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2018年6月2日讯，在近期上演的片子《复仇者同盟》中，身披高科技铠甲的钢铁侠托尼·史塔克上天入地，在“公理同盟”中非分特别惹人注视。而据美国媒体25日报导，美国特种作战司令部采购主任吉姆·史姑娘称将在一年内起头对“动力装甲”举行实兵测试。这款装配能让特种军队兵士成为活生生的钢铁侠。实际版的“钢铁侠”真能实现吗？它具有有怎么的功效？
追根溯源：最先呈现在一本科幻小说中
所谓动力装甲，简略说就是一套特别的“装甲外套”。穿在身上后，可以得到各类战役力“加成”，如更强的防御力、灵活力、更大的气力火力、更活络的信息获得能力等等。最先的动力装甲，是在1959年海茵莱茵执笔的科幻小说《星船伞兵》中呈现的。这套具有动作同步式驱动体系与核生化防护体系的动力服，外壳覆以轻合金，能有用地防护轻刀兵或炸弹破片的进犯。因为能同步活动再加之动力增幅，大幅地晋升了兵士的防护力，活动能力与保存性。
按照小说中的描写：“动力服能给咱们更灵敏的眼睛，更机智的耳朵，更强健的背面以携带繁重的兵器和更多的弹药，更壮大的火力，更长期的忍受力，另有更不易受伤。”
这类让人出神的设定，很快被很多后续的游戏、小说和影视所吸收，成为科幻疆场上的明星。而此中最闻名的，固然就是钢铁侠史塔克。
值得一提的是，动力装甲和呆板人彻底分歧，它是由真人穿着的高科技装配，而不是电脑AI操控的呆板人。动力装甲与常见的“人形刀兵”也有很大区分，简略说，后者是由人采纳凡是的方法（如按键、把持杆等）操控兵器作战，而前者则是呆板附着于人，跟从人的动作进举措作。比方美国动画片《太空碉堡》中，第一阶段地球方面的变形战役机属于“人形刀兵”，而在第二阶段破获外星人技能后成长的经由过程把持员神经直接映照的机甲动作，则可以归为“动力装甲”。
动力装甲的体型差别也很大。如钢铁侠史塔克的装甲，穿上減脂,后只是略显粗壮魁伟；《星船伞兵》中的动力装甲，利用者穿戴后身高跨越2米，全备重量快要1吨；而《新疆旅遊, 太空碉堡》中的呆板人型装甲更是高达数十米，重达上百吨。
神兵观点：装甲项目娛樂城, 最大挑战——传感体系
实际中的动力装甲，或说在将来一段时候可以等待的动力装甲，固然做不到如小说、影视中那样浮夸。不外从实现的功效来讲，仍是大同小异。
起首，动力装甲能经由过程机器加强兵士的肢体能力。兵士一只手费极力气也只能提起几十千克的物品，而经由过程装备发生的机器力，让他能单手提起上百千克乃至几百千克的重物。其次，经由过程动力装甲粉饰兵士的肢体皮肤，构成防护力，可以盖住危险兵士的弹片和打击破、热浪等。别的，还能加强兵士的信息探查能力和进犯力。而要让兵士可以或许机动操控这类装甲，使得装甲能跟从兵士的动作发生反响，则必要有足够紧密的传感体系。这才是全部装甲项目最大的挑战。
有趣的是，真实世界中对动力装甲的钻研，几近是紧随着文艺范畴举行的。早在1960年，也就是《星船伞兵》出书后的一年，美国通用电气起头了雷同的钻研。他们最先起头钻研的是一只机器手臂，厥后扩大为全身体系。这个项目被称为Hardiman，拎起120千克的重物就和平凡人拎起5千克重物同样轻松。这个项目在60年月中期取患了必定希望。
尔后，其他一些公司陆续举行相干钻研。麻省理工学院从1978年起头钻研，Sarcos公司在1983年起头研发XOS项目。2000年，XOS被美国国防部钻研规划署选中，筹算利用在部队中。厥后Sarcos被美国闻名的军械商雷神收购。美国国防部钻研规划署投资数万万美元为地面军队开辟外骨骼套装。这类外骨骼又被叫做“战术突击轻型特种兵打扮”（缩写TALOS），不外美军对其研发进度估量有些后进，本来他们规划在2018年就可以投入适用。
