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        著眼大國對抗 陸軍項(xiàng)目展示

        2017-09-15 08:56:06王璐菲
        軍事文摘 2017年17期
        關(guān)鍵詞:美國陸軍士兵實(shí)驗(yàn)室

        王璐菲

        著眼大國對抗 陸軍項(xiàng)目展示

        王璐菲

        專題— 美國國防部實(shí)驗(yàn)室日

        2017年5月18日,美國國防部舉辦第二屆主題為“解決當(dāng)下問題,設(shè)計(jì)未來方案”的實(shí)驗(yàn)室日,美軍63家國防實(shí)驗(yàn)室和工程中心展示了80余項(xiàng)創(chuàng)新性成果。實(shí)驗(yàn)室日被稱為“美國軍方的科學(xué)大會”,每兩年舉辦一次。首屆國防部實(shí)驗(yàn)室日于2015年5月舉行。美國國防部負(fù)責(zé)研究和工程的副部長米勒在開幕式上表示,國防實(shí)驗(yàn)室既幫助滿足當(dāng)前緊急作戰(zhàn)需求,也確保美軍未來的絕對優(yōu)勢,還為聯(lián)合部隊(duì)提供跨所有作戰(zhàn)域的基礎(chǔ)性能力。國防實(shí)驗(yàn)室推動的基礎(chǔ)性能力包括生化防御、戰(zhàn)斗部署、空間機(jī)器人、情報(bào)監(jiān)視偵察能力、地面和空中主被動防御系統(tǒng)等。從此次展示成果看,人工智能、生物交叉及定向能技術(shù)等是美軍當(dāng)前研究的重點(diǎn)。這些技術(shù)面向未來作戰(zhàn)需求,可能改變未來作戰(zhàn)的“游戲規(guī)則”。本期《軍事文摘》帶您一起走進(jìn)美國國防部實(shí)驗(yàn)室日,一起窺探未來玄機(jī)。

        近20年來,美國陸軍一直在與中東敵國對抗,而美國的這些中東敵國在技術(shù)上不太成熟。據(jù)戰(zhàn)略與國際研究中心2017年5月發(fā)布的美國陸軍現(xiàn)代化報(bào)告顯示,美國陸軍的技術(shù)在某種程度上落后于競爭國家。美國陸軍與技術(shù)不成熟的敵人戰(zhàn)斗近20年之后,必須重新調(diào)整對抗中國和俄羅斯的戰(zhàn)略。美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室主任菲利普·佩爾孔蒂表示,美國陸軍正將更多的注意力轉(zhuǎn)向技術(shù)更先進(jìn)的對手。

        美國陸軍將要在哪些裝備和技術(shù)領(lǐng)域投入巨大資源,以擴(kuò)大和競爭對手的差距,讓我們循著美國國防部實(shí)驗(yàn)室日美國陸軍的展示項(xiàng)目,一窺美國陸軍未來裝備和技術(shù)發(fā)展端倪。美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)展示了人工智能、能源與激光、生物交叉等前沿技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展。

        自主系統(tǒng)與人工智能

        微型自主系統(tǒng)與技術(shù)(MAST)MAST的作戰(zhàn)構(gòu)想是:當(dāng)部隊(duì)在城市和其他復(fù)雜環(huán)境作戰(zhàn)時(shí),微型自主機(jī)器人將先期執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視與偵察任務(wù),配合士兵或班組的作戰(zhàn)行動。微型自主系統(tǒng)將用于室內(nèi)、戶外或地下系統(tǒng)等無法獲得GPS信號、無法預(yù)先獲得地圖或可靠通信地區(qū)的作戰(zhàn)。這些自主機(jī)器人系統(tǒng)還應(yīng)適應(yīng)作戰(zhàn)節(jié)奏開展協(xié)同作戰(zhàn),以應(yīng)對環(huán)境中的不確定性,并能進(jìn)行自身狀態(tài)評估,以最大限度協(xié)助士兵作戰(zhàn)。

