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回顾二战时期,海军陆战队登陆作战最危险的时刻,通常是在滩头与防御方的激烈对抗。以往,这一伴随着部队高伤亡率的作战过程往往极为血腥,是突击队员们最无助的时刻。他们没有退路,缺乏重型直射支援火力,没有清除各类障碍的工程机械……惟一能做的只能是一边奋勇突破一边暗自祈祷。鉴于海军陆战队所面临的作战环境极端残酷复杂,美国海军陆战队自1990年代就正式启动轻型无人作战平台项目,希望能在未来的战争中为滩头作战的士兵们提供减少伤亡的替代机械。
经过多年的努力,当初的想象已成为现实,海军陆战队成为美军中较早大量装备无人作战车辆的军种。自2007年,6台“角斗士”战术无人作战平台(Gladiator TUGV)进入现役以来,如今美国海军陆战队已拥有200台这样的“机器战士”,而“角斗士”也被称作世界上第一个多用途作战机器人。
性能需求历经调整
作为一个历时十多年的研发项目,对“角斗士”的性能要求绝非一蹴而就。最初,设计人员只是希望开发一种中、轻型的机动作战平台,减少部队在遂行登陆行动时的人员伤亡,消除登陆作战时的种种威胁。由于此任务主要是登陆歼灭水陆滩头的守军,故最初设计的“角斗士”无人战车底盘采用通过能力最强的履带,配备的武器也以杀伤、压制性火力为主,辅以扫雷犁等工程除障组件。
然而,海军陆战队高层很快意识到,作为一支由美国总统直接统帅对外部署、无须经国会同意的应急作战力量,海军陆战队在冷战后新国际秩序重构过程中,将越来越多地承担美国对外干涉的应急任务。鉴于此,原来为“角斗士”所设定的任务及其性能需求不再适应新的变化,故而军方会同主承包商对“角斗士”的性能及技术指标作出了较大调整,其作战任务由原先只胜任登陆作战调整为具备全而作战能力,其搭载的武器装备也由以杀伤性火力为主调整为侦察感知、(非)杀伤火力、其他任务能力并重,行进方式由较笨重的履带式改为更具机动性的6×6轮式驱动,种种变化造就了我们今年所看到的“角斗士”。
“角斗士”项目一路走来。回顾其整个历程,此项目于1993年11月正式启动,最初海军陆战队和陆军的“联合战术无人车辆(TUV)”研发项目即为该项目的前身。基于不同的任务需求,1995年、1996年两军重新评估了项目进程,并重新制订了研制目标和节点。2003年,数个工业设计团队参加了军方的试验性评估,两年后,以卡内基梅隆大学国家机器人技术中心联合BAE宇航公司的工业团队正式获得了国防部的合同,于2006年完成全系统的设计并达到预生产阶段。2007年, “角斗士”正式装备海军陆战队。
系统性能及组成
作为一款外形粗壮、紧凑,具备多种功能的无人车辆,“角斗士”可谓貌不惊人。整车像一辆缩小版轮式步战车。“角斗士”基本配置时车长1.78m、车宽1.12m、车高1.35m,全车质量725kg。其采用模块化设计,整车主要包括3个子系统:高机动&高生存底盘(MBU)、任务载荷模块(MPM,包括致命性载荷模块和非致命性载荷模块)和便携式手持控制系统(OCU)。
根据军方提出的全面作战需求,“角斗士”要应付从传统高强度常规战争到非对称低强度冲突、从各类作战行动到各种支援、保障行动的多种威胁,这对其防护水平提出了很高的要求。
考虑到冷战后的国际环境,“角斗上”将更多地遂行支援、保障任务,其主要威胁则由原设计中的敌军火力转变为路边炸弹、RPG火箭弹和各种中小口径速射武器。因此,在车体防护方面,“角斗士”可根据任务危险级别搭配不同的装甲配置。其基本配置可达到北约STANAG 4569标准(北约装甲防护军用标准)的1级防护水平,车体主要部分能够抵御30m内7.62mm弹药的射击、100m处155mm高爆榴弹爆炸后的冲击波和碎片;对地雷和路边爆炸物的防护可达到STANAG 4569标准的2级水平,即可抵挡4kg级爆炸物在附近爆炸。而强化配置装甲则可达到北约STANAG 4569标准的2级防护水平,即关键部位能够抵御7.62~12.7mm穿甲弹的射击、60m处155mm高爆榴弹爆炸后的冲击波和碎片;对地雷和路边爆炸物的防护水平可达到STANAG4569标准的3级水平,即能抵御6kg级爆炸物在附近爆炸。
