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“陆地勇士”-美国陆军单兵装备发展

2012-04-17

[注意]“陆地勇士”-美国陆军单兵装备发展路标(组图)




美国陆军的“陆地勇士(Land Warrior)”研究概念,可以称为单兵装备发展路标。这是有史以来“着眼于士兵被看作的一个完整武器系统”,士兵从战场上武器操纵者首次转变为一个综合武器系统的核心。借助于高科技,去提高士兵杀伤力、生存性、灵活性和目标捕获能力,将单兵和五个子系统一体化整合:武器子系统、综合头盔子系统、计算机/无线电子系统(CRS)、软件子系统、防护服与单兵设备子系统,用于陆军步兵五种类型需要:突击队员、空降兵、空中突击人员、轻载和机械化部队人员。

  从完整角度看,并不是士兵成为武器的附属,而是整套系统的核心“灵魂”,是把单兵的作战能力延伸、提升和扩展,从而使士兵具有前所未有的超强能力。美国陆军的目的是:“陆地勇士”系统将会允许士兵在军事行动中完全共享,命令、智能和其他的战斗信息是数字化分布式形态。除此之外,“陆地勇士”(Land Warrior)系统将会获得士兵在战场上一个更多的杀伤力和存活能力这一个存在的事实,而且将会使全部作战力量更积极。

  “陆地勇士”是美军在士兵脱离战车等装备后,在地面作战的需求开发。美国陆军将性能目标制定优先次序:第一个优先性是杀伤力;其次是生存性;第三,指挥控制。

  一、美军“陆地勇士”组成。


美军“陆地勇士”系统甚至在隅角的周围射击

  国外报道认为“首次,士兵的装备被设计好像是一个单独的、完全的武器平台。每个子系统和组成物被设计用于士兵。

  1、 武器子系统

  实现美国陆军目标优先次序首位杀伤性,武器子系统是实施手段。模块化武器子系统设计和制造基于M-16/ M-4步枪。武器子系统包括主要的电力相关光学部件,如弹道计算器、光电瞄准器、摄像机和激光测距仪/数字罗盘(LRF/DC)。LRF/ DC提供距离和方向信息给士兵。士兵从全球定位系统(GPS)联结自己位置,当需要间接火力和战斗识别呼叫时,士兵有精确的目标位置。这一个系统将会允许步兵在所有天气的类型下和在夜间操作。连同其他的组件,一个士兵能使自己不暴露在敌人的火力下。

  “陆地勇士”计划和“目标单兵武器系统”(Objective Individual Combat Weapon)平行发展,“目标单兵武器系统”由美国陆军正式命名为XM29。

  2、 综合头盔子系统(IHAS)

  综合头盔集合子系统(IHAS)使用先进材料,具有较轻的重量同时提供胜于美军目前头盔的壳体弹道防护。完整的综合头盔集合子系统比现有的头盔更轻和更舒服。IHAS的头盔安装了计算机和传感器显示装置,是对其它子系统到数字化战场的士兵界面。通过“头盔安装显示器”,士兵能观看计算机发出的图解数据、数字化地图、情报资料、部队位置,还包括安装在武器上热成像武器瞄准器(TWS)和摄像机的成像。这个新的能力允许士兵在一个隅角的周围检视、捕获一个目标,然后不暴露他自己并且射击武器,仅对敌人露出他的双臂和手。使用他的武器热成像瞄准器扫描一个区域,士兵将会能够看见区域的特性,包括地形和敌人位置,并且将会能够看穿欺骗伪装。安装在武器子系统上的夜视传感器显示装置的一个图像增强器,通向他的计算机信息处理机,并将处理后的信息显示在“头盔安装显示器”上面,这将会允许士兵面对在黑暗掩盖下的目标进行机动和交战。“陆地勇士”使用“头盔安装显示器”,将会允许步兵召唤情形映像、发送信息和请求火力支援,全部经过只是点一下一个“鼠标器”。


美军“陆地勇士”综合头盔子系统

  步兵将会把计算机/ 无线电子系统 (CRS) 附装在他的背包“负荷-支撑框架”(load-bearing frame)上。背包上面部分是无线电装置,下面部分包括计算机信息处理机和全球定位系统 (GPS) 模块。用于单兵设备,计算机信息处理机与无线电装置和全球定位系统(GPS)定位器融合在一起集成到CRS内,合并分开的显示装置、控制器和安装框体,因此减轻重量而且减少电源需要量。全球定位系统和无线电装置天线嵌入到负载框架内。