        該項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域包括:機(jī)動性、控制與動力學(xué);感知、探測與處理;通信、網(wǎng)絡(luò)化與協(xié)同。該項(xiàng)目取得的主要進(jìn)展包括:縮短了快速部署自主系統(tǒng)所需時(shí)間;提升了在日益復(fù)雜環(huán)境中的作戰(zhàn)能力;極大降低了士兵所需攜帶的便攜式自主系統(tǒng)的規(guī)模;演示驗(yàn)證了異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同行為;具有強(qiáng)大的抗陣風(fēng)及機(jī)動與控制能力,可完成穩(wěn)健有力的動作,如可在多種環(huán)境下棲息停留和回收;針對用于微型自主系統(tǒng)可擴(kuò)展、高度機(jī)動飛行平臺的模擬工具,驗(yàn)證并提升了基于計(jì)算流體力學(xué)模擬工具的先進(jìn)性;發(fā)掘并實(shí)現(xiàn)了多種仿生學(xué)方法,可提高在復(fù)雜地形中的效率和機(jī)動性。

        戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新興計(jì)算機(jī)應(yīng)用和人機(jī)交互技術(shù),能將虛擬對象與真實(shí)場景融為一體。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展而來,與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的聯(lián)系非常緊密。虛擬現(xiàn)實(shí)看到的場景和人物全是虛擬的,重點(diǎn)是將人的感官帶入一個(gè)虛擬世界。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)看到的場景和人物則部分真實(shí)、部分虛擬,是把虛擬的信息帶入到現(xiàn)實(shí)世界中。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要巨大運(yùn)算能力的支持才能展示出沉浸式場景,且逼真程度無法達(dá)到與人感官能力完美匹配的程度;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是在充分利用真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上,疊加虛擬信息(物體、圖片、視頻、聲音等),從而大幅降低了對計(jì)算機(jī)圖形能力的要求。

        戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過安裝在士兵頭盔上的眼鏡與單兵可穿戴計(jì)算機(jī)和定位系統(tǒng)保持無線聯(lián)系,可顯示當(dāng)前地圖信息、即時(shí)目標(biāo)信息及當(dāng)前位置的GPS跟蹤數(shù)據(jù)。戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將徹底改變士兵觀察和理解戰(zhàn)場的方式,使士兵在戰(zhàn)場的所有作戰(zhàn)元素之間獲得通用作戰(zhàn)圖。戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供的傳感器圖像集成了地圖、導(dǎo)航和3D模型,極大增強(qiáng)了作戰(zhàn)機(jī)動性和火力。這些技術(shù)將使美軍作戰(zhàn)人員能夠在部隊(duì)規(guī)模和作戰(zhàn)節(jié)奏相比對手處于劣勢的情況下,取得相對于敵方的不對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。

        未來戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)概念

        能源技術(shù)

        下車士兵電源 當(dāng)前電力生成方案難以滿足下車士兵在遠(yuǎn)征作戰(zhàn)行動中獲得多日自我維持的能力,士兵需要攜帶大量不同類型的電池,增加了士兵的后勤保障負(fù)擔(dān)。此次實(shí)驗(yàn)室日展示了創(chuàng)新的便攜式電源解決方案,并簡要介紹了一些領(lǐng)域的最新進(jìn)展,主要包括:分布式電力系統(tǒng)的控制標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu);電源管理的能量預(yù)測應(yīng)用和優(yōu)化工具;無線電力傳輸。這些解決方案將確??稍偕茉醇夹g(shù)的有效應(yīng)用和臨時(shí)部署,最大程度地減少電力浪費(fèi),并顯著減少作戰(zhàn)人員執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)所需攜帶的電池類型、數(shù)量和重量。

        這些新電力技術(shù)將確保遠(yuǎn)程下車士兵或遠(yuǎn)征基地營地在野外嚴(yán)酷的作戰(zhàn)條件下繼續(xù)維持其電力供應(yīng),進(jìn)而提高其戰(zhàn)備能力,并減輕對保障電力和能量所需后勤保障的依賴性。此次展出的便攜式電力和能量技術(shù)包括:可穿戴式電源(電池和燃料電池)、能量收集裝置(高效太陽能電池板和動力組件)及智能電源管理系統(tǒng)等。

        反介入/區(qū)域拒止技術(shù)

