Table of Contents
وقد شهدت المركبات البرية العسكرية تحولا هائلا منذ أن دخلت أول سيارة مدرعة إلى حقول القتال، ومن بين أجهزة التحكم في الغازولين العاملة في الحرب العالمية الأولى إلى غواصات الديزل - الكهرباء في منتصف القرن العشرين، فإن تكنولوجيا الدفع تشكل دائما إمكانيات تكتيكية، واليوم، فإن أكثر التطورات واعدة هي الدافع الهجين - نظام يختلط بمحركات الازدراءة الداخلية.
ما هو "الإنتاج الهجين"؟
ويُقصد بالنشر الهجين في المركبات العسكرية حبوب كهربائية تجمع بين محرك تقليدي للحرق الداخلي - وهو عادة نظام للديزل أو متعدد الوقود - مع محركات كهربائية أو أكثر ونظام لتخزين الطاقة، وهو عادة نظام للبطارية ذات قدرة عالية، ويمكن للمركبات أن تعمل في عدة وسائل: طاقة كهربائية نقية (محركة متحركة)، أو قدرة على إحداث أكبر قدر من المرونة في العمل.
ومن الأمور الأساسية لأي نظام هجين وحدة إدارة الطاقة - وهو حاسوب متطور يوازن بين البطاريات والطلب على الطاقة والظروف الحرارية - وفي التطبيقات العسكرية، يجب أن تُصعَّد هذه الوحدة ضد النبض الكهرومغناطيسي والهجمات الإلكترونية، وبالإضافة إلى ذلك، كثيرا ما تتضمن النظم الهجينة المكابدة المتجددة، التي تُسرّب الطاقة الحركية أثناء التباطؤ في إعادة شحن البطاريات الحضرية.
ألف - الجوانب الاستراتيجية للنشر الهجيني في المركبات العسكرية
ويتيح الدفع الهجين مجموعة من الفوائد التكتيكية التي تؤثر مباشرة على نجاح البعثة، وهذه المزايا ناجمة عن الفيزياء الأساسية لقوة الاحتراق الداخلي التي تستخدم في الأجهزة الكهربائية، وتورد الفروع التالية تفاصيل أهم المكاسب الاستراتيجية.
تحسين القابلية للتعقب والاحتياجات المنخفضة
وفي العمليات العسكرية، كثيرا ما يكون الاختلاف بين الاكتشاف والبقاء، إذ أن محرك الديزل الذي يلقي بجهاز المراقبة الزائد يُنتج عن ذلك تعثرا ملحوظا وعمود حراري يمكن أن يُسمع ويُنظر إليه من قبل الخصوم الذين يُخفون على بعد الكيلومترات، كما أن المركبات الهجينة التي تنتج بوادر كهربائية غير مؤهلة - ويُخفي الارتداد الكهربائي بسرعة منخفضة.
كفاءة الزنج والوقود
كما أن السوقيات هي العمود الفقري للعمليات العسكرية، والوقود هو أحد أشد الأعباء، حيث تستهلك مركبة مدرعة نموذجية غالونات من الوقود في الساعة، مما يتطلب وجود قوافل إمدادات ضعيفة لإبقائها تتحرك، ويمكن للنظم الهجينة أن تخفض استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 20 و 40 في المائة في شكل موجزات واقعية للبعثات، وكثيرا ما تعمل الشبكة على أكثر كفاءة في مجال تجديد الطاقة، بينما تسترد الطاقة التي ستفقد نتيجة حرارة.
التنقل التكتيكي والتحف
وتُنقل المحركات الكهربائية مباشرة إلى مركز الحد الأقصى من الألغام المضادة للأفراد - وهو مركز لا يمكن أن يضاهي محركات الاحتراق الداخلي، وهذا يعني أن مركبة هجينة يمكن أن تتسارع من سرعة التوقف بشكل كبير عن نظيرها في مجال الخدمات النقية، وفي المناطق الحضرية، أو التي تُبحر فيها، يمكن أن تؤدي هذه القدرة على الاستجابة إلى تخطي كمين أو حرق مركبة شديدة الارتداد دون أن تُحسن من سرعة استخدامها.
انخفاض التوقيعات الحرارية والصوتية
فبخلاف مزايا الاختراق الأولية، تخفض النظم الهجينة التوقيعات الأخرى التي يستغلها الأعداء المتطورون، ويقلل عدم وجود نظام للعادم الساخن في النسق الكهربائي ليس فقط من الشظايا التي تقطعها الرادار في سيناريوهات معينة - أي أقل من الموجات الرادارية لسطح المعادن الساخنة، كما أن عملية الهاشم تقلل من التوقيعات السيزمية والمغنطية، مما يجعل المركبة أكثر صعوبة في كشفها من قبل شبكات الاستشعار التي تلتقطات الأرضية المتغيرات أو الكهية.
