Peralatan militer yang dibuat berdasarkan konsep abad terakhir telah mendekati ambang batas, di mana upaya dan biaya besar memberikan hasil yang tidak cukup rendah. Salah satu alasannya adalah peningkatan yang signifikan dalam konsumsi energi fasilitas AME baru. Apakah ada jalan keluar dari kebuntuan?
Berbagai jenis energi (mekanik, termal, listrik, dll.) diminati di semua tahap penggunaan pertempuran: pengintaian, transfer informasi, pemrosesan, penggunaan senjata, perlindungan dari musuh, manuver, dll. Saat ini, pembangkitan dilakukan di muka, dan energi yang diberikan oleh layanan MTO. Tetapi volume dan tarif yang dibutuhkan oleh pasukan mulai berubah menjadi tujuan dan masalah yang mandiri.
Mengikuti jejak Tesla
Situasi ini diperparah dengan munculnya jenis baru AME (senjata elektromagnetik, senjata energi terarah). Semakin jelas bahwa pengembangan sistem persenjataan membutuhkan perubahan dalam konsep pasokan energi. Jika tidak, mustahil untuk mewujudkan potensi yang ada dalam desain baru.
Tren ini patut diperhatikan. Di satu sisi, pengembangan aktif peralatan militer sepenuhnya listrik dan hibrida sedang berlangsung. Di sisi lain, sistem dan sarana pembangkit sedang dibuat tanpa biaya atau dengan pengurangan biaya pembawa energi yang dikirim ke pasukan (panel surya, turbin angin, jenis bahan bakar baru). Pada saat yang sama, penelitian mendasar sedang dilakukan (terutama secara aktif di AS dan Jepang) tentang transmisi energi nirkabel jarak jauh, yang tampaknya paling menarik. Idenya adalah bahwa sumber yang kuat (pembangkit listrik tenaga nuklir, pembangkit listrik tenaga air, dll.) memberi makan perangkat penerima senjata dan peralatan militer melalui saluran udara (ruang). Pengenalan skema semacam itu hampir sepenuhnya menghilangkan kebutuhan untuk mengirimkan sejumlah besar energi (bahan bakar) kepada pasukan, secara radikal meningkatkan kesiapan tempur dan efektivitas tempur mereka.
Kemungkinan mentransmisikan energi melalui jarak tanpa kabel pertama kali dibuktikan dan didemonstrasikan oleh eksperimen di Colorado Springs pada tahun 1899-1900 oleh Nikola Tesla. Impuls listrik ditransmisikan 40 kilometer. Namun, sejauh ini tidak mungkin mengulangi eksperimen seperti itu.
Pada tahun 1968, peneliti ruang angkasa Amerika Peter Glazer mengusulkan menempatkan panel surya besar di orbit geostasioner, dan energi yang dihasilkan (5-10 GW) untuk ditransmisikan ke Bumi oleh sinar gelombang mikro terfokus, diubah menjadi arus searah atau bolak-balik dan didistribusikan ke konsumen … …
Tingkat perkembangan elektronik gelombang mikro saat ini memungkinkan untuk berbicara tentang efisiensi transfer energi yang agak tinggi oleh sinar seperti itu - 70–75 persen. Namun hal ini masih cukup sulit untuk diterapkan. Cukuplah untuk mengatakan bahwa diameter antena pemancar harus sama dengan satu kilometer, dan penerima bumi harus berukuran 10x13 kilometer untuk area pada garis lintang 35 derajat. Oleh karena itu, proyek itu dilupakan, tetapi baru-baru ini, dengan mempertimbangkan kemajuan teknologi terbaru, penelitian telah dilanjutkan. Eksperimen transmisi energi nirkabel menggunakan laser sedang dilakukan.
Tapi kereta jalan kami …
Meskipun kemajuannya tidak begitu signifikan dengan pengembangan metode pembangkitan dan transmisi daya baru, di bidang pembuatan objek listrik semuanya sangat mengesankan. Tidak dapat dikatakan bahwa gagasan teknologi militer (dan tidak hanya) atas dasar ini benar-benar baru. Itu dibuat menarik secara ekonomi dan teknis dengan kemajuan dalam pembangkitan, penyimpanan, transformasi dan distribusi listrik, dalam elektronik solid-state berdaya tinggi, otomatisasi dan kontrol. Fasilitas semua-listrik memiliki lebih sedikit kebisingan, efisiensi yang lebih tinggi, kemungkinan distribusi daya yang rasional antara konsumen, keramahan lingkungan yang tinggi dan kualitas lain yang membuatnya sangat menarik baik di bidang sipil maupun militer.
