陆军是否正在为舰队中的电动汽车做准备? 照片由 GM Defense 提供
密歇根州米尔福德——美国陆军正在涉足部署电动汽车的浑水,工业界已准备好实现这一目标,但经验丰富的商业界很难说服犹豫不决的军种冒险一试。
在过去的几年里,陆军加大力度制定从 JP-8 等经典燃料为其车辆提供动力的潜在过渡战略,允许工业界使用工作车辆来展示今天和未来的可能性。
但是,用于寻找替代燃料为其当前和未来的战斗和战术车队提供动力的资金仍然很少。
6 月初,GM Defense(其母公司通用汽车是商用电动汽车领域的全球领导者)在其位于密歇根州的米尔福德试验场接待了陆军官员。服务官员驾驶新型美国陆军步兵小队车辆(由 GM Defense 生产)通过越野路线,攀登陡峭的岩石斜坡,急转弯,在砾石上隆隆作响,并在泥泞中犁过。然后他们将其换成全电动版本以考虑性能差异。
当谈到像艾布拉姆斯坦克、史赛克战车和布拉德利步兵战车这样的战车时,“我不确定我们是否会很快实现全电动化,”布里格说。地面作战系统项目执行官 Glenn Dean 将军在沃伦接受国防新闻采访时说,沃伦距离通用汽车试验场约 50 分钟车程。
“也许对于机器人平台。这可能是第一个案例,”他说,“因为它与尺寸和重量有关。如果你用当前的技术来计算你纯电动移动艾布拉姆斯坦克所需的电池数量,它比坦克大,所以我们在纯电动方面存在包装和存储问题。”
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迪恩说,陆军最初可能更喜欢混合动力选项。“我们每隔几年就研究一次。问题是:我们到了吗?我怀疑我们可能正处于混合动力可能存在的地步。你肯定会在商业领域看到它足够广泛,可能有足够的功率密度,可能可以封装。是否足够耐用?这还是个问题。”
虽然全电动战车可能更难卖给陆军,但战术轮式车队可能是一个很有前途的起点。
“我认为战术会先于我们到达那里,”迪恩说。“只是技术挑战较少;与商业应用的共性更大。”
GM Defense 在短短 12 周内将其 Infantry Squad Vehicle 转变为全电动汽车就是这种可能性的证据。
该公司于 5 月悄悄将该车辆送往佐治亚州本宁堡进行演示,当时陆军正在探索可能的行业合作伙伴之间存在哪些可能导致基础概念的发展并告知未来电动轻型侦察车的要求,或eLRV。
如果获得适当的资金,这种车辆可能成为该服务的第一辆载人电动车辆。
虽然参与者名单并未公开,但国防新闻获悉,在大约 10 家供应商中,北极星和洛兹敦汽车公司将车辆带到了演示中。
GM Defense 计划将其 eLRV 设计基于其尚未公开亮相的 Hummer EV 底盘,该公司希望生产数百万辆 Hummer EV 底盘。
悍马 EV 配备采用 Ultium 技术的 200 千瓦时电池。它具有三个驱动单元,是一辆 1,000 马力的车辆。它还具有四轮电子助力转向系统。电动悍马充电 10 分钟即可行驶 90 分钟。
通用汽车国防公司的新任总裁史蒂夫·杜蒙在其米尔福德试验场告诉国防新闻,电池技术的进步将使车辆能够进行无声渗透并在战术边缘进行观察,并且可以依靠电池供电数天而不是几分钟。
该公司在电动和自动驾驶汽车上的总体投资超过 270 亿美元,超过了其对天然气和柴油产品的投资。
GM Defense 正在建造陆军的步兵小队车辆,该车辆已部署到陆军部队。它采用了 ISV 并将其转变为全电动概念车,以向陆军展示可能性领域。(照片由 GM Defense 提供)
全电动桥太远了吗?
通用汽车在其电气化峰会上与陆军官员花时间试图说服他们跳过混合动力并转向全电动选项。
与迪恩相呼应的是,包括参谋长詹姆斯·麦康维尔将军在内的其他陆军领导人最近表示,短期内不太可能为其大型战车车队和小型联合轻型战术车辆采购全电动车辆。
在最近的参议院拨款国防小组委员会听证会上,麦康维尔表示,该服务更有可能选择混合动力选项,可以减少 25% 的油耗或减少车辆空转时的功耗。
但 GM Defense 将混合方法视为腰带和吊杆解决方案,由于前端需要内燃机,导致架构不理想。这种设计会损害电池电量,因为车辆还必须配备发动机,因此也会损害电能效率。
GM Defense 计划为 eLRV 提供纯电动汽车。但是,为了增加一层舒适感,一个选择是包括一个电动增程器——正如一位公司电池工程师所说的那样,“一个吸烟区”。
陆军作战能力发展司令部地面车辆系统中心主任迈克尔卡迪厄在最近的众议院军事委员会听证会上表示,陆军正在试水车辆部件的电气化。
“我们看到一些技术很快就会在我们的系统上可用,例如防怠速技术,”他说,以便将此类技术用于 JLTV。
物流负担
但即使有这些好处,在野战车辆加油后勤方面,陆军仍面临着重大障碍。
“一天结束时的巨大挑战:将您的车辆从 A 点移动到 B 点需要 X 量的能量。然后您再次需要 X 量的能量才能再次移动。它从何而来?” 迪恩问道。“我可以驾驶特斯拉 300 英里,但我期待那时候的特斯拉充电站。战场上那些充电站在哪里?你必须带着他们,还是你会期待他们在那里?他们多大?他们可能不会出现在所有地方,对吧?”