此次美国媒体报导的动力装甲包含一层内衬、一层外骨骼和一层装甲。此中装甲卖力庇护步卒，外骨骼卖力晋升步卒的气力，内衬则是传导步卒的身体动作。别的另有一个繁杂的头盔体系，内置环境传感体系和通讯体系。
刀枪不入：装甲防护
既然称为“装甲”，大师的第一反应固然是其防护力，庇护兵士被杀伤。钢铁侠影片中，史塔克穿上铠甲后，别说平凡的枪炮难以将其伤到，连外星人的超能力进犯他也能支持很多回合。
实际设计中，动力装甲的几大概素内里，防护力实际上是相对于轻易实现的。由于如今的小我防护技能已比力成熟。如今较为先辈的防弹衣是软硬复合型，一般外部是金属或陶瓷片、玻璃钢等硬质质料招架弹片，内衬则用凯夫拉、超高份子量聚乙烯纤维等缓解打击。对付一般的弹头、弹片杀伤，防弹衣的强化很简略，就是用更多的层数和厚度来实现，换句话说就是一层不敷上两层，十层不敷上二十层，总能到达预期的防御目标。
可是，对付平凡兵士来讲，防弹衣固然不克不及无穷增厚。由于穿得太多，会紧张损耗兵士的体力和灵活力。好比一件凯夫拉防弹背心有好几千克重，穿上后压力很大。但动力装甲却独具上风。由于动力装v臉面膜,甲自己具有动力体系和外骨骼，穿着上动力装甲的兵士，负重能力大大跨越平凡步卒。5千克或10千克的防弹衣对平凡兵士是不小的包袱，但一整套动力装甲却可能有上百千克甚至数百千克的份量。这类环境下，略微耗费一些重量在装甲防护上底子不是大问题，体系动力和外骨骼挪动转移这些份量也垂手可得。这就使得实际版“钢铁侠”们可以或许等闲地得到远胜平凡兵士的防护力。
从今朝颁布的照片来看，美军动力装甲在防御上，多是以钛合金作为外部防御，内部则以其他先辈质料衬底。其厚度和笼盖面积必定远远跨越平凡的防弹背心，为兵士供给全方位的防护。
不外，对付更先辈的一些防御模块，如自动防御装头等，估量短时间内不成能采纳。一则，这些技能经常使用在坦克车辆上，其小型化未必成熟，体系自己对付能源、弹药等的请求较高。二则，自动防御可能给自己和临近的友军单元带来毁伤，对付坦克车辆而言这类毁伤可以接管，但对步卒这类毁伤却多是致命的。
拔山盖世：外骨骼动力
动力装甲更加焦点的技能，是所谓的外骨骼。咱们可以把外骨骼理解为一个呆板人，它紧贴着兵士的身体，而且仿照兵士的动作。如许，当兵士必要举起重物时，其实是仿照它的呆板人在举起。外骨骼不单使兵士可以或许携带更多的兵器和军需品，也使兵士可以或许穿上较重的防护装备，加强装甲防护力。可以说，对付这一套必定会很繁重的动力装甲而言，外骨骼是一切的根本。20世纪60年月，通用电气公司开辟的Hardiman，起首就是一个外骨骼体系。
对外骨骼的研发而言，重点不是外骨骼能有多大的气力，究竟结果比起人力来讲，机器力是可以等闲超出十倍、百倍的。实现外骨骼的难度，重要在于要选择符合的机关质料，既坚韧又有弹性，足以用不太浮夸的重量支持全部体系；要实现外骨骼体系在机器机能方面的机动，带有可以或许曲折的枢纽关头，使得其可以与兵士做到不异的动作。最后，还要实现对外骨骼有用的节制，使兵士穿上外骨骼后可以或许正常勾当，促使呆板顺畅挪动。根基上，制造好的外骨骼，就和制造仿真呆板人同样，独一分歧的是前者由穿着的兵士节制，后者由AI自行操控。
在外骨骼传动的钻研中，美国科学家经由过程人体上几个接触点的信息反馈，使得外骨骼的AI电脑理解操作者的动作用意，再共同举措。为此，体系包括微型传动装配和压力感到器等，经由过程液压或电传体系发生接洽。那些感到器，以每秒几百次乃至几千次的速率，把丈量到的数据传给中心处置器，然后由中心处置器颠末严重计较，果断操作者用意，并按照成果举行仿照，批示每一个枢纽关头内的每条人工肌肉若何活动。
在实行中，操作员伸手从架子上拉下杠铃时，手上的感到器立即检测到变革，并启动外骨骼。因而，在外骨骼体系的运转下，操作员等闲地将100磅的杠铃举起了数十次，而本身的手臂肌肉只经受了很轻细的压力，体力损耗很低。
