新材料新技术在军事装备领域的应用

李红阳

1.虚拟现实技术在军事上的应用

1.1虚拟战场环境

虚拟战场环境采用虚拟现实软、硬件技术处理诸如战场地形、战场场景、战场情况、战场人员和战场装备等各类重要的相关数据，为用户营造出逼真的三维战场环境。从国外目前的发展状况看，发达国家的军队一般将战场环境的虚拟仿真纳入到未来作战指挥系统的研究规划里，并将其发展为核心力量。美国军方先后研发出SUMNET，AUTD SNOW，JECM 等计划，目的是打造一个先进的虚拟战场，演示装备在作战环境下的技战术性能。我军也可以营造出同样逼真的虚拟战场环境，模拟执勤、处突和反恐等实际任务中的各种情况，以此提高训练效果，有效提高部队战斗力。

1.2军事训练

虚拟现实技术为军事训练提供了一种全新的方法。通过模拟真实车辆和真实人员，学员可以真实感受到自身情况的影响，在低风险低能耗的训练环境中提高部队单程或小范围作战的技能，因此，它被广泛运用于世界各国的军队中。目前，虚拟现实技术已经在军事训练中有了广泛的应用。

1.3单兵模拟训练

基于虚拟现实军事仿真训练最初针对的是个体作战武器装备，所以在单兵训练系统中的应用也最为成熟和普遍。ESR 2000系统由美国ETC公司研发制造，用于美军的模拟射击训练。该系统具有空间目标显示以及多用途训练辅助功能，为各类轻武器射击训练和战术研究提供了科学的技术措施。美国波音公司的遥控分辨率视觉调节器是该公司新开发的飞行员训练视觉显示辅助系统。早在几年前，美国军方曾用它来进行高速喷气机、旋翼机和山地丛林作战的培训，以及可视化、虚拟样机和分析的演示。

2. 3D打印技术在军事伪装中的应用

2013年，中国中央电视台和美国华盛顿邮报等多家媒体先后报道了美国人利用独特的3D打印技术制作枪支的新闻，这一技术仿佛在一夜之间就进入了平常人的视野。3D打印技术如果能运用在军事伪装领域，同样将会推动伪装理论研究、伪装材料发展和伪装技术的革新，将为军事伪装的方法改进和技术应用等开辟新的天地。

2.1能生能长的“植物毯”

传统意义上的植物伪装是指利用采集植物或者改变植物颜色的方法对目标实施外层伪装。

如果将3D打印技术运用在植物伪装上，无疑将具有独到的优势，其最大特点就体现在打印原料和打印模型结构上。试想如果将背景上的植物细胞培养成为打印原料，以植物组织结构作为打印材料，那么打印出来的植被层将成为天生的“伪装毯”，他们具有植物的生命特征，能将目标与背景融为一体，并且能呼吸、会生长。

美国斯坦福大学的肖恩·坎普教授与同事3月4日在《科学》杂志上发表文章宣称，他们利用自制的3D打印机创造出了类似于生物组织的材料模型。在不同级别的3D打印机中喷射出大量由脂质所包裹的液滴，這些液滴相互交错，形成网络结构，组合而成质地特别的新材料。该材料与大脑里的纤维组织类似，可以折叠成像肌肉一样活动，而且具有像神经细胞一样的通信网络结构来相互联络，以尽快修复或增强亟待完善的器官。人体组织尚能打印，植物伪装毯在作战伪装中的应用则更是指日可待。

2.2惟妙惟肖的“背景壳”

3D打印技术由平面设计逐步发展到三维空间后，可以制造出其他手段无法达到的各种外形。灵活运用这点就能够真实有效地创造出足以隐真示假的“背景层”，能非常巧妙地将目标融于背景之中，利用目标现地材料（岩石、土壤、植被等）作为特殊“墨水”，依背景和目标外形（背景高差、土堆、山包）设计遮障物外形结构，制作出高仿形伪装背景壳对目标实施伪装，达到惟妙惟肖的伪装效果。

背景壳特别适合国防工程及单个技术兵器等目标的伪装，与聚氨酚发泡材料和沙石仿形材料制作相比，3D打印不需要作业设施和模型模具，可以直接依背景地形设计三维仿形薄壳模型，再利用现地背景材料作为打印材质打印出伪装背景，

不仅缩短了作业时间，提高作业效率，还能依背景制作出复杂的外形结构。随着3D打印技术走向现代化和产业化，作业成本也将会随之大大降低。

要适应实战化和快速伪装的要求，背景壳伪装必须建立3D伪装遮蔽物结构模型库。

利用计算机建模软件建立背景伪装模型，将建立的三维模型“分割”成逐层部分，引导打印机逐步打印出成品。

建库时要按照伪装目标的类型、外形、尺寸，背景等特点采取伪装措施，选用的伪装材料等作为建库的标准。建库时，可根据目标伪装类型，如国防工程伪装、单个技术兵器、车辆类型等分类建库。建库软件多采用CAD或3D模型制作软件。鉴于目前3D打印机打印幅度较小，而实际需伪装的目标而积或体积都较大，在没有大型打印机之前，设计时可将各类遮蔽结构物分块、分区规划建模，分区打印后进行组装拼装使用。

2.3能动会跑的“假目标”

3D打印技术是一项前沿和高度先进的技术，可以实现传统制造业的转型升级，满足个性化定制和生产复杂困难产品的需求。

世界上第一台3D打印车已经发布，速度高达112Km/h。该团队创始人塔克西姆表示：这辆车的开发是一个里程碑，将切实助力“数码创造业”的发展。真汽车都能通过3D打印出来，制作假目标更应该是3D打印技术的拿手好戏。

3D打印技术制作假目标应充分考虑如下几个方面。

打印材料的选取。由于军事目标基本上由金属构造，具有特别的红外以及雷达征候，假目标打印材料必须兼顾其战、技术要求。材料选取时应具有真目标的材料特性，其外部结构以金属材料为主，具备真目标的各种暴露特征，为了节约成本，其内部结构则采用较便宜的塑料材料，根据作战需要，在设计过程中可减少其内容结构组成或降低其表面材料的厚度，除特殊要求外，一般打印假目标外部特征进行模拟就行。

打印结构件大小。为了更好地欺骗和迷惑敌人，假目标3D模型建库时应按1：1比例进行建模，目前市场上实施打印的是小型商用打印机，无法对大型目标构件进行一次性成型打印，所以假目标构件的大小则要根据打印的打印幅度将3D模型进行分块分区设计，并在区块连接处设计成桦卯结构，便于实施作业时拼装和连接，从而解决当前没有大型打印机的难题。据笔者了解，我国科研机构也正在进行3D打印机的研究和研制，部分大学科技人员已初步研制出了大型的3D打印机。随着技术的发展，将来一定能一次成型大型假目标。