豆丁微信公众号
君，已阅读到文档的结尾了呢~~
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
坦克装甲车辆火控观瞄系统发展趋势分析
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='http://www.docin.com/DocinViewer--144.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口坦克装甲车辆技术发展趋势和重点
我的图书馆
坦克装甲车辆技术发展趋势和重点
毛明，男，1962年9月出生，1983毕业于武汉水利电力学院机械工程系，1989年获北京理工大学车辆工程专业博士学位；在特种车辆工程技术研究方面具有较高的理论水平和丰富的实践经验，熟悉现代设计方法，在机械系统CAD/CAE领域有较深造诣，先后担任技术负责人和行政指挥负责多项特种车辆的研制，1991年获首届中国兵工青年科技奖，1993年被评为“中央国家机关百名优秀青年”；1998年被国家外国专家局、香港蒋氏工业慈善基金会和美国南加州大学录取，赴美参加“制造业领袖培训计划”，获“团队领袖奖”；1999年被中国兵器工业总公司荣记二等功，2001年被评为“国防科技工业有突出贡献中青年专家”；曾任中国北方车辆研究所所长，现任中国兵器首席专家、研究员，兼任国家国防科工局科技委委员、中国兵器工业集团公司科技委委员、中国机械工程学会理事、中国汽车工业科技进步奖励基金评审委员、国际机器与机构学理论联合会中国委员会委员。是武汉大学、华南理工大学博士生导师。&&& 亲爱的各位同学，各位老师，下午好！非常荣幸能够与大家一起交流坦克装甲车辆技术发展的情况。这次报告主要有两个方面的目的，一是给大家普及坦克装甲车辆方面的知识，期望能够引起同学们对坦克装甲车辆的兴趣，也非常欢迎大家能够投身于国防建设和装甲车辆的事业中；二是如果同学们在未来的学习和研究中对坦克装甲车辆十分热爱的话，希望你们能够有针对性地进行学习，并从事一些与此相关的研发活动。&&& 今天我给大家介绍五个方面的内容。第一，坦克装甲车辆在战场上的地位和作用；第二，坦克装甲车辆的分类；第三，坦克装甲车辆的组成；第四，坦克装甲车辆技术发展的趋势和发展重点，这也是我今天要介绍的一个重点。&&& 首先，我给大家讲讲坦克装甲车辆在战场上的地位和作用。现在，坦克装甲车辆在战场上的作用下降了。二战时期主要是靠坦克装甲车辆在作战，而现在作战主要是在靠飞机、舰船和一些战略导弹等等，甚至发展到通过网络、信息化来从事战争。尤其是最近的利比亚战争，坦克在战场上已经看不到了，一个皮卡车加上一挺机枪、一个火箭筒，就可以在战场上打得非常好。这次的利比亚战争中美国人在试验一种新的战略——“离岸制衡”战略。因为经过了伊拉克战争，经过了阿富汗战争以后，美国突然发现无论有多么高的技术，他也不能统治伊拉克，也不能统治阿富汗。这么落后的国家都统治不了，也不能夺取战争的最后胜利。他怎样才能达到这样一种目的呢？利比亚的这场战争就成功地检验了美国的“离岸制衡”战略。通过信息，空中压制这种威慑力，就能通过当地的武装去推翻所谓的政权，或者说是推翻老百姓不喜欢的那个政府。利比亚战争非常好地解释了未来战争的目的。&&& 坦克装甲车辆在未来的经济发展、技术发展领域中，具有非常重要的地位和作用。第一，坦克装甲车辆是陆军实现战术机动的一个基本装备。那么，什么是战略机动呢？例如，装备能够搭乘飞机，我们就把它叫做战略机动。当然，有时候你不需要搭乘飞机，你的导弹就能非常快地从一个地点到一万公里以外或者几万公里以外的一个地域去，这也是一种战略机动。这种战略机动不是我们陆军所能谈的战略机动，所以我们陆军实现机动就是要靠自己的发动机、变速箱、我们自己的双脚，快速地到达一个地方，我们把它叫做战术机动，这也是实现机械化的一个基本要素。现在我们国家的陆军已经完全实现了摩托化，但是还没有完全实现机械化。摩托化和机械化的最大区别就是摩托化是拽着走。比如，我们的一些炮要通过牵引车拉到战场去，那么这个东西叫摩托化，不叫机械化。机械化是说装备本身具备快速前进的能力，我们把它叫做机械化。坦克装甲车辆是实现机械化的基本要素。第二，坦克装甲车辆是实施地面突击，夺取战争决定性胜利的一种基本力量。美国人如果不能长期地统治一个民族或区域的话，就很难夺取战争的决定性胜利，到最后自己还是要缴枪。坦克装甲车辆从这一角度讲是实施地面突击，夺取最后胜利的要素。也就是说，我一定要占领那儿，脚一定要在你那里站稳了。因此，坦克装甲车辆是必不可少的。第三，未来的战争已经不是单打独斗，更不是一个人跟一个人去拼刺刀，也不是一个坦克和一个坦克的作战，而是采取一种联合作战的方式。进入新世纪以来，空中的、地面的、海上的武器各式各样，作战方式也不再单一。