如何减轻作战士兵的负重?

(内容很可能会不严谨,请提出合理问题和方案,我会尽情回答)

步兵有负重问题。陆军士兵或海军陆战队员被要求携带的负重重量数量成倍增长,而他们的负重能力却没有增长。最近,退役陆军上校艾伦·哈林为《海军陆战队时报》撰写了一篇评论文章,她对海军陆战队步兵军官必须以每英里20分钟的速度负重超过9英里的要求提出了批评。哈林认为,这一要求是不现实的,而且阻碍了女性顺利完成海军陆战队步兵军官课程。乍一看,这似乎是一个合理的论据:152磅似乎超出了大多数人的承受能力。
许多反驳文章,包括前海军陆战队步兵阿伦·费伦西克在"Tom" Ricks博客上的一篇文章,指出这不仅是一个现实的要求,而且在阿富汗经常发生。费伦西克写道,他被要求携带近200磅的所需的单兵装备,头盔、防弹衣和武器。
尽管哈林提出了152磅的海军陆战队标准,但有一个基本问题始终没有得到回答:步兵应该携带多少重量才是合理的?我们如何将这些负重降低到一个合理的重量,使步兵成为一支灵活敏捷的部队?
我们的单兵负重重量为什么会成倍增长?
从古希腊步兵到美国内战步兵,步兵的负荷量总重量变化很小,一直保持在40磅左右。直到20世纪初,步兵的负荷量才有了显著的增加。在第一次世界大战期间,步兵的负重增加了50%,超过了60磅。第二次世界大战中,根据士兵携带的武器系统的类型,这些负荷量再次增加到80~100磅。
从第二次世界大战到越南战争,士兵负荷量一直保持不变。然而,在过去的三十年里,负荷量猛增。在格林纳达的军事行动中,士兵们的货物没有受到领导人的检查,导致士兵们的货物超过120磅。约瑟夫·克纳皮克和凯蒂·雷诺兹在他们的论文《军事行动中的载重运输》中引用了一位士兵克纳皮克的话:我的帆布背包重120磅。我会爬起来冲10码,然后摔倒,再也爬不起来。休息10到15分钟,挣扎着爬起来,再走10码,然后崩溃。在几次冲刺之后,我身体不能动了,但我的身体状况很好。
从那以后,负荷量没有多大变化。在下面的视频中,一名士兵站在一个秤上,说明他在两天的任务中携带了多少东西。加上武器,防弹衣和背包,他的装备重达130磅。
视频网址:https://www.youtube.com/watch?v=w846UcmIo5o&feature=youtu.be
英国军队也有过类似的问题。2011年,一位英国高级军官写道,塔利班称英国士兵为战术性蹒跚而行的驴子,因为他们在阿富汗所携带的体重平均为110磅。军官继续说,我们的步兵发现几乎不可能接近敌人,因为敌人的机动性是我们的两倍。
战斗载荷应该有多重?
一个士兵应该携带多少?陆军和海军陆战队都对这个课题做了许多研究。海军陆战队作战发展司令部2003年作战负荷报告引用了S.L.A。马歇尔的书以士兵负荷和一个国家的机动性作为目标来源的主题。马歇尔的结论是,一名士兵最多能负重33%。同一项海军陆战队的研究确定男性海军陆战队员的平均体重为169磅,女性海军陆战队员的平均体重为130磅。这将使他们的战斗载荷分别为56磅和42磅。
《陆军徒步行军野战手册》(FM21-18)自1990年以来就没有更新过,它没有考虑到个人的体重。它规定战斗负荷不超过48磅,进场行军负荷不超过72磅。然而,这些权重有一个警告。手册说,主要考虑的不是一名士兵能携带多少东西,而是他能携带多少东西而不损害他的战斗力或身体上的战斗力。这基本上是根据个人能力来决定携带数量的。【1】

