新能源动力走向无人战场

宁浩

混合动力技术

陆地战场具有探测、交火距离近，环境复杂等显著不同于海空作战的特点，使得各国军队对低可探測性车辆的战术需求更加强烈。全电驱动车辆能将85%-90%的电能转化成机械能。而且传动过程中机械部件运动碰撞、摩擦很少，在红外辐射、行驶噪声等方面具有无可比拟的优势，具备良好的陆战场低可探测性。如果充分利用复杂的地面环境来加强隐蔽效果，那么被探测、跟踪的风险就会进一步降低。

但全电驱动的储能密度还比较低，限制了它在军事领域的用途。一种取长补短的方式就是将内燃机和电动机一同使用，组成混合动力。内燃机作为发电机为电池充电，并由车载电池储存。在车辆启动和停止的低速状态下，只靠电池驱动，不达到一定速度就不需要启动内燃机。这一组合可以让内燃机在最佳状态下运行，改善综合燃油效率。混合动力技术在战场地形复杂、战术机动频繁，经常需要停停走走的战场环境下有着显著优势。

正因为如此，新世纪以来，各国在陆军通用车辆研发时，高度重视混合动力技术。这类技术不但用于有人车辆，也应用到了无人车辆上。目前无人车辆上的发展的重点是高功率密度发动机、混合电驱动、高能锂离子电池以及燃料电池等。美国正在研制的多种地面机动平台都采用了类似技术。

混合动力无人车

◎英国“狼锤2”自主式无人地面车辆

“狼锤2”是一种自主式无人车。它由英国老牌制造企业MIRA公司研发生产，2009年底在防务车辆越野性能展上亮相，被公认为是欧洲防务企业近年来开发的最先进无人作战车辆。“狼锤2”是MIRA公司开发的第二代高智能无人作战车辆，采用模块化设计，搭载不同配置成为多用途平台，能满足各个领域的应用，如货物运输、护航、IED检测、医疗援助、武器支援、巡逻执勤和侦察监控等。

“狼锤2”继承了此前型号“狼锤1”无人车的优秀设计理念，是一个多功能、重量轻的高机动平台。其重量为1300千克，悬挂高度可调，车体最小/最大高度分别为128厘米/160厘米，转向半径为250厘米，离地间隙为26厘米。

“狼锤2”采用MIRA公司成熟的H4V插入式混合四驱动力系统，以磷酸锂离子高效电池配合中置式TD4型100千瓦涡轮增压柴油发动机，续航时间8小时。这种锂离子电池采用纳米技术，储能密度较传统锂离子电池有不少提升。对于“狼锤2”而言，只需一块电池就足以执行任务。据MIRA公司透露，与同级别采用混合动力的无人车辆相比，“狼锤2”的燃油效率约高30%。

“狼锤2”具有惊人的机动性，无论是翻越障碍还是涉水或爬坡，都超过了英国国防部为“改进型中等公路运输车辆”（IMMLC）而制定的标准。在涉水测试中，即使车轮几乎完全被水淹没，依然可以保持良好的机动性。其结构采用轻型管式桁架，使其具备优良的扭转刚度性能。它有加速快、低油耗、低排放等特点，最高时速可达128千米/小时。“狼锤2”以常规速度行驶时可轻松跟随典型的有人地面车辆——英国陆军规定阿富汗战场上巡逻车的时速在50千米/小时左右。

“狼锤2”高机动性的另一大秘密则在于独立式轮毂电机。轮毂电机采用超强永磁性材料制造，能量转换效率非常高。因此其越野性能优越，可爬上45厘米的台阶。在试验场上，“狼锤2”极具爆发力的加减速和转向能力给人留下了深刻的印象。

“狼锤2”负载能力非常强，可轻松搭载1吨的有效载荷。这使它可以搭载多种探测、预警或攻击装置，在担负前沿、侧翼警戒任务时具有十分突出的优势。

◎爱沙尼亚新概念模块化无人车THEMIS

爱沙尼亚米尔勒姆公司推出了一款采用全新概念的模块化混合动力步兵系统无人车，简称THEMIS（与希腊神话中的法律女神忒弥斯拼写相同）。该无人车可在战场上协助或代替士兵完成一些复杂而危险的任务。