这一次的利比亚战争就充分体现了这种联合作战的要素。如果只是靠当时的反政府武装，拿着皮卡，架着机枪，肯定是不可能夺取战争胜利的，但它采取这种联合作战的概念，使空中的战略威慑和其他方面的压制联合起来，从而夺取战争的胜利。坦克装甲车辆是未来联合作战中最基本的要素，或者说是最基本的一个单元和一个信息节点。坦克装甲车辆本身就是一个武器，一个装备，它是一个非常好的攻击武器和工具。另外，它也是最面临现场的，它可以最实时地看到我们友邻的车辆和人，从而来打击目标或是评估友军打击的效果。因此，在未来战场上，坦克装甲车辆也是一个最具临场感、最实时、最基本的信息节点。第四，目前大规模的地面战争越来越少，而各种恐怖活动出现却越来越多。例如，边界的突然事件或一些冲突。那么，在这种护边行动中，用得最多的还是坦克装甲车辆。坦克装甲车辆应该说是这种小规模反恐、维稳、处突、护边的一种最基本的装备，也是主体装备。第五，坦克装甲车辆是军民融合的最好的发展平台。很多发动机技术、传动技术、行走技术、操控技术等都能应用到民用工业中。&&& 战场上的坦克装甲车辆主要包括战斗车辆和保障车辆。战斗车辆就是打仗的，它可以分为几类：一是主战坦克。目前坦克的作战距离是2公里到2.5公里，主战坦克在战场上是陆军里最靠前的一种武器装备。那么，伴随着坦克作战的是步兵战车。步兵战车是一个底盘加上一个武器系统，但它和坦克在本质上是不一样的。坦克里只有3个人作战：一个车长、一个炮长、一个驾驶员。而步兵战车是在坦克的周围，伴随坦克作战的，里面除了有这3个人之外，还搭载一个班的步兵在战车上。他们可以在车上作战，也可以下车来作战。步兵战车的主要目的是攻击坦克周围的一些装甲车辆、步兵或步兵战车，为坦克清除其不方便歼灭的威胁。现在伊拉克、阿富汗经常会有一些民兵或武装分子拿着一个“40火箭筒”，这对坦克是非常大的威胁。如果只靠坦克作战的话，效果不好。因此，需要靠步兵战车来清除这样的威胁。步兵战车是战斗车辆里的第二类，在战场上也是很靠前的，但是它比坦克要稍微靠后一点。伴随着主战坦克、步兵战车作战的是野战防空的武器系统。它可以防导弹、防战机，也叫防空导弹武器系统。防稍微低空一点的就得靠“自行高炮”，它最多有8000米或10000米的防空高度。还有一个就是离战场有一段距离的压制武器。这种压制武器在100公里到200公里甚至300公里外，基本上都是靠火炮和火箭来压制的。打仗时，都是先靠二线的火炮、火箭来对地面战场进行不太精确的打击，等到充分的时候就靠坦克、步兵战车和野战防空这三个武器一起作战，去夺取阵地了。&&& 保障车辆根据保障用途的不同可分为三类：一是技术保障车辆。技术保障能确保坦克装甲车辆正常工作，如果车辆坏了要在战场上实施抢修，使其能够很快投入战斗；二是工程保障车辆。工兵经常要去开路，要将雷场扫清，这就是我们所谓的工程保障车辆。工程保障车辆重点有三种：第一，架桥车。现在的架桥车发展到只需要几分钟就可以架一座16米、30米长的桥梁，然后坦克就能开过去。第二，扫雷。战场上经常会有很多的地雷，靠坦克去试探地雷肯定是不合适的，因此需要扫雷车将坦克的通道打通。扫雷车辆可以用火箭，也可以用自身的链条把地雷引爆。第三，还有的工程车辆去挖战壕，挖一些掩体或是潜伏、集结等。这三种车辆主要是工兵用的一些装置，也属于坦克装甲车辆的。三是后勤保障车辆。作战期间吃饭、洗澡、救护伤员、加油、补给都要靠后勤保障车辆。&&& 坦克装甲车辆按防护形式可分为装甲车和非装甲车。有装甲的车我们就叫装甲车，没装甲的就叫非装甲车。大家最熟悉的是悍马车，在大街上我们也能经常看见一些悍马车。在战场上，装甲车和非装甲车也是非常多的。显然有装甲以后会比较重，没有装甲的车重量会比较轻，机动性也会比较好。&&& 另外，按行驶的方式分类，坦克装甲车辆可分为轮式和履带式。大家最熟悉的是轮式，但装甲车辆行业里用得最多的是履带式，因为轮式的机动性，特别是通过障碍的能力跟履带式的没法比。履带式的轮子是在自己铺的路上走，所以越野机动能力是非常好的。在地形条件比较复杂的边界地区需要履带式车辆，如果靠轮式车辆还是非常困难的。&&& 下面我给大家讲讲坦克装甲车辆的构成。以主战坦克为例，主战坦克是陆战之王。坦克的组成主要包括战斗系统、推进系统、防护系统、信息系统、供配电和辅助系统、操纵系统。战斗系统在国防工业中是很特别的；推进系统靠发动机、变速箱，只要做车的人都知道推进系统，你们把悬挂、车轮等叫行驶系统，我们称其为行走系统；防护系统也是国防工业中比较特别的系统，尤其在做坦克装甲车辆方面；信息系统在汽车里面主要是驾驶室的中控、娱乐等等，但坦克装甲车辆的信息系统要复杂得多。信息的感知、处理、传输和指挥控制的协调都是需要依靠信息系统的；辅助系统就是润滑、散热、进排气等等。我们看看坦克的操纵系统：坦克也是方向盘转向，但它不像汽车的那种圆形方向盘。