外骨骼、机甲、高达?
本文是在整合网络上一些对外骨骼、机甲以及高达的讨论中的观点基础上,结合自身理解而成。肯定有很多不足之处的。
外骨骼的定义就不抄百科上的文字了,就对其使用的目的下一个简单定义:不影响使用者原有的工作能力条件下,提高工作效率。外骨骼这一概念很早就被提出,相关的基础研究和应用试验也进行了很久,然而就军事运用来说还没有大规模使用的迹象,民用领域也没有得到广泛的应用。因此就目前的情况来说,外骨骼技术还停留在研究阶段,仍有许多问题没有解决,还无法大规模应用到生产生活中。民用领域是外骨骼发展的蓝海,在工业、医疗、物流等行业都有探索发展,根据各类报道来看已经有小范围的运用。发挥的作用有辅助人体进行活动、增加单人的劳动效率或缓解劳动强度。具体到个例便是帮助残障人士恢复行动力,增加工人的搬运能力,缓解由于长时间劳动带来的疲劳或损伤。

外骨骼其运用场景目前也局限于民用和非一线的军事行动中。而军用外骨骼主流的还是以增加单兵的背负能力为主要目的,并没有出现科幻作品中的附加装甲和武器的设计。外骨骼按有无外动力驱动可以分为动力外骨骼和被动式外骨骼,按力的作用位置可以分为上肢、腰部以及下肢外骨骼,本文主要以下肢外骨骼为讨论对象。
外骨骼没有大规模准备的原因与其缺点带来的问题有关。
首先就是外骨骼的动力源问题。现有的动力主要依靠电驱动,而电池技术仍无法解决小型化和长续航、高输出的矛盾,因而使用环境被限制在能频繁更换电池或可以直接依靠拖线来供能的工作环境中。而被动式外骨骼受制于体积和依旧依靠人体驱动的限制,增加的负重能力较为有限。

其次就是外骨骼的灵活性问题。肌肉和骨骼组成的活动结构拥有较大的自由度与灵活性,而机械想要模拟出各种动作则需要大量的连接机构,导致其动力上需要更多的着力点,使得结构上也变得复杂;另外动力式外骨骼还有一个问题就是动力的迟滞,动力的输出无论是采用微电机还是液压气压,都不可避免的遇到动力的迟滞问题,加上人体动作捕捉并转换成指令输入的延迟,使得在灵敏度上始终无法做到和没有使用时一样。

前面两点导致了其造价也难以降低,目前从公布的信息来看,被动式外骨骼较低的技术难度和成本得到军方的青睐,但也并没有变成制式装备普遍应用。高昂的造价也限制了其民用领域的发展,目前只有在比较大的工厂中采用了外骨骼技术,而就使用的效果看也并没有带来跨越式的效率提升。而在物流、医疗领域则仍处于研究阶段,其原因也还是成本过高,提高的效率也无法抵消其造价,并且可替代性较高,没有迫切的需求。