在THEMIS的两侧履带内分别装有电池组和柴油发电机。发电机为电池充电，最长续航时间可达10小时。车内还安装有思科乐通技术公司开发的超级电容器，可在车辆快速机动或在极严寒条件下启动时提供辅助动力。该无人车最大行驶速度为35千米/小时。一个步兵营可以使用多辆搭载不同模块的无人车。操作人员利用控制面板对其进行遥控操作，以执行火力支援、巡逻和监视等任务。

THEMIS无人车的多任务能力包括：①安装不同口径的机枪或反坦克武器用作遥控武器平台；②用作运送装备或撤离伤员的运输平台；③用于搭载无人机或用作传感器承载平台。该无人车的基本设计概念是，将所有用于驱动无人车的部件全部置于履带内，而把中部的平台空出来，用于搭载各种任务模块。

新加坡技术动力公司与米尔勒姆公司合作，将“蝰蛇”遥控武器站安装在了THEMIS无人车上，上面安装了1挺12.7毫米机枪。该无人车在2016年新加坡航空展上进行了展示。“蝰蛇”也可以装1具40毫米自动榴弹发射器和1挺7.62毫米并列机枪。目前这两家公司将该无人车瞄准了亚洲市场、中东及北非地区、美国以及其他主要武器进口方。

◎以色列的HMV和“兰博”

以色列G-NIUS公司在重型巡逻和武装机器人方面拥有最丰富的实战部署经验。在2014年欧洲萨托利装备展上推出了一套混合动力无人车辆系统，包括混合动力无人地面车和一套遥控武器站系统。

这种无人车名为HMV（混合多用途车）。其动力系统由一台柴油发动机和两台电动机组成。在非战斗状态下转移或部署时采用柴油机，同时为电池充电。进入战斗状态时采用电动机为动力，可减小噪声及热辐射。加上整个系统低矮的外形设计，有利于提高自身的隐蔽性。HMV总的续航能力可达50千米。HMV配备艾尔比特系统公司的遥控武器站系统，集成了战场侦察、信息传输和火力打击等功能。它还配备了桅杆安装的光电传感器组件。

2016年4月，以色列另一家公司透露了正在发展的“兰博”地面无人车计划细节。“兰博”是一种6×6全地形平台，每个车轮由輪毂电机驱动，同时装有独立悬挂装置。“兰博”目前正处在后期开发阶段。该无人车重3.5吨，有效载荷1吨，后部有一个可以安装特定任务有效载荷的货舱。该无人车过垂直墙的高度为0.35米，涉水深度为0.7米，最大公路速度可达45千米/小时。除了遥控武器站，它还可以装备有3米伸缩桅杆的光电摄像机。

◎美国“压碎机”无人车

“压碎机”是一种大型自主式高机动地面车辆，由美国国防部高技术研究计划局支持，卡耐基·梅隆大学国家机器人技术工程中心研发制造。该车是“蜘蛛”车的继承型和升级型，是六轮全驱动混合动力无人地面车辆。

该车在加满燃油时重6 3 5 6千克，可承载1362千克有效载荷。一架C-130运输机一次可运载2辆“压碎机”。“压碎机”的电池能储存18.7千瓦时的能量。它在柴油机行驶3～16千米时就可以充满电。该车具有出色的越野机动性，能在7秒内达到42千米/小时的最大行驶速度。

该无人车有三种控制方式：航路点跟随模式、遥控模式和全自主模式。在全自主模式下，该无人车利用激光雷达和车载摄像机实现动态态势感知。在航路点跟随模式下，可以每隔1千米设置一个航路点。

该车安装有1个拉斐尔公司的迷你型“台风”武器站，包括1挺12.7毫米机枪。

◎俄罗斯MRK-002-BG-57无人车

2015年，俄罗斯内务部队进行了复杂战场环境下的快速突击训练。训练中展示的一款型号为MRK-002-BG-57的无人车十分引人注目，俄罗斯战略导弹部队正在用该无人车来执行巡逻警戒任务。