الدولة المصدرة للنظم الخارجية
وتصبح المركبات العسكرية الحديثة مراكز قيادة متنقلة، مجهزة بالاتصالات المتقدمة، والمربصات، والمجسات، والأسلحة الموجهة، وتتطلب هذه النظم طاقة كهربائية كبيرة، مما يرغم المركبات على تشغيل محركاتها الرئيسية كمولدات كهربائية - غير كفؤة، ومزعجة، وخيانة شبكات حرارية، وتحمل المركبات الهجينة بنك بطارية كبير ومولدا كهربائيا عالي المستوى )محرك التشغيل ICE( يمكن أن يشحن باستمرار
التحديات التي تواجه التبني
ورغم مزاياها الواضحة، فإن نظم الدفع الهجينة ليست حتى الآن معيارية للمركبات العسكرية، ولا تزال هناك عقبات هائلة عديدة، تشمل مجالات تقنية ومالية وتشغيلية.
التكلفة والتعقيد
فإدماج قرص مختلط في مركبة قتالية يضيف تكلفة عالية، فالبطاريات والسيارات الكهربائية والإلكترونيات الكهربائية وبرامج المراقبة المتطورة يمكن أن تضاعف أو تضاعف تكلفة الطاقة الكهربائية مقارنة بجهاز الديزل التقليدي، إذ أن هذه الأقساط التي تعمل بميزانيات ضيقة، يجب أن تبررها وفورات دورة الحياة في الوقود والصيانة، أو بفوائد في البعثات التي تعوض عن ارتفاع النفقات الأولية.
دال - القابلية للاستمرار والقابلية للاعتماد
ويجب أن تصمد المركبات العسكرية في عمليات طويلة في بيئات محصولة بأقل قدر من الصيانة، إذ أن البطاريات تتحلل بمرور الوقت، وتفقد القدرة على كل دورة شحن وتتعرّض للحرارة، وفي مسرح صحاري، تبرد عبوة بطارية كبيرة بينما تتوق المركبة تحت الشمس تتطلب موارد كبيرة من الإدارة الحرارية، كما أن قطع غيار الريح الكهربائية والكهرباء الحساسة من الرطوبة والحطام، التي لا يمكن تجنبها في الظروف الميدانية.
كثافة الطاقة والحدود البطارية
وفي تكنولوجيا البطاريات الحالية لليثيوم، توفر الطاقة الكثيفة من وقود الديزل بالوزن والحجم، ويمكن أن تسافر مركبة تحمل خزانا للوقود يبلغ ٥٠٠ غالون عدة مئات من الكيلومترات، ولكي تضاهي هذه المجموعة بالبطاريات وحدها، فإنها تحتاج إلى عبوة بطاريات وزنها الكثير من الأطنان، وتشغل حيزا داخليا ثمينا يحتاج إلى طاقم ثابت، ومع ذلك، فإن المركبات الهجينة لا تزال تحتاج إلى مجموعة من الكمي.
الأمن السيبرى وقلة البرمجيات
ويتزايد ترابط المركبات العسكرية الحديثة، كما أن نظام مراقبة العجلات الهجينة هو هدف رئيسي للهجمات الإلكترونية، ويمكن للخصيص نظريا أن يخترق أجهزة إدارة الطاقة لتصريف البطارية، أو يزيل العجلات الكهربائية، أو حتى يحفز على المجرى الحراري، كما أن تعقيد البرمجيات الهجينة يزيد من سطح الهجوم مقارنة بنموذج ميكانيكي محضة.
التنفيذات الحالية والنماذج الأولية
العديد من الدول تجاوزت الدراسات المفاهيمية لبناء واختبار المركبات العسكرية الهجينة، بينما لم تكن في الخدمة الواسعة الانتشار بعد، هذه البرامج تظهر نضج التكنولوجيا وإمكانياتها المستقبلية.
مركبة إستطلاع الضوء التابعة للجيش الأمريكي
الجيش الأمريكي كان يختبر جهاز الـ "إل آر بي آر" وجهاز إستطلاع كهربي مُختلط ببنائه من قبل الجنرال "ديناميك" للنظم الأرضية
التكاثر الهجين في ناقلات الأفراد المدرعة
وقد وضعت شركات الدفاع الأوروبية، مثل نظم ريينميتال وBAE، نسخاً هجينة من ناقلات الأفراد المدرعة التابعة لها، كما تم عرض برنامج " إلينكس KF41 " (Lynx KF41) بخيار هجين، مما يوفر قدرات مراقبة صامتة، كما يستكشف برنامج " أجاكس " التابع للجيش البريطاني أيضاً برامج السحب الهجينية لتركيز على الجيل المستقبل المشترك من مركبات الاستطلاع.