我们就跟摩托车一样握把，但也是方向盘转向的。现在我们也是自动的动力换挡，里面有变矩器，另外就是行星变速、自动操纵、方向盘转向。对履带车辆来说，方向盘转向这一类的事情是非常难的，它需要非常大功率的纯静液的泵。坦克的行走系统主要是我们讲的四轮一板，即履带板加负重轮、托带轮、诱导轮和主动轮，当然，其中还有一个减震装置。目前的减震装置都还是用扭杆，但是未来发展的趋势应该是用油气悬挂。坦克的第一、第二和第六个负重轮上现在有的都是油气悬挂，其他的负重轮上振动频率很高，振幅并不是很大，动载荷不是很大的时候我们都还是用扭杆。&&& 大家对坦克比较感兴趣的地方可能是防护系统。坦克车体的真正厚度只有100毫米，事实上它可以防穿甲的能力至少都在600毫米以上，防破甲的能力都在1米，即1000毫米以上。1000毫米说的是均质装甲，我说的这个600毫米和1米是装甲板的厚度。车辆的装甲不是靠纯钢板做的，它一定是一种三明治式的复合结构装甲，由钢板、空气、陶瓷、碳纤维等等来构成坦克的防护。因为这些材料的本构关系不一样，所以当穿甲弹和破甲弹穿透这个不同本构关系的材料时，它的效果会大幅度地下降。破甲的原理是用火药把铜燃烧了，铜就变成了一种非常高温、高压的铜射流射进装甲体中。比如，当装甲体碰见空气的时候，空气会把这种液态的高温铜拉细，它再穿透后面装甲的陶瓷，或者复合材料、碳纤维的时候，这种能量就会大幅度地下降，这就达到了我们的防护目的。因此，我们真正的防护就是100毫米的厚度，可以起到普通装甲钢600毫米到1米的厚度的作用。另外，靠这种硬防也不是一种好办法，所以我们经常在电影里面看到一些披挂的反应装甲，事实上这些披挂的反应装甲就是一个一个的铁盒子，铁盒子里面放着炸药。这种炸药是非常钝感的炸药，在生产的时候用榔头敲或碰，它是不会起爆的。如果它碰见破甲弹穿甲弹的攻击就会起爆，因为它是炸药，它会把弹药的能量大幅度的卸掉，在穿透复合装甲时，它的能量就会大幅度下来。因此，靠这种作用，装甲披挂在坦克上面也能起到非常好的防护作用。如果弹穿透到坦克里面后可能会将油箱、弹药引爆，坦克里面也有灭火抑爆的装置以不让它起火、起爆。在战场中先进的坦克还要用到“三防装置”进行防核、防生物、防化学，通过滤毒使坦克里面的空气能够很干净，没有辐射，没有生物和化学的东西，起到防生化的作用。&&& 坦克装甲车辆的武器系统也是十分特别的，它主要靠火炮、供弹系统、火控系统来构成火力系统。日本T90的火力系统就是一门炮，由供弹机给炮装弹。大家可能对坦克装甲车辆里面的弹药比较感兴趣。坦克里面装的弹药不仅是一种，现在世界上普遍用的都是三种弹药：穿甲弹、破甲弹和杀爆榴弹。穿甲弹能穿透装甲，它事实上飞的就是一个钨合金棒。美国人现在用贫铀来做穿甲弹，贫铀穿甲的威力比钨合金要好得多。我们国家现在还是遵守着不用贫铀来做，只用钨合金来做穿甲弹的规则。破甲弹是用火药把铜燃烧了以后变成高温高压的液态铜来穿透装甲。杀爆榴弹不是对付装甲目标的，它是杀人的。在火药里面预埋了很多钢珠或者破片，这些破片就像是一个个的短剑。炸药一炸的时候，所有的钢珠或是“短剑”破片会飞散出去，它会去杀伤有生力量。现在，除了这三种弹药以外又发明了炮射导弹和混凝土攻坚弹。炮射导弹就是坦克炮管里面可以打出导弹，也就是说，导弹不需要发射筒这样的专门发射装置。它的制导装置和炮长的瞄准镜已经融为一体了，所以我们叫它瞄导合一，就是瞄准和制导合一。炮管能够打出炮弹，也能打出导弹。混凝土攻坚弹的攻击在未来战场上也是非常需要的。在战场要对混凝土的建筑进行摧毁，这就赋予了坦克有攻击建筑物和混凝土工事的能力。由此可见，坦克弹种应该说是非常丰富的。&&& 坦克在行进的时候，这样一个十吨重的大炮怎么能够稳定地瞄准并射击移动的目标呢？这就要靠火控系统。当然，我们还要观瞄，然后考虑如何对目标进行跟踪。如果真的要像我们电视上看到的用一个十字线去压这样一个目标，你可以想象在那么颠簸的情况下，看见一点点的目标再去用十字线压还是很难的。自动跟踪、目标的捕获都是在火控系统里。另外，在下雨的天气或是晚间怎样看见目标，怎样识别是友军还是敌人，这些都要依靠火控的功能。&&& 坦克装甲车辆最重要的信息系统是感知。一方面，要知道我军在哪里。另一方面，要知道敌人和友邻在哪里。当然，我们做主动悬挂的时候也需要感知路面，并进行路径的规划。这些功能都属于信息系统的感知。另外，信息系统还有信息的传输和处理功能。指挥和控制主要是通过数字电台大容量的信息交互，我们还要对这种信息进行加密以确保安全。另外，还有身份的确认。信息系统从某种意义上来讲是火力防护机动力的一个倍增器。因为如果知道你在哪里，知道你的敌人在哪里，知道你的友邻在哪里的话，作战会主动得多，就相当于孙子兵法里面说的“知己知彼，百战不殆”。我们把信息系统比作为一个大喇叭，它能感受到很多的信息，还能够做出一些正确的选择。在上世纪，坦克的好坏都是看火力、机动力和防护力。