Peralatan ketenteraan yang dibuat berdasarkan konsep abad yang lalu telah mencapai ambang batas, di luar itu usaha dan kos raksasa memberikan hasil yang tidak mencukupi. Salah satu sebabnya adalah peningkatan ketara dalam penggunaan tenaga kemudahan AME baru. Adakah jalan keluar dari kebuntuan?
Pelbagai jenis tenaga (mekanikal, termal, elektrik, dan lain-lain) sangat dibutuhkan pada semua tahap penggunaan pertempuran: pengintaian, pemindahan maklumat, pemrosesan, penggunaan senjata, perlindungan dari musuh, manuver, dll. Pada masa ini, penjanaan dilakukan terlebih dahulu, dan tenaga yang dihantar oleh perkhidmatan MTO. Tetapi jumlah dan kadar yang diperlukan oleh pasukan mulai berubah menjadi tujuan dan masalah yang mencukupi.
Di jejak Tesla
Keadaan bertambah buruk dengan kemunculan jenis baru AME (senjata elektromagnetik, senjata tenaga terarah). Semakin jelas bahawa pengembangan sistem senjata memerlukan perubahan konsep bekalan tenaga. Jika tidak, mustahil untuk merealisasikan potensi yang ada dalam reka bentuk baru.
Trend ini mesti diberi perhatian. Di satu pihak, pembangunan aktif peralatan ketenteraan elektrik dan hibrid sepenuhnya sedang dijalankan. Sebaliknya, sistem penjanaan dan cara dibuat tanpa kos atau dengan pengurangan kos pembawa tenaga yang dihantar kepada pasukan (panel suria, turbin angin, jenis bahan bakar baru). Pada masa yang sama, penyelidikan mendasar sedang dilakukan (terutama aktif di AS dan Jepun) mengenai penghantaran tenaga tanpa wayar dalam jarak jauh, yang nampaknya paling menarik. Ideanya adalah bahawa sumber yang kuat (loji tenaga nuklear, loji tenaga hidroelektrik, dll.) Memberi makan alat penerima senjata dan peralatan ketenteraan melalui saluran udara (ruang). Pengenalan skema seperti ini akan sepenuhnya menghilangkan kebutuhan untuk memberikan sejumlah besar tenaga (bahan bakar) kepada pasukan, secara radikal meningkatkan kesiapan pertempuran dan keberkesanan pertempuran mereka.
Kemungkinan menghantar tenaga dari jarak jauh tanpa wayar pertama kali dibuktikan dan ditunjukkan oleh eksperimen di Colorado Springs pada tahun 1899-1900 oleh Nikola Tesla. Dorongan elektrik dihantar 40 kilometer. Namun, sejauh ini tidak mungkin untuk mengulangi percubaan seperti ini.
Pada tahun 1968, penyelidik ruang angkasa Amerika Peter Glazer mencadangkan menempatkan panel suria besar di orbit geostasioner, dan tenaga yang dihasilkannya (5-10 GW) untuk dihantar ke Bumi oleh sinar gelombang mikro fokus, diubah menjadi arus terus atau bolak-balik dan diedarkan kepada pengguna …
Tahap perkembangan elektronik gelombang mikro sekarang ini memungkinkan untuk membicarakan kecekapan pemindahan tenaga yang agak tinggi dengan sinar - 70-75 persen. Tetapi perkara ini masih sukar dilaksanakan. Cukuplah untuk mengatakan bahawa diameter antena pemancar harus sama dengan satu kilometer, dan penerima tanah harus berukuran 10x13 kilometer untuk suatu kawasan pada garis lintang 35 darjah. Oleh itu, projek ini dilupakan, tetapi baru-baru ini, dengan mengambil kira kemajuan teknologi terkini, penyelidikan telah disambung semula. Eksperimen penghantaran tenaga tanpa wayar menggunakan laser sedang dilakukan.
Tetapi kereta api jalan raya kami …
Walaupun kemajuannya tidak begitu ketara dengan pengembangan kaedah penjanaan dan penghantaran tenaga baru, dalam bidang membuat semua objek elektrik, ia sangat mengagumkan. Tidak dapat dikatakan bahawa idea teknologi ketenteraan (dan bukan hanya) atas dasar ini benar-benar baru. Ia dibuat secara ekonomi dan teknikal menarik dengan kemajuan dalam penjanaan, penyimpanan, transformasi dan pengedaran elektrik, dalam elektronik, pepejal dan automatik berkuasa tinggi. Kemudahan elektrik semua mempunyai kebisingan yang kurang, kecekapan yang lebih tinggi, kemungkinan pengagihan kuasa secara rasional antara pengguna, keramahan alam sekitar yang tinggi dan kualiti lain yang menjadikannya sangat menarik di kedua-dua bidang awam dan tentera.
