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外骨骼、機甲、高達?

2020-10-21 19:42 作者:第1000個OTAKU  | 我要投稿

本文是在整合網(wǎng)絡(luò)上一些對外骨骼、機甲以及高達的討論中的觀點基礎(chǔ)上,結(jié)合自身理解而成??隙ㄓ泻芏嗖蛔阒幍摹?/p>

外骨骼的定義就不抄百科上的文字了,就對其使用的目的下一個簡單定義:不影響使用者原有的工作能力條件下,提高工作效率。外骨骼這一概念很早就被提出,相關(guān)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用試驗也進行了很久,然而就軍事運用來說還沒有大規(guī)模使用的跡象,民用領(lǐng)域也沒有得到廣泛的應(yīng)用。因此就目前的情況來說,外骨骼技術(shù)還停留在研究階段,仍有許多問題沒有解決,還無法大規(guī)模應(yīng)用到生產(chǎn)生活中。民用領(lǐng)域是外骨骼發(fā)展的藍海,在工業(yè)、醫(yī)療、物流等行業(yè)都有探索發(fā)展,根據(jù)各類報道來看已經(jīng)有小范圍的運用。發(fā)揮的作用有輔助人體進行活動、增加單人的勞動效率或緩解勞動強度。具體到個例便是幫助殘障人士恢復(fù)行動力,增加工人的搬運能力,緩解由于長時間勞動帶來的疲勞或損傷。

《死亡擱淺》.jpg

外骨骼其運用場景目前也局限于民用和非一線的軍事行動中。而軍用外骨骼主流的還是以增加單兵的背負(fù)能力為主要目的,并沒有出現(xiàn)科幻作品中的附加裝甲和武器的設(shè)計。外骨骼按有無外動力驅(qū)動可以分為動力外骨骼和被動式外骨骼,按力的作用位置可以分為上肢、腰部以及下肢外骨骼,本文主要以下肢外骨骼為討論對象。

外骨骼沒有大規(guī)模準(zhǔn)備的原因與其缺點帶來的問題有關(guān)。

首先就是外骨骼的動力源問題。現(xiàn)有的動力主要依靠電驅(qū)動,而電池技術(shù)仍無法解決小型化和長續(xù)航、高輸出的矛盾,因而使用環(huán)境被限制在能頻繁更換電池或可以直接依靠拖線來供能的工作環(huán)境中。而被動式外骨骼受制于體積和依舊依靠人體驅(qū)動的限制,增加的負(fù)重能力較為有限。?

最近的新聞,明顯是用電池的

其次就是外骨骼的靈活性問題。肌肉和骨骼組成的活動結(jié)構(gòu)擁有較大的自由度與靈活性,而機械想要模擬出各種動作則需要大量的連接機構(gòu),導(dǎo)致其動力上需要更多的著力點,使得結(jié)構(gòu)上也變得復(fù)雜;另外動力式外骨骼還有一個問題就是動力的遲滯,動力的輸出無論是采用微電機還是液壓氣壓,都不可避免的遇到動力的遲滯問題,加上人體動作捕捉并轉(zhuǎn)換成指令輸入的延遲,使得在靈敏度上始終無法做到和沒有使用時一樣。?

醫(yī)療用的話靈活倒是可以不太考慮

前面兩點導(dǎo)致了其造價也難以降低,目前從公布的信息來看,被動式外骨骼較低的技術(shù)難度和成本得到軍方的青睞,但也并沒有變成制式裝備普遍應(yīng)用。高昂的造價也限制了其民用領(lǐng)域的發(fā)展,目前只有在比較大的工廠中采用了外骨骼技術(shù),而就使用的效果看也并沒有帶來跨越式的效率提升。而在物流、醫(yī)療領(lǐng)域則仍處于研究階段,其原因也還是成本過高,提高的效率也無法抵消其造價,并且可替代性較高,沒有迫切的需求。

如果沒有外骨骼的話那就來兩個人也能般啊!

