在布里斯堡进行的为期两个月的试用与试验演练过程中,任务逐渐地更加贴近现实并充满挑战,在任务后期,几乎每一次任务都有一半的无人车发生故障崩溃。
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无人车悬架损毁由救援车辆救起
许多的无人车系统都存在过热的问题,即便是采用电驱系统的车辆,也存在电机过热的情况。许多的机械部件事实证明强度太弱,不满足士兵放置其上物资的载荷的需求。![图片](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif)
所有的无人车均存在容易倾覆的问题,相比较而言,宽度较小的无人车在行驶侧坡方面遇到的问题更多,但即便是最宽的无人车也同样存在这样的问题。
对于远程控制或无人操作的系统来说,动态稳定性是一个众所周知的难题,车辆的操作人员不在车上,大脑和身体无法直接感知车辆的稳定情况,操作难度增加。尤其在夜晚,崎岖的地形上,年轻的士兵通过夜视仪观察操纵车辆,难度更大。![图片](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif)
现场实际使用的环境比指标书所提的情况要恶劣,主要表现在:
- 战士在使用车辆时往往超载,无人车负荷大。在设计时应充分考虑后期使用时超载使用的可能,而不能在设计时仅满足指标要求;
- 对于车辆容易侧翻或倾覆的情况,增加车辆宽度、降低重心能够起到一定的作用,但增大宽度则限制了车辆在狭小空间的机动能力。在某种程度上讲,远程控制的车辆操纵方式与车辆发生侧翻的可能性是划等号的,此种情况,增加操纵人员辅助驾驶系统可得到改善。
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行走系统故障
在布里斯堡进行的实地评估测试使所有的供应商清醒过来,很明显我们根据指标任务书设计了满足所有要求项的车辆,但在实测中却是彻底的失败了。战士们所期望的对无人车的要求远比任务书所描述的内容要多的多。就该种车辆的使用目的来讲,其在越野路况条件下行驶的路面比例比有人车辆要多,所以该种无人车辆必须设计坚固。如上图,一款无人车驱动轮的轴在负载行驶情况下发生了断裂。每一辆SMET无人车必须能够承载比其规定的有效载荷更大载荷的能力。携带这些负载穿越崎岖地形所需的功率和扭矩远比任何传统分类的动力总成系统所能提供的要高。其中一家采用纯电驱动的SMET无人车其电机的扭矩已经提高到我们采用静液压驱动系统扭矩的8倍。大扭矩所带来的性能的提升是战士们所希望的,但当在沙漠环境下负载行驶时,该种车辆的驱动电机很快就会过热,士兵往往需要关掉无人车十分钟以等待其冷却,所以在动力系统方面仍有许多工作要做。使车辆变宽和降低重心并不足以保证车辆不会侧翻,所有的无人车都侧翻过。无人车的自动控制系统应当进行调整,增加驾驶辅助系统,以监测车辆稳定性,当监测到操纵人员的行为可能会导致车辆侧翻时,无人车应当减速并警示操纵人员。我们也在测试采用主动悬架来改善车辆的稳定性。
HDT的无人车被设计为模块化,每个模块均可由四个人携带,因此车辆可在几分钟内拆解完成,并搬运至障碍的另一侧,尽管此种功能并未真正使用过,但试用士兵还是对我们这种自我诊断与模块化相结合的做法给出了很高的评价。因为知道哪个模块发生故障后,其可以迅速更换模块使车辆恢复正常,故障的模块可以送回后方维修。(步兵排没有维修模块的能力)![图片](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif)
编者注:上图11点至12点方向模块为工程类,配置了挖掘机/装载机模块;顺时针依次为:道路清障类,包含连枷式扫雷模块,扫雷辊或扫雷耙模块;武器系统类,包含通用遥控武器系统,120mm迫击炮模块,快速拆装的机枪炮台及机枪盾模块,反坦克火箭筒模块;两栖装备组件;保障支援类,包含后勤保障物资运输模块,伤员返回撤送模块,通信中继服务模块。如果把SMET无人车与二战时期发挥了重大作用的威利斯越野车做类比,那无人车的核心特点应该是简单、可靠、便宜,但又具有无限的拓展性。从上面的图中可以看到,该SMET无人车拥有非专有接口的开放式的体系结构,可以为各种有效载荷提供机械、电气、液压和数据总线接口。
无人车的核心部分的技术是汽车与坦克的相关技术,这部分的技术在经历了上百年的发展后已经发展缓慢。其他快速发展的技术,如自动化等可以当做无人车的一个组件,但任何一个快速发展的技术都有可能在系统实际使用之前遭到淘汰。
许多功能,如远程控制武器站、工程装具模块等,可能不是最初想要功能的一部分,但是SMET无人车必须具有足够的动力、负载能力和接口以支持这种未来使用的负载。
如上所述,装备SMET无人车的步兵连拥有了一种具有革命性的有机融合各种武器的能力,如一辆装备远程控制武器站的“微型坦克”无人车或装备“标枪”反坦克导弹;GPS导引的可精确打击的120mm迫击炮;可系固的无人机,用于提供ISR和几天的通信中继。如此,一个轻型步兵连的指挥官就拥有了空前数量的可有机组合的各种武器力量。
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Titan无人车发射“标枪”反坦克导弹
无人车的大小问题是一个难题。SMET无人车太大或太小都是有问题的,决定它们的大小并不是一个简单的问题。