Mesin pertama dengan transmisi elektrik bermula pada awal abad yang lalu, ketika syarikat Amerika LeTourneau mula menggunakan pemacu elektrik pada mesin pencakar yang digerakkan sendiri. Dan sejak tahun 1954, kenderaan pelbagai medan super berat, kereta salji, alat pengangkut tentera dan kereta api jalan raya pelbagai bahagian yang dilengkapi dengan semua baling-baling roda terkemuka yang digerakkan oleh penjana yang dipasang pada kenderaan traktor kepala (pemimpin) telah dihasilkan. Buat pertama kalinya dalam praktik dunia, mereka mula menggunakan motor elektrik kompak yang kuat yang dipasang terus ke hab roda sebuah kereta.
Kereta api jalan raya dua bahagian pertama Soviet yang aktif dengan pemacu elektrik roda treler dipermudahkan dibangunkan pada tahun 1959. Tetapi tidak mungkin untuk mencapai koordinasi lengkap kerja semua roda penggerak dengan sumber tenaga. Perkembangan lebih lanjut perusahaan domestik lain juga tidak menghasilkan kejayaan yang diharapkan. Kekalahannya adalah masalah mengotomatisasi kawalan mesin dengan transmisi elektrik: pengagihan rasional aliran tenaga antara nod, penggunaan bahan bakar minimum enjin pembakaran dalaman utama, keadaan suhu optimum dengan kecekapan maksimum, dll. Baik kuasa pengkomputeran komputer pada masa itu atau perisian yang sesuai tidak mencukupi.
Keadaan telah berubah secara radikal dalam beberapa tahun kebelakangan ini dan idea senjata elektrik sepenuhnya dan peralatan ketenteraan telah kembali ke tahap kualitatif baru. Kemunculan kenderaan tanpa pemandu memacu minat lebih. Penghantaran elektrik menjadikannya lebih mudah untuk membuat sasaran tempur automatik sepenuhnya yang dikendalikan oleh radio atau melalui peranti yang dapat diprogramkan.
Di bawah matahari berlayar
Pelaksanaan konsep kemudahan elektrik yang paling mendesak harus diakui dalam teknologi tentera laut. Terdapat beberapa sebab:
panjang daya penghantaran (transmisi) yang tinggi untuk pelbagai tujuan, sebilangan besar penggerak dan penukar tenaga pelbagai jenis: mekanikal, termal, hidraulik dan elektrik;
sebilangan besar pengguna tenaga: pemacu poros baling-baling, pelancar artileri dan roket, stesen radar dan sistem peperangan elektronik, mekanisme lain;
kemunculan sistem senjata yang memerlukan penggunaan tenaga yang tinggi (senjata tenaga yang diarahkan dan peralatan ketenteraan, senjata elektromagnetik, dll.).
Asas kapal elektrik sepenuhnya adalah sistem tenaga tunggal (bersepadu), yang merangkumi kemudahan penjanaan dan pengedaran voltan tinggi, modul padat untuk pengumpulan dan penukarannya, sistem kawalan automatik dengan penggunaan tenaga dalam pelbagai modus operasi (kelajuan penuh, penggunaan tempur senjata, manuver, dll.). Pengalaman yang paling menggambarkan adalah program Amerika DDG 1000 dan pemusnah Zumvolt yang dibina di atasnya (https://vpk-news.ru/articles/17993). Malangnya, banyak media domestik memfokuskan pada kegagalan teknikal dan teknologi projek ini, menarik perhatian pembaca jauh dari makna pembangunan kapal dan bahkan sedikit sebanyak memperlekehkan idea tersebut.
DDG 1000 adalah pusat pencapaian terkini sains dan teknologi Amerika dalam bidang kompleks dan sistem senjata. Tetapi semuanya disatukan ke dalam kapal melalui pemahaman mengenai ciri ciri operasi, tempat dan peranan, dengan mempertimbangkan kemampuan tenaga pemusnah (Integrated Power System - IPS). Ini memastikan bekalan semua sistem dan unit, memantau dan mengawal operasi mereka. Peralihan ke pendorong elektrik penuh memungkinkan untuk membebaskan sejumlah besar ruang dalaman untuk penempatan peluru, untuk mewujudkan keadaan yang selesa bagi kru. Pemacu stim, pneumatik dan hidraulik semua mekanisme diganti sepenuhnya dengan yang elektrik. Kuasa keseluruhan sistem kuasa - kira-kira 80 MW - mencukupi untuk pemasangan senjata canggih (laser, gelombang mikro, senjata elektromagnetik) tanpa kerosakan yang signifikan terhadap prestasi pengguna lain.
Kapal ini mempunyai tanda tangan radar rendah. Kawasan penyebaran berkesan (EPR) hampir 50 kali lebih kecil daripada kawasan pemusnah generasi sebelumnya. Tidak kelihatan!
