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其它论文

未来坦克设计创意大赛作品267

时间:2017-03-07 08:21:47   作者:   来源:   阅读:316   评论:0
功能需求

    积极防御的军事建设思想决定了我国未来陆军装备的建设发展方向,在可以想见的未来发生大规模武装冲突的可能性并不大。但装备发展的连续性和可持续性又要求装备发展尽可能考虑多样化的作战应用思路,本文认为,未来相当长的一个阶段我国陆军要考虑的作战样式为:体系优势下的低烈度快速反应干预作战、体系优势下的有限规模突击作战、体系优势下的反恐怖战场控制巡逻作战、体系劣势下的高烈度防御作战四种主要作战样式。

    由上述四种可能的装甲力量作战样式分析可知:低烈度快速反应干预作战,要求装备轻型化、具备火力优势和高水平的战略投送能力;有限规模突击作战要求装备具备火力、战场机动性、生存性三大传统要素的优势;反恐怖战场控制巡逻作战要求具备高生存性、独立作战能力强、反伏击能力强等特点;高烈度防御作战要求除常见的三大要素外还应有较强的抗电磁压制干扰的能力。也就是说未来战场对装甲武器的要求是信息感知、火力、防御能力、机动性的综合体。无论是哪种未来作战样式都对信息感知和生存性提出了更高的要求,并应为未来新技术的应用提供足够的预留空间,加之对战略机动性要求的新要求。使我们不得不对未来装甲武器的功能需求做如下界定:战场信息传感器载体、火力打击执行器载体、信息加密编码传输载体、加密信息通讯中继传输载体、火力控制指挥计算载体、人员指挥输送载体、防护系统承载运输载体等几个方面。

    因此未来的装甲武器系统应为未来的作战样式提供多种装甲装备,大概可以分为为快速反应作战提供的载有重型火力、便于快速实现战略部署的轻型快速反应战车;为有限规模高烈度突击作战提供的载有重型火力、并强化突击方向装甲防护具备较强战场机动能力的突击战车;为高烈度防御作战提供的载有重型火力、全面强化装甲防御、抗电磁干扰能力强、具备较强独立作战能力重型防御战车;为反恐怖反伏击巡逻提供的强调全面装甲防护、载有有效清除城市乡村复杂威胁多种武器系统、尽量减少人员接触危险环境的反恐怖伏击战车;以及与之配套的步兵输送及火力支援车、装备抢修车、通讯支援车、工程支援车、战斗指挥车等完整的战术装甲车族。

实现原理

    所谓的体系优势/劣势,主要是指制电磁权、制信息权方面具备对敌方的整体优劣情况。属于现代战争决胜的关键性因素,虽不属于本文探讨的主要方面但战场装备设计皆与此有关,并将成为体系构成的重要环节,故而须以此为基点进行探讨。也就引出了处于未来装甲武器设计的第一需求即“完善的信息化战场感知能力”。

    以目前军事科技的发展来看,战术运用思想的发展主要依赖装备技术发展来引领。进入二十一世纪以来,人类应用科技发展最快的方面是信息技术,故而关于信息技术对未来战争的影响的讨论方兴未艾。本文认为信息技术对装备的影响和改造遵循着:车载计算、网络化分布计算、云存储云计算、人工智能的发展步骤演进。而本世纪初由美军陆军改革引导形成的,装甲装备数字化改革大潮正向第二阶段也就是网络化分布计算阶段发展。其主要表现为将主战装备作为战场网络的一个计算节点,并通过数据链网络向这些节点提供更大量的指挥控制及战场情报信息以便这些节点的决策和战斗。由于把战场装备看作是作战网络中功能独立的计算节点,就不得不为这些装备配备高水平的信息传感器、大容量的存储设备、强大的计算设备、和与之配套的信息显示及操作控制设备。既造成了不同指挥级别战场装备信息负载的不均衡又大大增加了高水平信息装备的总装备数量和维护升级成本,这就带来了一个严重的成本问题,使大规模应用变得可望不可及。

    此外,反坦克武器的小型化廉价化也为反坦克武器的扩散提供了充分条件,使装甲武器面临更加残酷的战场现实。加之低空武装直升机和简易爆炸物的威胁使装甲装备的生存受到极大威胁,为提高防护性保护乘员生存装甲装备的发展逐渐陷入不断加强装甲增加车重的恶性循环。如何在机动与防护间寻求平衡,已成为装甲装备发展的重要瓶颈之一。

