【科普中國(guó)軍事科技】燃料電池會(huì)成為新一代坦克的動(dòng)力核心嗎？

從坦克誕生之日起，其給人的感覺(jué)就是一只噴吐著黑煙、隆隆作響的“陸地怪獸”，而隨著技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)坦克也逐漸成為了一些坦克設(shè)計(jì)師追求的目標(biāo)。

獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)坦克

其實(shí)在二戰(zhàn)期間，英國(guó)、美國(guó)和德國(guó)都研制過(guò)帶有電傳動(dòng)裝置的坦克。如納粹德國(guó)研制的“鼠”式超重型坦克就采用了電傳動(dòng)裝置。不過(guò)，此類坦克的動(dòng)力來(lái)源還是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，由內(nèi)燃機(jī)曲軸帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)促使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，實(shí)際上是 “內(nèi)燃機(jī)+發(fā)電機(jī)”的形式，還不是真正意義上的純電動(dòng)。

“鼠”式超重型坦克（圖片來(lái)源：百家號(hào)）

二戰(zhàn)過(guò)后至今，由于稀土材料（鑭、釤、釓等）、永磁電機(jī)技術(shù)以及電機(jī)整流技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的尺寸和體積已經(jīng)可以成倍地縮小，再加上以燃料電池為代表的電源技術(shù)的飛躍進(jìn)步，電動(dòng)汽車的研究已取得了顯著成果，而這也為大功率電機(jī)裝上坦克創(chuàng)造了必要的條件。
燃料電池是一種主要透過(guò)氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。最常見(jiàn)的燃料為氫，其他燃料來(lái)源來(lái)自于任何的能分解出氫氣的碳?xì)浠衔?，例如天然氣、醇、甲烷等?/p>

而采用燃料電池來(lái)驅(qū)動(dòng)作戰(zhàn)車輛將具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：首先燃料電池以化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，整個(gè)過(guò)程幾乎沒(méi)有機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)，非常安靜，不向外排高溫?zé)焿m和氣體，可以提高坦克、裝甲車輛的隱蔽性，降低敵方發(fā)現(xiàn)概率，還能改善車輛內(nèi)部的工作環(huán)境。其次燃料電池發(fā)電的效率高，基本超過(guò)了50%，會(huì)有更充足的電力供應(yīng)，能夠更好的滿足各種裝備的電氣化需求。同時(shí)氫的來(lái)源相當(dāng)廣泛，除了水之外，現(xiàn)有的燃料如汽油、柴油、烷類氣體和天然氣都可以提取氫氣，能大大減少對(duì)石油的依賴。另外相比傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量更低，有助于降低坦克的重量，而且電動(dòng)機(jī)可以提供更高的扭矩和更好的加速性。

戰(zhàn)車驅(qū)動(dòng)方式的新可能

現(xiàn)在一些國(guó)家已經(jīng)啟動(dòng)了自己的電動(dòng)坦克研發(fā)計(jì)劃。如在2016年，美陸軍坦克—機(jī)動(dòng)車輛研發(fā)與工程中心和通用汽車公司共同研制出了ZH2氫燃料電池樣車，并于2017年進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。根據(jù)通用汽車公司方面介紹這輛名為雪佛蘭“科羅拉多”ZH2的氫燃料電池動(dòng)力卡車是在加長(zhǎng)型皮卡車的基礎(chǔ)上改造的。該車型高逾6.5英尺，寬逾7英尺。除了內(nèi)外加固之外，還采用直徑37英寸的輪胎和經(jīng)過(guò)特殊改造的懸掛系統(tǒng)，適合在各種地形上行駛，越野性能極佳。由于使用氫燃料電池，該車型運(yùn)行更安靜，熱信號(hào)低，難以被敵人的熱傳感器感知,氫燃料電池在工作過(guò)程中還可產(chǎn)生水。另外，由于車輛配有電力輸出設(shè)備，車上燃料電池還可以為遠(yuǎn)離車輛的軍事活動(dòng)提供必備的電力。

美國(guó)陸軍開發(fā)的氫燃料動(dòng)力系統(tǒng)**（圖片來(lái)源：搜狐網(wǎng)）**

在2019年美國(guó)媒體報(bào)道稱，來(lái)自美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心（GVSC）和美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們繼續(xù)在研發(fā)新型氫燃料電池作戰(zhàn)車輛，包括坦克和步兵戰(zhàn)車。而同年英國(guó)國(guó)防部于也宣布，將投入320萬(wàn)英鎊研發(fā)電動(dòng)作戰(zhàn)車輛，并稱：“目前裝備的戰(zhàn)斗車輛很可能是最后一代使用化石燃料的戰(zhàn)車”。

不過(guò)，以現(xiàn)有的技術(shù)條件來(lái)看，全電動(dòng)模式還有明顯短板。如蓄電池儲(chǔ)能效果不好，導(dǎo)致續(xù)航能力不足，同時(shí)如何高效的充電/換電也是一大難題。民用新能源汽車已經(jīng)投入市場(chǎng)多年，以上問(wèn)題依舊沒(méi)有得到很好地解決，而作戰(zhàn)車輛面臨的情況更加復(fù)雜，在下一代高效蓄電池或者燃料電池出現(xiàn)前，全電動(dòng)戰(zhàn)車的可靠性很成問(wèn)題。相比之下，混合動(dòng)力模式更為成熟可靠，實(shí)現(xiàn)難度更低，不過(guò)當(dāng)前所做的相關(guān)技術(shù)研究，必將為未來(lái)電驅(qū)動(dòng)坦克的真正問(wèn)世鋪平道路。

作者簡(jiǎn)介：蘭順正，專長(zhǎng)為太空戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、以及國(guó)際關(guān)系的研究和理論寫作。在部隊(duì)服役期間，編輯出版了自己的第一本軍事理論著作《一個(gè)陸軍上士的國(guó)防隨想——有兵出塞》。在國(guó)際關(guān)系學(xué)院攻讀碩士學(xué)位期間，主攻太空戰(zhàn)略方向，現(xiàn)在時(shí)常在網(wǎng)絡(luò)媒體及軍事雜志發(fā)表相關(guān)文章，另外自己的第二本專著《鎮(zhèn)星定?！獦?gòu)建中國(guó)未來(lái)的太空軍事戰(zhàn)略》也已出版發(fā)行。

出品：科普中國(guó)軍事科技

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：蘭順正（軍事科普作者）

科學(xué)審核：鵬鯤（資深軍事內(nèi)容編審）

策劃：張夢(mèng)凡