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[转帖]人型机动兵器可行性分析报告

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hackerneo 发表于 2003-8-7 16:49:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
人型机动兵器最早出现在SF作品中至少可以追溯到上世纪六,七十年代,在作品中他们不论扮演正面还是反面角色,都被描写的十分强大,最低也要超过当时的任何一种同量级武器,但人型真的那么优秀吗?让我们抛开SF作品中千奇百怪的背景科技,在相同的技术条件下公平的做如下分析。
评价现代作战兵器的作战效能最主要的标准不外乎机动性,火力与防护能力三方面,我们首先来看机动性:
地面可以说是人型机动兵器最常见的舞台了,也是很多人推崇双足有意义的主要原因——双足的地面机动性比较好。但事实是这样的吗?首先,步行机械的最大缺点就是驱动系统不但要驱使机体向前作功还要同时支撑机体的重量,这个问题,在轮式和履带式机械上就不存在。这也正是人类骑自行车比跑步速度快且省力的原因,因为双腿不再做支撑体重的无用功而只负担驱动车辆前进的动力,而将支撑体重的任务转移给了车架和车轮。从这个角度讲:如果给步行机动兵器配备和履带式车辆相同的动力组件,他的加速性,最高速度,续航里程都将先天不足的低于履带式车辆;换句话说:如果想让步行机动兵器拥有与履带式车辆相同的速度性能就必须付出额外的动力代价。毫无疑问,这种做法是不经济的。

就算他能够满足机体对机动性的要求,双足步行驾驶员也是吃不消的。无敌铁金刚身高十八公尺,步行速度时速50km,步幅6.8m。以上资料根据BANDAI的超级机器人大图鉴。这样一算铁金刚走路是每秒14米——大约两步多,铁金刚的身材大约是人的十倍,换算过来,一个人要一步走68公分(身高1。8米)……这必须大跨步走!如此的大跨步走法,即使是剑道高手也很难让肩头在行进中保持同一高度,至少会产生达3公分左右的上下振动,但在铁金刚而言这振幅就有30公分了,以时速50公里走着,同时摇摆着30公分的振幅,驾驶员(兜甲儿)不会晕车吗?就算他耐力超强好了。但这还只是走的,那铁金刚全力奔跑的时候又怎样呢?根据资料,铁金刚的最大跑速是360公里/小时也就是每秒100公尺!换算回来,如果是人这样跑要大跨步到步幅2公尺!而且每秒5步才行!这不是办不到但就算奥运田径选手,这样跑时身体也一定产生上下约20公分的振幅!在铁金刚而言就是2公尺!兜甲儿要承受一秒钟内前进100公尺,并且以上下两公尺的振幅来回振荡5次!指挥艇内就像在做泡沫红茶……

有人讲:步行机动兵器的通过性超群。的确,步行机动兵器的长腿确实能够跨越许多其他车辆无法逾越的障碍,但是,步行的弱点也是明显的,他的接地压强很高,从设定上看大约是坦克接地压强的两倍,这样一来,步行机动兵器就比坦克要挑剔的多,他不得不选择特别坚硬稳固的地面行驶,在雪地,沙漠,沼泽,湿地,水网稻田等地带将完全无法使用,或有附带条件的使用(比如改装)
人型在大气飞行时可以说没有任何优势,很难制成规则的流线型(排除变形)。与在飞行器气动布局设计中的几大原则(有减少摩擦阻力,减小波阻,减小诱导阻力,减小配平阻力,增加升力斜线率,提高最大升力系数,提高升阻比,改善大迎角气动特性,减轻结构重量,提高隐身性能)背道而驰,几乎没有可取之处。唯一有可能有利的就是由于机体本身不太可能产生升力而是完全靠引擎的推力把机体“推”起来的,可能起降性能还不错,但由于他的迎风面过大,造成不可想象的大阻力,在相同的技术条件下,他的飞行极速,加速性,最高升限,续航里程等指标将远远落在传统飞行器之下,很可能比直升机还不如。