高机动&高生存底盘 “角斗士”战术无人车采用传统后置柴油动力,底盘为成熟的6×6轮式驱动,悬挂系统高低可调,具有较强的越野能力。设计刚队在仔细统计、研究了美军战斗车辆在反恐战争中被各类路边爆炸物毁伤的实例后,精心平衡了整车的防护性和负载性的矛盾,在其底盘下加装了V型整体塑形装甲。抗爆试验表明,V型装甲对爆炸冲击波起到致偏作用,当爆炸装置爆炸时,沿地面传播的冲击波、高压气浪通常会在大倾角阻拦物的诱导下,沿倾角偏斜方向分散,V形底装甲正好能达到此种效果。同时,“角斗士”采用了六只实心轮胎,使其能抵御弹丸和弹片的侵彻,最大限度地发挥无人平台战场生存力强的优势。
任务载荷模块 “角斗士”的常规任务载荷模块凸显出其多用途的特性,具有极强的任务弹性。在作战使用上,“角斗士”主要部署至营、连级单位,属于标准的战术作战平台。在遂行作战任务时,模块的核心是一部英国泰利斯公司的“蜂群(sWARM)”遥控武器站,它可配备一支M249班用机枪或M240G中口径机枪。在遂行非作战任务时,它则会搭载工程组件,该组件包括一部推土铲刀、一具扫雷犁或者一部混凝土切割机:铲刀宽约2m,具有倾斜和俯仰的作业能力;换装扫雷犁并加装信号模拟及通路标示部件后,“角斗士”则变身为一套高效的雷场开辟通路系统。在遂行侦察、巡逻任务时, “角斗士”除本身具柯的昼/夜可见光/微光摄像机外,还可加配侦察、监视、目标识别指示(RSTA-D)系统,通信中继设备,战场声响、核生化(NBC)侦察系统。除此之外, “角斗士”还可进行一些特种作战,比如携带反狙击系统烧毁敌方的主动观瞄系统,或是搭配战术无线欺骗发射机伪装成大型指挥通信平台进行佯动等等。
“角斗士”最初的设计构想无疑是执行常规作战任务,然而,随着反恐战争的持续深入,美军在全球反恐战场上将面对更多的占领区抗议民众,如何在现有装备基础上应对越来越多的非战争军事行动遂成为军方的重要研究课题。为此,研发团队还为“角斗士”研制了一套名为“非致命性任务载荷模块(NLMPM)”的新组件。该模块包括非致命性弹药、发射装置、多功能安装支架、通用接口和传感器组,其中非致命性弹药包括催泪瓦斯、非金属弹丸、 粘着剂和刺激烟幕等。
NLMPM模块在设计和维护上力求简洁,配置灵活,易于集成到“角斗士”的现有系统中,对此军方提出了一系列要求和指标。比如,军方要求未来“角斗士”要承担包括驱散、控制、隔离暴乱人群在内的五项非致命性作战任务。在具体指标上:NLMPM模块至少要在50m距离上(理想距离是100m)对人体这样的点目标做出精确的非致命性攻击,在应对人群这样的面目标时,它的面攻击幅度必须达到5×5m(理想幅度则是20×20m);非致命性弹药的再装填则要求系统最多在10分钟内完成(理想时间是5分钟);整个模块的安装时间也有要求,两名士兵不超过15分钟内能完成系统的安装(理想时间是10分钟)。
便携式手持控制系统 为确保项目进度、减少研发风险,“角斗上”在开发过程中尽量避免采用仍未成熟的新技术,比如人工智能等。当初,对它的定位也很明确,就是希望以其延伸而不是替代士兵们作战时的手脚,因此它并非采用复杂智能技术的智能型机器人,只是一部供士兵远程无线摇控的作战平台。设计团队将精力主要放存摇控系统的小型化、操作界面的亲和性上。
最初,摇控一部“角斗士”需要大量设备,监视器、控制面板和各类指令输入装置堆积如山,必须装载在专门的车载指挥舱中才能顺利完成对其的摇控。开发团队在经过大量探索和研制后,目前已完成了控制系统的抗干扰性、网络互操作性、小型化和操纵简便化等开发工作,使操作效能极大提升。现在,对“角斗士”的摇控距离已达4000m,后方指令和传回的战场视频等信息经战场加密无线网络传输,一切操作都浓缩在一块数英寸大小的触摸式平板计算机上。
“角斗士”的软肋
“角斗士”的应用反映了美军无人地面作战平台的轮式化趋势,也表明无人地面作战平台的发展进入了一个新阶段。不过,“角斗士”在研制中大最使用成熟技术,在降低技术和成本风险的同时,也制约了其在未来战场上的作为。
“角斗士”的动力系统采用传统的柴油动力,而没有像其他先进无人作战平台那样采用全电或柴电混合动力驱动,这首先使其在机动过程中机械噪声较大。据美国陆军试验中心证实,“角斗士”在全速行驶时噪声等级达到75分贝,慢速行驶时也有40多分贝,这使其在遂行抵近侦察任务时处下非常不利的境地,它本身携带的战场声响侦察系统也会大受干扰。