新世纪给坦克赋予了一个信息力的要求。大家可能对火力还是有一些兴趣的。那么，什么火力的坦克好？我们表达一个火力好和不好，主要有三个方面的指标。第一，在规定的距离上。大家说的都是两公里，两公里距离能够穿透一个标准装甲的厚度，是火力系统的第一个指标。目前，穿甲靠一个钨合金棒或者贫铀棒去穿透的装甲厚度都在600毫米以上，也就是在两公里的基础上，它们能穿透600毫米的钢装甲。破甲是刚刚说的铜的射流现在破甲都在1米以上。第二，首发命中率。你看见目标以后，第一发打中它的概率有多高，这是用概率概念的。目前，世界上先进水平的命中概率都在百分之八十以上。第三，反应的速度。这个是考验你识别目标、跟踪目标能力。现在世界上最先进的水平是一分钟能够打出9发，一般的情况是6到7发、6到8发或者是7到8发这样的水平。关于机动力，它是通过障碍的能力和快速性。这个坡能不能过去，这个坎儿能不能过去，这个沟能不能过去，如果能过去，那速度有多快，这是机动性的指标。现在防护的指标越来越复杂了。各国坦克的防护数据是查不到的。&&& 所谓的激光压测观瞄或者说软杀伤能力就是光电系统对抗的能力。在探测的时候都不靠人力，而靠一些光电的设备。那么，不管是雷达也好，激光也好，在进行这种光电探测的时候，它自然也会有一种对付光电探测的手段。另一方面，还要看你有没有反导的能力。现在防护力的概念参数越来越多，但是最基本的防护能力至少要防得住伊拉克人或阿富汗人他们扛得那种火箭筒，如果连这种火箭筒都扛不住的话，仗是没法打了。因此，最基本的防护是要防枪。7.62和12.7这种枪是很容易防，但要防40火箭筒是有一定难度的。&&& 隐身、激光压制观描、防探测、超近反导等，各个国家都有不同的评判的标准，我也给大家罗列一下美国M1A2的性能数据。MIA2主要作战性能表主要包括整车的数据、机动性的数据、火力系统、火控系统的数据，所有的国家都不会把自己的防护指标告诉别人，只会说有好的机动能力，有好的火力性能，也没有多少人会告诉你信息系统是怎么构建的，指挥模型的权限是什么样子，更不用说去告诉你我的密码是什么，所以信息系统是永远不会告诉别人的。&&& 下面给大家讲讲坦克装甲车辆当前的发展重点和发展趋势。坦克装甲车辆或武器装备的发展主要来源于需求的牵引和技术的推动。我们从伊拉克战争、阿富汗战争、利比亚战争中不难看出，进入新世纪之后的这种战争形态已经发生了巨大的变化，主要体现在几个方面：战争的目的和目标、战场环境、作战的方式、部队的编制体制。&&& 第一，战争目的和目标在发生革命性的变化。战争已不再是要攻城略地，把整个国土拿走，在此进行统治之类的，而是变成了为经济利益和政治利益而战。也就是说，通过战争对经济设施进行打击，对政治首脑进行打击，如果打击成功了，战争的目的就达到了。这种战争对老百姓没有什么伤害，如果伤害了，也只能是技术上不过关，是误伤；第二，战场的环境发生了很大的变化。现在的战场已经没有边界和空间的概念了，除了海陆空天这种空间的概念以外，信息、电磁、频率等战争的概念越来越凸显。现在互联网也是一种战场。很多国家在部署互联网络的军队，通过互联网进行大量的攻击和防护。由此可见，将来的战场已经不再是一种很纯粹的时空上的战场，而是很多物理概念上的战场；第三。作战方式也发生了变化。现在作战不再需要派大量的军队去打仗，因为如果我真正只是对你的经济设施、政治首脑进行打击的话，完全可以采用这种非接触的远程精确式的方法来进行作战。另外，未来的战争不再靠两条腿作战了，也不会完全靠飞机、坦克等这种机动性的方式，而是从现代机械化战争逐渐过渡到信息化和机械化复合的战争模式。未来的战争一定是采取联合作战的方式，不再是单一的陆军打陆军的，海军打海军，而是海陆空天和网络信息等联合作战。第四，部队的编制也发生了变化。部队的编制越来越扁平和专业化了。信息化战场上是很难去指挥和控制的，也会把信息的模型变得非常复杂。所以，未来的部队编制一定要走向扁平和专业。比如，美国人提出的action-unit就是灵活的战斗单元，这种作战单元是非常专业的。在不同的战争需求时，由指挥官在这样一些专业的部队里点单，由action-unit来组建一个部队，完成作战的使命。联合作战的方式尤其使陆军发生了非常大的变化。美国、法国、英国三大陆军都提出这种陆军联合作战的概念。我给大家举个例子，美国陆军的未来战斗系统FCS (Future Combat Systems)，就是由众多系统组成的跨军兵种联网系统。该系统设想的是，未来战场上的陆军包括有人装备和无人装备的独立子系统一共18种，另再加上网络、士兵构成一个网络中心站的概念。用网络把18个有人装备和无人装备的独立子系统连接在一起，把步兵也连接在一起，形成跨军兵种联网系统，进行网络中心的分布式中心战。美国人提出此概念后，法国人紧接着也提出了一种基于作战气泡理论的BOA作战理念，即地空一体的作战系统。