşük maliyetli bir teknoloji sunacağını" söyledi.
Gücün gelecekteki zorlukları
Son on yılda, elektrik gücü için savaş araçlarının ihtiyaçları birkaç kat arttı. BAE Systems'in muharebe araçları başkanı Mark Signorelli, "gelecekte zırhlı araçların elektrik ihtiyacını karşılamasının giderek zorlaşacağını" belirtti. Büyüyen bu sorunu çözmek için girişimlerde bulunuluyor. Örneğin, M2 Bradley ailesi için 300 amperlik bir CE Niehof jeneratörü ve yeni AMPV platformu için iki adet 150 amperlik jeneratör düşünülüyor. MTU'dan Bay Spadaro, “daha fazla güç üretmek için çözümlerin geliştirilmesini etkileyen ve etkileyen temel faktörlerin, (esas olarak daha yüksek koruma seviyelerine yönelik gereksinimlerin bir sonucu olarak) sürekli büyüyen MBT ve tekerlekli araç kütlesi olduğunu belirtti. aynı zamanda elektronik, koruma sistemleri ve mürettebat için konfor, örneğin gelişmiş bir klima sistemi gibi her türden yerleşik sistem için daha fazla elektrik ihtiyacı. MTU, “elektrik bileşenlerinin güç ünitesine daha derin entegrasyonuyla ele alındıklarına inanıyor. Burada yine iyi bir örnek, 170 kW nominal güce sahip bir marş motoru / jeneratörü içeren, iki soğutma fanına akım sağlayan ve bir klima soğutucu kompresörü içeren Puma zırhlı aracının yukarıda belirtilen güç ünitesi MTU'dur."
Zırhlı araçların gücü, savaş yeteneklerini ve beka kabiliyetini doğrudan etkiler. Savaş alanında hayatta kalabilmenin ana kriterleri şu şekildedir: "Fark edilmemek, görülürse vurulmamak, vurulursanız öldürülmemek için her türlü tedbiri alın." Birincisi, rakibin sizi beklemediği yere hareket etme yeteneği ile kolaylaştırılır. İkincisi, siper bulmak için hızlı hızlanma ve iyi manevra kabiliyeti gerektirir ve düşman atıcının öldürmek için hedefi etkili bir şekilde ele geçirme yeteneği nedeniyle karmaşıktır. Üçüncüsü, uygun pasif korumayı alma ve pasif ve aktif karşı önlemleri kullanma yeteneği ile belirlenir. Ancak, bu kriterlerin her biri diğerlerini olumsuz etkileyebilir. Örneğin, ek zırh kütleyi ve bunun sonucunda hareket kabiliyetini artırır.
Zırhlı araçlar, yeni motorlar, şanzımanlar ve güç tahrikleri için enerji santralleri alanındaki gelişmeler, yenilikçi entegrasyon ve yerleşim yöntemleri, askeri teçhizat geliştiricilerinin müşterilerin en cesur isteklerini karşılamasını sağlar. Askeri platformlarda gördüğümüz iyileştirmelerin çoğu doğrudan ticari projelerden alınmıştır: motorlar ve yerleşik bilgisayarlar, dijital elektronik kontrol, sistemlerin durumunun otomatik olarak izlenmesi, elektrikli sürücüler ve enerji depolama ve son olarak, hibritin pratik uygulamaları. çözümler. Ancak, bu hassas dengenin önündeki zorluklar, endüstriyi giderek daha yenilikçi çözümler geliştirmeye zorluyor.
