Wie funktioniert die Elektro-Panzerung?

Die Studie stammt von Forschern der Inner Mongolia First Machinery Group und des Beijing Institute of Technology. Sie beschreibt kein bereits gebautes Fahrzeug, sondern eine Entwicklung in mehreren Stufen. Für die erste Phase ist eine Elektropanzerung mit zwei Megajoule (2 MJ) vorgesehen. Bis 2045 soll ihre Energie auf zehn Megajoule (10 MJ) steigen. In einer späteren Entwicklungsstufe soll ein kompakter Atomreaktor die dafür benötigte elektrische Energie erzeugen.

Wie die chinesische Panzerung konkret aufgebaut werden soll, geht aus den zugänglichen Angaben indes hervor. Das grundlegende Prinzip ist jedoch seit mehreren Jahrzehnten Gegenstand militärischer Forschung und wurde auch in China bereits untersucht.

Treffer löst den Stromimpuls aus

Eine Elektropanzerung besteht vereinfacht aus zwei Metallplatten mit einem isolierenden Zwischenraum. Beide Platten sind mit einem Stromspeicher verbunden. Trifft eine Hohlladung auf die Panzerung, erzeugt sie einen dünnen, sehr schnellen Strahl aus Kupfer. Sobald dieser beide Platten berührt, schließt er wie ein Kabel den Stromkreis.

Ein starker Stromstoß fließt durch den Kupferstrahl und verformt oder zerlegt ihn. Dadurch verliert er einen Teil seiner Durchschlagskraft, bevor er die eigentliche Panzerung erreicht. Sensoren sind nicht nötig, weil der Treffer den Stromstoß selbst auslöst.

Versuche des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik zeigten diesen Effekt an einer Hohlladung im Kaliber 44 Millimeter. Die Forscher errechneten für eine wirksame Störung Stromstärken ab etwa 300 Kiloampere. Das nutzbare Zeitfenster lag bei dem untersuchten Aufbau bei rund 60 Mikrosekunden. Eine Schwierigkeit blieb die Spitze des Metallstrahls. Sie hatte die hintere Elektrode teilweise schon passiert, bevor der Strom seine volle Wirkung erreichte. Dieser vordere Bereich wurde deshalb deutlich weniger beeinflusst als der nachfolgende Teil.

Mehrere Platten sollen den Schutz verbessern

Eine mögliche Lösung sind mehrere hintereinanderliegende Elektrodenschichten. Der Metallstrahl durchdringt dabei nacheinander verschiedene Stromkreise und wird wiederholt elektrischen Impulsen ausgesetzt. Zugleich lässt sich die Einwirkzeit verlängern.

Chinesische Forscher untersuchten einen solchen mehrlagigen Aufbau bereits 2015. Ihren Berechnungen zufolge können zusätzliche Platten den Strom durch den Metallstrahl erhöhen und die Induktivität der Panzerung reduzieren. Dadurch ließen sich größere Teile des Strahls beeinflussen. Die Module könnten außerdem in einzelne Bereiche unterteilt werden. Bei einem Treffer würde sich dann nur die betroffene Sektion entladen, während die übrigen Teile einsatzbereit blieben. Ob der chinesische Zukunftspanzer tatsächlich einen solchen Aufbau erhalten soll, beschreibt die aktuelle Studie nicht.

Zwei Megajoule müssen schlagartig fließen

Zwei Megajoule entsprechen etwa 0,56 Kilowattstunden. Für die Wirkung der Panzerung ist jedoch entscheidend, dass diese Energie nicht über einen längeren Zeitraum, sondern innerhalb von Mikrosekunden freigesetzt wird. Dadurch entsteht kurzzeitig eine sehr hohe elektrische Leistung. Eine gewöhnliche Fahrzeugbatterie kann einen solchen Impuls nicht liefern. Benötigt werden Kondensatoren oder andere Pulsspeicher, die große Strommengen in sehr kurzer Zeit abgeben. Hinzu kommen belastbare Schalter, Leitungen und eine Isolierung, die ungewollte Entladungen verhindert.

Die Studie erklärt nicht, ob sich die Angabe von zwei Megajoule auf einen einzelnen Impuls, eine Panzerungssektion oder den gesamten Energiespeicher des Schutzsystems bezieht. Damit bleibt auch offen, wie viele Treffer unmittelbar nacheinander abgewehrt werden könnten und wie lange das Nachladen dauert.

Gegen Wuchtgeschosse reicht der Strom möglicherweise nicht

Die Elektropanzerung eignet sich vor allem gegen Hohlladungen aus Panzerabwehrraketen, Panzerfäusten und HEAT-Geschossen. Ihr dünner Metallstrahl stellt die leitende Verbindung zwischen den Elektroden her und lässt sich durch hohe Ströme verformen.

Wuchtgeschosse funktionieren anders. Sie nutzen einen massiven, pfeilförmigen Penetrator aus einem hochfesten Material. Ihn elektrisch zu beschädigen oder abzulenken, erfordert wesentlich mehr Energie. Frühere Untersuchungen betrachteten zwar auch einen Schutz gegen solche Geschosse, der dafür benötigte Speicher wäre jedoch deutlich größer. Konventionelle Panzerungen bleiben daher notwendig. Stahl, Keramik und Verbundwerkstoffe müssen den vorderen Teil des Hohlladungsstrahls, Geschossreste und Splitter auffangen. Gegen Minen, Sprengfallen oder viele von oben angreifende Drohnenwaffen bietet der elektrische Impuls allein ebenfalls keinen ausreichenden Schutz.

Atomreaktor soll die Speicher nachladen

In der ersten Entwicklungsstufe bis 2035 soll ein Dieselgenerator mit 1.500 PS den Strom erzeugen. Superkondensatoren und ein Schwungradspeicher nehmen die Energie auf und stellen sie für die Railgun, den elektrischen Antrieb und die Elektropanzerung bereit. Für den Schutz sind zunächst zwei Megajoule vorgesehen.

Bis 2045 soll ein Generator mit 2.000 PS das System versorgen. Die Studie nennt für diese Phase eine Elektropanzerung mit zehn Megajoule. Gleichzeitig steigt die vorgesehene Energie der Railgun von zehn auf 20 Megajoule.

Das China-Panzer-Konzept im Detail

• Vorstellung der Studie mit Atom-Raktor
• Kann die Railgun so funktionieren?
• Ist das noch ein Kampfpanzer?

Erst nach 2045 soll der Dieselmotor durch einen Atomreaktor ersetzt werden. Geplant ist ein mit Blei und Wismut gekühlter Reaktor mit zehn Megawatt Leistung. Einschließlich Kühlung und Energieumwandlung soll er höchstens zwei Kubikmeter Raum beanspruchen. Ob sich ein solches Aggregat samt Strahlenschutz und Wärmeabfuhr in einem 60-Tonnen-Fahrzeug unterbringen lässt, ist bisher nicht belegt.

Auch der Reaktor würde einen Treffer nicht unmittelbar mit Strom beantworten. Er erzeugt kontinuierlich Energie und lädt damit die Pulsspeicher. Den kurzen Stromstoß für die Panzerung liefern weiterhin Kondensatoren oder vergleichbare Speicher.