宇宙飞行对形状没有什么特别的要求,但作成人型也没有什么意义,只会在几乎永远派不上用场的四肢上耗费不必要的材料。只要将主推进器的推力轴线尽量靠近重心,姿态控制推进器尽量远离重心就可以了(目前最常见的方式是将姿态控制喷口固定在长杆一头,长杆另一头固定在机体上),头和四肢对飞行来说没有存在必要。
一台机动兵器/车辆的火力如何,显然取决于他所装备的武器和火控系统。保证武器充分的,稳定的发扬火力就是一个好的武器平台的设计目标。我们以火炮(实体弹)为例,火炮的射程,口径等已经确定了,平台不会影响;但火炮射击时产生的后坐力是一个影响火炮精确度的大户,后坐力会通过炮架传达到平台上引起平台发生位置变化(振动,转动和向反方向上的平动),继而造成炮口变化,偏离火控系统的射击轴线,破坏精度。所以现代武器在设计时都将可能产生影响精度后坐力的武器的后坐力轴线尽量靠近整个机动兵器/车辆的重心,以求消除后坐产生的转动(欧洲虎式武装直升机在宣传时就在它航炮的布置上大说特说,声称不会造成阿帕奇上出现的射击时“低头”的现象,因为虎式的航炮轴线离其重心非常近)。然而人型兵器通常都将主武器布置在手臂或肩头,这两个点都是离重心较远的不明智选择。当然,人型兵器的手臂可以起到缓冲的作用,可是若是用手臂完全化解火炮的后坐力就会使火炮的炮弹在击发时所得到的能量大打折扣,造成射程和理论精度的大大下降,落得和现在的无后坐力炮一般的“打杂”境地,实不可取。
此外,对人型兵器而言,即使后坐力轴线通过重心,还有一个炮口上仰的问题。人型兵器重心很高,而以下又没有任何稳固的(三角形)支撑,在火炮射击时就极可能产生后坐力和地面摩擦力之间的力偶现象,造成炮口上仰,破坏精度。所以人型兵器在精确射击时就不得不采取蹲姿或卧姿提高精度,这样的状态几乎无法移动,又影响了他的战场机动性和运用灵活性。
一台机动兵器/车辆的火力如何,显然取决于他所装备的武器和火控系统。保证武器充分的,稳定的发扬火力就是一个好的武器平台的设计目标。我们以火炮(实体弹)为例,火炮的射程,口径等已经确定了,平台不会影响;但火炮射击时产生的后坐力是一个影响火炮精确度的大户,后坐力会通过炮架传达到平台上引起平台发生位置变化(振动,转动和向反方向上的平动),继而造成炮口变化,偏离火控系统的射击轴线,破坏精度。所以现代武器在设计时都将可能产生影响精度后坐力的武器的后坐力轴线尽量靠近整个机动兵器/车辆的重心,以求消除后坐产生的转动(欧洲虎式武装直升机在宣传时就在它航炮的布置上大说特说,声称不会造成阿帕奇上出现的射击时“低头”的现象,因为虎式的航炮轴线离其重心非常近)。然而人型兵器通常都将主武器布置在手臂或肩头,这两个点都是离重心较远的不明智选择。当然,人型兵器的手臂可以起到缓冲的作用,可是若是用手臂完全化解火炮的后坐力就会使火炮的炮弹在击发时所得到的能量大打折扣,造成射程和理论精度的大大下降,落得和现在的无后坐力炮一般的“打杂”境地,实不可取。
此外,对人型兵器而言,即使后坐力轴线通过重心,还有一个炮口上仰的问题。人型兵器重心很高,而以下又没有任何稳固的(三角形)支撑,在火炮射击时就极可能产生后坐力和地面摩擦力之间的力偶现象,造成炮口上仰,破坏精度。所以人型兵器在精确射击时就不得不采取蹲姿或卧姿提高精度,这样的状态几乎无法移动,又影响了他的战场机动性和运用灵活性。
一台机动兵器/车辆的火力如何,显然取决于他所装备的武器和火控系统。保证武器充分的,稳定的发扬火力就是一个好的武器平台的设计目标。我们以火炮(实体弹)为例,火炮的射程,口径等已经确定了,平台不会影响;但火炮射击时产生的后坐力是一个影响火炮精确度的大户,后坐力会通过炮架传达到平台上引起平台发生位置变化(振动,转动和向反方向上的平动),继而造成炮口变化,偏离火控系统的射击轴线,破坏精度。所以现代武器在设计时都将可能产生影响精度后坐力的武器的后坐力轴线尽量靠近整个机动兵器/车辆的重心,以求消除后坐产生的转动(欧洲虎式武装直升机在宣传时就在它航炮的布置上大说特说,声称不会造成阿帕奇上出现的射击时“低头”的现象,因为虎式的航炮轴线离其重心非常近)。然而人型兵器通常都将主武器布置在手臂或肩头,这两个点都是离重心较远的不明智选择。当然,人型兵器的手臂可以起到缓冲的作用,可是若是用手臂完全化解火炮的后坐力就会使火炮的炮弹在击发时所得到的能量大打折扣,造成射程和理论精度的大大下降,落得和现在的无后坐力炮一般的“打杂”境地,实不可取。
此外,对人型兵器而言,即使后坐力轴线通过重心,还有一个炮口上仰的问题。人型兵器重心很高,而以下又没有任何稳固的(三角形)支撑,在火炮射击时就极可能产生后坐力和地面摩擦力之间的力偶现象,造成炮口上仰,破坏精度。所以人型兵器在精确射击时就不得不采取蹲姿或卧姿提高精度,这样的状态几乎无法移动,又影响了他的战场机动性和运用灵活性。
防护