法国人认为，在陆地100公里半径高度下的空间气泡里，所有的武器装备都应该是互联互通互操作的信息共享模式。也就是说，空地、空间和地上的信息是能够交互的，这个移动的互联网是能作到一体的。英国人也提出来一种未来快速奏效系统(FRES)，能够快速高效的反应和部署，灵活组建部队。&&& 这些联合作战的概念经过了差不多十年的大量研发和实验。但是，美国未来战斗系统到2009年就下马了，这种概念已经走不下去了；法国的空地一体作战系统一直调整到推后11年，到2026年，法国人才会推出新的空地一体的作战系统；英国人就索性把快速奏效系统取消了。美国人取消未来战斗系统以后，保留了几个东西。一是保留了网络。他认为这种移动的战斗互联网，将来在战场上是非常有用途的。战场上的信息和快速的大流量交互是非常需要的，信息的安全和保密的传输也是非常重要的，所以美国人一直没有放弃，并在不停地研发；二是保留了无人系统，尤其是无人值守的传感器。美国人还在持续的研发保留下来的无人机。现在在利比亚反恐战争中，就用到了无人机去攻击经济目标，已经取得了非常好的效果。还有一种无人车，很多同学可能都在美国人拍的电影《拆弹部队》中看到过。伊拉克战场上拆弹部队用的就是这种无人车。无人车拆的弹确实比人去拆的弹要多得多，在这种非常危险和恶劣的复杂环境里，还是要靠无人车去进行作业。另外，美国人在大力发展无人的值守传感器。这个无人值守传感器说形象一点，就有点像我们经常在学校里面放的那个摄像头，只不过这个摄像头是遥控的。美国人把这种无人值守传感器做成动物、鸟类、鱼类或是石头，事实上它是一个传感器。美国人一直没有放弃研发无人值守的传感器，它在战场上表现出来的作战效果现在还没有被检验。在伊拉克、阿富汗战场上突然发现这种无人值守的传感器，有时也很容易被一些不知道的人无意间破坏，这种不知道或者无意间的破坏，会引起一些系统的伤害。但是现在无人系统、无人车，无人机，无人值守传感器都还在发展。美国取消了未来战斗系统，留下了地面的战斗车辆GCV (Ground Combat Vehicle)。他们认为，地面的这种战斗车辆应该是一个统型的装备，是一个基型的平台。所以美国人规划的这八种有人的平台是通用的。&&& 刚才给大家介绍了，未来的战争也是朝着这种一体化的战争在发展的。那么，坦克装甲车辆的下一步发展将会是什么样的技术趋势呢？坦克装甲车辆的技术发展趋势将趋向“五化”，即体系化、轻量化、电气化、主动化和无人化。这也是世界上公认的坦克装甲车辆技术领域的发展趋势，是当前发展的重点。&&& 第一，体系化。体系化有两个概念，一是把单车放到一个系统里。美国在构建FCS作战系统，陆地战场上这些装备都是互通的，在任务分配时做成一个作战体系，不再是单个坦克，单个舰船或是单个导弹来分配任务。那么，这个体系是做到师一级，还是营一级，还是做到action-unit的战斗单元目前仍是大家争论和研究的问题。显然，一个师一级的作战体系里的武装力量有多少，它有多少的装备，它的信息交互模型怎样去建立，这是非常复杂的。而在一个action-unit作战体系里去做一个信息的交互和模型的建立，相对来讲还是要简单得多。第二个体系化的概念是单车里我们要做动态的综合(dynamic state integration)。这个概念跟民口做汽车设计是有区别的。汽车设计主要考虑的是布置和匹配。车身的匹配、气动力学的匹配、底盘系统悬挂的匹配等等都是要考虑的。在做国防武器装备时，动态综合是非常重要的。动态就是state，你要去表达，尤其是对环境进行表达。比如，我们做运动学分析的时候经常会说路谱是什么，边界条件是什么，负载条件是什么。大家想想，边界条件、负载条件要考虑什么？冲击加速度是多少个g？材料的本构关系是怎样的？相对于战场而言，表达环境的概念就要复杂得多。例如光学的环境，现在是白天还是晚上，有没有雨，有没有雾，这是要表达的。你要用电脑做仿真，要表达这个飞行环境。设计出来的飞机需要做飞行试验或是试航，仅靠设计是不行的，最后还需要校验。你要设计、要仿真，就必须把你能想到的环境在计算机里表达出来，不仅仅是路谱、温度，还有电磁环境、光学、气象环境等。开汽车的人应该都会有一种体会，开车的时候很难去看发动机的转速是多少，也很难去看车速是多少。战场上数据太多了，要靠眼睛去看的话，这个仗是没法打的。因为战士，特别是指挥官的主要精力要放在战场态势上，一方面要给上级通讯指挥，另一个方面要观察敌情，看看我们的人在那里，我们现在在什么地方，敌人在什么位置。他的目标、精力和眼睛主要放在外头，没有多少精力关注你的屏幕，更没有时间去翻屏幕、敲键盘。因此，我们特别强调把眼睛负荷转到耳朵上来，把文本、报警等变成语音。比如，用很亲切的女孩子的声音告诉你“现在出现了什么故障”，“水温已经报警了”，“你不能这么大负载”，“弹药已经消耗多少”，“你不能用什么什么弹”之类的提示。