[ezup]

M1126 Stryker DVHA1

Последовательный или параллельный?


Технически в гибридном приводе ничего нового нет – первые прототипы построил Фердинанд Порше еще в 1900 году. Его Lohner-Porsche имел все присущие современным гибридам элементы – двигатель внутреннего сгорания, генератор, аккумуляторы и электромоторы. Точнее – даже мотор-колеса. Конструкция отличалась большой массой, сложностью и невысокой надежностью, что и предопределило её несчастливое будущее.

На несколько десятилетий гибридные схемы пропали из поля зрения автомобильных инженеров. Тем не менее у гибридов были некоторые плюсы, о которых нельзя умолчать. Прежде всего – это экономичность.

С одной стороны, снизить расход топлива позволяет работа ДВС без рывков и на наиболее оптимальных оборотах.

С другой – возможность часть маршрута двигаться исключительно на электротяге при выключенном двигателе. За счет более высокого совокупного КПД гибридного привода моторы устанавливаются несколько меньшей мощности – в среднем на 25–30 процентов, что положительно сказывается на расходе горючего.

Гибридный Lohner-Porsche

Наиболее простым по конструкции гибридом можно назвать последовательную схему, когда двигатель приводит ротор генератора, а тот в свою очередь питает энергией электромоторы. Обязательно присутствие в схеме аккумуляторных батарей, позволяющих при необходимости выключать ДВС и двигаться исключительно на электротяге.

Не обошлось и без специфических минусов. За счет большого пути преобразований энергии углеводородов КПД у последовательной схемы не самый высокий. Как гласит теория: «КПД системы последовательно соединенных механизмов оказывается всегда ниже худшего из механизмов этой системы».

При параллельном соединении узлов КПД занимает некоторое промежуточное значение по отношению к КПД отдельных узлов. В таких схемах ДВС обычно напрямую связан с ведущими колесами, но в дело вмешивается электромотор-генератор. Они либо забирает часть энергии в ходе рекуперативного торможения и запасает в аккумуляторах, либо отдает от них же в моменты пикового потребления, например при разгоне.

Параллельная схема сплошь и рядом встречается на легковых и грузовых автомобилях – современные технологии позволяют создавать надежные и неприхотливые узлы. Особенно любят такое в Японии. С недавних времен на островах даже микролитражки оснащаются гибридными приводами, что еще лет двадцать назад казалось нерентабельным и фантастическим.

Автомобильные аналитики считают гибридные схемы промежуточным звеном перед счастливым электромобильным будущем. Но это уже совсем другая история.

Гибриды на войне


В действующей и перспективной бронетехнике гибридные технологии применяются давно, но пока широкого распространения не нашли. При этом у «гибридов» на войне есть специфические преимущества. Например, возможность перемещения исключительно на электротяге заметно снижает шум от движения. Особенно у колесных машин.

Важно понимать и существенные минусы, которые приносит с собой гибридная силовая установка в бронированную технику. Помимо заметного увеличения конечной стоимости боевой машины, компоновщикам приходится искать немалые объемы забронированного пространства для размещения аккумуляторных батарей. Частично это может компенсироваться отсутствием также немаленькой гидромеханической трансмиссии и приводных валов к колесам.

Современные литийионные батареи на бронетехнике – это лишний источник пожара, который непросто потушить. Хватит нескольких пуль или осколков, чтобы пакет аккумуляторов вспыхнул. Морозы также могут свести на нет все преимущества гибридной схемы – саморазряд аккумуляторов на холоде знаком всем пользователям носимых гаджетов.

Но компенсировать последний недостаток можно небольшим усложнением конструкции. Например, монтажом контура подогрева батарей от системы охлаждения двигателя. К слову, это добавит эффективности всей установке – тепло будет расходоваться рациональнее.

Несмотря на вышеописанные недостатки, гибридная схема привлекает все больше внимания военных.

Из последнего – американцы пытаются интегрировать в свой базовый M1126 Stryker DVHA1 гибридный привод. Среди бонусов выделяют снижение расхода топлива, а с ним и рост запаса хода. Точные параметры не приводятся, но для сравнения подойдут отчеты по российской платформе «Крымск».

Отечественный гибридный «Крымск»

Около десяти лет назад инженеры из «Военно-промышленной компании» экспериментировали с гибридным бронетранспортером на базе БТР-90. Машину построили по всем канонам на отечественной элементной базе по последовательной схеме.

Испытания и теоретические расчеты показали, что динамика бронемашин и танков-гибридов вырастет на 20–35 процентов, средняя скорость – на 5 процентов, а запас хода – на 15–22 процента. Об эффективности бесшумного режима работы «Крымска» говорить было бессмысленно – машина проезжала на электротяге не более 500 метров.

