Mobilitas yang sangat baik dalam kondisi terberat adalah karakteristik terpenting dari semua kendaraan militer. Namun, jauh lebih sulit untuk mencapai ini untuk kendaraan lapis baja, tetapi sangat penting agar mereka dapat berhasil melakukan tugas mereka
Mobilitas sangat penting untuk kendaraan lapis baja, tetapi pada saat yang sama ia bersaing dengan karakteristik penting lainnya, seperti, misalnya, memastikan kemampuan bertahan kendaraan dan awaknya. Dan di sini persyaratan ini dapat dengan mudah bertentangan dengan persyaratan untuk mempertahankan mobilitas. Namun, jelas bahwa tentara, yang keselamatannya bergantung pada kendaraan semacam itu, membutuhkan peningkatan patensi off-road, akselerasi yang lebih cepat, dan kecepatan yang lebih tinggi, semuanya tanpa mempengaruhi kemampuan bertahan secara negatif. Tuntutan ini mendorong pengembangan power pack dan sistem undercarriage baru untuk menemukan solusi optimal untuk memenuhi persyaratan yang sering bertentangan ini. Namun, untuk mematuhinya, kombinasi dan keseimbangan sejumlah parameter desain diperlukan. Ini termasuk karakteristik sistem suspensi, yang secara langsung mempengaruhi kualitas gerakan, permukaan pendukung trek atau roda, yang menentukan tekanan tanah, ground clearance kendaraan dan output mesin. Karakteristik terakhir dianggap yang paling penting dan paling sulit untuk dicapai. Hal ini disebabkan fakta bahwa bahkan dalam masalah menghasilkan dan mendistribusikan tenaga mesin, perancang perlu membuat kompromi, kadang-kadang bahkan menginjak tenggorokan lagunya sendiri. Peningkatan daya pada kendaraan lapis baja dibatasi oleh faktor-faktor seperti volume kompartemen mesin, kebutuhan untuk mempertahankan jangkauan, pembatasan berat dan kebutuhan untuk memenuhi persyaratan daya sistem on-board, misalnya, peralatan komunikasi, sistem navigasi, sensor, dan sistem proteksi aktif dan pasif.
Perlindungan efektif terhadap ancaman yang berkembang saat ini sangat penting, terutama yang menempatkan tuntutan terbesar pada powertrain dan undercarriage. Perlindungan hampir pasti berarti baju besi, dan baju besi menambah jumlah besar. Sebuah kontradiksi muncul yang memaksa kita untuk melakukan trade-off yang tidak nyaman: ketika tingkat ancaman meningkat, tingkat perlindungan juga harus ditingkatkan. Peningkatan tingkat perlindungan, sebagai suatu peraturan, berarti kebutuhan akan baju besi tambahan, dan pemesanan tambahan dapat berkontribusi pada peningkatan massa kendaraan. Mempertahankan atau meningkatkan karakteristik pengoperasian kendaraan lapis baja pasti memerlukan peningkatan tenaga mesin dan efisiensi transmisi dan penggerak daya yang terhubung dengannya. Namun, massa kendaraan juga ditentukan oleh ukurannya: semakin besar kendaraan dan luas permukaan yang harus dilapisi lapis baja, semakin berat jadinya. Dengan demikian, unit daya baru (mesin dengan transmisi dan penggerak) tidak hanya harus lebih kuat, tetapi setidaknya harus sesuai dengan volume yang dialokasikan atau, lebih disukai, memiliki volume total yang lebih rendah. Kriteria ini, pertama-tama, mutlak untuk unit daya yang dirancang untuk memodernisasi kendaraan lapis baja yang ada, tetapi juga sangat diinginkan untuk platform baru.