单兵负荷量过载带来的损伤及其战略影响概述
根据一篇报告《肌肉骨骼损伤与美国陆军战备第一部分:损伤及其战略影响概述》显示,对于单兵负重过载导致的损伤如下内容:【2】
导言
非战斗伤害极大地影响着士兵的健康和美国陆军战略;他们是导致现役军人门诊医疗事故(每年200多万)的主要原因。非战斗肌肉骨骼损伤(MSKI)可能占士兵有限执勤天数的近60%,占因医疗原因不能部署的士兵的65%。受伤主要通过增加有限执勤日,降低部署率和增加医疗离职率而影响战备状态。MSKI还承担了美国政府高昂的医疗费用,包括与服务相关的残疾补偿。有相当一部分士兵在受伤后出现慢性疼痛或长期残疾;这可能会增加他们患慢性疾病或与MSKI潜在相关的继发性健康缺陷的风险。作者将回顾美国陆军MSKI率的趋势,总结MSKI读数相关的影响,并强调标准化监测方法的重要性,包括在伤害监测中使用的伤害定义。
资料/方法
这篇报告总结了当前的报告和美国国防部内部政策文件。MSKI被定义为由机械能传递导致的肌肉骨骼疾病,包括创伤性和过度使用性损伤,可能导致疼痛和/或功能限制。这篇评论的重点是基于背景,性别和年龄的各种美国军队人口;审查不包括战斗或战斗伤害。结果
2017年,超过一半的AC士兵至少受过一次伤(MSKI或非MSKI)。过度使用伤害至少占AC士兵所有伤害的70%。女兵患MSI的风险大于男性。女兵有氧耐力素质表现明显低于男兵,这可能是女兵损伤率较高的原因。年长的士兵比年轻的士兵有更大的受伤风险。非战斗兵种部队的士兵与战斗兵种部队的士兵相比,报告MSKI的发生率更高,有限值勤日更多,慢性MSKI的有限值勤日率更高。MSKI占医疗上不能部署的AC士兵的65%。在任何时候,都有4%的AC士兵因为MSKIS而无法部署。一旦部署,非战斗伤害约占所有医疗后送的30%,并且是最近两个主要战区(伊拉克和阿富汗)士兵后送的最大类别。超过85%为MSKI进行医疗后送的服务人员未能返回战区。MSKI考虑了(1)2011年至2016年间全军近70%的医疗伤残退伍和(2)2010年至2015年间超过90%的入伍士兵服役第一年的伤残退伍。在获得补偿的美国全球反恐战争退伍军人中,与MSKI相关的,与服务相关的(SC)残疾占所有SC残疾的44%(比任何其他身体系统都多)。
结论
MSKI对士兵的健康和美国陆军的战备状态有很大的影响。MSKI在医疗残疾出院和与服务相关的长期残疾费用中也占有显著地位。在作战单位的受训人员和士兵之间,在军事职业和作战单位类型之间,MSI的模式和趋势各不相同。需要作出协调一致的伤害监测努力,以提供标准化的衡量标准,并准确地衡量伤害率的时间变化。

解决单兵负荷量过载的方案
多功能无人运输车:美军搞出了一个项目叫做“小型多用途装备运输计划”,被设想为一种通过使用无人驾驶地面运输车辆运载装备来减轻士兵重量的方法。计划将多功能无人运输车普及到步兵班。