    本设计认为我军未来信息化装备建设的发展思路应直接以云存储云计算为方向,将战场指挥管理、战场态势实时显示、敌我识别、传感器数据分析识别、火力控制计算、计算机辅助威胁判定、目标跟踪识别、作战设备管理等大量数据的存储计算工作向云端转移。使所有作战设备以标准化通用加密接口连接于战场云系统,成为整个云系统的数字化终端或瘦客户机,仅仅完成战场传感器和指挥控制效应器的作用。从而减少高性能计算设备对车辆空间和重量的挤占,减少乘员数量实现局部高生存性隔舱设计,并逐步向人在回路的无人化战场作战发展,减少接触性伤亡提高生存性;并随着技术进步逐步将战场装备自卫、行进路线规划等决策权交由云系统的智能化程序管理实现整个作战系统人工智化的目标。这样一来,随着云系统的不断完善和成熟,战场终端可以低成本自动升级,战场装备计算能力的要求也可以降低,从而使装备研发升级的成本大大降低,空间占用极大减少,并为战场装备从有人终端向无人终端再到智能化终端的无缝进化提供了有效途径。

实现原理:

    将功能需求进行分解后可知,在不同战场样式下对装甲武器的功能需求并不完全相同。如果一味贪大求全,要求一种车辆完成全部功能势必增加设计难度并很难满足全部要求,故而本方案以一种模块化车族的方式试图实现一种以信息网络化和云计算为基础的通用化、可插接、多状态的履带式装甲车辆系统。车族设计的基础是具备统一数字化信息接口标准,通过高速加密战场网络实现即插即用互联的具备独立功能系统模块。

1、基型车底盘系统:作为战场高速加密网络的通讯传输基础结点和其它功能模块的行走承载基础,由通用化履带式行走系统模块,动力发电设备安装模块,电能储存及数字化动力及传动控制模块,可选择的双人驾驶及火力控制控制模块,数据总线战场网络无线接入模块,标准化任务舱承载模块构成的轻型混合动力遥控履带式承载底盘。各模块舱段为钢装甲模块化建造,通过灵活组合并最终焊接成型,可获得外廓尺寸不超过7.5X3.0X1.9米(长宽高)动力舱前置的基础车体结构。为保证车体刚度采用不占用车体内部空间的悬挂系统,除传动轴输出开孔外不在车体两侧开孔,悬挂装置与车体为纯螺栓连接关系,便于战场损伤更换和加装模块化车体侧装甲。车体每侧设置6对小直径负重轮,3对托带轮,双销挂胶钢制履带,减震装置为组合入平衡肘的摩擦减震器,弹性元件分为两种:无人车辆上应用的双螺旋金属弹簧和载人车体上应用的液气弹簧原件,以充分考虑减少维护工作量。行走系统采用标准化安装位置,便于未来采用成熟的整体式液气悬挂部件替换。动力舱为标准化方舱结构,可置入不同功率全数字化控制混合动力、传动总成以实现非机械接触车辆遥控操作。数据总线战场网络无线接入模块可为插入的其他任务模块提供标准化信息接口界面即到达战场云的安全路由。

基型车底盘系统原理图

基型车底盘系统原理图

2、战场传感器系统:可嵌入车辆任务模块的战场传感器系统包括双向稳定昼夜环视白光/热像凝视战场观察仪,毫米波战场扫描雷达,北斗车辆定位系统,侦查设备数字信息及图像传输设备等。用于收集全数字化战场信息并通过基型车底盘系统将获取的信息接入战场高速加密网络。

战场传感器系统原理图

战场传感器系统原理图

3、火力打击执行系统:即为车辆的火力模块,应可装入等宽度标准化方舱以便插入车辆底盘系统中。包括武器系统如大口径火炮、导弹武器、机枪、榴弹发射器、弹药及自动装弹机等,武器瞄准测距设备如炮瞄镜、激光测距仪,射击修正信息传感器如目标角速度、耳轴倾斜、气象数据传感器,网络化遥控武器电动伺服系统,武器及传感器双向稳定系统等四大部分构成。主要功能是接收火力控制指挥信息,操纵无人化武器系统实施火力打击。

火力打击执行系统原理图

火力打击执行系统原理图

4、火力控制指挥系统:这是一种在战场加密高速网络支持下工作的云计算系统在线显示控制终端。一般以双人小组为基本构成模块,可以插入基型车车底盘构成双人战斗系统,或以四个基本模块组合成火力控制系统任务模块插入基型车车底盘构成排级火力控制指挥车。其基本构成模块分别为驾驶员、火力控制员提供对应车辆战场传感器图像,战场指挥系统数字战场管理命令图像,行驶、瞄准传感器图像及其操控输入设备,使人员操作指令通过云计算平台转换为底盘操控和计算完成的武器系统操作动作代码。

5、步兵人员装载输送系统:由便于插入车辆底盘系统中等宽度标准化方舱(乘员9人)实现,并可方便转化成战场指挥控制方舱(乘员6人)。独立舱室设计,包括乘坐空间、出入通道和生命维护、环境控制、灭火抑爆、共用的战场感知显示设备等。