القوات البحرية والقوات الجوية: الهجينة فيما وراء المركبات الأرضية
ولا يقتصر الدفع الهجين على المركبات البرية، وتقوم البحرية الأمريكية بتطوير نظم متكاملة للطاقة الكهربائية للمدمرين، باستخدام التوربينات الغازية مع مصارف البطاريات من أجل صمت البخار وإدارة الطاقة، وبالمثل، يجري تصميم الطائرات المسيرة المهجينة والطائرات العمودية المتجهة إلى الجمع بين الاحتراق الداخلي وسرقة الطائرات الكهربائية، وتتقاسم هذه التطبيقات تكنولوجيا التعلم عبر النطاق مع نظم المركبات الأرضية المتسارعة.
مستقبل التكاثر الهجين في المركبات العسكرية
وفي المستقبل، يُفترض أن يصبح الدفع الهجين سمة موحدة لأسطول المركبات العسكرية، وسيعجل هذا الانتقال بعدة اتجاهات تكنولوجية.
تكنولوجيات البطاريات القادمة
وتعود البطاريات ذات الوضع الصلب بقدر أكبر من الطاقة، وبسرعة الشحن، وبأصرار أكثر أمناً من خلايا الليثيوم الحالية، ويمكن لبرنامج DARPA تصنيع المركبات التكيفية ، كما أن جهود البحث الأخرى تستثمر بشدة في البطاريات التي يمكن أن تنجو من التأثيرات التسيارية ودرجات الحرارة القصوى، إذا بلغت هذه البطاريات ضعف الإنتاج.
التكامل مع النظم المستقلة ذاتيا
وتكمل محركات الكهرباء عملياتها المستقلة بطبيعتها، وتوفر مراقبة سريعة ومكثفة، وهي ضرورية للملاحة المستقلة في البيئات المعقدة، ويمكن إدماج برامج إدارة الطاقة في خوارزميات تخطيط البعثات، مما يتيح للسيارة أن تُحدّد إلى أقصى حد طريقة لتوليد الطاقة على أساس الطريق، والتهديد بالعدوى، والبطاريات المتبقية، وقد تعمل المركبات الهجينة في المستقبل كجزء من حزام، مع تبادل المعلومات عن حالة الوقود والبطارية لتنسيق عمليات إعادة الإمداد بالوقود والشحن.
هجينة - Electric Powertrains for Heavy Armor
حالياً، الدافع الهجين يُطبق على المركبات الخفيفة والمتوسطة، لكن دبابات المعركة الرئيسية مثل ليوبارد 2 وأبرامز تُدرس بمحركات الكهرباء، القوة الهائلة المطلوبة لنقل دبابة من 70 طناً، تعني أنّ المحركات الكهربائية يجب أن تُقيّم على أكثر من 500 1 حصان، مع ما يقابلها من مولدات وبطاريات كبيرة.
نظم تسخير الطاقة وتجديدها
وقد تدمج المركبات المقبلة الألواح الشمسية على هوايات ومولدات الطاقة الحرارية على نظم العادم، ومصاعد الصدمات التي تلتقط الطاقة من حركة التعليق، ويمكن أن توسع تكنولوجيات الحصاد هذه نطاق الكهرباء بحافة صغيرة ولكنها ذات مغزى، ولا سيما في البعثات التي تُجرى فيها عمليات المراقبة الطويلة الأجل، كما أن المكابح الإبداعية هي بالفعل معيارية؛ وقد تستخدم النظم المقبلة أيضا التبخير من خلال التعقب إلى شحن البطاريات أثناء السفر عبر الأقطاريات، مما يؤدي إلى زيادة تحسين الطاقة.
خاتمة
إن الدافع الهجين ليس مجرد تحسين تدريجي في تصميم المركبات العسكرية، بل يمثل تحولا أساسيا في كيفية إدارة المنصات القتالية لأهم مواردها: الطاقة والسرقة، حيث أن المركبات ستتحول بين القوة المتفجرة والكفاءة الصامتة، فإن النظم الهجينة تعطي القادة مرونة تكتيكية لم تكن في السابق قابلة للاحتجاز، وغالبا ما تكون الفوائد الممتدة، والتوقيع الفوري، والكشف، والقدرة التصديرية، تعالج بصورة مباشرة الطلبات الناشئة على استخدام برامجيات الحديثة.