总体来看，做仿真、作分析的时候一定要把它的状态准确地用数字地表达出来。比如，我们搞汽车电子时，一定要先考虑电磁的环境，它的频率是多少，强度是多少，然后再去总体规划和设计。&&& 第二，轻量化。轻量化是大家非常熟悉的，也是大家非常愿意做的。坦克装甲车辆的轻量化非常重要。那么，轻量化可以从四个重点方面去考虑。一是新型材料的运用；二是动力传动辅助系统的集成设计；三是行走系统的优化设计；四是减少坦克装甲车辆的乘员。&&& 新材料的运用主要在车身。坦克装甲车辆里面用装甲钢、碳钢的话就会显得非常重，不太合适。我们逐渐要用铝合金、钛合金、镁合金。现在钛合金、铝合金就用得很好，我们也努力去用镁合金。由于钛合金的成本太高了，所以我们在迫不得已用钛合金的地方才用钛合金。镁合金的腐蚀问题比较大，因为它连接造成电化学腐蚀方面的问题比较多，应用的前景虽然有，但现在来说确实还有难度。另外，可以用一些纤维复合材料做盖板、舱盖、支架等。&&& 动力传动辅助系统的集成设计能够大幅度地贡献坦克装甲车趋向轻量化的需要。现在世界上最先进的动力舱传递1500马力。现在美国动力舱的水平大概是七个立方。最好的是欧洲动力机组，它是用德国伦克做的传动装置，做出来的动力舱有4.2个立方。动力传动辅助系统的集成设计要努力做好如下几个方面：第一，发动机变速箱的统一润滑。发动机的润滑流量很大，变速箱的润滑流量也很大。发动机里面1500马力，事实上发动机把化学油烧完以后，只有一部分变成机械能，现在最好的水平是46%，还有百分之五十几变成热量要散发掉。所以它的润滑系统需要很大的流量去散发热量，而传动系统也需要很大的流量。如果润滑系统的油品不统一，发动机用发动机的润滑油，即面润滑，而变速箱用变速箱的润滑油即线润滑，即点接触或是线接触的来做润滑油，就会给系统增加很大负担。第二，传动用油更复杂。传动系统的用油有液压的、液力的即静液、动液。润滑用的油压最低，低压油把轴承、齿轮、啮合的热量带走，需要润滑。还有一种中压，因为要自动换挡，它是离合器的分离和结合，注意不是主离合器。行星变速箱里的操纵件也是离合器或制动器，它的分离和结合就会发生换挡，那么这个油让离合器或是操纵件结合的油压，我们把它叫中压，这是一种用油。另外，还有一种高压。坦克要用方向盘无级地转向，这么重的坦克不像汽车能够很顺利地转弯。要无级地转向，不像原来那样靠操纵杆转向，因此需要大功率的泵马达液压系统。设计师们特别渴望把低压、中压、高压的用油弄成一个系统，后来发现各个部件对污染的要求不一样。因为40MPa、45MPa高压转向的泵马达300kW，400kW，这种泵马达对油的清洁度、敏感度特别大，有一点点的脏东西就不行了。而润滑系统里面脏一点就无所谓了。操纵系统也不一样。但是，如果我们能将这个系统综合在一起集成设计，就能提高功率密度。动液也是这样，动液要用到变矩器，耦合器。变矩器大家可能都知道，过老师在变矩器这方面做得非常好，应该说是顶尖的水平。耦合器有两种，一种是液力减速用的耦合器，一种是转向助力用的耦合器。耦合器的液力减速器我们现在用得非常好，还有一个就是300kW、400kW纯静液的泵马达，它是不足以驱动五六十吨重的坦克进行无级转向的，它还需要动液去加一把力。液力变矩器是传动系统中动力换挡的一种很重要的东西，静液泵马达加力是转向系统里要用的东西，液力耦合器减速是制动系统里的东西。这三个液力系统的用油、热管理、污染管理以及如何集成设计也是需要认真做好的一件事情。我们也非常渴望同学们将来能在这一方面有所造诣，研发出一些好的技术，从而使坦克装甲车辆在静液、动液的用油、热管理、污染管理方面做得更好。现在，我们的热管理做得比较好。通过了一个齿轮啮合或是轴承后，经摩擦面通过啮合过程吸收到油里边的热量，再用一种梯度把热量散出去。但是我们在污染管理这方面的研究还是非常薄弱的。究竟怎样在液压系统中设置滤清器是个很难得问题。第三，我们特别强调可靠性。发动机变速箱集成设计后，发动机和变速箱之间有很多的管子，例如燃油的管子、润滑油的管子、液力系统的管子、水管，还有很多的电插座等，这些方面的可靠性如果不好，你就得把它拆开来重新做，要检查漏油、漏电等情况。大家不要看接插头小，也不要看这个管接头的事情小，这个问题非常需要大家去解决。&&& 轻量化的第三个重点方面就是行走系统的优化设计。对坦克车辆的行驶系统关注的稍微要少些，关注得多的还是发动机变速箱，关注的少的是履带和负重轮。行走系统功率密度的提升和可靠性的提升是非常重要的研发方向。行走系统的优化设计在坦克车辆方面有很大的空间。&&& 轻量化的第四个方面是减少乘员。我们可以采用无人的炮塔，因为一个人在坦克里肯定要占很多空间，有一个空间就得有一个装甲防护去保护这个空间，就会增加车辆的重量，所以要减少乘员数。现在我们国家坦克的乘员是三人，美国、英国、德国、韩国坦克的乘员是四人，法国、俄罗斯、日本的坦克是三人。