现代装甲车辆防护的设计目标:
1, 不被击中(加强机动性和减小车体尺寸以及主动防御系统等);
2, 被击中时不被击穿(加强主,副装甲板的防护效果等);
3, 被击穿时不被击毁,能行动,能继续作战(车体结构合理化布局等);
4,被击毁时争取零伤亡(车体内侧敷防爆涂层,毫秒级灭火抑爆系统等)。
对于人型兵器:
1, 在同等技术条件下与常规装甲集团作战,人型兵器想不被击中是很困难的。武器射程相等的情况下人型兵器的目标比只有不到3米的坦克大太多了,使用主动防御系统虽然可以防止机体被击中,但保护那么一个庞然大物,主动防御系统的效果也会大大降低,除非不记成本的疯狂增加主动防御系统数量。
2, 由于坦克的正面投影不大,可以在正面有重点的实施重甲保护。但人型兵器不行,它的正面投影过大,如果在正面披以重甲势必会使重量大增,机动性降低到无法忍受的程度。
3, 人型兵器在单臂或双臂被击毁时对整个机体影响不大,但一旦双腿被击中,哪怕只是失去一个自由度的控制都会让整个机体失去平衡轰然倒地(这一点已经在很多机器人模拟游戏中被证实,所以很多明智的玩家都会非常重视腿部的防护)。
4, 人型兵器的驾驶舱不应象大多数SF描写的置于正面小腹部,这里太危险了,正面几乎任何角度都能直接攻击到驾驶舱。比较理性的做法应该是置于后背或跨下,因为在后背可以充分利用前面的设备舱充当防护,跨下也是个不错的选择。
关于防护的问题,我认为是多方面的,不应局限于抗打击能力,机体的隐身特性,可视度,可确认度我认为也归在防护性之内。
说到隐蔽,最好方式就是躲藏,将机体置于障碍物的后面基本可以达到不可探测的效果。然而,人型兵器大都身高12米以上,就是蹲姿也有5米高,除了城市之外的其他环境都很难找到合适的障碍物用于隐蔽。巨大的高度和不小的宽度造成了人型兵器极大的正面投影面积,其面积已经超过了现在任何一种陆战武器正面投影面积的3倍。人型兵器富有特点的外型也非常容易识别,在很远距离上就可以将它和其他事物区分开,可确认度极高。可以说,人型兵器的隐蔽真是一件富有挑战性的任务。
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 楼主| hackerneo 发表于 2003-8-7 16:53:02 | 显示全部楼层
分析的绝对专业。

个人怀疑作者是装备技术学院出身的。
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dachy 发表于 2003-12-31 03:36:07 | 显示全部楼层
但是也分析得大家看不懂
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直直 发表于 2004-1-1 19:05:23 | 显示全部楼层
很有水准!我也考虑过这个问题,但没有这么有逻辑
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 楼主| hackerneo 发表于 2004-4-19 21:54:41 | 显示全部楼层
忍不住自己再顶一下.

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akajohndavis 发表于 2004-4-19 22:21:29 | 显示全部楼层
攻克机动队
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闲人散客 发表于 2004-4-19 23:31:56 | 显示全部楼层
人型机动兵器可行性分析报告
多么诱人的标题啊

那是人造人啦~
EVA!~~
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马乔 发表于 2004-4-20 10:38:29 | 显示全部楼层
双足步行驾驶员也是吃不消的

既然单兵作战机器人都造出来了,驾驶者的操作问题肯定要解决,试想将来要是有20马赫甚至100马赫的飞行器时,现在的抗压服要怎么面对?

宇宙飞行对形状没有什么特别的要求,但作成人型也没有什么意义

这一点更奇怪,作者难道希望做成个球型,冲向别的星球砸人家?


3.关于后来的武器火控及装甲更受不了,你怎么能拿造北洋舰队的思路来造尼米滋?
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slowghost 发表于 2004-4-20 11:44:29 | 显示全部楼层
吃饱没事做...
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ween 发表于 2004-4-20 14:30:41 | 显示全部楼层
撑得~~
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