不断地重复试验测试已经表明,小型SMET无人车不能很好的适应越野路面,并且不能承载足够多的负载以使该无人车值得被使用。
然而,当无人车大到跟有人车辆一样大小的时候同样存在问题。无人车对步兵最大的一个优势就是它可以去到有人车去不到的地方,当一个步兵排拥有一个与有人车辆同样大小的车辆时,这种优势荡然无存。在布里斯堡进行测试时,大型的SMET无人车在恶劣的地形时高重心的缺点使其必须被拖着走。在本宁堡进行测试时,大型的无人车辆在经过茂密树林地区时会变得比较困难。在夏威夷丛林进行测试时,大型无人车容易被植被阻挡,但是小型无人车可以通过。所有的车辆都在侧坡行驶时存在问题,窄的车辆存在的问题更多一些。
如何设计车辆的大小使其达到适中的体积,以适应不同环境将是一个重要的研究内容。
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SMET无人车大小或许可以用负载需求能力作为一个约束条件,举个例子,远程武器站(RWS)在SMET项目最初可能不是一个必须的部分,但经过试验试用明确发现,在未来某个时候的战场需求就要去SMET无人车应当具有安装远程武器站的能力,由此一个远程武器站可能就是一台无人车所携带的最重单一载荷,由此根据该载荷要求确定无人车的大小。
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美国陆军卓越机动中心(MCoE)对在SMET无人车上安装远程武器站配置20mm或30mm的自动机关炮表示非常感兴趣,最轻的商业化的可用的配置20mm或30mm自动机关炮的远程武器站大约重424kg,若带前部防护装甲(可抵御7.62×45mm普通弹),如此整体载荷会超过454kg,在这种情况下设计好整车的中心变得十分具有挑战性。
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如果远程武器站装备的最大口径的是M2重型机枪或MK19 40mm榴弹自动发射器,那么M153型“乌鸦”远程武器站也可以安装在SMET上。Kongberg已经研发了一款低重心的M153型远程武器站,美军也正进行测试,该武器站装备M2重机枪、“标枪”反坦克火箭弹、弹药和首部装甲厚大约重362-408kg左右。
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SMET项目的无人车应当具备承载一台低重心“乌鸦”远程武器站的能力,大约为408kg左右。如此,根据这个载荷需求考量的无人车可能会比目前的中型候选无人车都大,但仍要比一辆普通有人作战车辆要小。
无人车是可以满足战士对一些的需求的,为此他们是可以忍受无人车的一些噪声的。例如,轮式无人车与履带式无人车相比噪声更小一下,但事实上他们会偏爱履带式无人车更多一些,因为履带式无人车对地形的适应能力更强,即便是电驱动的履带式无人车也能在100-200米外被听到。目前候选的柴油或JP8发动机驱动的SMET无人车实在是噪音太大了,以至于在800米远的地方都能听到。增加大的消声器可以使可被听到的距离缩短至几百米,但这样做是否就足够了并不明确。能够明确的是如果需要远距离行驶或运送货物采用柴油或JP8发动机驱动是有利的。电驱系统的车虽然十分的安静,但承载能力及续驶里程均较短。例如,在野外无路的状态下行驶,电驱最多可行驶16公里,而柴油或JP8发动机驱动的车辆可以行驶96公里。一个可能理想的方式是采用混合动力,在正常运行情况下,混合动力具有与燃油驱动的车辆相同的续驶里程跟噪声。如带一个足够容量的电池,混合动力的车也能提供几公里的静默行驶,但这样也会增加车辆的成本及复杂程度。斯特瑞克Stryker轮式装甲车已经证明轮式车辆的价值,但是该种车辆与SMET项目车辆完全不是一个尺寸等级的车辆。一辆斯特瑞克轮式装甲车可轻松越过480mm的垂直障碍,而一个轮式SMET项目无人车越过150mm的垂直障碍都有困难。
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斯特瑞克Stryker轮式装甲车
遂行步行作战任务的步兵所经过的区域往往是在野外没有路的区域,几乎所有的士兵都一致认为在这种地域履带式车辆比轮式车辆更优,不管是在本宁堡的森林地域、阿拉斯加的极寒地区、布利斯堡的沙漠地带还是夏威夷的丛林地区测试的士兵,都是一样的意见。
有履带式车辆相关经验的士兵会描述的更清楚一些,他们认为分段式履带车优于整体式或连续式履带的车辆,即便分段式履带的噪音会更大,因为分段式履带一旦在现场损坏,他们还可以维修,而整体式履带一旦损坏就需要更换整个履带。
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士兵绝对需要简单直观的SMET无人车操纵系统。操作系统应该易于学习,在使用过程中不用非常小心、时时关注,因为在步兵排中操作无人车士兵都把这当做一个次要任务来执行。士兵们还清楚的表示,他们不希望SMET项目无人车拥有自主自我控制的能力,他们不信任车辆自我控制执行任务,他们希望全面的手动控制。
简易性还必须成为多功能组件安装集成和使用的通用标准,战士们希望这些多功能组件能够快速和简单地安装和拆卸。
所有的SMET项目的候选无人车都是通过手持无线控制器实现对车辆的控制,下图所示的就是典型的SMET项目无人车控制装置,包括一个0.22kg的手持控制器(没有视频功能)和一个1.8kg的无线电中继器(挂载于战士背心上)。这种控制器的操控距离可达到1公里远,拥有12个小时的电池续航能力。
