美国国防部“实验室日”的高新装备

美军实验室，或许是全球范围内拥有最多顶尖高新装备的地方。当前，人们在日常工作与生活中已普遍使用的全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）以及互联网等科学技术，最初均源自于美军实验室。不过，美军实验室同时也是全球最为神秘的地方之一。诸多科幻影视作品中出来的蜘蛛侠、钢铁侠等各类未来技术与新型装备，在美军实验室中似乎均可以找到原型与出处。各类出自于美军实验室的高新装备，不仅帮助美军继续巩固自身的高科技优势，亦能在未来的民用领域中改变人们的日常工作与生活。

为了满足民众对于美军实验室高新装备的好奇心，当地时间2015年5月14日，美国国防部在其总部五角大楼的大院内，举行了首届“实验室日”，面向美国国会议员、五角大楼雇员、高中理工科学生以及媒体开放，共展示了来自美军60余个实验室中所研发的100多种高新武器、装备以及顶尖技术。据美国五角大楼官员介绍称，美国现有的60多个实验室分布在22个州，总共3.8万名科学家与工程师，拥有强大的研发实力。这些实验室的宗旨就是研发作战人员所亟须的各类高新武器装备，以应对各类不确定的因素。

实验室开放日当天的展览按照美国海军、陆军、空军、医学与生化以及机器人和信息技术分为五个部分，从某种程度也可以反映出美国海陆空多军种与兵种之间在武器装备方面的应用现状与未来发展趋势。美国国防部负责技术、采购与后勤管理的副部长弗兰克·肯德尔（Frank Kendall）表示，“美国国防部实验室开放日要展示的，是当前国防部实验中已取得突破性的各项工作与技术。”在“实验室日”当天展出的各项高新武器装备与技术中，以下装备尤为吸引参观者的眼球，并引起人们的高度关注。

难以炸穿车辆底盘的“骆驼”装甲车

当前，在一些非对称作战中，实力明显偏弱的一方往往采用简易爆炸装置（简称IED），即所谓的路边炸弹来对敌方作战人员与军事装备予以杀伤和破坏。路边炸弹多采用废旧手榴弹、炮弹或者民用雷管、炸药中的爆炸物质所组装而成。其制作虽较为简便，甚至颇为简陋，但爆炸威力却甚大。在诸如阿富汗战争、伊拉克战争以及巴以冲突等非对称作战与冲突中，实力偏弱的一方武装人员往往将IED隐藏在道路两侧。当对方作战人员或装甲车辆经过时，即通过遥控方式予以引爆。由于IED的装药量一般均较大，引爆后能够造成巨大的人员杀伤与装备毁损。在一次巴以冲突中，曾有一辆自重达60余吨的以色列“梅卡瓦”（Merkava）重型主战坦克被IED直接掀翻，巨大的爆炸气流瞬间贯穿坦克底部，导致其底盘被炸穿，炮塔亦被炸飞十几米之远。

为应对防不胜防的路边炸弹（IED），且最大限度地提升作战人员及技术装备的战场生存能力，美国陆军实验室对装甲车辆的防护性能予以了重点攻关与研发。“实验室日”当天的美国陆军展台中，一辆大型黄色装甲车辆引起了参观者的高度兴趣。该辆由美军坦克自动化研发工程中心研发的装甲车辆被称之为“骆驼”。该名称的英文单词“CAMEL”，系这一车辆全称“先进减爆军用概念型陆地展示车”的英文缩写。展示装甲车的车身侧面写着“四倍底部爆炸无损伤”，其研发的重点即是降低路边炸弹爆炸对于车辆底盘所带来的毁损性影响。

“骆驼”装甲车的项目负责人约瑟夫·科特称，该车辆可运送包括两名驾驶员在内的11名作战人员，其设计的理念即增强作战人员的战场生存能力，将运兵的伤亡率降低一半以上。约瑟夫·科特同时表示，当前炸弹爆炸是士兵巡逻与兵力运输中面临的最大威胁。一般装甲运兵车的设计重点往往是强调其运输能力，而非对于内部作战人员的保护。“骆驼”装甲车的设计重点，则是强调对于内部作战人员的保护，并提升其战场生存能力。为此，美军坦克自动化研发工程中心在“骆驼”装甲车研发之初，即花费了大量人力、物力来考虑，如何对身材高大的男兵与身材娇小的女兵进行全面保护。不过，“骆驼”装甲车只是作为一个概念性平台而存在，其自身并不会直接服役而介入作战第一线，主要用于集成展示未来战场上可能会应用到的各类技术与装备。