另外,“角斗士”作为轻型作战平台,其装甲防护能力仍然有限,事实上,任何中小口径爆炸性弹药的直接命中都有可能使它失去作战能力。
编辑/刘兰芳
经过多年的努力,当初的想象已成为现实,海军陆战队成为美军中较早大量装备无人作战车辆的军种。自2007年,6台“角斗士”战术无人作战平台(Gladiator TUGV)进入现役以来,如今美国海军陆战队已拥有200台这样的“机器战士”,而“角斗士”也被称作世界上第一个多用途作战机器人。
性能需求历经调整
作为一个历时十多年的研发项目,对“角斗士”的性能要求绝非一蹴而就。最初,设计人员只是希望开发一种中、轻型的机动作战平台,减少部队在遂行登陆行动时的人员伤亡,消除登陆作战时的种种威胁。由于此任务主要是登陆歼灭水陆滩头的守军,故最初设计的“角斗士”无人战车底盘采用通过能力最强的履带,配备的武器也以杀伤、压制性火力为主,辅以扫雷犁等工程除障组件。
然而,海军陆战队高层很快意识到,作为一支由美国总统直接统帅对外部署、无须经国会同意的应急作战力量,海军陆战队在冷战后新国际秩序重构过程中,将越来越多地承担美国对外干涉的应急任务。鉴于此,原来为“角斗士”所设定的任务及其性能需求不再适应新的变化,故而军方会同主承包商对“角斗士”的性能及技术指标作出了较大调整,其作战任务由原先只胜任登陆作战调整为具备全而作战能力,其搭载的武器装备也由以杀伤性火力为主调整为侦察感知、(非)杀伤火力、其他任务能力并重,行进方式由较笨重的履带式改为更具机动性的6×6轮式驱动,种种变化造就了我们今年所看到的“角斗士”。
“角斗士”项目一路走来。回顾其整个历程,此项目于1993年11月正式启动,最初海军陆战队和陆军的“联合战术无人车辆(TUV)”研发项目即为该项目的前身。基于不同的任务需求,1995年、1996年两军重新评估了项目进程,并重新制订了研制目标和节点。2003年,数个工业设计团队参加了军方的试验性评估,两年后,以卡内基梅隆大学国家机器人技术中心联合BAE宇航公司的工业团队正式获得了国防部的合同,于2006年完成全系统的设计并达到预生产阶段。2007年, “角斗士”正式装备海军陆战队。
系统性能及组成
作为一款外形粗壮、紧凑,具备多种功能的无人车辆,“角斗士”可谓貌不惊人。整车像一辆缩小版轮式步战车。“角斗士”基本配置时车长1.78m、车宽1.12m、车高1.35m,全车质量725kg。其采用模块化设计,整车主要包括3个子系统:高机动&高生存底盘(MBU)、任务载荷模块(MPM,包括致命性载荷模块和非致命性载荷模块)和便携式手持控制系统(OCU)。
根据军方提出的全面作战需求,“角斗士”要应付从传统高强度常规战争到非对称低强度冲突、从各类作战行动到各种支援、保障行动的多种威胁,这对其防护水平提出了很高的要求。
考虑到冷战后的国际环境,“角斗上”将更多地遂行支援、保障任务,其主要威胁则由原设计中的敌军火力转变为路边炸弹、RPG火箭弹和各种中小口径速射武器。因此,在车体防护方面,“角斗士”可根据任务危险级别搭配不同的装甲配置。其基本配置可达到北约STANAG 4569标准(北约装甲防护军用标准)的1级防护水平,车体主要部分能够抵御30m内7.62mm弹药的射击、100m处155mm高爆榴弹爆炸后的冲击波和碎片;对地雷和路边爆炸物的防护可达到STANAG 4569标准的2级水平,即可抵挡4kg级爆炸物在附近爆炸。而强化配置装甲则可达到北约STANAG 4569标准的2级防护水平,即关键部位能够抵御7.62~12.7mm穿甲弹的射击、60m处155mm高爆榴弹爆炸后的冲击波和碎片;对地雷和路边爆炸物的防护水平可达到STANAG4569标准的3级水平,即能抵御6kg级爆炸物在附近爆炸。
高机动&高生存底盘 “角斗士”战术无人车采用传统后置柴油动力,底盘为成熟的6×6轮式驱动,悬挂系统高低可调,具有较强的越野能力。设计刚队在仔细统计、研究了美军战斗车辆在反恐战争中被各类路边爆炸物毁伤的实例后,精心平衡了整车的防护性和负载性的矛盾,在其底盘下加装了V型整体塑形装甲。抗爆试验表明,V型装甲对爆炸冲击波起到致偏作用,当爆炸装置爆炸时,沿地面传播的冲击波、高压气浪通常会在大倾角阻拦物的诱导下,沿倾角偏斜方向分散,V形底装甲正好能达到此种效果。同时,“角斗士”采用了六只实心轮胎,使其能抵御弹丸和弹片的侵彻,最大限度地发挥无人平台战场生存力强的优势。