Nilai yang diterima secara umum untuk tingkat mobilitas yang disediakan oleh kendaraan lapis baja adalah apa yang disebut kepadatan daya, atau rasio daya (paling sering dalam tenaga kuda) dengan massa kendaraan. Rasio ini, meskipun tidak memperhitungkan semua kemungkinan faktor yang menentukan mobilitas, merupakan kriteria yang cocok, meskipun kasar, dan berguna baik sebagai parameter desain maupun sebagai alat untuk membandingkan mesin yang berbeda. Sebagai aturan, semakin tinggi daya spesifik, misalnya, di hp. per ton, semakin baik kinerja mengemudi keseluruhan yang akan ditunjukkan alat berat. Terlepas dari kenyataan bahwa ketika mengevaluasi kendaraan, kecepatan maksimumnya sering diperhitungkan, untuk kendaraan tempur, akselerasi atau respons throttle engine (kemampuan untuk beralih dengan cepat dan lancar dari operasi yang stabil pada daya minimum ke daya maksimum) sebenarnya dapat jauh lebih penting karakteristik. Sering diabaikan dalam performa kendaraan, kemampuan untuk berakselerasi dengan cepat dan bergerak cepat ke tempat yang aman sebagai respons terhadap aksi penyerangan sangat berharga. Ini secara langsung mempengaruhi kelangsungan hidup kendaraan dan awaknya. Dengan demikian, daya yang tersedia tidak hanya berkontribusi pada peningkatan mobilitas, tetapi juga kemampuan bertahan, terutama bila digunakan dalam kombinasi dengan tindakan pertahanan diri, termasuk sensor untuk mendeteksi tembakan dan penyinaran laser, serta penanggulangan pasif dan aktif.
Kekuatan dalam kecil
Terlepas dari kasus individu menggunakan mesin turbin gas, seperti dalam keluarga tank tempur utama (MBT) General Dynamics M1 Abrams, mesin paling populer untuk kendaraan lapis baja tetap menjadi mesin diesel atau, lebih tepatnya, mesin diesel multi-bahan bakar. Salah satu pemimpin dalam produksi unit daya adalah perusahaan Jerman MTU. Pendekatan terpadunya adalah bahwa dalam satu "unit daya" tidak hanya mencakup mesin, transmisi, dan penggerak daya, tetapi juga subsistem pasokan udara dan filtrasi, pendinginan, pembangkit listrik, dan lainnya. Setiap komponen unit daya dirancang dan dirakit dengan hati-hati untuk mendapatkan solusi yang paling ringkas dan efisien. MTU mengakui bahwa untuk perancang dan integrator kendaraan tempur, rasio daya terhadap volume sangat penting. Giovanni Spadaro, Kepala BUMN di MTU, menjelaskan bahwa bagi mereka “integrasi semua komponen ke dalam satu sistem sangat penting, kami tanpa lelah mengembangkan filosofi kami pengembangan simbiosis dari semua bagian dari solusi yang dikembangkan. Bagi kami, ini berarti bahwa secara harfiah segala sesuatu, arsitektur, konsep, perangkat lunak, dan semua parameter, ditujukan untuk meningkatkan karakteristik unit daya lengkap akhir. Dampak dari pendekatan ini pada platform akhir sangat besar, mengingat kolaborasi erat dengan produsen kendaraan militer terkemuka seperti Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems dan General Dynamics. Seorang juru bicara General Dynamics Land Systems menjelaskan: "Adapun unit daya, lebih banyak daya lebih baik, ukuran lebih kecil lebih baik, lebih murah umumnya sangat baik, tetapi dengan peningkatan wajib dalam tingkat keamanan, keandalan, ketenangan dan pemeliharaan."