降低舰载机着舰难度的“魔毯”

美国国防部“实验室日”所展示的“魔毯”，并非如同“一千零一夜”故事中所描绘的飞行器。其实质是一种能够帮助舰载飞机在航空母舰上降落的高新技术。该“魔毯”技术，系美国国防部在“实验室日”当天推荐的必看项目之一。

在航空母舰的各项操作活动中，舰载机的航母着舰被公认为最为复杂且危险的环节之一。舰载机在航母甲板上的降落，其难度之大，风险之高，堪称“刀尖上的舞蹈”！据相关统计，美军航空母舰上的各类飞行事故中，75%左右均发生于舰载机降落阶段。诚然，航空母舰的长度一般均超过300米，宽度则在70～80米之间。整个飞行甲板的面积约等于三个足球场之大。但舰载机飞行员在着舰时，其从空中俯瞰到的航空母舰，犹如海面上漂浮的一片“小树叶”。一方面，飞行员驾机要以300公里每小时的降落速度准确着陆至“树叶大小”的飞行甲板区，其难度可想而知。另一方面，航空母舰在海面上并非保持绝对之静止，海浪、风力以及舰尾气流的存在，令航母时常呈现出上下浮沉以及纵横摆动。飞行员要飞上时刻处于颠簸中且具有一定倾斜度的航母飞行甲板，亦极为考验飞行员的高超技术。美军自1949年在航母上大规模部署舰载机起，美国海军和海军陆战队已先后损失了1.2万余架各类型号的飞机以及8000多名舰载机飞行员。

为了降低舰载机着舰难度，并强化飞行员以及飞行设备的安全保障能力，美军实验室研发了前述这款名为“魔毯”的飞行控制系统。设计者称，“魔毯”系统作为帮助舰载机在航母上着舰的新型技术，可称得上是舰载机着舰“游戏规则”的改变者。美国海军航空系统司令部航空力学部高级经理詹姆斯·德纳姆介绍称，“魔毯”技术利用了一系列飞行控制算法，以精确控制舰载机着舰时的飞行角度，并提升舰载机着舰环节中的可控性，进而有效降低飞行员驾驶飞机着舰的难度。有了“魔毯”技术后，飞行员只需改变飞机的飞行线路即可，并不需要在驾驶舱内付出过多的人力劳动。舰载机着舰时的诸多操作与工具，均可以由“魔毯”这一飞行控制系统所自动完成。作为一项程序化的应用方案，“魔毯”技术所拥有的能力远远强大于现有的手动操控方式，可以有效降低舰载机飞行员的日常训练负担，并有效提升飞机着舰时的安全性与可控性。不过，“魔毯”技术并未使舰载体的着舰实现完全自动化。该系统并不知道航空母舰所处的方位，故舰载机在降落时，仍需飞行员来驾驶飞机。该系统的研发者同时介绍，“魔毯”技术最早在2018年时，即可投入实战应用。

提升作战者单兵能力的人力增强系统

美国国防部“实验室日”活动中，展出了各类用以提升作战人员能力的新型武器装备。其中，一款名为“人力增强系统”的军用外骨骼装备，吸引了大部分参观者的眼球。

“军用外骨骼系统”是一种模仿人体结构特点而设计的外置性机械骨骼。该装备研发的目的，主要是为了提升作战人员的单兵能力以及全身力量。“军用外骨骼系统”由钛合金制成的机械手臂、腿、脊柱，控制计算机、驱动装置、背部负重以及散热单元等部分所组成。机械手臂与腿系按照人体仿生学原理所设计，不仅结构简单，其内部亦装有可像人体关节一样弯曲转动的专门结构以及液压传动部件。“军用外骨骼系统”虽有一定自重，但其几乎不会对使用者的身体造成负担。相反，该系统不仅帮助完成提举重物、深蹲、爬行等各种动作，亦可消减作战人员应负重或提举较重负荷而引发的疲劳之感。