6、防护系统:将防护系统与车体功能分开独立设计,实现防护系统的模块化和定制型特点,便于对不同作战样式随机组合破解战略机动性与重型防护的矛盾。系统包括被动防御系统即装甲与主动防护系统两大类,被动防护系统可设计为强调快速反应的轻型、强调突击方向的侧重型、强调全向防御的重型模块化披挂装甲;主动防护系统可以是不同工作原理的软硬杀伤系统及其传感器,要求独立形成小型化嵌入式全自动系统采用非穿透式安装,方便全车族按照不同威胁情况加装。

防护系统原理图

防护系统原理图

结构设计及战场应用:

1、重型载人防御战车结构

    由插入可以脱离战场云系统独立完成运算工作的双人驾驶及火力控制模块的火力突击战车基型车底盘系统、大口径火炮火力打击执行系统无人炮塔、组合于无人炮塔上的战场传感器系统、强调全向防御的重型模块化披挂装甲及主动防护系统构成。全车采用本车族最为重型化装甲防御模块,整车重约45吨。是车族中唯一拥有脱离战场云系统可独立运行的计算机行驶、火力控制能力的有人坦克类作战车辆,未来只少量装备于重型化战略预备队。

2、无人反恐怖伏击战车结构

    由嵌入双人驾驶模块的基型车底盘系统,中口径机关炮、可发射空爆杀伤榴弹的自动榴弹发射器、具备简易制导的攻坚火箭弹组成的火力打击执行系统无人炮塔、组合于无人炮塔上的战场传感器系统、强调全向防御的重型模块化披挂装甲及主动防护系统构成并加装反地雷底盘装甲防御模块,整车重约40吨。少量装备于机械化步兵部队作为城市战火力支援战车或独立运用于高危险反恐怖战场巡逻及压制使用。

3、无人突击战车结构

    由无人火力突击战车基型车底盘系统,大口径火炮火力打击执行系统无人炮塔、组合于无人炮塔上的战场传感器系统、强调突击方向重点防御的中型模块化披挂装甲及主动防护系统构成的无人坦克。整车重约35吨。大量装备于装甲、机械化步兵部队作为装甲突击主力装备。

4、无人快速反应战车结构

    由无人火力突击战车基型车底盘系统,大口径火炮火力打击执行系统无人炮塔、组合于无人炮塔上的战场传感器系统、强调突击方向重点防御的轻型模块化披挂装甲及主动防护系统构成的无人轻型坦克。整车重约30吨。大量装备于快速反应干预部队作为战略干预机动部队的主力装备。

5、通用火力控制指挥车结构

    由嵌入双人驾驶模块的基型车底盘系统,火力指挥控制系统方舱、组合外挂于主功能方舱外的战场传感器系统、强调全向防御的重型模块化披挂装甲及主动防护系统构成并加装反地雷底盘装甲防御模块,整车重约40吨。可形成排级遥控指挥中枢,远距离伴随指挥4辆无人火力突击系统或有人重型防御战车连级指挥系统。具备加密网络大功率中继终端功能,配备全战场视野头戴式智能显示瞄准系统及车辆遥控操作系统人机界面,可通过战场云实现对战场感应器传回信息、云智能辅助指挥信息的判断和决策,并通过战场云遥控指挥无人或有人火力突击系统完成相应的打击效应器的作用。

6、机械化步兵战斗输送车结构

    由嵌入双人驾驶模块的基型车底盘系统,步兵人员装载输送系统方舱、组合外挂于主功能方舱外的战场传感器系统、强调全向防御的重型模块化披挂装甲及主动防护系统构成并加装反地雷底盘装甲防御模块,整车重约35吨。并为载员配备全战场视野及云指挥信息显示系统,为步兵战斗人员提供高可靠的装甲防护和战场生命保障环境,未来可进一步实现将智能化单兵系统接入战场云环境的中继终端作用。

    设想中的未来装甲突击单位的基本组成为三辆排级无人火力/传感器无人车辆,作为战场云系统地面传感器和效应器;在一辆排级遥控指挥车(除驾驶员及指挥士官长外由3个双人遥控指挥模块构成的指挥控制方舱嵌入基础车体构成,成员共8人。)通过云系统获得所需的各种战场传感器信息,及战场云系统或上级指挥机关辅助信息或命令信息,由承载的有战斗指挥人员作出决策,指挥效应器车辆对威胁目标完成打击任务。这样的基础战场单位出现在哪里,那里就是战场云高速加密网络系统的覆盖范围,并成为战场云系统实时在线传感器和打击决策效应器。


标签:坦克设计 
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