军事领域中动力外骨骼被寄予厚望,其原因是动力外骨骼在附加装甲之后就变成过去科幻作品中的机甲。而被动式外骨骼在功能上和手推独轮车无异,无非是增加了便利性和灵活性,其上限和下限都不高,也限制其装备重型附加装甲的可能。因此要想结合外骨骼与装甲就必须走动力外骨骼的路线,这样,机甲就诞生了。
“机甲是男人的浪漫”。
既然是基于浪漫主义的东西那就往往不切实际,机甲在战争中尴尬的定位注定了其不会实际存在于真实的战场之上。
首先就是机甲使用何种等级的火力?这里把火力分为三个等级:单兵、支援、重型。
单兵级就是步兵手中的步枪以及部分可以由步兵携带的榴弹发射器,上限是通用机枪;支援级就是由几个士兵共同操作才能使用的重机枪或重型榴弹发射器,反坦克火箭/导弹、无后坐力炮也算在内,迫击炮由于是曲射武器及攻击时往往处于较后方不做讨论;重型级就是安装在车辆上的机炮或者坦克炮,这已经是陆军直射火力的天花板。很明显,机甲能携带的只能是支援级甚至单兵级别的火力,但是目前这些火力在战场中通过多人携带操作也能完成任务,从效费比角度看不出换用机甲进行携带的必要。
其次就是机甲的防护是一个什么水平?与火力等级对应的就是防护等级。因为机甲里面还是要,也只装一个人,所以体型上不可能比人大太多甚至超过坦克的水平。这直接决定了其防护水平不能高于坦克,而自己所携带的反坦克武器已经能轻松对付现有的坦克装甲,这样机甲间便和现在步兵一样属于能相互杀伤的情况,或更易。因此防护等级只能是免疫单兵级火力,面对更高的火力时便不一定能有效防御,仅仅是对单兵或低等级的支援火力有防御能力并不能带来什么优势,尤其是在双方都有机甲的情况下。
再有就是其机动性的天生弱点。
机甲采用的是双足结构进行机动,这种结构实际上并不比轮履有多大的优势,过去轮履无法到达但单兵能到达的地方,机甲也不一定能到达。还有就是双足支撑结构对保持射击的稳定性来说十分困难,比轮履需要更多的稳定结构来保证射击的精度,并且为了提高防御或火力而采取较大体积及重量的时候,原有的单兵灵活性就不复存在,还丧失了部分灵活度。从长途奔袭机动的角度看双足的机甲更是全面弱于轮履,无论是速度还是续航上。
机甲是基于高科技加持下的产物,因此其战场感知能力就必须比现有的坦克和单兵更高才是。这种战场感知应具实时处理3个问题:这是哪?(战场环境)我和我的队友在哪?(联络指挥协同)敌人在哪?(情报收集)而若想具备这种能力就必须大量采用各种传感器以及探测设备,人机的交互水平也要达到甚至高于现代的先进战机的水准。若依旧是采取操作者通过目视等基础手段来进行,哪机甲和装备火器的中世纪全披甲骑士无异。
通过上面的分析不难看出,若想让机甲发挥作用,在上面堆砌的装备水至少要高于一个现代化的步兵班,而这样一来作战还没确定效果提升多少,成本就提高了不止一个步兵班。加上机甲本身的复杂性,维护上的困难度不会比对装甲车辆的小。增加成本的同时也增加了后勤的压力,对整个体系来说也是没有合适的位置来与之配合。因为成本和规模是此消彼长的,高成本意味着小规模,小规模就无法影响到整个体系,只能是作为特种作战力量,并且还收到诸多方面的限制。而大规模就意味着低成本低配置,其发挥的效果就得不出机甲能替代现有轮履式装备或可以全面提升步兵作战水平的结论。若仅仅是作为支援火力的提升,那机甲带来成本的提高远大于效率的提升。因此结论就是机甲既不能取代轮履装甲车单位的地位,也无法高效的提高步兵的战斗水平。

当然外骨骼也不是一点用也没有,前面提到外骨骼在民用和非一线作战方面的应用前景十分被看好。近期有关我军的外骨骼应用的新闻里就有用于医疗救护和物资搬运的实例,外骨骼设计使用的初衷就是提高劳动效率,从公布的视频来看确实达到了目的。还有就是在高原作战中,由于高原环境的特殊性,外骨骼能有效减轻人员的负重强度,对提高保障水平很有帮助。 但是大规模铺开还是要进一步降低成本,扩大使用范围和提高人机协调能力。