        美陸軍工程研究與發(fā)展中心正在與美空軍、陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、國防部長辦公室、作戰(zhàn)司令部和運(yùn)輸司令部合作,以解決阻礙規(guī)劃人員、分析人員和作戰(zhàn)人員能力的重大挑戰(zhàn),從而在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中占據(jù)優(yōu)勢。

        陸軍工程研究與發(fā)展中心研究通過發(fā)展先進(jìn)的工程技術(shù),實(shí)現(xiàn)反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中的兵力投送,粉碎敵方拒止美軍進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)的企圖,并保障在整個(gè)戰(zhàn)場的機(jī)動性。相關(guān)技術(shù)包括:可快速評估受損港口/碼頭設(shè)施的無人水面艇;在兩棲登陸之前進(jìn)行近岸沿海偵察的低成本無人機(jī);在激烈對抗戰(zhàn)區(qū)中保障陸軍航空兵和空軍作戰(zhàn)的受損機(jī)場修復(fù)技術(shù);用于無人機(jī)起落跑道、直升機(jī)著陸區(qū)和岸上后勤保障的地形平整裝置;使用次聲波對關(guān)鍵資產(chǎn)和橋梁狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測;對河流流量和流速進(jìn)行15天預(yù)報(bào),為架橋任務(wù)規(guī)劃提供信息支持;供作戰(zhàn)工程師偵察、評估和規(guī)劃而使用的戰(zhàn)場傳感器;供遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施評估和戰(zhàn)略層面規(guī)劃人員使用的決策支持工具。

        醫(yī)療領(lǐng)域

        I-Portal便攜式評估系統(tǒng) 該系統(tǒng)顯示器是一種連接到計(jì)算機(jī)程序的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式裝置,該裝置可讀取一系列眼球運(yùn)動路徑,以確定受試者是否具有持續(xù)的創(chuàng)傷性腦損傷,并在相連的計(jì)算機(jī)屏幕上顯示結(jié)果(包括受試者的眼球運(yùn)動)。該產(chǎn)品由美陸軍醫(yī)學(xué)研究與裝備司令部“戰(zhàn)斗傷亡護(hù)理研究項(xiàng)目”和位于賓夕法尼亞州匹茲堡的神經(jīng)動力學(xué)公司聯(lián)合研發(fā)。陸軍希望利用該技術(shù)具備實(shí)時(shí)診斷顱腦損傷的能力,對戰(zhàn)場內(nèi)外的作戰(zhàn)人員進(jìn)行更為準(zhǔn)確及時(shí)的顱腦損傷診斷。美國防部已證實(shí),自2000年以來,美軍各軍兵種共有超過35萬個(gè)創(chuàng)傷性腦損傷案例。鑒于這種情況,研發(fā)一種可快速準(zhǔn)確診斷顱腦損傷的非創(chuàng)傷性工具,對在未來保證美軍作戰(zhàn)人員的持續(xù)健康至關(guān)重要。

        實(shí)驗(yàn)室增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的飛機(jī)視圖

        實(shí)驗(yàn)室日期間,游客參觀由美國陸軍研發(fā)的抗爆炸物士兵裝備

        戰(zhàn)士負(fù)傷評估模擬假人(WIAMan) WIAMan是世界首款用于身體下方爆炸測試的毀傷試驗(yàn)假人。WIAMan擬人試驗(yàn)裝置專為軍用實(shí)彈射擊試驗(yàn)與鑒定的目的研制,并計(jì)劃于2018年交付具有全部功能的原型。WIAMan模擬假人復(fù)制了當(dāng)前男性作戰(zhàn)人員50%的部分,是最耐用的戰(zhàn)區(qū)威脅類人形測試負(fù)載模型。該模型復(fù)雜的生物仿真度和穩(wěn)健傳感器設(shè)計(jì),在確定新型車輛系統(tǒng)中爆炸對士兵潛在毀傷效應(yīng)方面,具有無可比擬的精確性。WIAMan模擬假人對作戰(zhàn)人員的戰(zhàn)備水平至關(guān)重要,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:優(yōu)化和改進(jìn)地面車輛系統(tǒng)防護(hù)能力和生存能力;評估身體下方爆炸對重要任務(wù)影響;量化作戰(zhàn)人員風(fēng)險(xiǎn),為車輛和人員防護(hù)裝備設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持,從而減低在行動中犧牲的作戰(zhàn)人員的數(shù)量、提高作戰(zhàn)人員的生活品質(zhì)等。通過政府、工業(yè)部門和學(xué)術(shù)界開展合作將會獲得全面的WIAMan能力,包括擬人試驗(yàn)裝置、有限元素模型、基于軟件的損傷庫和分析技術(shù)。除Hybrid III(在20世紀(jì)70年代由汽車工業(yè)部門研發(fā)的傳統(tǒng)毀傷試驗(yàn)?zāi)P停┩猓琖IAMan展覽將提供觀看和觸摸WIAMan試驗(yàn)?zāi)P?、觀看WIAMan有限元素模型視頻、利用WIAMan和 Hybrid III模型開展身體下方爆炸試驗(yàn)的視頻以及檢查由于身體下方爆炸造成的樣本傷害的3D打印圖片。