MTU telah menunjukkan bahwa adaptasi dan modifikasi untuk keperluan militer unit daya komersial cocok untuk kendaraan lapis baja ringan dan menengah, misalnya, kendaraan lapis baja tempur empat gandar ARTEC Boxer, yang dilengkapi dengan mesin diesel MTU 8V199 TE20. Namun, untuk kendaraan lapis baja dan tank yang lebih berat, diperlukan mesin sendiri, seperti, misalnya, mesin seri 880 dan 890, yang dirancang khusus untuk dipasang di platform militer berat. Kemampuan unit daya modern ditunjukkan dalam kendaraan tempur infanteri berlacak Puma. Spadaro mengatakan bahwa “unit daya MTU untuk Puma mencakup gearbox, starter / generator, dan sistem pendingin dan pemurnian udara. Mesin diesel MTU 10V 890 dikenal dengan kepadatan daya yang sangat tinggi dan dimensi yang ringkas. Dibandingkan dengan mesin militer lain dengan kelas daya yang sama, berat dan volume telah berkurang sekitar 60 persen.” Direktur Mesin Khusus di MTU berkomentar bahwa "Unit ini lebih kompak daripada unit daya sebelumnya." Manfaat motor MTU terutama terlihat saat memasang unit daya pada mesin generasi sebelumnya. Mesinnya dari jajaran EuroPowerPack digunakan oleh perusahaan Prancis GIAT (sekarang Nexter) untuk menggantikan mesin tank Leclerc-EAU untuk Uni Emirat Arab. Mesin dari keluarga ini juga dipasang pada Challenger-2E MBT, sementara penghematan volume yang signifikan dicapai sambil meningkatkan jangkauan karena pengurangan konsumsi bahan bakar.
Terkenal dengan peralatan konstruksi beratnya, Caterpillar telah menjadi pemasok utama engine untuk kendaraan taktis dan lapis baja. Penawarannya kepada militer didasarkan pada sistem komersial siap pakai yang digunakan di seluruh dunia. Oleh karena itu manfaat yang signifikan - pengurangan biaya yang terkait dengan volume produksi dan ketersediaan dukungan teknis. Namun demikian, perkembangan perusahaan dikenal untuk penggunaan militer, misalnya, mesin C9.3 dengan peningkatan daya spesifik 600 hp. Namun, inovasi sebenarnya adalah bahwa C9.3 mampu memvariasikan peringkat dayanya. Untuk memenuhi persyaratan emisi Euro-III Eropa yang ketat, ia beralih ke mode yang dikurangi menjadi 525 hp. kekuasaan. Caterpillar mencatat bahwa “Manfaatnya adalah pengguna dapat memilih mode pengoperasian. Dimungkinkan untuk mencapai kinerja maksimum selama operasi aktif di lapangan, tetapi selama pelatihan atau ketika bekerja di area dengan populasi sipil, Anda dapat masuk ke mode kontrol emisi. Sebenarnya, "saklar" ini berakar pada teknologi yang dikembangkan Caterpillar untuk sistem komersial.
Perusahaan selalu dipilih untuk program penggantian dan modernisasi armada kendaraan lapis baja yang ada. Misalnya, mesin CV8-nya saat ini dipasang pada kendaraan tempur infanteri yang dilacak Prajurit Angkatan Darat Inggris. Pekerjaan ini dilakukan di bawah kontrak dengan Lockheed Martin untuk meningkatkan kendaraan ke standar WCSP (Program Keberlanjutan Kemampuan Prajurit), yang akan memperpanjang pengoperasian kendaraan hingga tahun 2040. Caterpillar juga mengubah mesin kendaraan lapis baja keluarga Stryker Angkatan Darat Amerika dengan kapasitas 350 hp. untuk mesin C9 berkapasitas 450 hp. Mesin baru "cocok" dengan volume yang ditempati oleh mesin sebelumnya. Penggantian ini merupakan bagian dari proposal General Dynamics untuk perubahan teknis ECP-1, yang mencakup alternator 910 amp, peningkatan suspensi, dan peningkatan lainnya.