  一个连接到背包并且附着于士兵胸部的手指触摸操作装置,作用如同一个计算机鼠标,以及允许佩戴者变换屏幕、调节无线电、变换频率和传送数字信息。还有一些功能通过几个位于步枪上靠近扣板机的手指位置的按纽受控,这样允许士兵保持一个射击姿态。

  计算机/无线电子系统设计二种格局:指挥员(班长)版本(leader version)有二套无线电装置和一个位于前臂外侧扁平的平板显示器/键盘,而士兵版本只有一套无线电装置。无线电装置提供在一个有限制的距离上的班内声音和数据通信。指挥员版本无线电装置使用一套重新装配的商业无线电装置为基础,并且同SINCGARS SIP完全兼容。士兵无线电装置使用一套重新装配摩托罗拉(Motorola)公司制造的手持式商业无线电装置为基础。


附着于士兵胸部的手指触摸操作装置

  “陆地勇士”计算机/无线电子系统(CRS)提供战场信息一体化数字地图和位置/导航系统,士兵能够确定关于自己和其它友好单位两者和已知的敌人战场位置。这将会节省时间和使士兵在战斗中更有能力和更有战斗力。

  使用计算机/无线电子系统(CRS),指挥员和士兵或士兵之间能交换信息。举例来说,士兵使用他们安装在武器上的摄像机,能发送视频给他们的指挥员。通过增强指挥控制大大地改善情形察觉和生存性。综合全部这些提供给士兵,使士兵具有空前的战术意识,战术意识是一个士兵在战场上具有最好的力量/ 优势之一,在战场上表现非常积极。

  在计算机/无线电子系统的GEN II版本中,计算机和无线电将会被组合和植入到新的网络设备内。将会由一系列信用卡尺寸的卡片式系统组成,只是稍微比较厚一些。CRS开放式体系结构允许在未来升级中直接插入硬件和软件两者。系统也准备为将来实施提供战斗身份证和其它崭现的技术。

  4、 软件子系统

  “陆地勇士”(Land Warrior)软件子系统引导士兵的核心战场职能,显示处理、任务设备和电源管理。软件子系统包括战术和任务辅助模块;地图和战术覆盖图;收集和显示视频图像;也包括一个电源管理模块。“陆地勇士”(Land Warrior)将会在数字化战场上可共同操作。设计人员设置系统,能被更新和技术改进,模块体系结构允许直接插入/替换用于技术升级。对于士兵任务需求和参数选择,软件子系统允许士兵自己编制系统的菜单和功能操作。


指挥员(班长)版本扁平的平板显示器/键盘

  单兵携带式电源组件,可能使用新型“形状-适合”(form-fitting)电池,作为士兵装具一部分穿着活动时感到舒适,没有妨碍感;另外的一种可能性是发展一个“睡眠”(sleep)模式,当不使用时会自动地把设备设置在备用状态来保存电池能量。

  单兵携带式电源组件使用两块锂电池,美国陆军要求电源工作时间12个小时,将来使用“睡眠”模式后工作时间30个小时,

  单兵携带式电源组件使用可再充电型电池,用于作战任务可利用车辆的动力,部分任务和当作备份使用用完即可丢弃的一次性电池。

  5、 防护服与单兵设备子系统

  防护服和单兵设备子系统由建立在使用巧妙的“自动控制不稳状态技术”一种革命性背包框架设计所组成,用于士兵的自然身体活动弯曲。背包带使用快速脱扣器,使用士兵正确、快速脱掉背包。士兵的计算机/无线电联结必需的电缆集成到框架内。在活动的时候士兵能调整他的背包结构,从他的肩部到他的臀部调整负载分布。一个简单的调整, 然而它允许士兵更有效管理和携带他的战斗负荷而且具有较小的疲劳感。新的“陆地勇士”防具,例如头盔,减轻重量提供改良的冲击防护。“陆地勇士”(Land Warrior)防弹衣包括一个模块化可升级防护块保护士兵免于轻武器威胁。防护服和单兵设备子系统结合模块化防弹衣和可升级防护块能挡住轻武器射击的子弹冲击。
二、美国“陆地勇士”发展历史




美国陆军敌我识别(IFF)系统

洛克卫尔·柯林斯(Rockwell Collins)开发的彩色“头盔安装显示器”

  美国国防部的“陆地勇士”概念最早在1991年正式提出,后几乎取消研究计划,但美国陆军从1994年8月继续“陆地勇士”计划的研究。最初主要承包商是雷声(Raytheon)系统公司,分包商包括摩托罗拉公司、汉尼卫尔(Honeywell)公司、奥米伽(Omega)公司、GENTEX公司和Battelle公司。计划最初预计在2001-2014年之间花费二十亿美元,装备45,000套,期望于2016年形成战斗力。在1996财政年度计划中,全部系统成本被估计大约70,000美元。

