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美军曝“第三臂”外骨骼机械臂 或成步兵战力倍增器

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  出品:科普中国

问题:未来战争中、动力外骨骼、动力装甲和大型机动兵器,你更看好哪个?有什么优势?

  据美国陆军官网3月24日报道称,美国陆军研究实验室(ARL)目前正在研发一种绰号“第三臂”的辅助机械臂,可大幅减轻士兵作战负担,帮助士兵手持突击步枪等武器,设计理念和外形都十分接近1986年上映的科幻电影《异形2》中的科幻武器。

  作者:银翼工作室

回答:

  “军用外骨骼系统”并非新兴事物,但辅助机械臂作为一种简化版的单兵“外骨骼”系统还是颇有创意,本文就此为您解读。

  监制:光明网科普事业部

这三款武器如今算是科幻界机甲类的三大支柱般的存在了,当今世界很多武器公司对此也都有一定研究,目前美国纳提克陆军士兵系统中心就在研究这方面的东西,我个人的话是比较倾向于外骨骼的,原因无他,因为灵活!为什么这么说呢?
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  据美国陆军官网报道称,美陆军研究实验室研发的这种绰号“第三臂”的辅助机械臂(下文简称“辅助臂”),主要由碳纤维材料制成,可以在战斗中或休整状态,帮助步兵持有武器。

  说到机械外骨骼,许多人都会想起那些寄托情怀的诸多动漫和影视作品,相比于机械外骨骼在动漫和影视作品中大杀四方拯救世界的威风形象,现实世界里的机械外骨骼大多还处在“蹒跚学步”的初级阶段,但是我们不能因为正在被设计和实验的那些或笨拙或粗糙的“初代机”而气馁,想想当年的航空先驱们面对被人嘲讽为“书架”的早期飞机,再看看如今翱翔天际的隐身战机,不得不说人要是没有梦想跟咸鱼有什么区别。况且有些影视作品中的机械外骨骼才是人们心里所期待的形象,下面就来简单说一说机械外骨骼的相关问题。

这就要说到导弹了!不管是在现代战争中也好,还是未来战争也罢,导弹始终是不可缺少的,这种武器不仅攻击距离远,精准度也高!因此在战争中往往是主要的攻击手段!这个时候我们来对比一下三种武器,外骨骼和动力甲属于是小型目标,一般不会成为导弹这种武器的目标,但机甲就不一样了,虽然我本人也很喜欢高达,但事实上机甲并不能做到日式机甲所展现出来的那种灵活度,更多的还是欧美机甲那种比较笨重的存在,因此一旦遇到多枚导弹攻击的话可能会被炸成碎片!未来,性能更强的战斗机才是主角!唯一有点可能的是Macros
s那样的可变式机甲,但是这又涉及到材料上的问题,目前已知的材料中并没有材料能够承受那种高强度的拉伸,所以说我个人并不看好机甲!
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  这种设计十分接近电影《异形2》中,太空陆战队使用的M56“智能机炮”,这种重型枪械自备有辅助机械臂,便于士兵能够快速操纵和开火。现实中的辅助臂“原型”仅有1.5公斤重,但能轻松举起12公斤重的M240通用机枪,试想一下,步兵在执行巡逻或是警戒任务时,使用辅助臂能够大幅减轻他们的持枪疲劳感,而且在使用武器射击时,辅助臂还能有效降低后坐力,协助提高射击的稳定性和精度。

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再来说说动力甲与外骨骼吧!这两者孰强孰弱还真不好说!因为一个追求的是士兵本身的防护性能,还有一个追求的则是身体的灵活性,这两者我认为未来都会出现在战场上!动力甲因为可以使用重型火力的武器,在据点战的时候将发挥出坦克般的效果,而外骨骼的因为灵活性好,速度快,紧随动力甲突入应该效果不错,就像坦克与步兵那样!
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  电影《环太平洋》中的机甲

当然了,这些都只是脑洞,毕竟不到那一天谁都不知道到底会是什么样的!大家要有什么看法欢迎下面一起讨论!
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  ▲电影《异形2》中,陆战队员使用M56“智能机炮”开火动态图,可见在辅助臂的帮助下,即使是重型武器,人也能操纵自如。

  步兵负重和持续机动的问题亟需解决

回答:

  除持枪这一主要功能外,辅助臂还能外挂9公斤重的防弹盾牌,使步兵在执行巷战突袭或是大楼攻坚任务时具有更强的生存性,还能解放出双手,携带更多武器或是执行其他作战任务。“第三臂”其实可以看作是一种简化版的“军用外骨骼”系统。

