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科技创新:现代士兵装备大升级!

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科技创新:现代士兵装备大升级!

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在现代战争中,科技已成为决定胜负的关键因素。从单兵装备到武器系统,从无人机到卫星通信,科技创新正在重塑战场面貌。让我们一起来看看这些令人惊叹的新装备如何改变现代战争吧!

01

单兵装备的革命:IVAS系统

2025年,美国陆军将装备一款革命性的单兵装备——集成视觉增强系统(Integrated Visual Augmentation System,IVAS)。这款基于微软HoloLens技术的增强现实设备,将为士兵提供前所未有的战场感知能力。

IVAS系统集成了夜视、热成像和多种传感器,能够实时显示战场信息,帮助士兵快速识别和响应威胁。最新版本IVAS 1.2在设计上进行了多项改进,解决了早期版本中士兵使用时出现的眩晕和不适问题。IVAS 1.2具有更扁平的设计,便于士兵轻松翻转,提高了佩戴的舒适度。此外,计算机模块从头部前部移至头盔后部,并缩短了连接线,进一步改善了人体工程学设计。IVAS 1.2还包含了一个新的低光传感器,增强了在暗环境中的功能。

美国陆军计划在2025年将IVAS 1.2投入实战使用,此外,美国陆军还计划在2025财年采购超过3000套IVAS 1.2系统,并为此申请了2.55亿美元的预算。

02

激光武器:无人机的克星

在当今世界局部战争的战场上,从士兵到身披重甲的主战坦克,从碉堡工事到集群目标,最害怕的武器莫过于各类无人机以及巡飞弹了。尤其是所谓“第一人称视角”,即FPV微小型无人机,凭借其较快的飞行速度、极为灵活的控制能力以及相当低廉的造价,能够以“蜂群”战术对各种目标实施轮番饱和攻击,直至目标被彻底摧毁。

这种情况下,各国军方以及军工技术人员都在积极研发全新的反无人机系统,以应对几乎无处不在的无人机威胁。其中,最被看好、拦截效费比最高的反无人机系统,当属高能激光武器。

从作用原理上看,激光武器对于无人机的毁伤形式主要分为热烧蚀效应、激波毁伤效应和辐射毁伤效应。其中,激光武器最主要的破坏手段当属热烧蚀效应。在激光束作用于无人机时,其蒙皮材料内部的电子获取激光能量,进而产生剧烈碰撞,转化为热能。随着激光照射区域温度迅速升高,当温度大于熔点时,无人机蒙皮材料就会被熔化甚至汽化。

一般来说,为尽可能减轻机身重量,微型以及中小型无人机大多采用非金属的复合材料制作蒙皮,相对低廉的材料包括玻璃纤维、环氧树脂、PE/PP(聚乙烯/聚丙烯)等,高端一些的则会采用碳纤维、芳纶纤维等。这些复合材料强度好、重量轻、耐腐蚀,制作无人机蒙皮可以更好地兼顾飞行性能、减轻重量以及保证足够强度等几方面的需求。而最为高端的大中型无人机,通常采用高性能的铝合金材料作为蒙皮,与通常有人驾驶飞机使用的蒙皮材料基本一致。

这些蒙皮材料的熔点各不相同,碳纤维材料的熔点为300℃左右,而铝合金材料一般可达600℃左右。但对于温度能够达到数千甚至上万摄氏度的激光束来说,只需毫秒级照射时间,就足以将各类无人机蒙皮熔化、汽化。随着蒙皮的熔化、汽化,激光束会继续照射无人机的内部结构以及设备,针对不同情况产生进一步的毁伤破坏。比如,激光束照射无人机控制系统,会将其内部的电路板以及芯片烧毁,使其彻底失去自动控制能力而坠毁;照射到某些自杀式无人机的战斗部时,可以将其内部的装药引爆,将无人机彻底炸毁;即便是照射到无人机的电池组或者燃料箱,也可以使其起火燃烧。

此外,高能激光束所产生的激波毁伤效应和辐射毁伤效应也会对无人机造成巨大破坏。比如,激波毁伤效应主要是指无人机蒙皮或者机体结构材料熔化、汽化后形成高速喷射的等离子体,其产生的巨大冲击力会进一步破坏无人机的内部结构,使机身、机翼发生断裂,乃至空中解体。而辐射毁伤效应是指等离子体在喷射发生冲击的同时,也会释放X射线,从而形成类似于电磁脉冲的毁伤效果,使得无人机的控制系统芯片失效。