        輕型外骨骼 第三只手臂—用于武器穩(wěn)定的輕型外骨骼是美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)的一種可穿戴的外骨骼設(shè)備?!暗谌直邸笨膳c防彈背心前面或后面的模塊化輕型承重裝備織物相連,或作為一個(gè)插件放入裝甲板防護(hù)衣袋中,平衡部分武器和其他工具的重量?!暗谌皇直邸边B接到步槍頂部的皮卡汀尼導(dǎo)軌上,可適用于各種武器。通過采用一種簡單的彈簧元件,該設(shè)備能將重量重新分配至士兵身體上,實(shí)現(xiàn)武器或工具的完全再平衡。這種配置可使用戶攜帶和操作各種武器和工具,以及在非常規(guī)瞄準(zhǔn)姿勢(如有遮蔽的情況下)下對步槍進(jìn)行單手操作?!暗谌皇直邸敝饕筛邚?qiáng)度輕型碳纖維復(fù)合材料制造,樣機(jī)重量不到1.8千克。

        隨著武器殺傷力的增強(qiáng),其重量、后坐力、噪音也逐漸增加。通過使用輕型設(shè)備(如外骨骼)來穩(wěn)定

        武器,可進(jìn)一步增強(qiáng)輕武器的殺傷能力。因?yàn)橥夤趋乐匦路峙淞祟~外的重量和后坐力,士兵可以更長時(shí)間、更穩(wěn)定地握持武器,也可以使用威力更大的武器?!暗谌皇直邸笨梢蕴岣呙闇?zhǔn)精度并減輕士兵的疲勞,尤其適用于行進(jìn)間射擊以及建筑物內(nèi)無依托射擊的作戰(zhàn)場景。

        定向能技術(shù)

        高能激光技術(shù)開發(fā)與演示驗(yàn)證隨著二極管泵浦激光技術(shù)的進(jìn)步,車載固態(tài)高能激光武器系統(tǒng)用于實(shí)戰(zhàn)更具可行性。陸軍空間與導(dǎo)彈防御司令部正在開發(fā)高能激光戰(zhàn)術(shù)車輛演示器原型系統(tǒng),以滿足“間瞄火力防護(hù)能力增量2-攔截”(IFPC Inc2-I)系統(tǒng)的需求。IFPC系統(tǒng)旨在保護(hù)作戰(zhàn)人員免遭來自火箭彈、炮彈和迫擊炮以及無人機(jī)的威脅。美國陸軍計(jì)劃研制100千瓦級車載激光器演示驗(yàn)證系統(tǒng),2022財(cái)年將演示驗(yàn)證反火炮、迫擊炮和反無人機(jī)系統(tǒng)能力。目前,高能激光移動試驗(yàn)車(一種基于斯瑞克戰(zhàn)車的高能激光器系統(tǒng)),已演示驗(yàn)證了10千瓦激光系統(tǒng)在相關(guān)環(huán)境中反小型迫擊炮彈和無人機(jī)系統(tǒng)的能力。2017年底,高能激光移動試驗(yàn)車將集成50千瓦級的激光器,并將在2018財(cái)年末進(jìn)行反火炮和迫擊炮、無人機(jī)系統(tǒng)演示驗(yàn)證。

        責(zé)任編輯:彭振忠

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