Aktuator listrik
Secara tradisional, tenaga dari mesin ditransmisikan secara mekanis ke roda atau trek. Penggerak listrik menggantikan koneksi fisik ini dengan motor listrik yang ditempatkan di roda penggerak atau sproket. Energi untuk menjalankan motor listrik ini dapat diambil dari baterai, mesin pembakaran dalam, atau keduanya. Pendekatan "hibrida" menggunakan mesin diesel atau turbin gas yang, bebas dari sambungan mekanis, sekarang dapat dipasang di mana saja di sasis, memberi desainer lebih banyak kebebasan desain. Dimungkinkan juga untuk memasang dua motor, yang diterapkan oleh BAE Systems di fasilitas pengujian bergeraknya HED (Hybrid Electric Drive). Juru bicara BAE Systems Deepak Bazaz memperhatikan bahwa dua mesin HED terhubung ke generator dan baterai, yang memungkinkannya bekerja dalam mode yang berbeda: satu mesin bekerja dalam mode idle, menghemat bahan bakar, dua mesin bekerja ketika lebih banyak daya diperlukan, atau dalam mode pengamatan diam..hanya bekerja pada baterai isi ulang. Konsep HED diimplementasikan pada platform tracked AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), namun rencananya akan scalable dan digunakan pada kendaraan dengan kategori berat apapun, baik beroda maupun beroda. Pembangkit listrik eksperimental HED dimodifikasi oleh BAE Systems untuk konsep hibrida oleh Northrop Grumman sebagai bagian dari proposal untuk kendaraan tempur darat GCV (Ground Combat Vehicle) tentara Amerika.
Dalam sebuah makalah oleh Organisasi Riset Teknologi NATO, "Kendaraan listrik hibrida lebih unggul dalam kecepatan, akselerasi, kemampuan mendaki, dan ketenangan dibandingkan kendaraan bertenaga … sementara penghematan bahan bakar dapat berkisar antara 20 hingga 30 persen." Motor listrik juga memberikan akselerasi yang hampir instan, respons throttle yang baik, dan traksi yang lebih baik. Yang terakhir secara langsung tergantung pada peningkatan torsi yang melekat pada motor listrik. Untuk kendaraan tempur, ini berarti beberapa keuntungan: waktu reaksi yang lebih sedikit saat bergerak untuk berlindung, lebih sulit untuk masuk dan kemampuan lintas negara yang lebih baik. Unit HED ditenagai oleh dua mesin enam silinder, transmisi Qinetiq yang dirancang khusus, dan baterai lithium-ion 600 volt.
Aspek lain yang menarik dari penggerak listrik adalah kemampuannya untuk menghasilkan tingkat energi listrik yang lebih efisien dan lebih tinggi. Pembangkit listrik platform Northrop Grumman / BAE Systems GCV akan mampu menyediakan 1.100 kilowatt, meskipun secara signifikan lebih kecil dan lebih ringan daripada unit daya tradisional. Namun, karena penyimpanan energi merupakan bagian penting dari penggerak listrik hibrida, ketidakcocokan baterai menjadi masalah utama. Oleh karena itu, beberapa jenis baterai canggih dengan kepadatan energi yang lebih tinggi saat ini sedang dipertimbangkan untuk kendaraan hibrida, termasuk lithium ion, nikel metal hidrida, nikel natrium klorida dan polimer lithium. Namun, semuanya masih dalam tahap pengembangan teknologi dan memiliki kekurangan tertentu yang harus diselesaikan sebelum diakui cocok untuk digunakan dalam aplikasi militer. Area kerja lain yang perlu dikembangkan agar hybrid drive dapat dipasang secara massal pada kendaraan lapis baja adalah penghapusan batasan desain motor traksi modern. Meskipun berhasil diintegrasikan ke dalam prototipe demonstrasi tipe HED, sistem ini memiliki keterbatasan dalam ukuran, berat, dan pendinginan. Sampai masalah ini diselesaikan, semua sirkuit listrik, terlepas dari kelebihannya, akan tetap menjadi ilusi untuk kendaraan lapis baja.