但这些只是理论上的抱负成果。项目卖力人詹姆斯·米勒上校流露，今朝最大的坚苦恰是在于外骨骼。当前的外骨骼体系还存在不少问题。其原型机由800个部件组成，大量利用碳纤维塑料，可是代价过于昂贵，并且不克不及知足粗鲁操作的必要。他们下一步可能会用钛合金来制造外骨骼。
洞若观火：信息与通讯
“现代钢铁侠”中另有一些较为成熟的子体系，比方信息与通讯体系，和与之顺应的内衬体系。究竟结果，疆场信息传输和收集化平台是美军已钻研了数十年的体系，技能比力成熟。在详细利用中，犹如防弹衣同样，凡是因为体积和重量的束缚，或携带未便，制约信息装备的遍及和深刻利用。而在动力装甲中，因为外骨骼令兵士负重能力提高了很多倍，天然也可能承载更加周全和完美的信息与通讯体系。
动力装甲的内衬体系，具有热特性办理能力，有一整套散布式传感器，安装在身体各个位置，来监控兵士的心理环境，包含体温、心跳、呼吸、血压、血糖等参数，然后按照这套参数，完成适合的操作，好比向兵士提出告诫和建议、联结四周友军和医疗单元，或调处装甲的内部温度等。这几项功效，作为美军单兵作战体系的构成部门，如今已适用化了。比方温度调理，是经由过程在内衬的管路里注入冷或热的液体来实现的。
除此以外，装甲的头盔部门还装有小型显示器，安装在兵士的眼睛下方，只要向下一瞥就可以看到所需的各类信息。这些信息除兵士和装甲体系本身参数，还包含来自友军和上级的批示、动静，来自侦察装备包含卫星传输的敌情和疆场信息等。操纵传感器和全世界定位体系(GPS)接管器，兵士可以领会有关他们正在穿越的地形信息，计较机还能找出行进到指定位置的最好线路。固然，这些原本就是美军自力的科技模块，只不外被集成到动力装甲中罢了。
尚需尽力 离史塔克还差得很远
在提高兵士的进犯力方面，动力装甲无疑具有天赋上风。寄托外骨骼发生的承载力，兵士可以携带更重并且威力更大的兵器、更充沛的弹药、更灵敏的侦察和火控装备等，从而直接晋升战役力。
别的，穿着动力装甲的兵士，其操作兵器可以不止限于两手，还能携带更多的主动装弹装备，更机动地切换兵器的状况。在将来，用装甲上附加战役进犯模块，经由过程某些特别动作（如打个响指）的方法来操作，将使得兵士更具有全方位杀伤力。不外，今朝的钻研尚且逗留在更根本的外骨骼条理，究竟结果只要外骨骼问题解决了，加装兵器模块不外是分分钟的事。固然，要做到片子中史塔克那种抬手放激光，踢脚出导弹的结果，那还差的远。
相对于来讲，如作甚这些呆板供给能量却更使人头疼。如斯气力庞大、功效齐备的装备，其损耗的能量不是小数量。按照设计必要，兵士们的动力装甲体系，应当能在布满能量以后，对峙24个小时的运行而不必要补给。
今朝利用的能源装配其实做不到这一点。而一旦能量耗尽，巨大的动力装甲将成为致命的铁皮罐头，令穿戴它的兵士将步履维艰。据称，该体系曾利用锂聚合物电池，但如今已被抛却。美军米勒上校暗示，今朝该体系筹备采纳的能源是一种固态氧化物燃料电池。这类电池本来在日本为修建物供电。固然，固体氧化物燃料电池的小型化是很难的，面对着事情高温的挑战。
至于动力装甲的灵活力，也是一个老浩劫。在片子中，史塔克穿戴动力装甲可以或许翻山越岭，这个固然是空想。如斯繁重的玩意要飞上天，在新式发念头呈现前底子就不成能。
现实上对当前的动力钻研来讲，若何驱策穿着这套外骨骼仿照人类走路，实在比让它提起上百千克重物要难很多。究竟结果后者只必要增长机器的功率，前者必要钻研和实现很多个邃密的微观事情。经由过程加强机器气力和削减体力损耗，理论上可让兵士实现更快的速率和更长期的奔波，但条件是先要让它学会调理均衡。据称，今朝一种自力开辟的放大行走器的时速可跨越16千米，还能让兵士跳得更高和更远跳多高。 |
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发表于 2020-3-9 21:08:06
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