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如果控制器增加视频功能既增加了重量和成本,也降低了电池的续航能力。TRC控制器大约9kg重,采用两块BB-2590也只能续航几个小时。士兵们希望能有一个轻一点的手持视频控制器,这也将是最有技术挑战的一点。
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下图所示的是HDT公司设计开发一个“follow-me”组件套装,已经在本宁堡成功地进行了测试。该系统采用了3对立体热成像仪,3对立体高分辨率彩色摄像机,差分GPS,超宽带射频三角定位,激光雷达,惯导系统(小编注:我也不知道翻译的对不对,原文附上你们自己看吧:differential odometry, and an inertial measurement unit with a laser ring gyro)。所有采用的硬件设备均通过了美国陆军测试评估指挥部(ATEC)认证,这使得整个系统完全可以通过美军的安全认证。![图片](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif)
该系统的成本比车成本还要高。在五年内,该无人控制模块的成本至少会降一半,但性能却会更好。但对于基础车辆平台来说,其成本和性能不会有太大变化。电子产品会按摩尔定律变得更好、更便宜,但底盘技术发展多年不会有太多变化。
无人控制模块应当被视为SMET项目车辆的一个模块,如此这个部分的升级就变得容易。如果把该模块内置为底盘平台的一部分,则很有可能在车辆还未完成测试交付前,其中的某些电子产品已经过时了。与此类似的是,底盘的车载电脑和无线电设备也应该被设计为容易进行升级的。
- 经验九、无人车到底应该配备在哪?步兵班?排?连队?
参与测试的士兵表示他们不希望在班这个层次上配置SMET车辆,因为即便是电动的车辆噪声依然很大,而且还要花很多的精力去操控或照料它。在排里没有人希望步枪小队或武器小队偏离他们的主要作战任务。
排里的中士则希望拥有两个SMET车,跟在队伍的末尾,用来为排里驮运所有的装备物资。
战士们清楚地知道,任何配置远程武器站或装备工程作战模组的SMET的车辆都需要更多的培训和管理才能更好的适应步兵排。战士们认为,这样的SMET车辆应当配置在连队,由连队根据作战任务的需要再行分配部署。
战士们还建议将连队级的SMET车辆跟目前现有迫击炮部分进行联合组成新的重武器排。
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技术的发展可以使电子设备变得更强大,使许多系统变得小型化,可以使武器打击更加精准,这会使所需携带的弹药数量减少,如此,SMET平台就拥有了整合各种作战力量的能力。
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装载一个远程武器站,SMET就可以在2公里远的地方实现精准打击,哪怕是在移动过程中也一样。SMET可以携带和安装120mm迫击炮,并可以发射GPS制导的炮弹,能够实现155mm榴弹炮的爆炸效果。
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如果安装导弹发射装置,SMET不仅可以进行反坦克装甲,还拥有防空能力。无人机可以从SMET平台上起飞,包括可无限期停留在空中的系留四旋翼飞机。
对作战工程装置组件来说,已经有许多的模块在SMET上进行了成功的验证。
SMET平台实际上是为排或连这样大小的作战单元提供了一个意想不到的可有机结合各种作战武器装备的平台。一架C-17运输机可以将这样装备起来的一个连队运送至世界的任何一个地方,这样的连可以进行战斗和机动三天而不用任何补给。如此装备起来的连队火力明显优于对手,甚至可以对抗一些重装连队。
这一部分我就不逐一翻译了,原作者的意思大概就是从坦克及其战术的发展历史的角度来阐述不能依靠单一武器,各武器平台间应当进行融合发展,突出联合作战的力量及能力。想详细了解的同学可以加作者微信索取原文资料,作者微信二维码在文章末尾。
各国都在研制相类似的无人作战平台或机器人,为此应当支持该项目的发展以保持领先,这就需要更加透明的CDD( Capability Development Document,具体是啥自己研究吧,我也说不明白)要求;公开更多的测试信息;模块化的结构设计,将无人控制系统也作为平台的一个模块以方便日后的更新换代,可视控制手段也应当作为一个可选模块,视不同的任务需求进行配置;资助一些基础性项目课题的研究,如混合动力驱动系统,车辆行驶稳定性的主动控制、武器模块专用化等;战士作战一体化进行加强;发展无人车作战战术及使用操作的作战艺术。
各国开发的无人平台有:
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俄罗斯Uran-9
该无人作战车足有6吨重,拥有一挺30mm速射自动加农炮,携带4枚阿塔卡串联装药的反坦克导弹,以及4枚足以和美国“毒刺”导弹相媲美的防空导弹。
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题外话