全球第一輛油電混合戰車誕生
2022.10.21
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壹、新聞重點
2022年10月4日通用動力公司（General Dynamics）在其網站發表一項產品「艾布蘭X」（AbramsX）[1] 並且已於10月10日至12日於「美國陸軍協會」（The Association of the United States Army, AUSA）在華盛頓特區所舉辦的年會及展覽中公開亮相。[2] 「艾布蘭X」動力系統藉由油電混合，可以降低50%油耗，同時提升「靜默」、「低熱訊跡」、「高扭力」以及「分散式電源供應」等諸多優點，確實提高戰場的機動性；另外砲塔前端大傾角，後端收尾，研判應是無人砲塔；同時採用自動裝填系統，減少裝填手的配置，有鑑於此，原本戰車後方彈艙上方的洩壓板，應該是改為填補彈藥彈匣模組的艙門；還有砲塔上方是30公厘遙控槍塔，取代M2白朗寧重機槍（12.7公厘），加大口徑、擴大彈匣、與增加射程等強大火力，可以協助戰車應付旋翼無人機；另外在車側不同位置安裝的攝影鏡頭，應該是為了加強適應詭譎多變的「戰場覺知系統」（Dominant Awareness Systems, DAS），可以讓艙間內作戰人員即時瞭解四周發生變化的裝置。
貳、安全意涵
一、增加作戰人員的存活性
主力戰車在戰場的威脅，除了無人機攻擊，標槍飛彈的「頂攻」，另外還包含：伏雷、「應急爆炸裝置」（Improvised Explosive Device, IED）、裝甲車、戰車、高能雷射、攻擊直升機、核生化等等；[3] 因此各國無不卯足全力設法去協調戰車各項關鍵技術：「攻擊力」、「防護力」與「機動力」，以求取最佳化。「艾布蘭」（M1 Abrams）不愧為地表最強的主力戰車，之前的動力系統為燃氣渦輪機，是全世界上唯一用在陸系裝備的動力裝置，然而高耗油、與燃氣渦輪葉片易損，均為世人所詬病；此次改為油電混合系統，硬生生減少50%的油耗，最關鍵是當主砲發起第一擊，即可開啟電動模式，利用「高扭力」、「靜默」、「低熱訊跡」等特性轉進至安全地點，增加乘員生存性。[4] 另外研判應是無人砲塔與無人遙控槍塔，車內戰鬥人員，包含：駕駛、車長與射手均乘坐在下方的載體內，應該與俄羅斯「阿瑪塔」（T14），相似的設計理念，主要是保障車內的戰鬥人員。
二、混合動力技術的成熟
世界各國的專家學者紛紛提出油電混合動力履帶戰車的研究，例如：日本學者Taira等人提出輕型油電混合動力履帶戰車架構，全車共13噸，動力系統是採用串聯式混合動力，結合直列六缸柴油引擎，可以提供168千瓦功率，串聯發電機，結合鋰離電池（lithium-ion battery），同時生產出樣車。[5] 印度學者Sivakumar等人也提出混合動力履帶戰車的構型，全車約14噸，採用串聯式混合動力。[6] 烏克蘭學者Glebov等人於2017年撰文介紹貝宜公司（BAE Systems）為美軍發展的地面作戰載具（Ground Combat Vehicle, GCV），此為串聯式混合動力系統，[7] 不過美國國會預算辦公室估計其最終發展重量高達84噸，[8][9] 遠超過美國「艾布蘭」戰車約70噸，甚至「史崔克」（Stryker）裝甲車的約21至26噸，因此中止該計畫。以上說明均可以得知，世界各國均在研究是否可以發展油電混合履帶戰車，其中混合動力均採用串聯式的原因在於並聯式的動力系統會涉及專利，因此各國在發展中為避開專利權均採用串聯式；另外一點由於鋰電池（lithium battery）化學特性非常活潑，以往常發生爆炸等意外，[10] 因此鋰電池在防爆上需特別設計封裝，以因應履帶車內高溫環境。因此此次通用公司「艾布蘭X」戰車亮相，其混合動力系統一定經過特別設計，以增加其安全性。
參、趨勢研判
一、朝向「馬賽克」作戰方向發展
從遙控槍塔到無人砲塔，導入人工智慧使得武器系統更具多功能特性；同時參考通用的海報，可以發覺內含「馬賽克」作戰概念，[11] 也就是結合其它的載具，無論是有人或者是無人，彙整不同的系統協同作戰，滿足「馬賽克」載具兩項特徵：（一）分散化配置、模組化編配；（二）敏捷反應、靈活編組的兵力運用模式。所以在「馬賽克」戰中的規劃，系統會依照不同「攻擊」、「偵蒐」、「分析」、「決策」等功能，依戰場環境的變化自行適應調整，作更彈性地運用與部署。[12]
二、動力科技的更新
鋰金屬化學特性非常活潑，所以早期經常出現燃燒等情況，為了抑止其活潑特性，會在其陽極材料加入鈷、錳等其他金屬材料，[13] 增強鋰離電池安全係數。即便如此，在戰場惡劣的環境中置放鋰離電池仍存在高度的風險，因此是否可以用其它方式取代，例如輔助超級電容，由於安全性與耐久性均優於鋰離電池，不過能量密度不如鋰離電池，但功率密度優於鋰離電池。因此，如何在「蓄電能力」、「充電時間」、「電池壽命」、「能量密度」、「製造成本」、「油耗」、「加速性」能等條件下，整合發動機與超級電容亦成為思考的議題。