Pengendalian dilakukan melalui Total Ship Computing Environment (TSCE) dengan perisian biasa dan antara muka "komersial", yang antara lain memberikan kemudahan penyelenggaraan dan latihan kru. Struktur super kapal pemusnah kelas Zumvolt diperbuat daripada bahan komposit.
Ia dirancang untuk memasang motor baling-baling menggunakan kesan superkonduktiviti suhu tinggi dan senapang elektromagnetik pada lambung ketiga alat pemusnah seperti itu. Untuk menggunakan senapang kereta api, kapal harus menyediakan tenaga dengan kekuatan 10 hingga 25 MW, yang telah dicapai.
Anda boleh terus menyenaraikan inovasi yang telah diterapkan atau dirancang di kapal ini, tetapi Amerika sudah mempunyai platform luar pesisir generasi berikutnya, yang tidak dimiliki oleh negara lain. Sejauh ini, hanya syarikat pembinaan kapal Perancis DCNS yang mengumumkan rancangan untuk mewujudkan kapal tempur elektrik semua Advansea menjelang 2025.
Berkenaan dengan teknologi dasar laut, bekalan kuasa hibrid atau semua elektrik pada awalnya merupakan prasyarat untuk reka bentuknya, jadi tidak ada gunanya membincangkan inovasi di kawasan ini secara terperinci.
Dalam pembuatan kapal sipil, model juga sedang dikembangkan yang dapat memanfaatkan energi matahari. Tiga konsep diimplementasikan: layar dengan bateri solar yang terletak di atasnya menyediakan pendorong dan bekalan kuasa, mereka juga diletakkan di lambung untuk pergerakan dan pengekstrakan hidrogen dari air, tenaga yang dihasilkan digunakan untuk menyalakan motor elektrik poros baling-baling dan mengisi semula bateri.
Kapal pelayaran Suntech VIP syarikat pembinaan kapal Australia Solar Sailor dibina pada tahun 2010 mengikut konsep pertama. Pada yang kedua - catamaran Energy Observer, yang kini sedang bersiap untuk melakukan perjalanan ke seluruh dunia. Yang ketiga adalah German Planet Solar Turanor, dilancarkan pada tahun 2010 dan dilancarkan pada tahun 2012. Kapal Amerika tanpa pemandu elektrik Solar Voyager (panjang 5.5 meter dan lebar 0.76) dengan panel solar dilancarkan pada bulan Jun 2016 dan diuji. Mereka mengusahakan projek serupa di Jepun, Belanda, Itali dan negara lain. Ini masih eksotik, tetapi lama kelamaan ia akan mendapat aplikasi dalam pembuatan kapal tentera.
Pemalu "Sprout"
Jenis peralatan ketenteraan lain yang paling menarik untuk pelaksanaan konsep kemudahan elektrik dan melibatkan pengenalan sebilangan besar produk inovatif adalah pesawat terbang. Berkenaan dengan bidang ketenteraan, masih lebih tepat untuk membicarakan UAV.
Kenderaan elektrik semua manusia setakat ini telah dikembangkan sebagai penunjuk teknologi canggih. Pada tahun 2012, Long-ESA mencatat rekod kelajuan untuk pesawat elektrik, mempercepat hingga 326 kilometer sejam semasa ujian. Swiss Solar-Impulse dapat terbang tanpa batas dari Matahari (menggunakan bateri sebagai sumber tenaga). Pada 2015-2016, ia melakukan (dengan pendaratan) penerbangan ke seluruh dunia. Satu-satunya pesawat yang digunakan untuk tujuan praktikal setakat ini adalah latihan dua tempat duduk Airbus E-Fan. Syarikat Jerman Lilium Aviation telah membangunkan tiltrotor Lilium Jet serba elektrik. Ujian penerbangan dilakukan dalam versi tanpa pemandu.
Semua peranti ini (berkaitan dengan bidang ketenteraan) dapat dianggap sebagai prototaip peranti pengintaian kerana tahap kebisingan yang rendah, tetapi tidak lebih dari itu. Kesukaran utama dalam membuat pesawat elektrik berawak adalah kapasiti bateri yang tidak mencukupi dan keperluan yang semakin meningkat untuk daya dukung kerana kehadiran seseorang di dalam kapal. Walau bagaimanapun, sebilangan syarikat penerbangan telah mengusahakan projek penerbangan hibrid. Khususnya, ini dilakukan oleh EADS bersama Rolls-Royce. Tujuan yang dinyatakan adalah untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang digunakan, mengurangi pelepasan berbahaya ke lingkungan, dan mengurangi kebisingan.
Bagi drone, di antaranya ada beberapa yang sepenuhnya elektrik, dibuat di luar negara dan di negara kita (walaupun pada komponen yang diimport), dan kedua-dua pesawat dan skema helikopter. Rekod dunia pertama ditetapkan: QinetiQ-Zephyr yang berkuasa solar dari Britain tetap di udara selama dua minggu pada tahun 2010.