  位于维吉尼亚州Belvoir堡的美国陆军士兵系统中心(U.S. Army Soldier Systems Center),负责管理和发展一个演变的“陆地勇士”系统,美国陆军想方设法降低成本,已经成功的通过使用COSTS(商业的现货产品) 硬件代替设计和测试周期较缓慢的定制硬件。举例来说,“陆地勇士”系统的最初计算机成本32,000美元并且仅有一个供货方,计算机现在成本440美元并且可以从大约12个供货方购买。美国陆军期望通过有效的成本管理、技术突破与飞速进步、大批量装备和通过新设计将成本降至10,000 -15,000美元,成本方面大幅降低被美国陆军称为主要得益于“技术上戏剧性的变化”。

  为了被陆军士兵接受,“陆地勇士”系统计划在2004财政年度初期重量不能超过84磅,电子系统重量大约12磅。将来将会进一步减少全部的系统重量。

  2000年9月,管理部门要求承包商提供70套“陆地勇士”示范系统,美国陆军第82空降师的一个小组在北卡罗来纳州布拉格(Bragg)堡实施“陆军勇士”系统的第一次操作试验。计划在2004年“陆地勇士”系统最新一种更轻、成本更可负担、更先进的型号完成并且初始装备部队。美国陆军将继之以一个更精心设计的士兵系统,第2代/21CLW(Generation II/21 CLW)计划。GEN II将会是更紧凑、能量效率更高,可生产,费用可负担和生存力更强,而且将会更容易进入数字化战场之内被整合。

  三、美国“陆地勇士”和相关装备目前进展和发展趋势

  1、美陆军决定搁置“陆地勇士“初级能力型的研发,推出“陆地勇士-斯特瑞克”系统

  2003年6月,由于原计划2004年装备部队的“陆地勇士”初级能力型存在诸多问题,决定改为“陆地勇士-斯特瑞克”系统。“陆地勇士”系统通过美军新型“斯特瑞克”步兵战车连接到陆军战术网络,可以下载最新战场信息。该系统还将与“21世纪旅及旅以下部队指挥”(FBCB2)系统实现互操作,FBCB2系统是美国数字化陆军的指挥与控制中心。

  生产“斯特瑞克”步兵战车的通用动力公司成为新系统主承包商,泰利斯通信公司将成为该合同的子合同商。

  2、美国陆军敌我识别(IFF)系统发展

  为了应对现在战场上渐增的误伤问题,1991年后美国加紧研制美国陆军敌我识别(IFF)系统,目前美军正研制普通单兵间识别用的“徒步式单兵作战识别系统”(CIDDS)、数字化单兵作战用的“陆地勇士作战识别系统”(LW-CIDS)及武装直升机对单兵作战识别的系统(HDSIDS)。数字化单兵作战用的“陆地勇士作战识别系统”(LW-CIDS)由武器分系统、头盔分系统及背包分系统三部分组成。武器分系统包括1个激光询问器和1个发射机应答器装置;头盔分系统包括4个激光探测器、1个发射机应答器装置和平面阵列天线。

  美国目前有几个公司设计制造CIDDS系统,美国通用公司制造的产品成功的用于“陆地勇士”、力量XXI“陆地勇士”(Force XXI Land Warrior)和“空中勇士”(Air Warrior)计划。通用公司在1997年7月被美国陆军授予CIDDS 工程与制造研制(EMD)承包合同,1999年4月原型进行系统发展测试,2000年初开始进入美国陆军。通用公司CIDDS系统中武器分系统激光询问器重量461克,头盔发射机应答器装置重量335克。

  3、美国陆军“目标单兵武器系统”(OICW)系统发展

  美国陆军目标单兵战斗武器先进技术示范(ATD),提供一个提高的能力用于21世纪步兵,潜在选择代替M16步枪、M203 枪榴弹发射器和M4卡宾枪。计划指导方针起源于轻武器总体规划(SAMP)和联合服役轻武器总体规划(JSSAMP)。OICW- ATD被JSSAP管理。“目标单兵战斗武器”将会是能够发射动能射弹和空中爆裂碎片弹药的一个轻重量武器。

  美国陆军在1994年开始正式研究,经过近10年发展,现在用于“陆地勇士”武器子系统的“目标单兵武器系统”由美国陆军正式命名为XM29,能够使用20mm高爆炸药(空中爆裂) 射弹和5.56mm动能射弹。