Mesin pertama dengan transmisi listrik berasal dari awal abad terakhir, ketika perusahaan Amerika LeTourneau mulai menggunakan penggerak listrik pada pencakar self-propelled. Dan sejak 1954, kendaraan segala medan super berat yang unik, mobil salju, pengangkut-evakuator militer, dan kereta jalan multi-bagian yang dilengkapi dengan semua baling-baling roda terkemuka yang digerakkan oleh generator yang dipasang di kendaraan traktor kepala (pemimpin) telah diproduksi. Untuk pertama kalinya dalam praktik dunia, mereka mulai menggunakan motor listrik kompak yang kuat yang dipasang langsung ke hub roda mobil.
Kereta jalan dua bagian aktif Soviet pertama dengan penggerak listrik roda trailer yang disederhanakan dikembangkan pada tahun 1959. Tetapi tidak mungkin untuk mencapai koordinasi lengkap dari pekerjaan semua roda penggerak dengan sumber energi. Perkembangan lebih lanjut dari perusahaan domestik lainnya juga tidak mengarah pada keberhasilan yang diharapkan. Batu sandungan adalah masalah mengotomatisasi kontrol mesin dengan transmisi listrik: distribusi aliran energi yang rasional antar node, konsumsi bahan bakar minimum dari mesin pembakaran internal primer, kondisi suhu optimal dengan efisiensi maksimum, dll. Baik daya komputasi komputer waktu itu atau perangkat lunak yang sesuai sudah cukup.
Situasi telah berubah secara radikal dalam beberapa tahun terakhir dan gagasan tentang senjata listrik dan peralatan militer sepenuhnya telah kembali ke tingkat kualitatif baru. Munculnya kendaraan tak berawak semakin menarik minat. Transmisi listrik memudahkan untuk membuat target tempur otomatis yang dikendalikan oleh radio atau melalui perangkat yang dapat diprogram.
Di bawah layar matahari
Implementasi yang paling mendesak dari konsep fasilitas semua-listrik harus diakui dalam teknologi angkatan laut. Ada beberapa alasan:
transmisi daya (transmisi) panjang tinggi untuk berbagai keperluan, berbagai macam aktuator dan konverter energi dari berbagai jenis: mekanik, termal, hidrolik dan listrik;
sejumlah besar konsumen energi: penggerak poros baling-baling, artileri dan peluncur roket, stasiun radar dan sistem peperangan elektronik, mekanisme lainnya;
munculnya sistem senjata yang membutuhkan konsumsi energi tinggi (senjata energi terarah dan peralatan militer, senjata elektromagnetik, dll.).
Dasar dari kapal yang sepenuhnya listrik adalah sistem tenaga tunggal (terintegrasi), yang mencakup fasilitas pembangkit dan distribusi tegangan tinggi, modul kompak untuk akumulasi dan konversinya, sistem kontrol otomatis dengan konsumsi energi dalam berbagai mode operasi (kecepatan penuh, penggunaan tempur senjata, manuver, dll). Pengalaman yang paling ilustratif adalah program Amerika DDG 1000 dan kapal perusak Zumvolt yang dibangun di atasnya (https://vpk-news.ru/articles/17993). Sayangnya, banyak media dalam negeri yang berfokus pada kegagalan teknis dan teknologi proyek ini, mengalihkan perhatian pembaca jauh dari makna pengembangan kapal dan bahkan agak mendiskreditkan gagasan tersebut.
DDG 1000 adalah pusat pencapaian terbaru ilmu pengetahuan dan teknologi Amerika di bidang kompleks dan sistem senjata. Tetapi semuanya terintegrasi ke dalam kapal melalui pemahaman tentang fitur karakteristik operasi, tempat dan peran, dengan mempertimbangkan kemampuan energi perusak (Integrated Power System - IPS). Ini memastikan pasokan semua sistem dan unit, memantau dan mengontrol operasi mereka. Transisi ke penggerak listrik penuh memungkinkan untuk membebaskan sejumlah besar ruang internal untuk penempatan amunisi, untuk menciptakan kondisi yang nyaman bagi kru. Penggerak uap, pneumatik, dan hidraulik dari semua mekanisme sepenuhnya digantikan oleh penggerak listrik. Daya total sistem tenaga - sekitar 80 MW - cukup untuk pemasangan senjata canggih (laser, microwave, senjata elektromagnetik) tanpa merusak kinerja konsumen lain secara signifikan.
Kapal itu memiliki tanda tangan radar yang rendah. Area disipasi efektif (EPR) hampir 50 kali lebih kecil dari kapal perusak generasi sebelumnya. Tak terlihat!