軍事領(lǐng)域中動力外骨骼被寄予厚望,其原因是動力外骨骼在附加裝甲之后就變成過去科幻作品中的機甲。而被動式外骨骼在功能上和手推獨輪車無異,無非是增加了便利性和靈活性,其上限和下限都不高,也限制其裝備重型附加裝甲的可能。因此要想結(jié)合外骨骼與裝甲就必須走動力外骨骼的路線,這樣,機甲就誕生了。

“機甲是男人的浪漫”。

既然是基于浪漫主義的東西那就往往不切實際,機甲在戰(zhàn)爭中尷尬的定位注定了其不會實際存在于真實的戰(zhàn)場之上。

首先就是機甲使用何種等級的火力?這里把火力分為三個等級:單兵、支援、重型。

單兵級就是步兵手中的步槍以及部分可以由步兵攜帶的榴彈發(fā)射器,上限是通用機槍;支援級就是由幾個士兵共同操作才能使用的重機槍或重型榴彈發(fā)射器,反坦克火箭/導(dǎo)彈、無后坐力炮也算在內(nèi),迫擊炮由于是曲射武器及攻擊時往往處于較后方不做討論;重型級就是安裝在車輛上的機炮或者坦克炮,這已經(jīng)是陸軍直射火力的天花板。很明顯,機甲能攜帶的只能是支援級甚至單兵級別的火力,但是目前這些火力在戰(zhàn)場中通過多人攜帶操作也能完成任務(wù),從效費比角度看不出換用機甲進行攜帶的必要。

其次就是機甲的防護是一個什么水平?與火力等級對應(yīng)的就是防護等級。因為機甲里面還是要,也只裝一個人,所以體型上不可能比人大太多甚至超過坦克的水平。這直接決定了其防護水平不能高于坦克,而自己所攜帶的反坦克武器已經(jīng)能輕松對付現(xiàn)有的坦克裝甲,這樣機甲間便和現(xiàn)在步兵一樣屬于能相互殺傷的情況,或更易。因此防護等級只能是免疫單兵級火力,面對更高的火力時便不一定能有效防御,僅僅是對單兵或低等級的支援火力有防御能力并不能帶來什么優(yōu)勢,尤其是在雙方都有機甲的情況下。

再有就是其機動性的天生弱點。

機甲采用的是雙足結(jié)構(gòu)進行機動,這種結(jié)構(gòu)實際上并不比輪履有多大的優(yōu)勢,過去輪履無法到達但單兵能到達的地方,機甲也不一定能到達。還有就是雙足支撐結(jié)構(gòu)對保持射擊的穩(wěn)定性來說十分困難,比輪履需要更多的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)來保證射擊的精度,并且為了提高防御或火力而采取較大體積及重量的時候,原有的單兵靈活性就不復(fù)存在,還喪失了部分靈活度。從長途奔襲機動的角度看雙足的機甲更是全面弱于輪履,無論是速度還是續(xù)航上。

機甲是基于高科技加持下的產(chǎn)物,因此其戰(zhàn)場感知能力就必須比現(xiàn)有的坦克和單兵更高才是。這種戰(zhàn)場感知應(yīng)具實時處理3個問題:這是哪?(戰(zhàn)場環(huán)境)我和我的隊友在哪?(聯(lián)絡(luò)指揮協(xié)同)敵人在哪?(情報收集)而若想具備這種能力就必須大量采用各種傳感器以及探測設(shè)備,人機的交互水平也要達到甚至高于現(xiàn)代的先進戰(zhàn)機的水準(zhǔn)。若依舊是采取操作者通過目視等基礎(chǔ)手段來進行,哪機甲和裝備火器的中世紀(jì)全披甲騎士無異。

