Еще в начале февраля 2022 года Сухопутные войска США обнародовали свою стратегию модернизации в связи с изменениями климата (Climate Strategy), наметив план по переводу большинства оперативно-тактических транспортных средств на гибридные двигатели в течение ближайших десяти – пятнадцати лет, а к 2050 году – и по полному переходу на электрические транспортные средства военного назначения.
От этой информации, опубликованной в US Army Public Affairs, ведут свой отсчёт аналитики Атлантического совета (Atlantic Council) Рид Блейкмор (Reed Blakemore) и Тейт Нуркин (Tate Nurkin) в докладе: «Проекция силы: ускорение электрификации наземных транспортных средств вооруженных сил США» (Power Projection: Accelerating the Electrification of US Military Ground Vehicles). Презентация доклада и его обсуждение состоялись 3 ноября в Атлантическом совете.
Совпадение публичного анонса планов американской армии по электрификации с началом российского вторжения в Украину – представляется экспертам с одной стороны случайным, а с другой – символичным. Новые западные технологии уже показали себя решающим фактором в целом ряде сфер российско-украинской войны – даже несмотря на продолжающееся численное превосходство России в живой силе и технике.
Рид Блейкмор и Тейт Нуркин приводят яркий пример по своей теме: «В мае 2022 года в отчетах описывалось, как украинские войска использовали электрические мотоциклы, чтобы избежать обнаружения и повысить мобильность в целом ряде миссий против вторгающейся российской армии, включая разведку, разминирование, доставку медикаментов, снайперские атаки и противотанковые операции. На одном из фото, опубликованном в Twitter, изображены два украинских военнослужащих на транспортных средствах калифорнийского производителя электромопедов Delfast, один из солдат – с британско-шведским противотанковым средством нового поколения NLAW». В данном примере экспертам видится «тенденция, формирующая будущее конфликтов, силовых структур и военных операций: электрификация поля боя».
Чем же электрический двигатель лучше традиционного бензинового в экстремальных условиях поля боя?
Экология на войне
Конечно, отдавая дань мировому тренду эксперты говорят, что «климатические императивы заставили вооруженные силы США начать перевод своего парка наземных транспортных средств на электроэнергию вместо ископаемого топлива». Военные всего мира потребляют сегодня гигантские объёмы углеводородов и выбрасывают в атмосферу огромное количество вредных выхлопов.
При этом подходы, пропагандируемые, в частности, когда-то советским кинематографом – «не считаясь с затратами», «любой ценой» и тому подобные – давно перестали быть признаком ответственной и цивилизованной армии, как и составной частью «законов и обычаев» войны.
Наоборот, по мнению экспертов, последние 30 лет в армиях стран НАТО преобладает подход, ориентированный на уменьшение «побочного эффекта» военных действий – особенно по отношению к гражданскому населению и инфраструктуре. Это ярко проявляется в средствах огневого поражения, которые сегодня сочетают прецизионные попадания с зарядами невысокой мощности: точность гарантирует и поражение цели, и минимизацию нежелательных сопутствующих повреждений и потерь. «Столь же убедительными аргументами, если не более, являются тактические, оперативные и стратегические преимущества, которые дает электроэнергия для наземных транспортных средств военного назначения», – считают авторы доклада.
К сожалению, не все армии мира следуют этой тенденции. Опыт войны в Украине показывает, что вооруженные силы России, наносящие массированные площадные удары оружием низкой точности (появились сообщения даже об использовании гаубиц Д-1 образца 1943 года), разрушают (намеренно или в результате побочного воздействия) гражданские объекты, что приводит к гибели мирных жителей, угрожающие «грязной бомбой» и ядерным ударом – находятся на прямо противоположном пути. Кроме того, топливная эффективность подавляющего большинства российского наземного транспорта и авиации значительно отстаёт от стандартов НАТО. В результате зону действия российской армии можно смело считать зоной экологического бедствия.
В 2020 году Управление по закупкам и обеспечению жизнедеятельности Министерства обороны США сообщило, что «потребило почти 78 миллионов баррелей нефти, а оценки на 2021 и 2022 года – более 82 миллионов». Сокращение этого объёма способно привести к заметным экологическим улучшениям.