Pengendalian dilakukan melalui Total Ship Computing Environment (TSCE) dengan perangkat lunak umum dan antarmuka "komersial", yang antara lain memberikan kemudahan perawatan dan pelatihan kru. Superstruktur kapal perusak kelas Zumvolt terbuat dari bahan komposit.
Direncanakan untuk memasang motor baling-baling menggunakan efek superkonduktivitas suhu tinggi dan senjata elektromagnetik pada lambung ketiga kapal perusak tersebut. Untuk menggunakan railgun, kapal harus menyediakan pembangkit dengan daya 10 hingga 25 MW, yang telah dicapai.
Anda dapat terus membuat daftar inovasi yang telah diterapkan atau direncanakan di kapal ini, tetapi Amerika sudah memiliki platform lepas pantai generasi berikutnya, yang tidak dimiliki negara lain. Sejauh ini, hanya perusahaan pembuat kapal Prancis DCNS yang telah mengumumkan rencana untuk membuat kapal tempur serba listrik Advansea pada tahun 2025.
Berkenaan dengan teknologi bawah laut, catu daya hibrida atau all-electric awalnya merupakan prasyarat untuk desainnya, jadi tidak ada gunanya membahas inovasi di bidang ini secara rinci.
Dalam pembuatan kapal sipil, model juga sedang dikembangkan yang dapat menggunakan energi matahari. Tiga konsep diterapkan: layar dengan baterai surya yang terletak di atasnya menyediakan propulsi dan catu daya, mereka juga ditempatkan di lambung untuk pergerakan dan ekstraksi hidrogen dari air, energi yang dihasilkan digunakan untuk menyalakan motor listrik poros baling-baling dan mengisi ulang baterai.
Kapal pesiar Suntech VIP dari perusahaan pembuat kapal Australia Solar Sailor dibangun pada tahun 2010 sesuai dengan konsep pertama. Yang kedua - katamaran Pengamat Energi, yang saat ini sedang bersiap untuk melakukan perjalanan keliling dunia. Yang ketiga adalah Planet Solar Turanor Jerman, diluncurkan pada 2010 dan mengelilinginya pada 2012. Kapal Amerika tanpa awak yang sepenuhnya listrik, Solar Voyager (panjang 5,5 meter dan lebar 0,76) dengan panel surya diluncurkan pada Juni 2016 dan telah diuji. Mereka mengerjakan proyek serupa di Jepang, Belanda, Italia, dan negara lain. Ini masih eksotis, tetapi seiring waktu akan menemukan aplikasi dalam pembuatan kapal militer.
"Tumbuh" pemalu
Jenis peralatan militer lain yang paling menarik untuk penerapan konsep fasilitas serba listrik dan melibatkan pengenalan sejumlah besar produk inovatif adalah pesawat terbang. Berkenaan dengan bidang militer, masih lebih tepat berbicara tentang UAV.
Kendaraan berawak all-electric sejauh ini telah dikembangkan sebagai demonstrator teknologi canggih. Pada 2012, Long-ESA menetapkan rekor kecepatan untuk pesawat listrik, berakselerasi hingga 326 kilometer per jam selama pengujian. Swiss Solar-Impulse dapat terbang tanpa batas dari Matahari (menggunakan baterai sebagai sumber daya). Pada 2015-2016, ia melakukan (dengan pendaratan) penerbangan di seluruh dunia. Satu-satunya pesawat yang digunakan untuk tujuan praktis sejauh ini adalah Airbus E-Fan pelatihan dua kursi. Perusahaan Jerman Lilium Aviation telah mengembangkan tiltrotor semua-listrik Lilium Jet. Tes penerbangan berlangsung dalam versi tak berawak.
Semua perangkat ini (dalam kaitannya dengan bidang militer) dapat dianggap sebagai prototipe perangkat pengintai karena tingkat kebisingannya yang rendah, tetapi tidak lebih. Kesulitan utama dalam membuat pesawat listrik berawak adalah kapasitas baterai yang tidak mencukupi dan kebutuhan daya dukung yang meningkat tajam karena kehadiran seseorang di dalamnya. Namun, beberapa perusahaan penerbangan sudah mengerjakan proyek pesawat hybrid. Secara khusus, ini dilakukan oleh EADS bersama Rolls-Royce. Tujuan yang dinyatakan adalah untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang dikonsumsi, mengurangi emisi berbahaya ke lingkungan, dan mengurangi kebisingan.
Adapun drone, di antara mereka ada beberapa yang sepenuhnya listrik, dibuat baik di luar negeri maupun di negara kita (meskipun pada komponen impor), dan skema pesawat dan helikopter. Rekor dunia pertama ditetapkan: QinetQ-Zephyr bertenaga surya Inggris bertahan di udara selama dua minggu pada tahun 2010.