这个就是看谁的人少，人越少坦克的水平就会越高。当然，美国的坦克不是技术上做不到三个人，他们认为坦克里必须要有多余的一个人在那里呆着做备用，这是我们不能够接受的。我们做坦克设计的总是考虑要减少乘员，2009年我在英国防务周刊上讲了我的观点。我认为下一代的坦克应该是两个人，再下一代的坦克应该是一个人，再下一代的坦克就没有人了，再后面就没有坦克，就是作战的机器人。&&& 第三，电气化。大家应该很熟悉混合动力电驱动，这只是一个方面。电驱动已经成为坦克技术发展的一个最明显的趋势。电驱动的发展趋势不像民口那样考虑的是要节能环保，打仗的时候没有人过多去考虑节能环保。我们要考虑的是寂静行驶。不开动1500马力的柴油机，用一个电池来驱动我们的车辆正常潜伏，它跑低速的时候都没有噪音。这就是我们对电驱动的一种需求。另外，这些年电的火力是电磁炮，电磁炮发展很快，特别是在美国。现在很多媒体都在报道美国最近搞的电磁轨道炮，你们知道它的动能弹出电磁轨道炮的轨道口时的动能是多少吗？美国人现在已经做到了32个兆焦，32兆焦究竟有多大？目前坦克要在2000米的距离穿透600毫米的装甲板，它是完全靠动能穿透。靠钨合金棒或者贫铀棒来穿透这600毫米厚的装甲板，它的炮口动能是10个兆焦左右。只要有10个兆焦动能在2公里距离上就能穿透600毫米厚的装甲板。大家可以想象32个兆焦能够穿透多厚的装甲板。电磁武器的发展来得非常快。传统的固态火药点着后让它产生压力，把这个动能弹推出去，就相当于把一个金属棒推出去。怎么维持火药在炮筒里持续的不是一瞬间？高压持续的作用在弹丸上还是有难度的。但是，电磁轨道炮是持续的有洛伦兹力在给弹丸加速，而且效率也非常高。人们对电磁轨道炮、电热化学炮以及这种电能的武器研发的速度非常快，逐渐地离开了传统的那种火药的技术。再一个就是防护。原来的防护从某种意义上讲是事倍功半的，即使是很厚的装甲还是挡不住人家那一点点动能。你还是要从主动地防护去防，天边一个弹在飞，你要发一个弹去将它打中，这也是蛮难的一件事情。那么，我能不能在车外面铺上一种高压的防护装置，如果穿甲弹穿透了这两块通电的甲板，它的洛伦兹力接通两个极板的话，这个射流就会破碎成水珠了，它的能量会大幅度降下来。因此，电磁装甲的概念现在也变得非常的活跃。电驱动的概念主要来自于全电坦克的概念，除了我们说的电驱动，还有电热的，电磁的火力系统，还有防护系统，所以电气化的这种趋势发展速度是非常快的。现在难题是电池储能材料和脉冲电源。实际上在电气化里还有一个电网的概念。原来的坦克供电是28伏低压电，现在这么多的高压，如果还用那么多低压去供配电的话，电耗会是很大的。我们需要提高电压，那么，究竟做几个电压体制呢？目前多用两种电压体制。除了这些，脉冲电源也很关键。我需要几兆瓦的电能发射，发射一发后又要快速地把这个电压充到很高的高压，它的能量也要达到几个兆瓦，这是有难度的。另外，怎么提高功率密度呢？这也是电气化的一个关键技术。我们还要做几件事情，希望能引起同学们的兴趣。一是整车的功率管理和能量管理的概念。现在我们做电驱动后，能量的管理和控制就来得非常容易了，不是通过改变发动机的油门来改变发电机的功率。能量管理的概念对汽车而言，就是一箱油跑多远，究竟要设计多大的油箱，要按照车的燃油消耗率来设计油箱。对坦克而言，除了一般跑五百公里的要求之外，还要考虑发射多少炮弹需要多少能量。特别是电气化后，还要考虑要用多少电池。&&& 油箱的大小对坦克设计者来讲确实是一件很难的事情。经常看到在坦克外面放几个油桶，不打仗的时候烧的是外面的油，要打仗的时候会烧里边的油。这样会节约里边的燃油空间，这是省能量观点。坦克里带多少蓄电池，带多少油箱，带多少油是能量管理概念。另外，还有功率管理的概念。大家经常提到的是发动机的功率，我们把经常要用到的功率叫常时功率。我们跑最大速度、爬特别大的坡度也要发出1500马力。在坦克装甲车上还有两个功率：短时功率和瞬时功率。短时功率在驱动系统里主要是0到20迈的加速系统，要求它的加速性能非常好。再一个就是零位转向的时间，坦克可以一个履带往前、一个履带往后就直接转过来。在原地转一圈，前队变后队需要多长时间？能不能在5秒、8秒、10秒的时间里就把前队变后队？这也是我们在短时功率需要考虑的。这种秒级的功率需求在我们坦克设计的时候就不仅仅要1500马力了，我们必须在短时功率里对蓄电池的功率进行管理和控制。瞬时功率就是在秒级以下的毫秒级、微秒级、纳秒级，这种就是电磁发射。电磁发射、电磁防护需要瞬时功率，这种功率用发动机、柴油机更是提供不到的。因此，我们还需要对脉冲电源车辆的电气化管理、分配管理和控制来做设计。如何对整车的能量管理、功率管理进行设计和仿真是现在一个非常热的课题。再一个就是机电复合传动，因为现在不可能完全通过电机、电池来驱动我们的车辆，一定还得有柴油机来进行复合。