根据“军用外骨骼系统”的设计要求，作战人员穿戴好“外骨骼”后，能够背负100公斤的重物，且以10千米每小时的速度在多种地形上自由行进。同时，“外骨骼系统”的液压装置以及关节设计，能够令作战人员行动灵活，不仅可以背负重物高速奔跑，亦可蹲于掩体之后进行射击。此外，穿着有“军用外骨骼系统”的作战士兵在战场上可更为轻易且快速地转移伤员，并可在撤退时轻松带走众多沉重之装备。

“军用外骨骼系统”的动力来源为两块锂聚合物电池。一次充满电后，电池能够保证使用者背负100公斤重物，以4.8公里每小时的时速连续行走一个小时左右。当作战人员身穿“军用外骨骼系统”进行冲刺加速时，其最高时速可达到16公里每小时。研发人员测试显示，“军用外骨骼系统”能够有效降低作战人员对于氧气的消耗量。众所周知，人体对于氧气消耗量越大，人就会感到越疲劳。根据测试结果，穿戴“军用外骨骼系统”后负重约27公斤重物，并以3.2公里每小时的速度行进，其消耗氧气量比不穿“军用外骨骼系统”时减少15%左右。

“军用外骨骼系统”的高度可自由调节，能够满足身高从1.6米-1.85米的士兵使用，且穿戴与脱卸均极为方便。穿用“军用外骨骼系统”时，士兵只需将相关部件固定在肩部、腰部与腿部等位置。而脱下“军用外骨骼系统”系统时，也仅仅只需要花费30秒时间。“军用外骨骼系统”在研发时采用了模块化的设计理念，其背部负重托盘可与系统主体部件分离。如作战士兵无需背负重物时，即可将托盘取下，以便于进一步减轻系统重量。

“军用外骨骼系统”的性能虽极为先进，且面向未来化作战，但其操控却较为简便，并不需要依赖操纵杆或其他装置予以控制。该系统内置的微型计算机能够令金属骨骼与穿戴者完美匹配，并与其四肢活动保持协调一致。

“军用外骨骼系统”的研发目的，即是通过人力增强，来提升作战者的单兵战斗能力。毫不夸张地说，“军用外骨骼系统”一旦投入至实战引用，即可使装备其的士兵变化为“超级士兵”，不仅可拥有强大的力量支撑，其作战能力亦将成倍提升。首先，士兵是否能携带更多的武器与弹药，是提升单兵作战能力的一大关键。但受制于人体负重的极限，普通士兵能够携带的装备往往比较有限，且过重的装备一家加速消耗士兵的体力。为此，“军用外骨骼”依靠体强大的人力增强系统，使得作战士兵能够携带更多的武器、弹药与给养，从而提升作战者的单兵打击能力。其次，普通个体行进的时速约为6-10公里每小时。但作战士兵携带各类武器装备与给养后，很难以较快速度持续行进。而“军用外骨骼系统”的负重能力，能够帮助作战士兵在负重的情形下，仍可保证11公里每小时的持续行进速度，并具有16公里每小时的最大爆发速度，进而大大提升作战人员的单兵机动能力。再次，为了保证作战士兵的战场生存率，单兵防护能力的提升亦是需要考虑的一大重要方面。“军用外骨骼系统”极为强悍的负重能力，能够使其加装适合于单兵防护的复合装甲材料，进而令作战者的防护能力得以有效提升。最后，“军用外骨骼系统”的装备，可以提升士兵在战场中的感知能力。作为模块化的装备系统，“军用外骨骼系统”可以加装有关传感器，以强化作战士兵对于战场局势的感知能力。此外，“军用外骨骼系统”亦可加装有卫星通信与定位装置，从而令每一个士兵均成为独立的网络通信节点，能够令指挥系统直接掌握每个士兵当前所处的具体位置。

编辑：黄灵 yeshzhwu@foxmail.com