Dean 指出,从历史上看,一个陆军坦克营需要大约 30 分钟才能在移动中加油。
Cadieux 补充说:“虽然商业和军事需求肯定有一些相似之处,但我们注意到,与商业市场相比,陆军面临着独特的运营挑战。”
“这些挑战包括需要在极端作战环境、广泛的温度范围内运行,以及对重型装甲和附加任务包的要求,”他解释说。“在评估军方商用解决方案和各种混合动力、混合动力插电式和全电动车辆的操作可用性时,我们认识到两个重大挑战:需要移动和可部署的充电基础设施,以及更高的电池能量密度和耐力。”
杜蒙告诉防务新闻,在电气化峰会上,“大量时间”被用来讨论如何解决这些后勤难题。
“很明显——如果他们要在电网的大本营——我们今天就可以做到,”他说,将快速充电站比作加油站。
但当你将车辆带入战术环境时,“这就是挑战所在,”他补充道。“我们看待它的方式是,我们将以与陆军目前移动方式类似的方式移动充电能力。”
杜蒙说,在某些情况下,陆军会设立一个加油区,或飞到某个地方为车辆充电,或者甚至可以空投电池。他指出,这些电池经久耐用,因为它们在商业开发中经受住了碰撞测试。
“这是一种转变。这不一定是一个巨大的变化:你只需要使用一些挥发性较小的东西,这种电池比移动一堆液体 JP-8 更不易挥发,”他说,并指出电池更轻、更小燃料。“我不想给人留下深刻印象;这是一个转变。但与此同时,政府与行业团队的共同努力可以解决这一挑战。”
另一个问题是,电池能否经受住陆军可能在战场上对它们进行的打击,包括暴露在极端温度下。该服务已在炎热的沙漠环境中开展了大量工作,并有望增加其在北极极寒地区的运营足迹。
电气化战场
据 Cadieux 称,陆军在过去五年中已在地面车辆系统中心投资约 7500 万美元用于电池和电气化相关技术。
根据对可用的陆军 2022 财年预算信息的审查,该服务准备在 2022 财年花费约 5000 万美元用于电力和移动技术开发。
地面车辆系统中心与能源部共同领导先进车辆动力技术联盟。这使得该中心能够与工业界和学术界共同投资技术开发。
地面车辆系统中心内的汽车研究中心与八个研究所合作,包括三个能源部实验室和 20 个汽车行业合作伙伴,共同开展电池技术基础研究,以确定安全性和可靠性水平等方面。
陆军已经申请了一些资金来制造混合动力布拉德利 IFV 的原型,来自大约 1.7 亿美元的战车原型制作。从 22 财年预算文件中不清楚有多少专门用于该项目。
2018 年 5 月 27 日至 6 月 17 日,在加利福尼亚州欧文堡国家训练中心的训练行动中,第 1 装甲师第 3 装甲旅战斗队的士兵操纵布拉德利战车。(第 1 中尉肖恩基利/陆军)
原型制作工作始于 2020 财年第三季度,并将持续到 22 财年第三季度。测试将在 2022 财年第四季度结束。
此外,陆军正在继续为考虑混合动力和全电动选项的 JLTV 的下一代动力总成进行分析和技术开发。但该服务仅在 2022 财年拨款 200 万美元,以推进其最有可能开发全电动汽车 eLRV 的机会。
陆军需求监督委员会在 2021 财年第三季度批准了该计划,这可能为时已晚,无法将该计划纳入 22 财年预算申请。相反,陆军在提交给国会的一组项目中将其列为无资金需求。该愿望清单包括服务想要但无法包含在预算请求中的项目。
“缺乏资金将延迟未来 eLRV 原型的研究、设计和建造,并延迟最多四 (4) 个承包商参与士兵接触点的初始其他交易授权 (OTA),”陆军的无资金需求文件说。
根据预算文件,陆军计划在 22 财年第三季度授予原型合同,随后在 23 财年第一季度授予第一个士兵接触点,届时他们将审查和评估各种选择。
预计将在 23 财年第二季度进行竞争性下选,然后在 24 财年第一季度进行第二个士兵接触点。
陆军需求监督委员会将在 24 财年第三季度批准一份能力开发文件,然后在该财年末做出生产决定。生产合同将在 25 财年第一季度授予,运营测试将在 26 财年进行。
该计划是在有条件的物资发布下部署 eLRV,直到后勤开发完成——届时该计划将根据预算文件过渡到在有机支持下的全面物资发布。