[1]“General Dynamics Business Units to Participate in AUSA,” GENERAL DYNAMICS, October 4, 2022, https://reurl.cc/XVoZoR.
[2]Aaron Lariosa, “AUSA 2022: General Dynamics Land Systems Debut New Technology Demonstrators,” OVD, October 12, 2022, https://reurl.cc/7pO455.
[3]Hafeezur Rahman, Ameer Malik Shaik, et. al., “Design Configuration of a Generation Next Battle for Future Combat”, Defense Science Journal, Vol. 67, No. 4, 2017, pp. 343-353.
[4]Ghassan Khalil, “Challenges of Hybrid Electric Vehicles for Military Applications”, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 2009, pp. 1-3.
[5]Hidetaka Taira, Takeshi Yoshikawa and Koki Jumonji, “Development of Tracked Combat Hybrid-Electric Vehicle”, International Conference on Science and Innovation for Land Power, 2018, pp. 4-6.
[6]P. Sivakumar, Rajaseeli Reginald, et. al., “Configuration Study of Hybrid Electric Power Pack for Tracked Combat Vehicles”, Defense Science Journal, Vol. 67, No. 4, 2017, pp. 354-359.
[7]V. V. Glebov, V. F. Klimov and S. A. Volosnikov, “Assessment of the Possibility to Use Hybrid Electromechanical Transmission in Combat Tracked Platforms”, Mechanics, Materials Science & Engineering, March 2017.
[8]“Technical Challenges of the U.S. Army’s Ground Combat Vehicle Program: Working Paper 2012-15,” Congressional Budget Office, November 6, 2012, https://www.cbo.gov/publication/43699.
[9]“Options for Reducing the Deficit: 2014 to 2023,” Congressional Budget Office, November 13, 2013, https://www.cbo.gov/content/options-reducing-deficit-2014-2023.
[10]〈特斯拉「三元鋰電池」實驗 爆炸起火燒500度〉，《聯合新聞網》，2022年7月23日https://udn.com/news/story/120912/6482240。
[11]蔣琪、王彤，〈美國馬賽克分析〉，《戰術導彈技術》，第6期，2019年，頁108-114。
[12]Lt. Gen David Deptula and Heather Penney, “Restoring America’s Military Competitiveness: Mosaic Warfare: Mosaic Warfare,” Mitchell Institute for Aerospace Studites, September 11, 2019 https://mitchellaerospacepower.org/restoring-americas-military-competitiveness-mosaic-warfare/.
[13]何冠廷、陳弘源、陳燦耀、方冠榮、張家欽，〈儲能發展的勁旅─鋰離子電池〉，《科學發展》，第557期，2019年5月，https://reurl.cc/rRp0bN。