  众所周知,从二战时期到现在,许许多多的军事技术都发生了翻天覆地的变化,比如战斗机动力从活塞发动机螺旋桨一路升级到涡轮喷气发动机,速度从六七百公里每小时提升到两三倍音速,还有一些性能参数,由于种种自然和物理规律的限制还有设计上的权衡,没有取得什么重大突破的,比如舰船的航速,同样是常规动力的埃塞克斯级和小鹰级航空母舰,最大航速都是32节。

我肯定是看好动力外骨骼,这东西在美国目前已经是接近实用化了。相比之下,动力装甲可以看作是动力外骨骼的加强版,在动力外骨骼实用化之前这东西没啥意义。而大型机动兵器,是违背物理学定律的,没啥实际意义,毕竟你飞的不可能比飞机快,也不能靠持续的变向机动躲避导弹,炮弹。

  “军用外骨骼”并非新鲜事物,早在2012年9月,美陆军就从美国军火巨头之一的洛马公司接收了一批改进型“人体负重外骨骼”(HULC)系统用于测试。

  其实相对于人类在这百年间沧海桑田般的科技爆发,进步最小的,就是人类本身。科技的进步和公共卫生服务的普及大大提高了人口平均预期寿命,但是人体本身,却没什么合适的科学手段去强化。从战争和军事技术的角度去看人体的话,一千年前步兵长枪手就可以披挂三十几公斤的重型札甲投入战斗,现在步兵负重也不过如此,美军还总抱怨负重过大造成士兵肌肉和骨骼损伤,最糟糕的是,目前士兵的负重毫无减轻的趋势,杂七杂八的东西越来越多,而且看来看去其中好像没什么是可以丢弃的。

目前轻武器的发展是遇到了一些瓶颈,因为枪械的重量,结构复杂程度是有上限的,太重了人拿不动,太复杂了一个人搞不定。“人拿得动,一个人就能维护”,这个要求几乎把轻武器的发展给限制死了。但是现在的问题是:在防弹插板面前,突击步枪的穿透力不够用,而使用全威力弹的精确射手步枪,狙击枪的后坐力太大不能全自动射击。

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怎么办呢?动力外骨骼就可以克服这个问题。这个玩意能够带来的是轻武器技术的全面发展。

  ▲从M56“智能机炮”的设定原稿可明显看到辅助臂的部分,甚至在手持的部分也有助力组件。

  负重的美军士兵

回答:

  据洛马公司的公开资料显示,HULC的最大负重超过100千克,全部由背上的托盘承担,再通过机械腿直接传递到地面,穿戴者几乎感觉不到任何重量。HULC身体上半部分的承载部位可以按照需求进行配置。目前已经测试的有抓起155毫米榴弹炮弹的抓钩、持有通用机枪的特制挂架等。

  各国发展未来步兵计划时,给步兵增加的计算机火控系统、信息化装备和这些电子设备的电池进一步加重了步兵的负担,目前士兵不断增加的负重和几乎从未增长的体能之间的矛盾已经达到白热化的程度,更别提在一些国家里还出现了士兵整体身体素质开倒车的现象。既然不能增强人体,那就利用最新的科技给士兵打造一个助力器让他们拥有更强的负重和机动能力,来应对越来越复杂的地面战场和自己越发沉重的装备吧,这就是现阶段军用机械外骨骼的作用。

我看好的是动力外骨骼和动力装甲。其实动力外骨骼和动力装甲是一种东西,动力装甲就是加了装甲的动力外骨骼,而动力外骨骼就是拆了装甲的动力装甲!所以这两种东西一般统称为——机械外骨骼!

  HULC可让一名士兵在负重90公斤的情况下,以每小时10公里的速度在任何地形上行进,而且只需一块电池就能够连续工作超过72小时。穿戴HULC后,负重的情况下,穿戴者的最大冲刺速度可以达到每小时16公里,而普通人步行的时速仅为每小时6公里。

  但实际上,机械外骨骼要解决的另外一个问题,也跟士兵的负重有关,从火枪火炮淘汰了铠甲开始,步兵武器的“矛”一直强于步兵防护的“盾”,直到现代防弹材料的发展给了步兵足以对抗自己手中武器的单兵护具,而且这不再是复杂昂贵的铠甲,是可以大规模制造和装备的工业品,二战后的步兵武器中等威力和小口径化的浪潮发展至今,遭遇了无比尴尬的状况—步兵武器的威力显得不足了。