通過上面的分析不難看出,若想讓機甲發(fā)揮作用,在上面堆砌的裝備水至少要高于一個現(xiàn)代化的步兵班,而這樣一來作戰(zhàn)還沒確定效果提升多少,成本就提高了不止一個步兵班。加上機甲本身的復(fù)雜性,維護上的困難度不會比對裝甲車輛的小。增加成本的同時也增加了后勤的壓力,對整個體系來說也是沒有合適的位置來與之配合。因為成本和規(guī)模是此消彼長的,高成本意味著小規(guī)模,小規(guī)模就無法影響到整個體系,只能是作為特種作戰(zhàn)力量,并且還收到諸多方面的限制。而大規(guī)模就意味著低成本低配置,其發(fā)揮的效果就得不出機甲能替代現(xiàn)有輪履式裝備或可以全面提升步兵作戰(zhàn)水平的結(jié)論。若僅僅是作為支援火力的提升,那機甲帶來成本的提高遠(yuǎn)大于效率的提升。因此結(jié)論就是機甲既不能取代輪履裝甲車單位的地位,也無法高效的提高步兵的戰(zhàn)斗水平。

這玩意搞出來真只會要50?

當(dāng)然外骨骼也不是一點用也沒有,前面提到外骨骼在民用和非一線作戰(zhàn)方面的應(yīng)用前景十分被看好。近期有關(guān)我軍的外骨骼應(yīng)用的新聞里就有用于醫(yī)療救護和物資搬運的實例,外骨骼設(shè)計使用的初衷就是提高勞動效率,從公布的視頻來看確實達到了目的。還有就是在高原作戰(zhàn)中,由于高原環(huán)境的特殊性,外骨骼能有效減輕人員的負(fù)重強度,對提高保障水平很有幫助。 但是大規(guī)模鋪開還是要進一步降低成本,擴大使用范圍和提高人機協(xié)調(diào)能力。

民用情景是非常廣的,當(dāng)然得夠便宜

瀏覽有關(guān)外骨骼和機甲的討論中,發(fā)現(xiàn)討論的中有一個一直在討論卻又被忽略的問題:步兵在未來戰(zhàn)爭中的發(fā)展方向。

步兵作為最最基礎(chǔ)的兵種,步兵在各種烈度的戰(zhàn)斗中都有一席之地,其地位是無可撼動替代的,這點毋庸置疑。只要進行地面作戰(zhàn),就需要步兵進行占領(lǐng)與控制,裝甲部隊可以通過機動性進行快速的穿插,但后面清除殘余的工作仍需要步兵來完成。因此在探究步兵未來的發(fā)展方向前首先要搞清目前步兵發(fā)展的瓶頸,以我的觀察有以下幾點:

一是裝備的重量在逼近人體的極限。

現(xiàn)代單兵個人裝具的重量根據(jù)任務(wù)和裝備水平的不同有著很大的浮動空間,以空降兵為例的話能達到50公斤,當(dāng)然進入戰(zhàn)斗狀態(tài)時單兵所負(fù)載的重量在15-16公斤左右,擔(dān)負(fù)攜帶重武器任務(wù)的要更多。目前來看著已經(jīng)逼近單兵所負(fù)擔(dān)的最大的戰(zhàn)斗負(fù)載了,再往上附加設(shè)備將會帶來作戰(zhàn)能力的降低,因此單兵裝備的發(fā)展都強調(diào)輕量化。行軍的時候攜帶過重的物品也會極大的削弱部隊的機動力,特別是在高原之類的環(huán)境中,對人員的消耗直接影響作戰(zhàn)的能力。

二是裝備的邊際效益加大。

現(xiàn)代軍事裝備是現(xiàn)代科技工業(yè)的集大成者,而裝備的發(fā)展正面臨著裝備越來越貴但效果越來越小的問題,加之步兵的裝備有的要普及到每一位作戰(zhàn)人員有的則要根據(jù)任務(wù)特殊性進行特殊化定制,因此在成本控制上面臨著太多無法協(xié)調(diào)的矛盾。