在履带式车辆里主要是直驶和转向的复合。这种耦合的机构应该是一种什么样子，如今也是一个很热的题目。传统的机电复合机构是靠两个电机、一个电机驱动一侧履带，转弯的时候调整两个电机的转速就可以了，但这是一个不好的方案。因为每一个电机看上去都很简单，但坦克的空间有限、宽度有限，而发动机的功率是不受限的，你不可能把电机做的很长，所以就只会做的很粗。另外，电机要传递整个车的动力，所以会做的很大，功率密度就会很不合算。因此这种两个电机单独驱动履带，对其进行控制的方案是一种不太好的方案。直驶和转向两流功率怎么耦合需要一种机构，这种耦合机构的方案是一个非常活跃的研发课题。另外，大家都在用的启动发电一体机ISG也是很需要的，目前都在研发，还没有完全形成这种大批量的产品。当然，坦克用的启动发电一体机不仅仅是那种小功率的，原来用5千瓦、6千瓦就可以将发动机启动起来，发电用19千瓦、20千瓦就够了。现在发电需要好几百千瓦、上千千瓦的功率，而启动还是那么小的功率，怎样把它做成启动发电一体机也是一个研发的热门。再就是电源，其他的在这里我就不给大家做详细的介绍了。&&& 第四，主动化。主动化主要是针对防护来讲的。我们不能靠这种被动的防护，而应该是主动防护。软杀伤就是光电的对抗，这种防护就是一种软杀伤的防护。另一种是硬杀伤的防护，即我来对付你的RPG-40，还要对付你的反坦克导弹。击毁来袭火箭筒，或是击毁来袭的反坦克导弹要靠硬杀伤来做。现在，软杀伤和硬杀伤已经成为标配了。每逢双年在法国有一个防务展，在这个展览上我们都能看到过去两年整个世界陆军装备进步的情况，现在的坦克车辆已经能完整的用软防护和硬防护来做主动地防护了。光电对抗融入到信息化系统即将其和信息化系统的感知系统融为一体，也可以说是把光电的对抗系统或说软杀伤系统融到信息系统里面是一个发展重点。再一个就是射频的综合。射频的综合是目前坦克装甲车辆里一个非常突出的问题。因为现在无线的东西越来越多，不仅仅是电台，你的导航、定位、敌我识别以及跟踪雷达、搜索雷达、气象雷达等等天线太多。如果不进行综合，车辆的电磁环境、车辆的总体要求都会很难去实现，所以我们一定要做射频的综合。这种射频的综合也是一项很活跃、很有前途的技术。当然，拦截型的这种主动防护是现在最热门的。目前的战争里真正用到这种拦截型防护的只有以色列的trophy。有人把它翻译成“战利品”，有人把它翻译成“奖杯”。因为以色列几乎每天都在打仗，坦克是以色列最重要的打仗工具，所以它的坦克对主动防护，尤其是对RPG-40的防护要求特别高。因此，在对付RPG-40火箭筒的防护方面，以色列的这种拦截型防护技术是世界领先的。其他国家现在都在试，还没有用到实战中去。第五，无人化。刚才我给大家介绍美国放弃FCS以后，留下了网络、无人系统、留下了GCV。这个无人系统里就有无人机、无人车和无人值守的传感器。目前，无人化技术发展得非常快。现在发展无人系统重点有两个方面：一是无人遥控，我们叫遥控武器站；二是无人炮塔。因为无人炮塔和无人的武器站的武器控制是人在决策，所以这个没有太大的风险，它智能的水平也比较低。在监视器旁边集成一个武器，比如一把枪或者一个小口径炮，这个武器和摄像头是同步的、随动的，摄像头转到哪里，武器也转到哪里。这是遥控的，是无人值守的，在巡逻或对一些重要设施进行警卫的时候，就可以坐在屋里看到那个屏幕。如果坦克是无人炮塔，炮塔里面不坐人，这样以后的体积会大幅度的减少，车高也可以大幅度的降低。可以设计把人放到底盘上去，如果是两个人，也完全可以互操作。两个人在心理上也会有很大的一个支撑，因为在炮塔里面毕竟看不见，两个人一起可以相互帮忙操作一下。在无人这个里面，用遥控来做武器，做无人炮塔，无人值守传感器，加上遥控武器站。另外，做跟随式的智能等级，因为人们往往想给士兵提供一个机器驴、机器骡子或是机器狗，也就是说，让机器人跟随人走，帮我们解决我们体力上的事情，比如帮我们扛子弹，扛背包之类的东西。这种跟随式的研发也比较热门。它相对于决策、智能而言，要简单一些。无人化是坦克装甲车辆当前发展的重点。那么，难点主要是体现在规划。规划主要有两个方面，一是路径规划。从我这里要到你那里，究竟要走哪一条路，这个规划是挺难的；二是协同。这么多的无人机，这么多的机器人，他们的任务之间要怎么协同也很复杂。对路径的规划，核心在软件，软件不一样，它的智能水平就不一样。&&& 我今天要给大家汇报的就这么多，谢谢大家！&&& （日于武汉理工大学会议中心301报告厅，汽车工程学院、自动化学院、材料科学与工程学院承办，根据录音整理）摘自《理工讲堂录3 技术进步与创新》，武汉理工大学出版社，2012年版，第189-204页
馆藏&62618
TA的最新馆藏[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&
喜欢该文的人也喜欢}