  4、其它技术创新和发展

  目前技术发展超出原先预测,美国陆军成功地研制出了“直播”样机(live prototype)头盔;骨传导技术是使用硬币大小的传感器,能够将头盔内部的振动转换为声音,可使整个部队进行低声通话,声音通过清晰的音量转换后传达到接收器,在以后10年或更长时间内有望研制成功;综合头盔子系统(IHAS)的头盔显示器将运用彩屏技术;通讯系统实现超视距通讯能力;目前许多国家正致力于开发全波谱隐身涂层和自动变色材料。还有诸多形形色色的先进技术正在加紧开发。

  三、美国“陆地勇士”存在诸多不足

  首先提到重要一点是,美国“陆地勇士”概念最早在1991年正式提出,经过近十年的发展,有些初始设计思想和现在的情形存在偏差。

  1、性能目标优先次序面临挑战

  美国陆军将性能目标制定优先次序:第一个优先性是杀伤力;其次是生存性;第三,指挥控制。现在美国陆军的优先次序面临挑战。

  从战场实际来看,在战场中出现“误伤”比例增加、城市巷战增多、无人化武器系统突飞猛进等新情况。因此,“陆地勇士”系统应该将指挥控制列为第一优先性,从某种角度来看,随着无人化武器系统应用日益广泛,人和战场脱离直接接触有望在陆军获得突破,单兵将指挥和协同无人机器系统作战,战场火力主要由这些无人化地面机器系统来提供。美国陆军进行的最复杂的开发计划“未来作战系统”中要求不载人坦克能向敌人发射子弹和炮弹。计算机系统则将借助3,300万条软件指令,把所有车辆、武器系统、士兵和指挥员的信息一体化,以便部队更好地了解战斗进程。

  2、追求全面只能当作发展的整体构思和技术管理方式,付诸应用产品可能永远达不到目标武器系统追求全面和高指标性能,能激发和促进技术创新和进步,充分发掘潜能。主要作用是技术创新上,每一项新的指标提出,是基于现有技术的极限之外,只有全新技术才能完善解决。美国提出“陆地勇士”计划和更高目标的“2025年未来武士”计划,来描绘完美单兵作战的框架。这些目标是预期的,要面对时间和技术进步两大重要因素。从防护服与单兵设备子系统来看,应付传统动能射弹和弹药碎片能发挥重要作用,但对于一些新概念武器如新出现的“温压弹”、尖端“激光武器”、“微波武器”和处于极端机密概念阶段的如“次声波”等诸多新杀伤机理武器,将面临失效的情况。武器系统从提出到全面部署需要一定时间周期,随着时间推移,有些计划目标可能逐渐丧失先进性,但追求全面始终是强大和持久的动力。

  3、“陆地勇士”一些正在研制的子系统将可能被淘汰

  美国武器系统发展中将注意力集中在新型武器上,如取消传统型“十字军”重型自行火炮计划而采用全新概念和技术的“金属风暴”,可以看出在传统型武器基础上提高杀伤力的技术路线面临改革,美国希望在长期武器发展计划中,更多的引入全新技术,尽量避免单纯采用改进、提升传统型技术武器的路子,拉大与其他国家之间的技术差距。

  目前“陆地勇士”系统杀伤力的核心武器子系统,终究是以传统型步枪为基础加以模块化改进。据有关报道,美国新近目标期望于2016年形成战斗力。按目前武器技术方面进展,到期现在正在发展的武器子系统将有可能面临新型武器,如激光器等有力挑战。

  美国发展“陆地勇士”系统具有开创性,是武器系统发展的里程碑,是美国第一种基于单兵为核心的完整武器系统。世界上许多国家也在展开类似系统研究,如法国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、瑞典、荷兰、日本、以色列和俄罗斯等国和北约组织。因此可以预见一点,未来战场上直接参战人员的数量减大大减少,单兵将具有前所未有的能力。从技术角度来看,可能是实现人和战场脱离,地面无人作战时代的开端。

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陆地勇士”系统杀伤力的核心武器子系统,终究是以传统型步枪为基础加以模块化改进。据有关报道,美国新近目标期望于2016年形成战斗力。按目前武器技术方面进展,到期现在正在发展的武器子系统将有可能面临新型武器,如激光器等有力挑战。

  美国发展“陆地勇士”系统具有开创性,是武器系统发展的里程碑,是美国第一种基于单兵为核心的完整武器系统。世界上许多国家也在展开类似系统研究,如法国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、瑞典、荷兰、日本、以色列和俄罗斯等国和北约组织。因此可以预见一点,未来战场上直接参战人员的数量减大大减少,单兵将具有前所未有的能力。从技术角度来看,可能是实现人和战场脱离,地面无人作战时代的开端。

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