浏览有关外骨骼和机甲的讨论中,发现讨论的中有一个一直在讨论却又被忽略的问题:步兵在未来战争中的发展方向。
步兵作为最最基础的兵种,步兵在各种烈度的战斗中都有一席之地,其地位是无可撼动替代的,这点毋庸置疑。只要进行地面作战,就需要步兵进行占领与控制,装甲部队可以通过机动性进行快速的穿插,但后面清除残余的工作仍需要步兵来完成。因此在探究步兵未来的发展方向前首先要搞清目前步兵发展的瓶颈,以我的观察有以下几点:
一是装备的重量在逼近人体的极限。
现代单兵个人装具的重量根据任务和装备水平的不同有着很大的浮动空间,以空降兵为例的话能达到50公斤,当然进入战斗状态时单兵所负载的重量在15-16公斤左右,担负携带重武器任务的要更多。目前来看着已经逼近单兵所负担的最大的战斗负载了,再往上附加设备将会带来作战能力的降低,因此单兵装备的发展都强调轻量化。行军的时候携带过重的物品也会极大的削弱部队的机动力,特别是在高原之类的环境中,对人员的消耗直接影响作战的能力。
二是装备的边际效益加大。
现代军事装备是现代科技工业的集大成者,而装备的发展正面临着装备越来越贵但效果越来越小的问题,加之步兵的装备有的要普及到每一位作战人员有的则要根据任务特殊性进行特殊化定制,因此在成本控制上面临着太多无法协调的矛盾。
三是作战环境的改变。
这与步兵所处的体系地位以及军事理论没有新的革命性的创新有关,步兵所面对的作战环境是最复杂的,现阶段几乎无法用人工智能进行全面的模拟分析。而现代战争中步兵的作战能力起到决定性作用的可能越来越小,因为在空军和装甲部队决战之后,整个局势就基本定调了。步兵为主的地面战斗更多的是巩固基本局势的结果,除非战争的规模是比较小的,或者只是双方的主要战斗手段就是依靠步兵推进,否则在空中优势以及装甲集群的冲击下由步兵构成的防线只剩下何时被突破的问题。
因此我认为步兵的发展方向是更加的智能化和精简化。
所谓智能化就是更高的战场感知能力,人体自身的感知能力是有限的,并且小队间的信息交流对作战的提升依旧有很大的潜力可挖。不仅是小队间的通讯,单兵的感知还要能融入整个作战体系中去,任意单个士兵就能为支援火力指示目标,或根据被标记的敌方目标来进行战术机动和攻击。通过整合各个单位的讯息构建整体的战场态势情况,更加直观的分析战场上敌我动向。精简化就是提高单兵的作战能力,从而减少所需要的参战人员数量,减少的部分可以由无人装备来补充。这与无人化并不矛盾,现阶段全面的无人化难以实现,人类步兵仍是攻克占领的基础,无人化则可以消除人类士兵减少后的火力降低和减轻人类士兵的战斗负担。
这些发展方向确实是可以借由外骨骼来进行实现,前提是不仅解决了动力问题还要进一步降低成本。类似于《明日边缘》中的外骨骼基本上是外骨骼发展的终极形态了,因为技术再向后发展其技术路线一定是全面的无人化。因为相较于机器的昂贵造价,人员的培养才是更加高昂的成本。一个训练有素的士兵和刚拿到枪的暴民在战斗力上有着天壤之别,更不用说执行特种作战的特种兵,而未来更强调精准打击和重点歼灭的战争中,步兵要么通过数量来执行占领管制要么用质量来执行特殊任务,因此步兵将会以这两种形式来面对未来的战场。

被动式机甲直接目的是减轻负担或让人能携带更多更重的物品,那么其作用就和手推车是一样的,只是在行动上更灵活方便。而动力外骨骼或机甲其本质上就还是中世纪全身包裹铁甲的骑士的火器升级版而已。所以很多时候能看见动力机甲拿着热能切割机在进行武士决斗的科幻作品。而高达,就是机甲面对火力防护和机动性问题水多加面面多加水的最终结果。其实人形兵器无论有没有重力条件限制都不适合战争,同等技术水平下升级现有的装备就能达到更好的效果。因此对于动力外骨骼和机甲高达的喜爱确实是一种不考虑实际的浪漫主义。但是嘛,爽就对了,什么实际不实际的。
只是装饰那图我就不放了。