Отечественные инженеры высчитали, что «в случае успешной реализации планов следует рекомендовать к использованию гибридные силовые установки параллельного типа на перспективной и модернизированной технике, разрабатываемых после 2020 года, а последовательного типа после 2025 года». То есть классическая схема последовательного соединения двигателя и электромотора считается наиболее перспективной.

Ложкой дегтя выглядит констатации факта, который был справедлив как десять лет назад, так и сейчас – проблемными остаются вопросы производства отечественных сигнальных микросхем, сильноточных высокочастотных полупроводниковых приборов, малогабаритных пленочных конденсаторов и устройств-драйверов.

Работали над гибридными силовыми установками и в Санкт-Петербургском ВНИИТрансмаш. Причем сразу с изделиями для танков – носителем агрегатов рассматривалась гусеничная машина массой 54 тонны и максимальной скоростью 75 км/ч. Учитывая, что открытая информация датируется 2015 годом, есть все основания предполагать, что гибридной могла стать «Армата».

Впрочем, об уровне компетенций и менеджмента того времени говорят «успехи» с попыткой заменить белорусские МЗКТ ракетовозом КамАЗ-7850, больше известного как «Платформа-О». Инженеры применили последовательную схему гибридного привода с мотор-колесами. Получилось эффектно, но события не вышли из экспериментальной работы.

Гибридный StrykerQB

Между тем современные тенденции выставляют новые требования к гибридным системам на боевой технике.

Если вспомнить про американский Sryker, то одним из мотивов стало высокое энергопотребление на борту бронемашины. Броневик теперь должен уметь «генерировать, хранить и распределять энергию по внешним активам». Американцы намекают, что без гибридного привода не получится разместить лазерные установки и системы активной защиты.

Становится очевидна совершенно иная роль гибридов в войнах будущего – теперь это не столько средство снижения расхода горючего, но и обеспечение электропитанием широкого арсенала на борту. Очень желательно, чтобы пользоваться всем функционалом можно было и при заглушенном ДВС.

Спорным, но имеющим право на жизнь, звучит тезис о достаточности вспомогательной силовой установки для питания навесного оборудования танка и остальной бронетехники. Дескать, все сложности гибридной силовой установки можно компенсировать одним дизельным генератором, подвешенным над задней левой ведущей звездочкой – так это реализовано на Т-90МС.

Для существующих потребностей танка такой схемы вполне достаточно, но речь идет о перспективных технологиях, потребность в энергии у которых будет кратно больше современных. К тому же прелесть гибрида в том, что он может и на стоянке обеспечивать энергией потребителей, и в случае большого шухера добавить несколько процентов мощности и увести боевую машину подальше от неприятностей.

Но вернемся к Stryker, тендер на разработку гибридного привода для которого уже объявлен. Идейным прототипом для будущей разработки можно считать беспилотный и гибридный StrykerQB, впервые представленный General Dynamics на выставке AUSA 2023. Но это пока лишь дорогая игрушка, а военным нужен дизель-электрический броневик, максимально адаптированный под современные реалии. На предыдущей AUSA 2022 американцы выкатили StrykerX также с гибридной силовой установкой.

Современная боевая машина наполняется все большим количеством энергопотребителей, многим из которых просто не хватает электричества. Гибридная силовая установка может помочь решить эту перспективную задачу.

Интересно и достаточно спорно выглядят планы на гибридизацию и электрификацию парка американской бронетехники. Так, гибриды станут привычными уже через десять лет, а к 2050 году танки, БМП и БТР перейдут на полную электротягу и окончательно откажутся от горючего. Американцы таким образом не только совершенствуют свою технику, но и борются с глобальным потеплением.

Оставим токсичные выхлопы танков американцам и подумаем, с чем российский ВПК придет на гипотетическую войну будущего? В приложении к гибридным технологиям, разумеется.

Ни с чем – сейчас нет никакой информации о разработке гибридных схем.

Сегодня не совсем удобное для этого время, прямо скажем, но и до спецоперации, кроме гибридных «Крымска» и «Платформы-О», отечественный ВПК ничем не радовал. То есть наработок по отдельным узлам и даже демонстраторам технологий нет.

Конечно, тотальный переход на гибридные приводы не станет стратегическим преимуществом на фронте, но для развития ударного потенциала подобная техника необходима. Хотя бы для энергопитания тех самых перспективных потребителей – систем активной защиты, технологий направленной энергии, РЭБ и связи.

Боевая техника неизбежно будет все более энергонагруженной, и без гибридных схем справиться с перегрузками в сети будет непросто.

• Евгений Федоров