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必威 12机械外骨骼一定是未来军队的标配,因为机械外骨骼可以极大的增强单兵的负重能力和力量以及耐力;这样士兵就可以携带更多的弹药和武器,也可以使用更大口径的枪械,甚至可以装备“单兵火控系统”使这些“未来战士”打得更远、更准而且火力更强!同时由于力量和耐力的增强,就可以使士兵跑得更快、跳得更高、走得更远甚至可以装上喷气背包使士兵飞起来!这就极大的提高了士兵的机动能力。再有,单兵负载能力的提升也可以使士兵装备更厚的装甲、隐形设备以及生命维持设备,这样就极大的提高了单兵的防护、隐蔽以及生存能力。最后,整合了信息化系统的机械外骨骼会使单兵也成为信息化作战的一个节点,使士兵可以方便的获取其他平台和节点的信息,极大的提升士兵的战场感知能力;同样单兵看到了什么、听到了什么、感知到了什么也可以极快的分享到所需这些信息的节点上,这样就可以极大的提高整个军队的作战效率。这样的机械外骨骼将彻底改变未来战场的作战样式。

  ▲图为绰号“第三臂”的机械辅助臂,可以辅助步兵手持步枪或者加挂防弹盾牌等,颇有“未来战士”气息。

  明显超重的美国陆军士兵

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  美陆军试验显示,HULC系统能够明显降低人体对氧气的消耗量。试验人员穿戴上“外骨骼”后背负36.7千克重的物资,以每小时3.2公里的速度行进,其氧气的消耗量比不穿“外骨骼”时减少约15%。而氧气消耗量越大,人就越容易疲劳。

  目前轻武器的潜力几乎已经挖掘殆尽,经过了防弹护甲和信息化加成的步兵,已经拿不动威力更大的武器了。美军在越战开始时装备的M14步枪就存在着弹药过重的问题,但是现在随着NIJⅢ级甚至Ⅳ级防弹衣的普及,连这种过去带着嫌重的全威力弹药都没法保证击穿步兵的护甲,而且由于步兵武器涉及面过广,换装新的步兵武器或者新弹药都是代价非常巨大的,这也是各国步兵武器“缝缝补补又三年”的重要原因。

必威 14至于你说的“大型机动兵器”也就是俗称的机甲,这种东西是一定不会出现在未来战场上的!

  从以上数据不难看出,“军用外骨骼”对士兵作战能力的提升可达质的飞跃,负重能力的提升意味着单兵能携带火力更强的重武器(重机枪、火箭筒甚至激光武器)、更多弹药以及更完备的防护装备(重型防弹衣或盾牌),此外单兵的野战机动性能也将大幅提升,能以更快的速度(更短的时间)抵达作战区域;用于后勤任务,士兵则能在更短时间内完成重型物资(炮弹、补给)的搬运工作,效率能翻倍。

  这些就是机械外骨骼急需解决的问题,本质上都是要增加步兵的负重和持续机动能力。想象一下,如果每一名步兵都能拿起通用机枪级别的武器,身负足够的弹药,坚固的护甲和先进的信息化装备,更不要说突破了重量限制后完全可能研发出来的能够穿透敌方护甲的大威力武器和能精确制导的单兵武器,这,也许就是未来步兵的模样吧。理想很丰满,现实很残酷,现在的机械外骨骼,更像是某种助残设备,只能帮助士兵搬运重物或者进行有限的机动。

人类对自身身体能力的自卑使人类想象出了巨人,这种想象在披上了科学的外衣后就出现了机甲!这是人类的浪漫但绝不是武器发展的方向!

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  动力和能源是另一致命弱点

因为这些机甲最没用的地方就是那两条腿!双腿的作用是移动,但是在移动方式上最没效率的就是双腿!与其花费时间精力去制造两条可以快速移动和克服复杂地形的又大又粗又容易被攻击的腿,到不如直接制造一辆可以进行短距离飞行的悬浮坦克(漂浮在地面上一定距离的坦克)可以克服一切地形而且阻力小速度快!同理如果腿没了,手就更没用了!人类双手的作用是持握和制造,但是在战场上这两种功能完全没用——武器可以直接安装,而战场上没时间也不需要武器来制造东西!

必威,  ▲美军士兵单手测试“第三臂”辅助臂开枪动态图

  对于影视作品里看起来威风凛凛的机械外骨骼乃至动力机甲,人们在潜意识里总有着“更高、更大、更强”的期待,遗憾的是更高更大不意味着就会更强。

回答:

  尽管美陆军尚未公开有多少公司参与了“第三臂”辅助臂的研发,但可以猜测到的是,辅助臂的一些关键系统,例如蓄能电池、操纵装置肯定会借鉴现有技术(例如HULC的电池及微控计算机等),可将研发成本保持在可控范围内。

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首先,关于未来战争这个概念必须得重点提一句。

  或许在不久的将来,人们就能看到类似2014年的科幻电影《明日边缘》中,阿汤哥穿着的那种动力外骨骼装甲投入到实战中。

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