В те самые дни, когда российская армия планировала оказавшийся фантастикой «захват Киева за три дня», армия США «опубликовала в рамках своей климатической стратегии план по электрификации автопарка с рядом эффективных мер по смягчению последствий изменения климата и адаптации к ним, включая: 50% сокращение загрязнения парниковыми газами к 2030 году по сравнению с уровнем 2005 года и достижение нулевого выбросов парниковых газов в атмосферу к 2050 году».
Тренд развития армейского транспорта вполне соответствует гражданскому сегменту: «В 2021 году почти 10% мировых продаж автомобилей пришлось на электромобили, что в четыре раза превышает долю 2019 года, – приводят статистику авторы доклада. – Это привело к тому, что общее количество электромобилей на дорогах мира составило около 16.5 миллионов: в три раза больше, чем в 2018 году. Мировые продажи электромобилей продолжали сильно расти и в 2022 году: в первом квартале было продано 2 миллиона автомобилей, что на 75% больше, чем за аналогичный период 2021 года».
Тишина без нагрева
Однако у бойцов вооруженных сил Украины, использовавших электромотоциклы, вероятно, были более близкие тактические причины прибегнуть к этому средству передвижения вместо традиционного мопеда или автомобиля.
Уместно вспомнить, что иранский беспилотник HESA Shahed-136, который в России называют «Геранью-2», в Украине прозвали «мопедом» – благодаря его примитивному двухтактному бензиновому двигателю, издающему характерный громкий звук. Он-то и является основным демаскирующим фактором этого дешёвого боеприпаса.
Итак: первое преимущество электрического двигателя – это бесшумность, позволяющая скрытно приблизиться к врагу. Вторым качеством является высокое тяговое усилие на любых оборотах. Благодаря этому не требуется сложная и дорогая трансмиссия, коробки передач, в которых велики потери мощности и которые уязвимы и трудны в ремонте.
Третий фактор – маленькие размеры. Двигатель внутреннего сгорания – большой и сложный, он на транспортном средстве один и очень редко – два. Это требует сложных приводных валов к каждому колесу, если речь идёт о повышенной проходимости. А электродвигателей может быть много: столько же, сколько и колес. Это даёт новые преимущества в маневренности (например, разворот на месте).
В-четвертых, электродвигатель проще устроен, имеет меньше движущихся частей (соответственно проще в обслуживании) и намного меньше весит: то есть в транспортный самолет вы теперь сможете погрузить больше единиц техники.
И, наконец, последнее, но важное: электромотор гораздо холоднее дизельного или тем более бензинового двигателя. А это значит, что обнаружить транспортное средство тепловизором или инфракрасной головкой ракеты станет намного сложнее.
Дуглас Буш (Douglas Bush), помощник министра армии по закупкам, логистике и технологиям (Assistant Secretary of the Army for Acquisition, Logistics, and Technology), подчёркивает: «Армия подает пример: мы были первой структурой министерства обороны, опубликовавшей климатическую стратегию и затем детальный план её реализации». Но при этом Дуглас Буш подчёркивает: «Все боевые машины нацелены на одно: добиться эффективности в бою. Это всегда будет приоритет номер один. В бою, при огневом контакте с противником с закрытых позиций, когда снаряжение должно быть лучше, чем у другой стороны: это по-прежнему находится в центре нашего внимания, и армия видит это со 100% ясностью».
Однако «выбирать между повышением боеспособности и продвижение к целям климатической стратегии не придётся»: обе цели достижимы одновременно, считает Буш – в первую очередь потому, что «резкое сокращение потребления горючего на поле боя, транспортировка меньшего количества топлива – означает меньшее количество конвоев, меньшее число солдат, подвергающихся риску. Чем меньше топлива мы перемещаем по полю боя, тем больше мы можем перемещать что-то ещё: боеприпасы, продукты питания, запасные части».