对于多功能无人运输车的评价,他在一封电子邮件中说:在用户评估中,我们对士兵的评价很好,特别是他们喜欢(系统)的可选载人配置。
他说,可选载人的MRZR X是一个多用途和多任务平台,带有一个混合系统,提供射程,隐身和输出动力选项。
他说:“我们在smET项目中了解到了很多关于我们的平台和系统的能力,如何在人工/无人组队的情况下与士兵集成,以及使用该平台进行多任务有效载荷的好处。”
尽管该项目遇到了一些问题,但杰特指出,smET满足了军队的一个关键需求。
他说,机器人技术对我们的发展至关重要。我们没有任何机器人系统,只要转动钥匙就可以操作,他们就会去做你叫他们做的任何事情。
smET就是这样一个项目,它给我们提供了一个机会,既为战场上的士兵提供了一个工具,又发展了我们的机器人能力。
杰特补充说,他希望smET有一天能让其他竞争对手嫉妒。
根据唐纳德•特朗普总统今年2月发布的2021财年预算请求文件,该平台需要运输特定任务装备,再补给装备和延长行动的补给品。smET将有能力支援步兵旅战斗队中的步兵排和工兵排72小时,无需再补给。
该文件称,smET将减少士兵负荷,在作战行动和下马演习中增加班组的机动性。smET将具有开放式架构,远程控制,支持伤员后送,发电/卸载和模块化任务有效载荷。
根据RFP,陆军计划在5月将一份为期5年的无限期交付/无限期数量生产合同授予一个行业竞争对手。所有系统预计将在2025年10月前投入使用。
根据RFP,每个系统的目标价格是11.2万。该合同最高上限为2.49亿。
在2021财年预算请求中,陆军要求为smET提供500万美元的研究,开发,测试和评估经费,以支持该系统的技术插入和模块化任务有效载荷的开发,集成,测试和购买。该服务要求在2022财年提供400万美元;2023年1100万;2024年1970万;2025年为1580万美元,未来年度的国防计划总共为7100万美元。
预算文件说,军方的意图是最大限度地利用开放系统架构来实施该计划。陆军计划在smET技术演示期间收集足够的数据,以减少开发工作,并通过将开发的smET技术纳入Record计划中包括未来的技术插入和模块化任务有效载荷来提供成本节约。
此外,预算文件说,在整个计划的周期中,国防部计划继续调查市场,以确定技术插入和所需有效载荷的机会,依靠竞争来降低成本。【3】
机器狗:机器狗的话,那就看看波士顿为军方开发的大狗。

只是,有一个很致命的问题,那就是太吵了。
据2015年的报道,美国军方已经搁置了其机器人背包骡子波士顿动力建造的腿小队支援系统或LS3的开发。据military.com报道,“机器狗”没有“未来的实验或升级计划”,该计划需要新的合同或军方高层人士的支持才能复活。这两人分道扬镳的原因是什么?LS3显然太吵了,不可能成为一名好士兵。
“他们照原样看:一个会泄露自己位置的大声机器人。”
海军陆战队作战实验室的发言人凯尔·奥尔森与美国国防高级研究计划局(DARPA)一起帮助开发了LS3,他告诉军事网站说:“海军陆战队在使用它时,由于机器人本身的局限性,发现潜在的可能性是一个挑战。”“他们照原样看:一个会泄露自己位置的大声机器人。”
噪音一直是波士顿动力公司四足机器人的一个问题。LS3的前身BigDog采用两冲程卡丁车引擎,2013年的一份开发“双腿小队”支持系统的合同(据报道价值近1000万)规定,它需要一种更安静的推进方式,同时还需要更好地防弹。
在其开发过程中,LS3进行了更新,使其更加自主,能够自动跟踪人类,甚至对基本的语音指令做出响应,比如“跟随”,“坐”和“停留”。但是,它似乎从来没有真正变得那么安静。在去年夏天的军事试验中,这个长着桶状胸膛的机器人正在行动的视频中,它听起来就像坐在割草机上的声音一样响亮,绝对不是那种你想要在夜间巡逻时跟你一起笨手笨脚的伙伴。
2013年被谷歌收购的波士顿动力确实试图通过制造一个更小的电动机器人Spot来解决这些问题。但是,Military.com称,该版本必须由司机随时驾驶,而且只能携带大约40磅的装备,远远小于LS3的400磅的载重量,也不足以完成驮骡的任务。【4】
直到2020年由Ghost Robotics公司制造的半自主四足动物,或称Q-UGV,更通俗地说就是机器人狗,一直在美国空军2020年全年的演习中亮相。现在,位于佛罗里达州廷德尔空军基地的第325安全部队中队被命名为国防部内第一个采用机器人四足动物进行常规行动的单位。
虽然机器狗在空军主要设施巡逻的想法看起来像是科幻小说中的梦想成真,但目前还不清楚这些机械化猎犬将如何使用。为了帮助我们了解它们的真实能力以及美国军方为什么对它们感兴趣,战区采访了机器人设计者和制造商Ghost Robotics公司的CEO兼创始人吉伦·帕里克。
这是我们发现的。
美国空军上个月在一份新闻稿中宣布廷德尔公司收购幽灵机器人Q-UGV,空军少校,第325安全部队中队指挥官乔丹·克利斯表示,这些机器狗将在预定的路径上巡逻,并在整个巡逻过程中受到一名士官的监视。这些狗将是额外的一套眼睛和耳朵,同时计算大量的数据在廷德尔空军基地的战略位置,克里斯说。它们将极大地增强我们的捍卫者的能力,并使我们的人员在派驻和反应方面具有灵活性。
Criss补充说,这些机器狗将能够巡逻不适合人类和车辆的区域,甚至可以由戴着虚拟现实耳机的人员操作。我们将能够通过它的移动摄像头和传感器平台准确地看到机器狗正在探测到什么,如果需要的话,我们还将能够通过连接在狗身上的无线电向一个人或多个人发出口头命令。
在廷德尔,潮湿,沼泽的海岸环境并不能阻止幽灵机器人,因为它们具有IP68等级,这意味着它们可以被淹没在最深1.5米的水中,也就是不到5英尺的深度。

