着眼大国对抗 陆军项目展示

王璐菲

着眼大国对抗 陆军项目展示

王璐菲

专题— 美国国防部实验室日

2017年5月18日，美国国防部举办第二届主题为“解决当下问题，设计未来方案”的实验室日，美军63家国防实验室和工程中心展示了80余项创新性成果。实验室日被称为“美国军方的科学大会”，每两年举办一次。首届国防部实验室日于2015年5月举行。美国国防部负责研究和工程的副部长米勒在开幕式上表示，国防实验室既帮助满足当前紧急作战需求，也确保美军未来的绝对优势，还为联合部队提供跨所有作战域的基础性能力。国防实验室推动的基础性能力包括生化防御、战斗部署、空间机器人、情报监视侦察能力、地面和空中主被动防御系统等。从此次展示成果看，人工智能、生物交叉及定向能技术等是美军当前研究的重点。这些技术面向未来作战需求，可能改变未来作战的“游戏规则”。本期《军事文摘》带您一起走进美国国防部实验室日，一起窥探未来玄机。

近20年来，美国陆军一直在与中东敌国对抗，而美国的这些中东敌国在技术上不太成熟。据战略与国际研究中心2017年5月发布的美国陆军现代化报告显示，美国陆军的技术在某种程度上落后于竞争国家。美国陆军与技术不成熟的敌人战斗近20年之后，必须重新调整对抗中国和俄罗斯的战略。美国陆军研究实验室主任菲利普·佩尔孔蒂表示，美国陆军正将更多的注意力转向技术更先进的对手。

美国陆军将要在哪些装备和技术领域投入巨大资源，以扩大和竞争对手的差距，让我们循着美国国防部实验室日美国陆军的展示项目，一窥美国陆军未来装备和技术发展端倪。美国陆军研究实验室重点展示了人工智能、能源与激光、生物交叉等前沿技术领域的进展。

自主系统与人工智能

微型自主系统与技术（MAST）MAST的作战构想是：当部队在城市和其他复杂环境作战时，微型自主机器人将先期执行情报、监视与侦察任务，配合士兵或班组的作战行动。微型自主系统将用于室内、户外或地下系统等无法获得GPS信号、无法预先获得地图或可靠通信地区的作战。这些自主机器人系统还应适应作战节奏开展协同作战，以应对环境中的不确定性，并能进行自身状态评估，以最大限度协助士兵作战。

该项目研究的关键技术领域包括：机动性、控制与动力学；感知、探测与处理；通信、网络化与协同。该项目取得的主要进展包括：缩短了快速部署自主系统所需时间；提升了在日益复杂环境中的作战能力；极大降低了士兵所需携带的便携式自主系统的规模；演示验证了异构系统协同行为；具有强大的抗阵风及机动与控制能力，可完成稳健有力的动作，如可在多种环境下栖息停留和回收；针对用于微型自主系统可扩展、高度机动飞行平台的模拟工具，验证并提升了基于计算流体力学模拟工具的先进性；发掘并实现了多种仿生学方法，可提高在复杂地形中的效率和机动性。

战术增强现实 增强现实技术是一种新兴计算机应用和人机交互技术，能将虚拟对象与真实场景融为一体。增强现实技术由虚拟现实技术发展而来，与虚拟现实技术的联系非常紧密。虚拟现实看到的场景和人物全是虚拟的，重点是将人的感官带入一个虚拟世界。而增强现实看到的场景和人物则部分真实、部分虚拟，是把虚拟的信息带入到现实世界中。虚拟现实系统需要巨大运算能力的支持才能展示出沉浸式场景，且逼真程度无法达到与人感官能力完美匹配的程度；增强现实技术则是在充分利用真实环境的基础上，叠加虚拟信息（物体、图片、视频、声音等），从而大幅降低了对计算机图形能力的要求。

战术增强现实系统通过安装在士兵头盔上的眼镜与单兵可穿戴计算机和定位系统保持无线联系，可显示当前地图信息、即时目标信息及当前位置的GPS跟踪数据。战术增强现实系统将彻底改变士兵观察和理解战场的方式，使士兵在战场的所有作战元素之间获得通用作战图。战术增强现实提供的传感器图像集成了地图、导航和3D模型，极大增强了作战机动性和火力。这些技术将使美军作战人员能够在部队规模和作战节奏相比对手处于劣势的情况下，取得相对于敌方的不对称作战优势。

未来战术增强现实系统概念

能源技术

下车士兵电源 当前电力生成方案难以满足下车士兵在远征作战行动中获得多日自我维持的能力，士兵需要携带大量不同类型的电池，增加了士兵的后勤保障负担。此次实验室日展示了创新的便携式电源解决方案，并简要介绍了一些领域的最新进展，主要包括：分布式电力系统的控制标准和架构；电源管理的能量预测应用和优化工具；无线电力传输。这些解决方案将确保可再生能源技术的有效应用和临时部署，最大程度地减少电力浪费，并显著减少作战人员执行作战任务所需携带的电池类型、数量和重量。

这些新电力技术将确保远程下车士兵或远征基地营地在野外严酷的作战条件下继续维持其电力供应，进而提高其战备能力，并减轻对保障电力和能量所需后勤保障的依赖性。此次展出的便携式电力和能量技术包括：可穿戴式电源（电池和燃料电池）、能量收集装置（高效太阳能电池板和动力组件）及智能电源管理系统等。

反介入/区域拒止技术

美陆军工程研究与发展中心正在与美空军、陆军、海军陆战队、国防部长办公室、作战司令部和运输司令部合作，以解决阻碍规划人员、分析人员和作战人员能力的重大挑战，从而在反介入/区域拒止环境中占据优势。