三是作戰(zhàn)環(huán)境的改變。

這與步兵所處的體系地位以及軍事理論沒有新的革命性的創(chuàng)新有關(guān),步兵所面對的作戰(zhàn)環(huán)境是最復(fù)雜的,現(xiàn)階段幾乎無法用人工智能進行全面的模擬分析。而現(xiàn)代戰(zhàn)爭中步兵的作戰(zhàn)能力起到?jīng)Q定性作用的可能越來越小,因為在空軍和裝甲部隊決戰(zhàn)之后,整個局勢就基本定調(diào)了。步兵為主的地面戰(zhàn)斗更多的是鞏固基本局勢的結(jié)果,除非戰(zhàn)爭的規(guī)模是比較小的,或者只是雙方的主要戰(zhàn)斗手段就是依靠步兵推進,否則在空中優(yōu)勢以及裝甲集群的沖擊下由步兵構(gòu)成的防線只剩下何時被突破的問題。

因此我認(rèn)為步兵的發(fā)展方向是更加的智能化和精簡化。

所謂智能化就是更高的戰(zhàn)場感知能力,人體自身的感知能力是有限的,并且小隊間的信息交流對作戰(zhàn)的提升依舊有很大的潛力可挖。不僅是小隊間的通訊,單兵的感知還要能融入整個作戰(zhàn)體系中去,任意單個士兵就能為支援火力指示目標(biāo),或根據(jù)被標(biāo)記的敵方目標(biāo)來進行戰(zhàn)術(shù)機動和攻擊。通過整合各個單位的訊息構(gòu)建整體的戰(zhàn)場態(tài)勢情況,更加直觀的分析戰(zhàn)場上敵我動向。精簡化就是提高單兵的作戰(zhàn)能力,從而減少所需要的參戰(zhàn)人員數(shù)量,減少的部分可以由無人裝備來補充。這與無人化并不矛盾,現(xiàn)階段全面的無人化難以實現(xiàn),人類步兵仍是攻克占領(lǐng)的基礎(chǔ),無人化則可以消除人類士兵減少后的火力降低和減輕人類士兵的戰(zhàn)斗負(fù)擔(dān)。

這些發(fā)展方向確實是可以借由外骨骼來進行實現(xiàn),前提是不僅解決了動力問題還要進一步降低成本。類似于《明日邊緣》中的外骨骼基本上是外骨骼發(fā)展的終極形態(tài)了,因為技術(shù)再向后發(fā)展其技術(shù)路線一定是全面的無人化。因為相較于機器的昂貴造價,人員的培養(yǎng)才是更加高昂的成本。一個訓(xùn)練有素的士兵和剛拿到槍的暴民在戰(zhàn)斗力上有著天壤之別,更不用說執(zhí)行特種作戰(zhàn)的特種兵,而未來更強調(diào)精準(zhǔn)打擊和重點殲滅的戰(zhàn)爭中,步兵要么通過數(shù)量來執(zhí)行占領(lǐng)管制要么用質(zhì)量來執(zhí)行特殊任務(wù),因此步兵將會以這兩種形式來面對未來的戰(zhàn)場。

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天花板,再往上就AI大軍了

被動式機甲直接目的是減輕負(fù)擔(dān)或讓人能攜帶更多更重的物品,那么其作用就和手推車是一樣的,只是在行動上更靈活方便。而動力外骨骼或機甲其本質(zhì)上就還是中世紀(jì)全身包裹鐵甲的騎士的火器升級版而已。所以很多時候能看見動力機甲拿著熱能切割機在進行武士決斗的科幻作品。而高達,就是機甲面對火力防護和機動性問題水多加面面多加水的最終結(jié)果。其實人形兵器無論有沒有重力條件限制都不適合戰(zhàn)爭,同等技術(shù)水平下升級現(xiàn)有的裝備就能達到更好的效果。因此對于動力外骨骼和機甲高達的喜愛確實是一種不考慮實際的浪漫主義。但是嘛,爽就對了,什么實際不實際的。


只是裝飾那圖我就不放了。


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