廷德尔沿着佛罗里达州狭长地带的墨西哥湾蔓延开来,这是一个容易遭受飓风袭击的地区。该基地在2018年遭到严重破坏,当时飓风“迈克尔”肆虐海岸线,给基地造成数亿美元的破坏。美国空军也在考虑在部署和/或灾难肆虐的环境中使用类似狗的机器人,使受损的廷德尔空军基地成为机器人的完美测试环境,同时也是一个可操作的环境。
在战场上,这些小型Q-UGV可以被用于侦察任务,这意味着它们可以先于装甲车辆或跟随装甲车辆侦察地雷或简易爆炸装置,敌军和其他威胁以及障碍物。
在此前的一次演习中,美国空军测试了其新的先进战斗管理系统(ABMS),一个机器狗Q-UGVs为美国另一边的资产提供了目标定位数据。“我们的机器人是杀伤链的一部分,为美国空军操作员提供实时打击目标数据。它通过Silvus mesh与彭萨科拉海岸外的一艘战舰和一颗Starlink卫星连接的网络相连,”Parikh告诉战区。这些数据包括通过Android Team Awarence Kit(安卓团队感知工具包)提供的实时视频和地理位置数据,安卓团队感知工具包是军事运营商使用的基于移动设备的态势感知应用程序。

帕里克告诉我们:“我认为,一旦我们将这些系统的成本降低到可以在战场上投入数百枚的水平,这将变得令人兴奋。”“我们可以在2022年前准备好这一应用程序。”Ghost Robotics的政府客户已经要求更小,更有敏锐度的武器,这些模型可以用降落伞或保护气泡从飞机上掉下来。Ghost Robotics也在寻求开发更小,更轻的机器狗,这些模型能够攀登链环栅栏,或者由个人操作人员携带,直到需要为止。
Ghost Robotics表示,爆炸物处理(EOD)将是Q-UGV最受欢迎的应用之一。Ghost Robotics公司已经与爆炸物处理技术制造商Zero Point公司合作,在他们的机器狗上安装能够使爆炸物失效的干扰器。这家机器人制造商还设想在化学,生物,辐射和核(CBRN)检测方面发挥作用,公司称之为“无脑”。机器狗可以装上能够探测到危险材料的传感器,并被送往可疑的化学,生物,辐射和核储存地点,从而将脆弱的人类士兵或公共安全人员完全排除在等式之外。
Ghost Robotics的下一款产品目标是两分钟规则,也就是说每个模块都能在两分钟内分离或连接。这一规则,再加上他们灵活的模块化设计,意味着Ghost Robotics希望它的机器人能够完成一系列庞大的战场和支援角色,这些角色可能会突然出现。任何类型的有效载荷,包括电子战或电子支援措施,都可以附着在其中一个机器狗上。当然,如果能在其中一个机器狗上安装爆炸物干扰器,那么假设小型枪械或榴弹发射器也能安装。(想到全境封锁2里面的战争猎犬)【5】
外骨骼:我相信很多人看过小央视频和国防时报TV以及牛迪科技里发布的外骨骼吧。没有的话我先分享个链接处。