任务载荷模块 “角斗士”的常规任务载荷模块凸显出其多用途的特性,具有极强的任务弹性。在作战使用上,“角斗士”主要部署至营、连级单位,属于标准的战术作战平台。在遂行作战任务时,模块的核心是一部英国泰利斯公司的“蜂群(sWARM)”遥控武器站,它可配备一支M249班用机枪或M240G中口径机枪。在遂行非作战任务时,它则会搭载工程组件,该组件包括一部推土铲刀、一具扫雷犁或者一部混凝土切割机:铲刀宽约2m,具有倾斜和俯仰的作业能力;换装扫雷犁并加装信号模拟及通路标示部件后,“角斗士”则变身为一套高效的雷场开辟通路系统。在遂行侦察、巡逻任务时, “角斗士”除本身具柯的昼/夜可见光/微光摄像机外,还可加配侦察、监视、目标识别指示(RSTA-D)系统,通信中继设备,战场声响、核生化(NBC)侦察系统。除此之外, “角斗士”还可进行一些特种作战,比如携带反狙击系统烧毁敌方的主动观瞄系统,或是搭配战术无线欺骗发射机伪装成大型指挥通信平台进行佯动等等。
“角斗士”最初的设计构想无疑是执行常规作战任务,然而,随着反恐战争的持续深入,美军在全球反恐战场上将面对更多的占领区抗议民众,如何在现有装备基础上应对越来越多的非战争军事行动遂成为军方的重要研究课题。为此,研发团队还为“角斗士”研制了一套名为“非致命性任务载荷模块(NLMPM)”的新组件。该模块包括非致命性弹药、发射装置、多功能安装支架、通用接口和传感器组,其中非致命性弹药包括催泪瓦斯、非金属弹丸、 粘着剂和刺激烟幕等。
NLMPM模块在设计和维护上力求简洁,配置灵活,易于集成到“角斗士”的现有系统中,对此军方提出了一系列要求和指标。比如,军方要求未来“角斗士”要承担包括驱散、控制、隔离暴乱人群在内的五项非致命性作战任务。在具体指标上:NLMPM模块至少要在50m距离上(理想距离是100m)对人体这样的点目标做出精确的非致命性攻击,在应对人群这样的面目标时,它的面攻击幅度必须达到5×5m(理想幅度则是20×20m);非致命性弹药的再装填则要求系统最多在10分钟内完成(理想时间是5分钟);整个模块的安装时间也有要求,两名士兵不超过15分钟内能完成系统的安装(理想时间是10分钟)。
便携式手持控制系统 为确保项目进度、减少研发风险,“角斗上”在开发过程中尽量避免采用仍未成熟的新技术,比如人工智能等。当初,对它的定位也很明确,就是希望以其延伸而不是替代士兵们作战时的手脚,因此它并非采用复杂智能技术的智能型机器人,只是一部供士兵远程无线摇控的作战平台。设计团队将精力主要放存摇控系统的小型化、操作界面的亲和性上。
最初,摇控一部“角斗士”需要大量设备,监视器、控制面板和各类指令输入装置堆积如山,必须装载在专门的车载指挥舱中才能顺利完成对其的摇控。开发团队在经过大量探索和研制后,目前已完成了控制系统的抗干扰性、网络互操作性、小型化和操纵简便化等开发工作,使操作效能极大提升。现在,对“角斗士”的摇控距离已达4000m,后方指令和传回的战场视频等信息经战场加密无线网络传输,一切操作都浓缩在一块数英寸大小的触摸式平板计算机上。
“角斗士”的软肋
“角斗士”的应用反映了美军无人地面作战平台的轮式化趋势,也表明无人地面作战平台的发展进入了一个新阶段。不过,“角斗士”在研制中大最使用成熟技术,在降低技术和成本风险的同时,也制约了其在未来战场上的作为。
“角斗士”的动力系统采用传统的柴油动力,而没有像其他先进无人作战平台那样采用全电或柴电混合动力驱动,这首先使其在机动过程中机械噪声较大。据美国陆军试验中心证实,“角斗士”在全速行驶时噪声等级达到75分贝,慢速行驶时也有40多分贝,这使其在遂行抵近侦察任务时处下非常不利的境地,它本身携带的战场声响侦察系统也会大受干扰。
另外,“角斗士”作为轻型作战平台,其装甲防护能力仍然有限,事实上,任何中小口径爆炸性弹药的直接命中都有可能使它失去作战能力。
编辑/刘兰芳