Aplikasi di bidang militer memiliki prospek luas: pemantauan, pengintaian dan aksi serangan, penunjukan target, dll. Secara umum, pembuatan pesawat semacam itu melibatkan solusi dari banyak masalah inovatif, termasuk pengembangan material komposit berkekuatan tinggi, ultra-besar baterai, motor listrik berukuran kecil dengan efisiensi tinggi, sistem otomatis.
Adapun peralatan militer berbasis darat, di sini spektrum hibrida (kombinasi mesin pembakaran internal, generator listrik, perangkat penyimpanan energi, penggerak semua-listrik) dan pengembangan listrik seluruhnya cukup luas, dan desainer domestik juga memiliki beberapa keberhasilan..
Tetapi, seperti dalam kasus-kasus sebelumnya, muncul pertanyaan: apa keuntungannya? Transmisi listrik memungkinkan untuk mengoptimalkan mode propulsi (roda atau trek), menyesuaikan kecepatan perjalanan dan gaya traksi secara bertahap dalam rentang yang luas, dan memastikan terciptanya sistem kontrol anti-penguncian dan traksi yang efektif. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi persyaratan kualifikasi dan keadaan psikofisik pengemudi sambil meningkatkan indikator dasar mobilitas.
Transmisi listrik memiliki karakteristik keandalan, kemampuan manufaktur, pengoperasian dan perbaikan, kemampuan kontrol yang tinggi. Mengurangi kebisingan, meningkatkan keramahan lingkungan. Kemungkinan pasokan daya senjata dan peralatan dengan konsumsi daya tinggi dari stasiun radar dan sistem peperangan elektronik, senjata elektrotermokimia atau EMP, dll sangat menjanjikan.
Salah satu tugasnya adalah menciptakan motor traksi berukuran kecil yang kuat. Keberhasilan terbesar dalam hal ini telah dicapai di Amerika Serikat dan Jerman, di mana mereka dibuat berdasarkan magnet permanen menggunakan elemen tanah jarang (samarium, kobalt, dll.) dengan tingkat magnetisme yang tinggi. Ini memungkinkan untuk secara signifikan mengurangi volume dan berat mesin listrik, dan untuk memfasilitasi kontrol.
Di Rusia, kendaraan tempur beroda dengan pembangkit listrik hibrida dan transmisi listrik berdasarkan BTR-90 Rostok dibuat sebagai hasil dari proyek penelitian Krymsk. Seperti yang dilaporkan, pada uji coba laut dengan tenaga mesin hampir satu setengah kali lebih kecil dari prototipe, model eksperimental pengangkut personel lapis baja hibrida menunjukkan hasil yang jauh lebih baik. Kisaran bahan bakarnya satu setengah kali lebih banyak dari BTR-90.
Adapun objek yang sepenuhnya listrik tanpa awak (dipiloti dari jarak jauh dan robot), sejumlah besar sampel senjata dan peralatan darat telah dibuat di luar negeri dan di negara kita. Perkembangan mereka berjalan dengan kecepatan yang dipercepat, karena kebutuhan pasukan yang melakukan permusuhan di Afghanistan, Irak, Suriah, dan wilayah lain, serta kebutuhan internal. Kami memiliki ini untuk memastikan kegiatan Kementerian Dalam Negeri, FSB, Garda Nasional, Kementerian Darurat, dan departemen lainnya.
Konsep fasilitas AME full electric atau hybrid sedang diterapkan di semua negara maju di dunia. Yang paling sistematis dan praktis - di AS, Jerman, Prancis, Inggris Raya. Ada dasar ilmiah dan teknis untuk pengembangan dan produksi berbagai produk, yang dalam waktu dekat akan menjadi dasar sistem senjata yang dibangun di atas mesin listrik penuh. Ini akan memberikan penggunaan senjata yang efektif dan komprehensif berdasarkan prinsip-prinsip fisik baru.
Desain benda-benda serba listrik dari peralatan militer bukanlah penghargaan tertentu untuk mode. Ini adalah salah satu arah utama pembentukan sistem persenjataan masa depan. Munculnya metode baru untuk menghasilkan, mentransfer dan mengkonsumsi energi, menggunakannya untuk mengalahkan musuh akan secara signifikan mengubah kemampuan pasukan, sifat dan isi proses dukungan logistik dan logistik mereka. Yang mengkhawatirkan di negara kita dan TNI masih belum ada pendekatan sistematis untuk menentukan daftar, isi dan hasil pekerjaan semacam ini.