«Электромобили и гибридные транспортные средства обладают рядом преимуществ по сравнению с дизельными автомобилями, – говорится в докладе Рида Блейкмора и Тейта Нуркина. – Наиболее примечательно, что электромобили имеют гораздо меньшую акустическую и тепловую сигнатуру, что делает их – и людей внутри них – труднодоступными для обнаружения и, следовательно, более живучими. "Бесшумное наблюдение” – потенциально рискованные операции по сбору разведданных, при которых транспортные средства и солдаты оказываются в непосредственной близости от сил противника – область, где это преимущество будет существенным. Во время боевого дежурства электрический автомобиль может подавать питание от своих батарей к датчикам и системам без запуска шумного двигателя внутреннего сгорания. Электромобили также имеют больший крутящий момент и лучше управляются на более низкой скорости, обеспечивая увеличение ускорения и тяговооруженности. У них есть потенциал для снижения требований к логистике. Эти качества могут дать нашим войскам преимущество на поле боя», – резюмируют аналитики.
Военнослужащим электромобили должны понравиться: «более легкое управление, приводит к сокращению времени подготовки водителей и персонала на 30%».
Почему же до сих пор электромобили почти не использовались армиями мира? Технологии хранения и доставки электроэнергии позволили это делать буквально только что.
Где зарядить iPhone?
Этот вопрос остро стоит даже в турпоходе – не только на фронте. Однако новые военные электромобили должны будут заряжаться быстрее, чем сотовый телефон, а заряд хранить дольше.
Авторы доклада пишут, что «необходимо будет создать инфраструктуру, способную подзарядить батареи подразделения размером с бригаду (30 транспортных средств) за 15 минут. Это потребует 35 мегаватт (МВт) общей мощности передвижного зарядного пункта, что значительно больше, чем нынешние технологии подзарядки, которые в основном ограничены мощностью 1 МВт. Впрочем, отряд легких тактических машин не потребует такого же количества энергии, как бронетанковая дивизия, которая сейчас потребляет в движении до 600 тысяч галлонов топлива в день».
В поисках источников энергии для передвижных зарядных пунктов эксперты называют «модульные ядерные реакторы мощностью от 1 до 5 МВт, способные вырабатывать энергию в суровых изолированных условиях. Такое оборудование скорее всего появятся в середине следующего десятилетия, надо еще устранить многие препятствия, помимо технологической жизнеспособности, чтобы интегрировать их в вооруженные силы; решить проблемы безопасности и доставки топлива».
Проводятся и опыты с более экзотическими способами заряда: такими, как силовое излучение: «Излучение – это беспроводное средство доставки энергии в удаленные или изолированные среды с использованием направленной энергии». По крайней мере, беспроводные зарядные устройства для сотового телефона уже доступны каждому.
На самом транспортном средстве электроэнергию можно вырабатывать с помощью водородных топливных элементов (Fuel Cell Electric Vehicles, FCEVs), однако «внедрение водородных топливных элементов сопряжено с трудностями, – считают эксперты. – Среди них проблемы, связанные с хранением водорода и развертыванием инфраструктуры дозаправки, что создает риски для безопасности и потребует развертывания дополнительных возможностей получения водорода за счет электролиза».
Однако не стоит забывать, что сегодняшняя армейская логистика доставки горюче-смазочных материалов бензовозами или в железнодорожных цистернах, хранения на стационарных или малоподвижных нефтебазах – также весьма опасна и уязвима для огневого воздействия противника. Правильно построенная инфраструктура доставки электроэнергии окажется менее взрывоопасной и уязвимой.
Аккумуляторная батарея
Хранение электроэнергии на электромобиле осуществляет аккумуляторная батарея – предмет, к которому привыкли все автолюбители.
«С 2008 по 2020 год средняя ёмкость литий-ионных аккумуляторов увеличилась более чем в восемь раз», – констатируют авторы доклада. Этот прогресс в основном и сделал возможным широкое распространение гражданских электромобилей. «Однако еще предстоит выяснить, смогут ли литий-ионные аккумуляторы достичь значительно более высокой ёмкости без ущерба для стабильности. Они приближаются к своим физическим ограничениям. Литий-металлические твердотельные батареи следующего поколения смогут обеспечить рост ещё на 50-100%. Армейские батареи должны быть способны выдержать суровые условия боя, в том числе потенциально получать повреждения от огня противника, не загораясь и сохраняя работоспособность, выдерживать суровые условия окружающей среды, которые, станут более экстремальными по мере того, как последствия деградации климата станут более ощутимыми».