陆军工程研究与发展中心研究通过发展先进的工程技术，实现反介入/区域拒止环境中的兵力投送，粉碎敌方拒止美军进入战区的企图，并保障在整个战场的机动性。相关技术包括：可快速评估受损港口/码头设施的无人水面艇；在两栖登陆之前进行近岸沿海侦察的低成本无人机；在激烈对抗战区中保障陆军航空兵和空军作战的受损机场修复技术；用于无人机起落跑道、直升机着陆区和岸上后勤保障的地形平整装置；使用次声波对关键资产和桥梁状况进行远程监测；对河流流量和流速进行15天预报，为架桥任务规划提供信息支持；供作战工程师侦察、评估和规划而使用的战场传感器；供远程基础设施评估和战略层面规划人员使用的决策支持工具。

医疗领域

I-Portal便携式评估系统 该系统显示器是一种连接到计算机程序的虚拟现实头戴式装置，该装置可读取一系列眼球运动路径，以确定受试者是否具有持续的创伤性脑损伤，并在相连的计算机屏幕上显示结果（包括受试者的眼球运动）。该产品由美陆军医学研究与装备司令部“战斗伤亡护理研究项目”和位于宾夕法尼亚州匹兹堡的神经动力学公司联合研发。陆军希望利用该技术具备实时诊断颅脑损伤的能力，对战场内外的作战人员进行更为准确及时的颅脑损伤诊断。美国防部已证实，自2000年以来，美军各军兵种共有超过35万个创伤性脑损伤案例。鉴于这种情况，研发一种可快速准确诊断颅脑损伤的非创伤性工具，对在未来保证美军作战人员的持续健康至关重要。

实验室增强现实技术下的飞机视图

实验室日期间，游客参观由美国陆军研发的抗爆炸物士兵装备

战士负伤评估模拟假人（WIAMan） WIAMan是世界首款用于身体下方爆炸测试的毁伤试验假人。WIAMan拟人试验装置专为军用实弹射击试验与鉴定的目的研制，并计划于2018年交付具有全部功能的原型。WIAMan模拟假人复制了当前男性作战人员50%的部分，是最耐用的战区威胁类人形测试负载模型。该模型复杂的生物仿真度和稳健传感器设计，在确定新型车辆系统中爆炸对士兵潜在毁伤效应方面，具有无可比拟的精确性。WIAMan模拟假人对作战人员的战备水平至关重要，具体体现在以下几个方面：优化和改进地面车辆系统防护能力和生存能力；评估身体下方爆炸对重要任务影响；量化作战人员风险，为车辆和人员防护装备设计提供数据支持，从而减低在行动中牺牲的作战人员的数量、提高作战人员的生活品质等。通过政府、工业部门和学术界开展合作将会获得全面的WIAMan能力，包括拟人试验装置、有限元素模型、基于软件的损伤库和分析技术。除Hybrid III（在20世纪70年代由汽车工业部门研发的传统毁伤试验模型）外，WIAMan展览将提供观看和触摸WIAMan试验模型、观看WIAMan有限元素模型视频、利用WIAMan和 Hybrid III模型开展身体下方爆炸试验的视频以及检查由于身体下方爆炸造成的样本伤害的3D打印图片。

轻型外骨骼 第三只手臂—用于武器稳定的轻型外骨骼是美国陆军研究实验室正在开发的一种可穿戴的外骨骼设备。“第三支手臂”可与防弹背心前面或后面的模块化轻型承重装备织物相连，或作为一个插件放入装甲板防护衣袋中，平衡部分武器和其他工具的重量。“第三只手臂”连接到步枪顶部的皮卡汀尼导轨上，可适用于各种武器。通过采用一种简单的弹簧元件，该设备能将重量重新分配至士兵身体上，实现武器或工具的完全再平衡。这种配置可使用户携带和操作各种武器和工具，以及在非常规瞄准姿势（如有遮蔽的情况下）下对步枪进行单手操作。“第三只手臂”主要由高强度轻型碳纤维复合材料制造，样机重量不到1.8千克。

随着武器杀伤力的增强，其重量、后坐力、噪音也逐渐增加。通过使用轻型设备（如外骨骼）来稳定

武器，可进一步增强轻武器的杀伤能力。因为外骨骼重新分配了额外的重量和后坐力，士兵可以更长时间、更稳定地握持武器，也可以使用威力更大的武器。“第三只手臂”可以提高瞄准精度并减轻士兵的疲劳，尤其适用于行进间射击以及建筑物内无依托射击的作战场景。

定向能技术

高能激光技术开发与演示验证随着二极管泵浦激光技术的进步，车载固态高能激光武器系统用于实战更具可行性。陆军空间与导弹防御司令部正在开发高能激光战术车辆演示器原型系统，以满足“间瞄火力防护能力增量2-拦截”（IFPC Inc2-I）系统的需求。IFPC系统旨在保护作战人员免遭来自火箭弹、炮弹和迫击炮以及无人机的威胁。美国陆军计划研制100千瓦级车载激光器演示验证系统，2022财年将演示验证反火炮、迫击炮和反无人机系统能力。目前，高能激光移动试验车（一种基于斯瑞克战车的高能激光器系统），已演示验证了10千瓦激光系统在相关环境中反小型迫击炮弹和无人机系统的能力。2017年底，高能激光移动试验车将集成50千瓦级的激光器，并将在2018财年末进行反火炮和迫击炮、无人机系统演示验证。

责任编辑：彭振忠