Namun, banyak organisasi penelitian tetap tertarik pada konsep penggerak listrik. Misalnya, di bawah kontrak dari Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), QinetQ akan menguji konsep motor hub (motor roda gigi) dengan menyiapkannya untuk uji coba tiruan. Banyak gearbox, diferensial, dan penggerak daya akan menggantikan motor listrik kompak yang kuat di roda alat berat. Tidak menutup kemungkinan konsep ini juga dapat diterapkan pada kendaraan lapis baja beroda yang sudah ada. Faktanya, pada Juni 2017, BAE Systems menandatangani perjanjian dengan Qinetiq untuk memperkenalkan teknologi penggerak listrik baru ke dalam kendaraan tempur. Seorang perwakilan dari perusahaan BAE Systems mengatakan bahwa ini akan "menawarkan pelanggan teknologi berbiaya rendah yang terbukti akan meningkatkan kemampuan kendaraan tempur saat ini dan masa depan."
Tantangan masa depan kekuasaan
Selama dekade terakhir, kebutuhan kendaraan tempur untuk tenaga listrik telah meningkat beberapa kali. Mark Signorelli, kepala kendaraan tempur di BAE Systems, mencatat bahwa "di masa depan, akan semakin sulit bagi kendaraan lapis baja untuk memenuhi kebutuhan listrik." Upaya sedang dilakukan untuk mengatasi masalah yang berkembang ini. Misalnya, generator Niehof CE 300 amp sedang dipertimbangkan untuk keluarga M2 Bradley, dan dua generator 150 amp untuk platform AMPV baru. Bapak Spadaro dari MTU menyatakan bahwa “faktor kunci yang telah mempengaruhi dan mempengaruhi pengembangan solusi untuk menghasilkan lebih banyak tenaga adalah massa MBT dan kendaraan roda yang terus bertambah (terutama sebagai akibat dari persyaratan untuk tingkat perlindungan yang lebih tinggi) dan pada tingkat yang lebih tinggi. pada saat yang sama kebutuhan listrik lebih untuk sistem onboard jenis apa pun, baik itu elektronik, sistem perlindungan dan kenyamanan untuk kru, misalnya, sistem pendingin udara yang canggih. MTU percaya bahwa “mereka sedang ditangani oleh integrasi yang lebih dalam dari komponen listrik ke dalam unit daya. Contoh yang baik di sini adalah lagi unit daya MTU yang disebutkan di atas dari kendaraan lapis baja Puma, yang mencakup starter / generator dengan daya pengenal 170 kW, memasok arus ke dua kipas pendingin, dan kompresor pendingin AC.
Kekuatan kendaraan lapis baja secara langsung mempengaruhi kemampuan tempur dan kemampuan bertahan. Kriteria utama untuk bertahan hidup di medan perang adalah sebagai berikut: "ambil semua tindakan agar tidak diperhatikan, jika dilihat, jangan dipukul, jika dipukul, jangan dibunuh." Yang pertama difasilitasi oleh kemampuan untuk bergerak ke tempat yang tidak diharapkan lawan. Yang kedua membutuhkan akselerasi cepat dan kemampuan manuver yang baik untuk menemukan perlindungan dan diperumit oleh kemampuan penembak musuh untuk secara efektif menangkap target untuk dibunuh. Dan yang ketiga ditentukan oleh kemampuan untuk mengambil perlindungan pasif yang tepat dan menggunakan tindakan pencegahan pasif dan aktif. Namun, masing-masing kriteria ini dapat mempengaruhi orang lain. Misalnya, baju besi tambahan meningkatkan massa dan, sebagai hasilnya, mobilitas.
Kemajuan di bidang pembangkit listrik untuk kendaraan lapis baja, mesin baru, transmisi dan penggerak daya, metode integrasi dan tata letak yang inovatif memungkinkan pengembang peralatan militer untuk memenuhi keinginan pelanggan yang paling berani. Banyak peningkatan yang kita lihat pada platform militer diambil langsung dari proyek komersial: mesin dan komputer terpasang, kontrol elektronik digital, pemantauan otomatis keadaan sistem, penggerak listrik dan penyimpanan energi, dan, akhirnya, implementasi praktis dari sistem hybrid. solusi. Namun, tantangan terhadap keseimbangan yang rumit ini memaksa industri untuk mengembangkan solusi yang lebih dan lebih inovatif.