MRK-002-BG-57无人车采用履带式底盘，全车重1100千克，最大行程250千米，最大速度35千米/小时，最大续航时间10小时。该车采用混合电驱动装置，动力装置位于车体后部。在车体中部安装有稳定式遥控武器站。

该无人车能够在自动和半自动模式下对目标进行瞄准、跟踪和打击。炮塔上装有昼用摄像机、热成像摄像机、激光测距仪和弹道计算机，以及用于远距离监视的雷达传感器。在底盘上还装有行车摄像机。车上可安装各种不同的武器，包括1支AK系列突击步枪、1具AG-17或AG-30 30毫米自动榴弹发射器。数据链的作用距离为5千米。

◎德国RoboScout“壁虎”无人车

2005年4月，德国国防部授予“鲁阿格10号基地”公司一项研究合同，研制3吨级别的无人车。2010年，其生产出一组演示样车系统，由2辆无人车和1辆指挥车组成。该无人车的初步用途是为德国陆军装甲和侦察部队提供支援，增强其机动、打击和情报收集能力。整个系统由“壁虎”无人地面车、模块化负载和控制站组成。无人车可以从指挥所内利用卫星通信或地面通信进行遥控，也具备半自主工作模式。

“壁虎”无人车采用混合电驱动系统，动力部分由柴油发电机、蓄电池和4个轮毂电机组成。每辆车上装有1个机械臂，上面可以安装侦察部件。“壁虎”可以携带各种负载，也可作为拖车牵引一辆挂车。最大牵引重量为1500千克。

“壁虎”装有多种自主部件，可靠的实时通信是其性能发挥的关键。承包商选用了美国RTI公司的数据传输技术，可为通信和集成提供理想架构。RTI数据传输服务中间件模型也能确保“壁虎”未来的升级和扩充。在增加功能时，可以大幅缩短集成新软件所用的时间，并使该无人车系统与军用通信网络兼容。

◎法国Robbox无人车

Robbox可以译为“盒子机器人”，由法国塞拉工程公司与法国奈克斯特机器人公司联合研制，是一种大型后勤和多用途无人车。该无人车最大爬坡度为22°，过垂直墙的高度为250毫米。在遥控模式时，最大速度40千米每小时。采用柴油机驱动模式时，最大行程300千米。在电驱动时，其行驶速度为8千米/小时。

Robbox最大载荷为500千克，可以提供2千瓦的电力供车载设备使用。Robbox可分成两个模块，上部模块最大尺寸为2400×1200×400毫米，下部模块为1200×1500×550毫米。车底距地面为250毫米，具有优良越障机动能力。

Robbox无人车由独立的前轮和后轮模块组成，中间是一个连接平台，用于安装传感器或携带物资。该车在野外也可作为充电平台。柴油机功率为12.3千瓦，驱动电机功率15千瓦，配用的锂电池组容量为6千瓦时。

该无人车有三种不同的指挥与控制组件：基本配置只有遥控器，中级配置有数据链、6台摄像机和1台遥控器，专业配置要与第三方共同开发。2014年9月，Robbox无人车开始进行机动试验，2015年初开始进行作战评估实验。首要实验目的是验证该车的各种自主工作模式，尤其是跟随工作模式。

◎新加坡“耶格”8无人车

新加坡技术动力公司在2016年新加坡航展上披露了其先进机器人部研制的新型“耶格”系列无人车。其中的“耶格”8型长2.9米、宽1.6米，重1吨，可携带680千克的载荷。“耶格”8无人车配装了混合电驱动系统，满载时速度为16千米/小时。在电驱动模式下可行驶1小时，使用车载发电机充电的情况下续航时间达2小时。

需要解决的问题

目前的混动无人车的发展有几个问题需要解决。首先是噪音问题，虽然电动机的噪音很小，但柴油机的噪音却依然很明显。美国海军陆战队一直抱怨柴油机声音太大，在丛林作战中难以隐蔽。其次是态势感知，2015年美国海军陆战队作战实验室细化了混合动力无人系统的牵引和支持能力，可能会在车辆后方增加第三个传感器以改善其后方的态势感知能力，还将引入多光谱图像能力，以提高无人车对地形的识别和分析能力。