21世纪单兵背负式电源系统

1、斟世纪 单兵背负式电源莱统 周 贻荃 未来步兵的神奇装备 士兵系统 今天美国陆军非常重视步兵在 战场上的作用 . 这主要是由下列两 个因秦促使的 : 一是当前美国防御 计划的! 点已放在可能发生的地区 冲突上;二是随着核生化武器性能 的提高 , 对步兵在核生化污染环境 下有效作战的要求日趋严格 . 为 此 , 正在采用新技术 , 研究和发展 步兵的各种装备以加强未来战场上 步兵的战斗力 , 士兵系统就是其中 一种 . 、 这是一幅设想的装备了士兵系 铃的未来步兵形象图 . 所谓士兵系 统 , 鱿是将图中8项技术综合在一 起的一种安全有效系统 , 用该系统 装备步兵将起到如虎添冀的作用 . 士兵系统中每一项技术的使用 都需要大, J不等的功率( 见图l ) , 因此 , 先进的 电源系统已成为该系 统的关键技术 . 为此 , 美国贝尔沃 研究 , 发展和工程中心正在执行一 项单兵电源系统计划 . 对单兵电源系统的技术 要求 . 轻巧 、 高效 、 可靠 单兵电源系统计划的目标是研 制尺寸小 、 重量轻 、 使用寿命长的 单兵用独立 电源以满足陆军士兵系 统的功率需求 。 为提高下车徒步行

2、 进士兵 的生存能 力和快速行 动能 力 , 电源系统的 重 量应尽 可能地 轻 , 体积应尽可能地小 . 陆军训练 和 条令司令部要求士兵系统在战场 _ 七不加燃料能自主工作7 2 小时 , 但至今还 没有 一个使川军川标准燃 料的功率源能 在执行任务期间可靠 地工作井满足 重最和尺寸要求 , 因 此研制新 系统乃是当务之急 。 按计划要求 , 这种单兵背负式 电源系统在核生化污染的环境F应 为士兵系统提 供机械和电气部件所 必需的驱 动功率 , 也就是应能为身 穿任务所 需保护态势(MOPP ) I V 防护服的徒步士兵供应冷气和驱动 士兵 系统整套先进 电气部件提供全 部功 率 。 在 7 2 小时任务 最重期 间 (包括1 2刁谬全 有致冷要求) 的技术 要求是 : 重量5公斤 (带燃料) 电功率( 最大) 1 25瓦 排除热量功率(最大) 400瓦 使用寿命 350刁碌付 一 飞气 . 图2为贝尔沃 中心的实验性电 源装置 , 它能为电气装置提供 10 0 伏 、 为驱动机械提供40 0伏功率 。 电源系统的研制过程 、 卜 预先分析贝尔沃中心开始对 士兵系统的电源系统技术进

3、行预先 分析工作 , 其 基本策略是汲取陆 军 、 其他部队 、 同盟者和工业界在 电源技术方面的经验 , 然后加以综 合研制一种重最轻 、 效率高的 电源 系统 。 预先分析提出有可能满足每 个士兵需要的各种能源 、 能量存储 和转换装置 . 还根据详细的技术标 准为近期的演示装置选定最有希望 实现的技术 . 预先分析提出下车徒步士兵需 娜的电源及限制 , 还 评价可能利用 的电浑技术 . 它包括对任务情 况 、 趁议的系统 、 分析过程以及选择动 力技术基本原则的说明 。 从步兵灼工作情况确定姗要的 电薄功率对电源功卒的要求取决 于下车徒步士兵任务的具体情况 , 因此有必要确定应用士兵系统的步 兵的典型工作情况 . 根据陆军训练 和条令司令部系统管理部 、 步兵学 校 、 特种部队和项目管理部翰入的 信息 , 贝尔沃中心提出了步兵的3 种主要工作情况 , 每一种工况都确 定了 与工作任 务有关的环境 、 装 备 、 活动范围和必要 的限制 。 这 3 种情况是 : .7 2小时自主工作 , 不穿生 化防护服 , 需要功耗229 ( ) 瓦时; .7 2小时自主工 作 , 穿生 化

4、防护服 , 强制空气冷却1 2小时 、 需要功耗268 0瓦时; . 72 小时 自主工作 , 穿生化 防 护服 , 激冷空气冷却1 2小时 , 铃要功耗 47 90瓦时 , 无疑 , 这是 耗电t 最多的一种工作情况 . 今教研究与 系统选择 工作情 况确定后就选择评价电源技术的鉴 图3穿戴任务所猫保护态分一抖防护服的七兵 定准则 。 最重要的 几个鉴定因素依 次为重量 、 尺寸和成本 。 贝尔沃中心根据研究的参数分 析法 , 在任务规模 、 冷却模式 、 使 用时间 、 采购数t 、 士 兵装备负 荷 、 冷却要求以及技术成熟程度等 各方面对候选的电源技术进行了评 价 . 参数模型对每一种工作情况下 的每一种技术 预测了系统 的重觉 、 尺寸和 成本 . 在此基础上最后选择 了蓄电池驱动的 、 内燃机驱动的和 燃料电池驱动的三种电源 系统 . “ 斯特林 ” 或 “朗 肯” 循环发动机 , 其 主要优点是连续徽烧 , 起动程序较 简单 、 噪声小 , 可用多种燃料 , 但 缺点是嫩料经 济性差 , 且重 量重 , 而内燃机则尺寸较小 , 重量 较轻 , 价格较低 , 还可能达到较高

