Polscy naukowcy opracowali koncepcję hybrydowego układu napędowego dla armatohaubicy Krab i bojowego wozu piechoty Borsuk. Takie rozwiązanie pozwoliłoby uniezależnić ich produkcję od dostawców z zagranicy, obniżyć koszty, ułatwić eksport polskich konstrukcji. Aby jednak rozpocząć testy hybrydowego napędu i przygotowania do produkcji seryjnej, potrzebne jest około 20 mln zł.

Bojowy wóz piechoty Borsuk z 15 Giżyckiej Brygady Zmechanizowanej.

Polski przemysł obronny może stanąć przed jedną z najważniejszych zmian technologicznych ostatnich lat. Naukowcy zrzeszeni w Politechnicznej Sieci Obronności i Bezpieczeństwa opracowali koncepcję krajowego układu napędowego dla pojazdów bojowych. Projekt powstał we współpracy z Hutą Stalowa Wola jako rozwiązanie, które pozwoli polskim producentom uniezależnić się od zagranicznych dostawców napędów stosowanych w armatohaubicach Krab oraz pływających bojowych wozach piechoty Borsuk.

Hybrydowy Borsuk za jedną czwartą ceny

Obecnie w Krabach i Borsukach stosowane są głównie niemieckie silniki MTU sprzedawane jako kompletne powerpacki z przekładnią hydrokinetyczną. Jak podkreśla rzeczniczka Politechniki Lubelskiej, Iwona Czajkowska-Deneka, cena jednego takiego zestawu sięga nawet 12 mln zł. W przypadku armatohaubicy Krab taki koszt oznacza około 20 proc. wartości całego pojazdu.

Polscy naukowcy proponują całkowicie nową koncepcję. Zamiast jednego silnika spalinowego i ciężkiej przekładni hydrokinetycznej miałby powstać układ dwóch silników współpracujących z napędem elektrycznym zasilanym przez dwie prądnice. Takie rozwiązanie ma zwiększyć odporność pojazdu na uszkodzenia bojowe oraz poprawiać jego właściwości manewrowe.

Za całość prac nad tym rozwiązaniem odpowiada zespół, który tworzą naukowcy z trzech Politechnik: Lubelskiej, Rzeszowskiej i Świętokrzyskiej. Ich działania rozpoczęły się po utworzeniu w 2023 roku Politechnicznej Sieci Obronności i Bezpieczeństwa. Każdy ma tu swoje zadanie. Na przykład naukowcy z Politechniki Rzeszowskiej zajmują się głównie pracą nad silnikiem spalinowym. – Ta współpraca łączy potencjał badawczy trzech uczelni technicznych z doświadczeniem przemysłowym Huty Stalowa Wola. Uczelnie zapewniają zaplecze naukowe, kompetencje projektowe, obliczeniowe i badawcze, natomiast partner przemysłowy wnosi wiedzę dotyczącą konstrukcji pojazdów gąsienicowych, warunków ich produkcji, integracji podzespołów oraz późniejszego wdrożenia. Szczegółowe zadania są dzielone zgodnie z kompetencjami poszczególnych zespołów i zakresem uzgodnionym w dokumentacji projektu – tłumaczy prof. dr hab. inż. Jarosław Sęp, prorektor Politechniki Rzeszowskiej ds. rozwoju i współpracy.

Prof. Mirosław Wendeker, kierownik Katedry Termodynamiki Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych Politechniki Lubelskiej, wyjaśnia, że koncepcja oparta na takim hybrydowym układzie szeregowym ma kilka istotnych zalet. Jeśli jeden z silników zostanie uszkodzony, drugi może nadal pracować, umożliwiając pojazdowi wycofanie się z pola walki.

W myśl projektu wyeliminowana zostanie również ciężka przekładnia hydrokinetyczna. Sama przekładnia, jak wskazuje prof. Wendeker, waży około 2 t, natomiast kompletny powerpack osiąga masę około 4 t. Dla porównania nowoczesny silnik elektryczny o mocy szczytowej 340 kW waży około 40 kg, a klasyczny silnik spalinowy o mocy 300 kW waży od 900 do 1400 kg.

Armatohaubica samobieżna Krab.