Permohonan dalam bidang ketenteraan mempunyai prospek yang luas: pemantauan, pengintaian dan tindakan mogok, penentuan sasaran, dan lain-lain. Secara umum, pembuatan pesawat seperti itu melibatkan penyelesaian banyak masalah inovatif, termasuk pengembangan bahan komposit berkekuatan tinggi, sangat besar bateri, motor elektrik bersaiz kecil dengan kecekapan tinggi, sistem automatik.pengurusan.
Bagi peralatan ketenteraan darat, di sini spektrum hibrid (gabungan enjin pembakaran dalaman, penjana elektrik, peranti penyimpanan tenaga, pemacu semua elektrik) dan pembangunan elektrik sepenuhnya cukup luas, dan pereka domestik juga mempunyai beberapa kejayaan.
Tetapi, seperti dalam kes sebelumnya, timbul persoalan: apa kelebihannya? Transmisi elektrik memungkinkan untuk mengoptimumkan mod pendorong (roda atau trek), menyesuaikan kelajuan perjalanan dan daya tarikan dalam jarak yang luas, dan memastikan penciptaan sistem kawalan anti-kunci dan daya tarikan yang berkesan. Ini memungkinkan untuk mengurangkan keperluan kelayakan dan keadaan psikofizik pemandu sambil meningkatkan petunjuk asas mobiliti.
Transmisi elektrik mempunyai ciri-ciri kebolehpercayaan, kemampuan pembuatan, operasi dan pembaikan yang tinggi, kemampuan kawalan. Mengurangkan kebisingan, meningkatkan keramahan persekitaran. Kemungkinan bekalan kuasa senjata dan peralatan dengan penggunaan kuasa tinggi stesen radar dan sistem peperangan elektronik, senjata elektrotermokimia atau EMP, dll., Menjanjikan.
Salah satu tugasnya ialah membuat motor daya tarikan bersaiz kecil yang kuat. Kejayaan terbesar dalam ini telah dicapai di Amerika Syarikat dan Jerman, di mana ia dibuat berdasarkan magnet kekal menggunakan unsur nadir bumi (samarium, kobalt, dll.) Dengan daya tarikan yang tinggi. Ini memungkinkan untuk mengurangkan jumlah dan berat mesin elektrik dengan ketara, dan untuk memudahkan kawalan.
Di Rusia, kenderaan tempur beroda dengan loji kuasa hibrid dan transmisi elektrik berdasarkan BTR-90 Rostok dibuat sebagai hasil projek penyelidikan Krymsk. Seperti yang dilaporkan, pada ujian laut dengan kekuatan enjin hampir satu setengah kali lebih rendah daripada prototaip, model eksperimen pembawa personel berperisai hibrid menunjukkan hasil yang jauh lebih baik. Julat bahan bakar adalah satu setengah kali lebih banyak daripada BTR-90.
Mengenai objek elektrik sepenuhnya tanpa pemandu (jarak jauh dan robotisasi), sejumlah besar senjata dan peralatan darat telah dibuat di luar negeri dan di negara kita. Perkembangan mereka terus berjalan dengan cepat, karena kebutuhan pasukan yang melakukan permusuhan di Afghanistan, Iraq, Syria dan wilayah lain, serta kebutuhan internal. Kami mempunyai ini untuk memastikan aktiviti Kementerian Dalam Negeri, FSB, Pengawal Nasional, Kementerian Darurat, dan jabatan lain.
Konsep kemudahan AME elektrik atau hibrid sepenuhnya dilaksanakan di semua negara maju di dunia. Yang paling sistematik dan praktikal - di Amerika Syarikat, Jerman, Perancis, Great Britain. Terdapat landasan saintifik dan teknikal untuk pengembangan dan pengeluaran berbagai produk, yang dalam waktu dekat akan menjadi asas sistem senjata yang dibangun di atas mesin elektrik sepenuhnya. Ia akan memberikan penggunaan senjata yang berkesan dan komprehensif berdasarkan prinsip fizikal baru.
Reka bentuk objek elektrik semua peralatan ketenteraan bukanlah penghormatan tertentu kepada fesyen. Ini adalah salah satu petunjuk utama pembentukan sistem senjata masa depan. Munculnya kaedah baru untuk menghasilkan, memindahkan dan memakan tenaga, menggunakannya untuk mengalahkan musuh secara signifikan akan mengubah kemampuan pasukan, sifat dan kandungan proses sokongan logistik dan logistik mereka. Adalah membimbangkan bahawa di negara kita dan Angkatan Bersenjata masih belum ada pendekatan sistematik untuk menentukan senarai, kandungan dan hasil pekerjaan semacam ini.