多个视频报道出我军都装备无源外骨骼,至于有源外骨骼,这东西最多是作为后勤搬运而不是前线作战,至少能源和价格问题解决了再说。
好了,我说说外骨骼的作用会有什么吧。
从理疗到急救服务,再到现在的军事,外骨骼可以提高作战人员目前的体能,让他们跑得更快,举起更重的物体,并在物理操作中减轻身体的劳损。
美国陆军纳提克士兵研究,发展和工程中心(NSRDEC/Soldier Center)已经将目光瞄准了一些高科技设计,看看外骨骼如何用于军事目的。为此,士兵中心启动了长达48个月,总价值690万的其他交易协议(OTA),以便开发出足够的外骨骼系统来进行全面的作战评估。
士兵中心士兵性能优化局任务装备和系统处处长大卫·奥德特说:“随着我们探索更成熟的外骨骼选择,并让用户参与进来,我们就越了解这些系统对陆军作战的可能价值。”
在军队可以考虑投资于任何超出工业界自己所做的发展之前,我们需要确保用户在职业上使用了人类增强概念,并且这些系统值得投资。
获奖名单上最大的防务公司是洛克希德马丁公司。洛克希德·马丁导弹和火控下体外骨骼套装the Onyx在2018年获得了一项科普大奖。
在士兵中心的690万预算中,大约68万已经为洛克希德马丁斯OTA公司的Onyx预留了资金,Onyx在初步测试中表现良好,但还有待于进行更严格的操作演练。
洛克希德·马丁导弹和火控外骨骼技术项目经理凯斯·马克斯韦尔说:像ONYX这样的创新人机技术可以提高人类的表现,减少受伤和疲劳,帮助士兵完成体力要求很高的任务。
Onyx系统将机械式膝盖执行器与多个传感器和人工智能软件相结合,以提高力量和耐力。目前,美国士兵背包的建议重量是50磅,而实际上,包括防弹衣,夜视仪和无线电系统在内的负重最重可达140磅。因此,外骨骼所能提供的任何优势都将非常吸引当今的作战人员。
美国陆军外骨骼项目的另一个获奖者是美国科技初创公司Dephy,该公司成立于2016年,开发了Exo-boot产品。它的设计不是作为一个完整的身体概念,而是提供局部支持的脚和脚踝。
Dephys的联合创始人与美国陆军合作,在麻省理工学院研究了脚踝外骨骼的初步设计。在DEPHYS设计正在考虑2019年下半年进行评估的同时,美国陆军的一些成员已经在士兵中心测试了这种外骨骼。
Exo-boot采用灵活,可扩展的电子架构,或称FlexSEA技术,旨在加快和简化可穿戴机器人设计背后的电子设备。FlexSEA系统有助于运动控制;包括数据采集工具,并为多轴和多关节外骨骼提供网络基础设施。
理想情况下,陆军正在寻找具有全身能力的外骨骼。然而,士兵中心正在考虑使用“外靴”,因为它是一种成熟的装备,如果成功的话,将比概念阶段的“全身装”更快地融入陆军作战行动。
在理想的条件下,我们将支持充分的开发努力,奥德特说。然而,考虑到快速转型和创新的推动,我们可以通过识别和审查成熟的技术来为陆军节省大量的时间和金钱,这与陆军未来司令部的愿景相一致。【6】

【1】负荷量超载的步兵https://mwi.usma.edu/the-overweight-infantryman/
【2】肌肉骨骼损伤与美国陆军战备第一部分:损伤及其战略影响概述https://academic.oup.com/milmed/article/185/9-10/e1461/5805225
【3】陆军又启动运输机器人计划https://www.nationaldefensemagazine.org/articles/2020/3/30/army-has-another-go-at-robotic-mule-program
【4】https://www.theverge.com/2015/12/29/10682746/boston-dynamics-big-dog-ls3-marines-development-shelved
.【5】https://www.thedrive.com/the-war-zone/38000/here-is-what-the-air-forces-new-robot-dogs-are-actually-capable-of
【6】https://www.army-technology.com/features/us-army-exoskeletons/