事实上,即便是某些功率较小的激光武器,其发射的激光束不足以对无人机蒙皮形成破坏效果,也可以通过照射无人机最脆弱的部分——光电传感器,来达到使无人机失去战斗力的目的。测试表明,激光束对无人机光电传感器的光学窗口实施照射时,光束通过镜头直接聚焦在CCD(电荷耦合元件,即图像传感器)或者CMOS(传感器)等图像传感芯片上。当光束照射所造成的表面温度达到200℃左右,就能够对图像传感芯片造成永久损伤,使其彻底失效。

在美国海军证明了高能激光武器可以有效对付无人机后,美国其他军兵种乃至更多的国家都开始纷纷研发这类新式武器。比如,美国陆军同样也面临着无人机和巡飞弹的威胁,于是以“斯特瑞克”轮式8×8装甲车底盘为基础,研发了定向能机动近程防空系统(M-SHORAD),其最

03

高超声速武器:突破传统防御体系

高超声速武器是当前军事科技领域的热点。这种飞行速度超过5马赫(约6125公里/小时)的武器,能够突破传统防御体系,对敌方重要目标实施快速打击。

高超声速武器的发展历程涵盖了从冷战时期至今的多个重要阶段:

  • 早期研究阶段(20世纪50年代至70年代):在冷战期间,美国和苏联都开始了航空航天领域的高超声速技术的基础研究,实现了高超声速技术的一些原始积累,比如NASA进行了多个高超声速飞行试验,典型的如X-15项目,在1960年代就达到了6倍声速。

  • 技术突破与低谷期(20世纪80年代至90年代):美国在1980年代通过“国家高超声速研究计划”继续开展相关的基础研究,但由于技术复杂性和成本问题,进展也十分有限。与此同时,苏联也在进行相关研究,例如高超声速飞行的导弹系统“巴尔喀什”计划,能够在大气层内以超声速速度飞行的“暴风雪”计划(Blizzard Project),如下图的航天飞机,开发能够从高空释放并以高速度飞行的高超声速滑翔器 的“克里尔”计划(Krylo Project),对高超声速飞行器的气动特性和热防护材料开展研究的“波音”计划(Buran Project)等,但随着苏联解体,许多项目被缩减或停止。

  • 复苏与现代发展(21世纪初至今):进入21世纪后,高超声速技术重新获得关注,诸如美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)和各国军方都开始投资研发高超声速武器。同时,中国和俄罗斯也加大了投入,高超声速导弹的研发均取得重大进展。俄罗斯的“锆石”(如下图示意)和“先锋”系统以及中国的DF-ZF等都受到了广泛关注。美国也启动多个项目,包括“HSSW(高超声速滑翔器武器)”和“ARRW(空射快速反应武器)”。

04

无人机革命:从侦察到主战装备

无人机在现代战争中的应用日益广泛,从最初的侦察任务扩展到打击任务,甚至成为主战装备。2023年,大国竞争愈演愈烈,局部冲突持续升级。在经历过俄乌冲突和巴以冲突的实战检验后,无人机进一步加快了向主战装备迈进的步伐。在智能化无人协同作战趋势引领下,依托美国防部提出的“复制者”计划和美空军的“协同作战飞机”(CCA)项目,美军在2023年加速推进无人作战装备大规模部署应用和有人无人协同作战能力发展。美军在2023年更加重视无人机系统的自主能力建设,加强利用人工智能技术提升无人蜂群和无人僚机的自主作战能力,以此构建可应对未来强对抗环境的智能化无人作战体系,同时积极推动对现有可执行作战任务的无人机与中低轨卫星通信系统的融合,构建无人机高带宽、低延迟韧性抗干扰通信网络。与此同时,更多国家在2023年开始利用无人装备与“巡飞弹”组成的新型组合,探索未来无人多域协同作战模式。

05

卫星通信与数据骡子:战场信息传输的未来

在现代战争中,信息传输至关重要。然而,传统的卫星通信和高频通信都存在各自的局限性。卫星通信容易受到带宽限制和干扰,而高频通信数据传输速率较低,且受太阳活动影响。

为了解决这一问题,美军正在开发一种名为“数据骡子”的新型通信系统。这种基于无人机的中继通信系统,可以在不同单位之间移动,上传和下载数据,有效弥补了传统通信方式的不足。瑞典国防研究局(FOI)的科学家阿尔宾松表示,数据骡子类似于在广泛采用无线电之前,在战场上提供中继通信的摩托车调度骑手或跑步者。

科技创新正在以前所未有的速度改变着现代战争的面貌。从单兵装备到武器系统,从无人机到卫星通信,这些高科技装备不仅提升了单兵作战能力,更改变了整个战场的面貌。掌握先进科技并将其运用于军事领域,已成为夺取未来战争胜利的关键因素。

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