Джеффри Райдер (Jeffrey Ryder), вице-президент по развитию и стратегии General Motors Defense (Vice President, Growth and Strategy, GM Defense) подчёркивает, что «портфель решений включает в себя также сложное программное обеспечение для технологий, связанных с электрическими транспортными средствами». Это связано с тем, что по мнению военного заказчика, «электромобили должны иметь передовые системы радио-электронной борьбы. И, наконец, им нужно иметь возможность экспортировать мощность: дистрибутировать энергию в рамках поля боя среди других транспортных средств или других систем, например беспилотников или систем связи», – считает Дуглас Буш.
При решении этой задачи не обойдётся и без геополитических проблем: «армии придется конкурировать за такие ресурсы, как литий, кобальт, графит, медь, редкоземельные элементы и магний, которые уже были определены как критически важные для других целей и также пользуются значительным спросом в коммерческом секторе, – подчеркивают аналитики. – Так, спрос на литий, металл для аккумуляторных батарей, к 2040 году вырастет более чем в сорок раз». Кроме того, «в настоящий момент около 75% производственных мощностей по сборке электромобилей расположено в Китае», – предостерегают Рид Блейкмор и Тейт Нуркин.
Без холостого хода
Начальный этап электрификации армейского транспорта США выглядит весьма реалистично.
Как говорит, Дуглас Буш армейские машины очень часто стоят на месте при работающем двигателе, который обеспечивает электропитание оборудования: «При этом расточительно расходуется огромное количество топлива, потому что двигатель внутреннего сгорания, работающий на холостом ходу, находится на самом низком уровне эффективности». В марте 2022 года армия США и Oshkosh Corporation, а также GM Defense «начали модернизацию легких тактических транспортных средств, работающих на дизельном топливе (Joint Light Tactical Vehicle, JLTV), комплектами для электрификации «с защитой от холостого хода» (Tactical Vehicle Electrification Kit, TVEK)».
Похожие гражданские системы применяются на многих легковых автомобилях и автоматически глушат двигатель при удерживании педали тормоза (например, на светофоре). Кондиционер, свет поддерживаются некоторое время за счёт небольшой дополнительной батареи, а когда водитель отпускает тормоз – двигатель моментально запускается автоматически.
По словам Дина Макгрю (Dean McGrew), начальника отдела электрификации силовых агрегатов армейского центра наземных транспортных систем (Ground Vehicle Systems Center, GVSC), внедрение подобной военной системы даёт «экономию топлива на 20% при уменьшении времени работы двигателя на 50% и удвоение времени бесшумного боевого дежурства, что является очевидным преимуществом для бойцов, которые не хотят выдавать свои позиции, запуская лишний раз двигатель». Сокращая расход топлива за счёт холостого хода, комплекты также увеличат продолжительность между заправками, которые всегда представляют повышенный риск обнаружения и поражения.
Такая модернизация является первым шагом на пути к гибридным и электрическим транспортным средствам на всех уровнях армии США. «Переход на электроэнергию начнется с нетактических ттранспортных средств (Army Non-Tactical Vehicles, NTV) – грузовиков, легковых автомобилей, автобусов, фургонов и других транспортных средств, используемых на военных объектах. Модернизация тактических колесных транспортных средств (Army Tactical Wheeled Vehicles, TWV), которые включают сверхлегкие, легкие, средние и тяжелые транспортные средства, используемые для перевозки войск, оборудования, воды, боеприпасов и, на сегодняшний день, топлива, а также могут выполнять разведку и повышать мобильность войск, – представляет собой дальнейшую задачу», – констатируют эксперты Атлантического совета.
Дуглас Буш добавляет, что боевые машины пехоты M2 Bradley с гибридными силовыми установками находятся на завершающей стадии испытаний и продемонстрировали значительное снижение расхода топлива.
«Электрификация автопарка сухопутных войск в течение следующих двух с лишним десятилетий, будет иметь решающее значение для поддержания преимущества в будущих военных столкновениях, в которых мобильность, скрытность и выносливость будут востребованы еще больше, как и новые способы питания растущего числа датчиков и систем, на которых будет полагаться военный персонал», – заключают авторы доклада Атлантического совета.