Jednym z głównych założeń projektu jest pełna polonizacja układu napędowego. Bazę nowej konstrukcji ma stanowić silnik produkowany przed laty w Mielcu i stosowany w ciężarówkach Jelcz oraz autobusach miejskich. Naukowcy chcą go radykalnie zmodernizować: zwiększyć jego moc oraz unowocześnić technologie wtryskowe i sterowanie komputerowe. Jak wskazuje rzeczniczka lubelskiej uczelni, dziś wiele polskich firm produkuje poszczególne elementy tego silnika, często dla największych światowych producentów, takich jak Boeing, Airbus czy BMW.

Jest też inny argument, nie mniej istotny. Z wyliczeń zespołu wynika, że krajowy układ napędowy mógłby być co najmniej czterokrotnie tańszy od obecnie stosowanych zagranicznych konstrukcji. – Opracowanie krajowego układu napędowego może zwiększyć potencjał eksportowy polskich pojazdów wojskowych. Posiadanie w Polsce praw do technologii, dokumentacji konstrukcyjnej, know-how oraz zdolności produkcyjnych i serwisowych zmniejsza zależność od zagranicznych dostawców. Może także ograniczyć ryzyko wynikające z konieczności uzyskiwania zgód na reeksport konkretnego zagranicznego podzespołu – mówi prorektor rzeszowskiej uczelni.

Większa mobilność bojowa

Naukowcy wskazują też, że silniki elektryczne przez około 90 sekund mogą pracować z mocą nawet dwukrotnie wyższą od nominalnej. Dzięki temu ciężki pojazd może szybciej ruszać z miejsca, łatwiej pokonywać przeszkody terenowe i sprawniej wydostawać się z grząskiego podłoża.

Przy odpowiedniej pojemności baterii Krab lub Borsuk mógłby pokonać kilka kilometrów wyłącznie na energii elektrycznej albo przez kilka godzin prowadzić tzw. ciche czuwanie, zasilając wszystkie systemy pokładowe bez uruchamiania silnika spalinowego. Nowy napęd ma też pracować znacznie ciszej i pozostawiać mniejszy ślad cieplny niż klasyczne rozwiązania. Projekt przewiduje również możliwość wykorzystania pojazdu jako mobilnego źródła energii dla innych jednostek wojskowych.

Naukowcy zwracają uwagę, że rozwój napędu wpisuje się w zmieniający się charakter pola walki. Coraz większą rolę odgrywają tanie drony, które skutecznie zwalczają ciężkie pojazdy opancerzone. Odpowiedzią na nie mają być systemy obrony wykorzystujące broń laserową oraz działa elektromagnetyczne. Oba rozwiązania wymagają ogromnych ilości energii elektrycznej. Według autorów projektu nawet 700 kW. Nowy układ napędowy ma zapewnić właśnie taką moc. Dzięki temu przyszłe wersje Krabów lub Borsuków mogłyby zostać wyposażone w broń laserową albo elektromagnetyczną bez konieczności stosowania dodatkowych źródeł zasilania.

Dodatkowo, jak wskazuje prof. Sęp, po odpowiedniej adaptacji część tych rozwiązań mogłaby być wykorzystywana w samochodach ciężarowych, ciężkich maszynach budowlanych, pojazdach ratowniczych, pojazdach specjalistycznych czy sprzęcie pracującym w trudnych warunkach terenowych. – Każde takie zastosowanie wymagałoby jednak odrębnych badań, dostosowania konstrukcji oraz oceny ekonomicznej – zauważa.

Potrzebne są pieniądze

W 2023 roku Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego przeznaczyło 1 mln zł na opracowanie studium wykonalności, które potwierdziło możliwość zbudowania krajowego układu napędowego oraz udział polskiego przemysłu w jego produkcji. Opracowany przez naukowców z Sieci raport na ten temat, liczący ponad 600 stron, został opublikowany w maju 2024 roku.

Kolejnym krokiem ma być budowa jeżdżącego demonstratora technologii, przeprowadzenie testów i certyfikacji oraz przygotowanie rozwiązania do wdrożenia. Na realizację tego etapu potrzebne jest około 20 mln zł. Naukowcy liczą na pozyskanie środków z budżetu Ministerstwa Obrony Narodowej, Agencji Rozwoju Przemysłu lub Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Na razie nie wiadomo, kiedy prototyp wyjedzie na poligon.