5、的功率 密度 , 因此 , 两者相 比 , 内燃机驱 动的电源 系统受到偏爱 . 发动机电源系统瀚 解决的技术问颐 三种电源系统的比较 r ,电池电源系统就今天的技 术水平而言 , 蓄电池电源系统只适 用于能 量要求低 (不需冷却) 、 持 续时间短(小于 8 小时) 的任务 。 对于能量要求 高 , 如热气候 一 需冷 却的任务 , 则可选用燃料为 基的系 统 , 燃料电池和发动机是 最可能被 选用的系统 。 姗料电池电源系统燃料电池 电源 系统的热辐射强度低 、 噪声 小 , 虽然尺寸 较大 , 重量较重 , 但 还是可接受的 . 其研制时间较发动 机电源系统要 长 5一6 年 。 由于其 不明显的 信号特征 , 从长远的观点 看 , 徽料电池有可 能成为士兵系统 的电源系统 . 用碳氮化合物姚料的动力系统 包括内燃机和外燃机 . 外燃机有 发 动机驱动的电源 系统存在的 技术问题主要在信号特征 、 燃烧和 能量转换效率 、 点火性能及部件使 用寿命等方面. 只有解决了这些技 术难题 , 才能使发动机电源系统得 到实用 . 为此目前采取的括施有: 抑制信号借助主动和被动式 消声技术

6、以衰减噪 声; 通过部件设 计和合理组合 以减少振动 ; 消除 “热” 点和减少排气中椒料顺 粒以抑 制热信号 。 提高姗烧效率采用高精度燃 料喷射系统和陶 瓷燃烧室 、 陶瓷活 塞以提高燃料经济性 。 改兽点火性能采用燃料 / 空 气加热装置 、 高能量多火花塞 、 等 离子点火系统等新型点火系统以克 服点火性能的局限性 . 延长使用寿命 对于系统的部 件使用寿命的要求是 出于成本的考 虑 。 除了部件外 , 涉及提高系统耐 现代兵器 一 1 1 一 、 罗戈夫 朝鲜海军的状况取决于国家欲策 、 衬政和前苏联 提供的搜纷 . 然而 , 其斯科已于 19 93年2 月正式通 知平旗 , 应除1 96 1年签订的苏 、 朝友好条约中有关 军事的部分 , 俄罗斯对朝鲜的军事波助至此终结 . 因 此 , 朝娜滩军的前景难卜 . 军事实力姗视 自从冷战结束以来 , 东北亚的 安全环境变化迅速 . 然而朝鲜的军 事政策 、 国防开支 、 兵力等几乎没 有改变 . 朝鲜仍是世界上军事化程 度最高的国家之一它不仅用大t 地下设施加强非军事区 . 而且还将 共6 5 %以上的现役地面部队部署 在平峨和

7、非军事区之间 . 朝鲜暇用巡逻艇和舰炮保护沿 海海城 , 它单方面置布了一个沿海 防御区 , 如果有日本和转国渔船驶 入 , 则将渔肠扣留 . 朝鲜梅军的舰艇主要有潜艇、 导弹快艇 、 鱼雷艇 、 巡逻艇和快艇图l 等 . 15 0 多艘鱼雷艇 中至少有9 0艘是朝鲜船厂自己 建造的 . 约有5 0艘巡 逻艇和 猎潜艇装有2 53 7毫 米的舰炮 . 瀚艇朝鲜海军现有26艘(或2 8艘) 柴油机推 进的攻击刑漪艇 . 每年建造 2 3艘R 级巡逻潜艇 . 预计建造潜艇的计划将持续到朝 鲜拥有 3 0艘潜艇为止 。 朝鲜海 军还保留着 4艘前苏联的W 级 潜艇 , 它们出没于黄海西部沿海 地区 . W级潜艇必须定期大修 才能维持其作战 能力 . 据分析 , 战争的开始阶段 , 这些潜艇的任 务是 支援特种部队秘密潜入林 国 , 井进行攻击性布雷 . 朝鲜西海岸的一个船厂正在 建造2种级的袖珍潜艇 。 据说此 种类型 的袖珍潜艇已有4 8艘 , 又传说约为5 5一6 0 艘 。 加L过 去建造的其它类型 , 袖珍潜艇总 数可 达 70 艘 . 这种情况说明 , w级潜艇 朝鲜将诸如 “ 海

8、马 ” 且型袖珍潜艇 久性的一些指施还包括应用合成润 滑油 、 高性能密封装置 、 陶瓷轴承 和高性能热交换表面等 . 当前的技术形势 在预先分析结果的墓础上 , 贝 尔沃中心在提前堆备先进的发动机 以保证完成两种技术演示装置 . 第 一种装里将在 19 95射年试验 , 组 合为第二代士兵系统先进技术演示 装置 . 该装里用可再充电的电池可 无噪 声地工 作约3 0 分钟 。 第二个 装置将在1 99 9财年试验 , 组合为 整体式士兵系统预先计划产品的改 进型 . 贝尔沃 中心已制成的一种发动 机驱动的实验性电源装置 , 重量约 3 . 8 6 公斤(不带徽料) . 第二 、 第 三个装置正在研制中 . 这些装置将 比实验性装置要小 , 将信号特征作 了进一步抑制 。 此外 , 贝尔沃中心还正在为背 负式 单兵电源系统研究试验型发 动 机 , 与里卡多公 司等发动机制造厂 商签订了小型发动机研制合同 . 比 通过贝尔沃中心的不懈努方、 未来步兵的士兵系统必将由一种最 小 、 最轻和最可靠的动力驱动 , 在 2 0世纪末至2 1世纪初 , 这种理 想 动力有可能成为现实 . 先进的电源 系统的研制向人们预示 , 未来战场 上的单兵装备了神奇的 士兵 系统 , 穿过迷雾走向胜利的光辉前景 . 心曰 一 12 一 19 93年12月

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