漫谈机械外骨骼:是机甲还是鸡肋?

作者:行业资讯

  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?

  作者:银翼工作室

回答:

  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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  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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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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  步兵负重和持续机动的问题亟需解决

回答:

  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。

  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。

  负重的美军士兵

回答:

  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!

  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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图片 9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。

  明显超重的美国陆军士兵

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  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。

图片 11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!

  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!

  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!

  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:

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首先,关于未来战争这个概念必须得重点提一句。

  电影《星河战队 火星叛国者》中的机械外骨骼步兵

现在军事领域一直在强调未来战争,无论是在人体外套个金属支架,还是套一层铠甲,或者干脆弄出更敏捷的战争机器来,这些都是美军在他们自己遭遇的现代战争和过去经历过的战斗中总结出的需求点。

  针对人体进行强化的机械外骨骼,脆弱这个缺点并不是很突出,因为在现代战场上人体本身就非常脆弱,机械外骨骼可以给士兵更好的负重能力,可以让士兵有更强大的火力、机动和防护,但是如果想把人形战斗机甲做得“高大上”,从军事角度看绝对不是一个好主意,因为人形机器人的弱点实在太多又没法进行集中防护,就算人形战斗机甲在机动性上有所突破,在火力和防护方面也是绝无可能超过目前可预见的地面装甲战斗车辆的。

分析一下,从身体外套一层金属支架有什么用?

  这里就不考虑过于科幻的大型和超大型动力机甲了,仅从单兵机械外骨骼来看,电池似乎是唯一比较可靠的动力来源,但是我们之前说过,过重的电池和信息化装备已经成了压倒步兵的最后一根稻草,而目前电池的技术水平放到机械外骨骼这种对动力可靠性和续航力要求都非常高的载体身上,实在没法达成一个令人满意的结果。以目前的技术水平,有些机械外骨骼实验的时候还拖着电缆,更不要说满足军方对可靠性和续航力的要求了。

首先,背着60kg或者100kg的负重都可能是小意思,这是美军在阿富汗战争中总结出的需求,要在载具不方便到达的地方低成本的进行物资补给。

  让我们来看看这一款由洛克希德·马丁公司推出的可大幅度增加士兵负重能力的金属骨架。这种新型装备全称“人类负重外骨骼”(简称HULC),是一种能够通过提供外力来满足士兵对机动性和支撑性需要的机器人技术装备。

所以“外骨骼”这是以补给为主要目的研发出来的装备,要说这种装备给士兵在战斗中带来的战斗力上的增幅,这个得视情况。穿上外骨骼,整个人的目标变大了好多,敌人更方便瞄准咱了,是不是?

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外部的铠甲呢?这估计是伊拉克战争面对狙击手打冷枪带来的需求,估计能防子弹,但能抵御火箭筒吗?穿上这种铠甲,敌人呼叫空中支援,比如察打一体无人机的支援。更准确点,彩虹4系列或彩虹5吧,一发AR-1型空对地导弹可以干翻重型主战坦克,铠甲够呛撑得住,而且够呛方便隐藏自己。

  洛·马公司介绍称,HULC系统的最大负重量可以达到90.7千克,据介绍,HULC是一种模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼,内部配备有液压传动装置和可像关节一样弯曲的结构设计,不但能够直立行进,还可完成下蹲和匍匐等多种相对复杂的动作。

至于更灵活的主战机器……

  这款看起来非常完美的机械外骨骼由于总重七公斤的电池性能的限制,只能在负重状态下支撑一个小时,它也许可以满足后勤部队和炮兵的需求,但是身处前线的步兵是没法接受续航力不足的机械外骨骼的。

先看看我兔近几年炒的比较火热的单兵武器,11式狙击榴,用35mm枪榴弹,外贸版发射40mm枪榴弹,精度很高,是用来800米内反狙击用的。

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这一发打在外骨骼?外铠甲?战争机器?一发不行的话多来几颗呢?多来几把呢?使用高爆榴弹或者穿甲榴弹呢?对吧?

  遗憾的是影视作品中对机械外骨骼的动力也没有什么理想的方案,大多数时候都是用黑科技来解决,但是就算强如钢铁侠,在作战的时候也会因为发射武器过多或者飞行太久而出现动力不足的窘状,看来动力和能源,才是目前制约机械外骨骼发展最大的问题。

还有05式战略大枪,主要武器其实是20mm枪榴弹。

  说了这么多机械外骨骼需要解决的问题和机械外骨骼自身还需要解决的问题,其实现在已经出现了一种新的趋势---机器的智能化和无人化,这点从一些影视作品里也能看出些名堂,比如钢铁侠旗下可以自主作战的无人钢铁战甲和环太平洋2里面不需要驾驶员亲自上阵可以远程操控的新一代机甲。

无论是外骨骼还是铠甲,其估计扛不住枪榴弹的攻击,更何况突击步枪下面加挂榴弹发射器也挺常见的。

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