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美军开发氢燃料电池动力技术 可用于未来坦克装甲车

时间:2023-01-15 03:21:37

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美军开发氢燃料电池动力技术 可用于未来坦克装甲车

近日,美国媒体报道称,来自美国陆军作战能力发展司令部地面车辆系统中心(GVSC)和美国陆军研究实验室的科学家们继续在研发新型氢燃料电池作战车辆,包括坦克和步兵战车。根据地面车辆系统中心的最新数据,美国陆军正在探索和评估燃料电池发电技术,包括氢燃料电池技术及其支持设备,为未来美国陆军地面车辆系统提供战术优势。

美国陆军开发的氢燃料动力系统

目前,氢能源燃料电池公交车、汽车已经不是新鲜事,将氢燃料电池系统用于武器装备,最成熟的莫过于AIP常规潜艇,如德国的212/214型常规潜艇就搭载了质子交换膜燃料电池,法国和俄罗斯也在开发重整氢燃料电池系统,但是因为功率和氢能源储存等问题,氢燃料电池尚未用于陆军作战车。目前,也仅有土耳其推出了采用锂电池蓄电技术的轻型装甲车,美军探索电动战车,尤其是燃料电池技术,是对未来战车进行技术探索。目前,各国对陆军车辆测试混合动力技术的较多,但是纯电力用于未来坦克和装甲车也已经开始了。

美军之前测试的混合动力履带底盘

氢燃料动力战车是一种电动战车,燃料电池发电推动战车前进,相比于采用柴油机和燃气轮机的坦克、装甲车,主要有以下几个优点。

一、安静性。燃料电池以化学反应产生电流,整个过程几乎没有机械部件运动,非常安静,相比于噪声巨大的柴油机,可以看作是“静音”。动力系统的噪音降低可以提高坦克、装甲车辆的隐蔽性,尤其是轮式装甲车,除了降低敌方发现概率,还能改善车辆内部的工作环境。

二、隐蔽性。燃料电池配合电动机动力系统除了噪音降低之外,还不向外排高温烟尘、气温,散发的热量可以忽略不计,将大大提高坦克、装甲车辆的隐蔽性,在当今红外成像仪大规模扩散的今天,坦克装甲车的隐身技将不再是可有可无。

美军之前测试的混合动力轮式底盘

三、电气化需求。当前武器装备电子设备越来越多,整个战车就可以看作是一台大型的电子设备综合体,步兵对电力需求也在持续增长,所以未来战争对电力的依赖性也很高。未来的坦克、装甲战车将成为陆战的中心节点和支援步兵的平台,就需要有更充足的电力供应,这将使推动坦克装甲车辆电气化的重要推手。

四、高效率。燃料电池发电的效率高,基本超过了50%,同时电动推挤系统的效率也更高。目前优秀的柴油机热效率只有30%左右,从能量利用角度来说燃料电池效率高于内燃机,BAE系统公司的混合动力装甲车燃油效提高了近20%。

BAE的混合动力概念装甲车

五、来源丰富。与坦克装甲车使用的柴油不同,氢的来源相当广泛,除了水之外,现有的燃料如汽油、柴油、烷类气体和天然气都可以提取氢气,具有为未来士兵及其战车提供动力燃料电池和能量的潜力,最主要的还是能大减少对石油的依赖。

六、更好的机动性。采用氢燃料动力系统,电动机可以提供更高的扭矩,装甲车在凹凸不平地面和爬坡时将具有更好的通过性,同时具备更好的加速性。

七、减轻重量。目前坦克、装甲车常用的内燃机体积已经非常紧凑,质量也大幅度降低,发动机本身只占坦克全重的4%~5%,但是整个动力系统组合下来自重还是非常大,占五分一左右,而整个燃料电池动力系统下来质量将更低,将进步降低坦克的重量。

燃料电池动力用于坦克还有不少的路要走

目前,美国陆军研究人员目前正在开发统一的氢燃料电池动力系统,用于制造未来的坦克和步兵战车,计划为未来坦克将配备一套特殊的模块能够储存高压缩氢气,通过电化学反应,向战车蓄电池和电动发动机提供动力。美军在已经测试了氢燃料电池皮卡,作为机动车辆的可行性,氢燃料电池将为未来的战斗车辆提供了无限的机会,但是目前氢燃料动力系统要想用于坦克、装甲车等陆军武器,还要克服储存、能量密度、安全性等等一系列问题。

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