前几天笔者在文章里提到长期以来我军士兵的弹药基数要远少于美俄等国家,除了战术思想方面的原因,更多还是人种和饮食结构的差异,导致我军士兵体格上要弱于俄罗斯和欧美士兵,单兵负重自然就比较吃亏。为了提高我军士兵的弹药基数和负重能力,我们的军工人充分发挥主观能动性,群策群力,采取了很多行之有效的措施,极大地提升了我军士兵的弹药携带量。
借鉴美俄做法,弹药小口径化
根据公开资料显示,我国是在1971年3月在北京召开轻武器科研工作会上决定研制中国小口径弹/枪系统,并初步提出战术技术论证指标。1978年,我国小口径自动步枪正式确定采用5.8毫米口径。第一代小口径步枪在1987年完成设计定型,命名为QBZ87式5.8毫米自动步枪,配套的5.8毫米步枪弹被命名为DBP87型普通弹。后来又研制出改进型号的DBP95型、DVP88/88A型
DBP10型和DBP191型。其中DBP95是95/03枪族通用弹;DVP88/88A是88通用机枪和狙击步枪弹;DBP-10是95/03枪族、88通用机枪和狙击步枪弹的通用弹;DBP191是191枪族通用弹(应该也能和95枪族通用)。
根据严格的实验测算,在动能释放、侵彻力、精度和弹道性能等方面比56式7.62mm普通弹更具优势的前提下,5.8毫米枪弹的重量仅为7.62mm普通弹的四分之三,也就是说换用5.8毫米枪弹之后,在不增加负重的前提下士兵的携带量能够增加四分之一。公开资料显示,在未换装95枪族前,我军士兵的弹药基数为150发;轻机枪班组的弹药基数为1000发。在换装的95式枪族后,在负重不增加的前提下,士兵的弹药基数能够提高到180发,轻机枪的弹药基数能够增加到1250发。很显然,将弹药小口径化可以有效增加单兵弹药携带量,提高单兵火力的持续能力,而且也有利于后勤保障。
而实际情况也是我军士兵的单兵弹药携弹量比以前增加不少。可能有小伙伴会问,你说我军士兵的弹药基数增加了,那为什么目前我军大量装备的06式携行具和最新的19式携行具正面的单联弹匣袋数量依然是4个呢?那是因为多余的弹药都会放置在配套的06式作训包和19式突击背包里。这样可以保证携行具正面的清爽,不会对战士的战术动作造成不必要的妨碍。
身着06式携行具的我军士兵,注意背后的正是06式作训包
背负19式突击背包的我军士兵
然后就是枪械的轻量化
一支现代化的军队的枪械不可能只装备自动步枪和手枪,还会装备其它大威力的枪械,比如重机枪、通用机枪、自动榴弹发射器、重型狙击步枪等。而这些枪械绝大部分的重量都不轻,在平原等地带还可以通过车辆和直升机来携带,但是到了高原、山地以及城市,基本都需要人力携带,显然这对于我们的战士而言是一个不小的负担。因此,枪械轻量化成为摆在我们面前需要攻克的难题。经过多年的技术攻关,我国已经成为全世界范围内枪械减重效果最显著的国家。
以重机枪为例,我国大规模列装的第一款12.7毫米高射机枪(54式高射机枪)便进行了卓有成效的减重,通过去掉原枪管上的散热片和重新设计轻型三脚架将全重重量从127.5公斤减少到88公斤。1980年正式定型的77式高射机枪将全枪重降低到49.6公斤,不过部队反映该款高射机枪的重量仍然偏大,希望进一步减轻重量,经过深度改良后的77式在1985年减重成功,并重新命名为85式高射机枪。相比77式,85式全枪重量减少到35.6公斤,成为我国首款重量小于40公斤的大口径高射机枪。80年代后期,我军对团、营、连的支援火力进行调整,其中就包括在连一级装备一款平射性能更好的新型大口径重机枪。根据设计要求,这款重机枪有一个硬性指标,那就是重量和便携性必须接近67式通用机枪,最终成果就是于1995年定型的89式重机枪,全枪重量仅为26.3公斤,轻到可以单人轻松搬运。
89式重机枪轻到可以单人轻松搬运
89式重机枪重量的大幅度降低的主要得益于其跨时代的弹性三脚架。其三脚架在射击中会产生周期性的弹性形变,通过形变周期与射速匹配来保证基本的连射精度。简单点讲就是通过减少刚性碰撞来减少初始扰动并提高射击精度。26.3公斤的89式重机枪无疑非常适用于我军经典的步兵穿插战术,尤其是在高原山地穿插作战中更是神一样的存在。试想一下,在高海拔的山地环境下,只能使用中口径机枪的敌人突然面临我军大口径重机枪的压制扫射,很有可能会瞬间崩溃。
89式重机枪班组
不过89式重机枪由于过于追求极致的轻量化,再加上研制时间较早,采用的部分新技术尚不成熟,导致在使用过程中也暴露出精度不稳定、开闩困难、高射模式操作不便等缺点。因此我国在其基础上又研制了重量更强的QJZ-171型重机枪。
QJZ-171型重机枪
这款最早在我国海军陆战队训练中亮相的大口径重机枪,最大的特点就是轻!虽然口径仍为12.7毫米,但由于大量使用了钛合金材料和全新的设计,在89式重机枪的基础上再次减重9.5公斤,整枪重量只有16.8公斤,甚至比很多国家7.62毫米的通用机枪还要轻。此外,其精度、信息技术和使用寿命相比89式重机枪也都有了极大的改善,真正达到了好用的程度。
QJZ-171型重机枪能够单手携行
从下面的图片里可以非常明显地看到QJZ-171型重机枪上面用于携行的握把,以及轻机枪模式的两脚架,这些都佐证了该枪的重量是非常轻。
让士兵化身大力士——外骨骼系统
对枪械进行减重虽然效果显著,但是其中的技术难度极高,在获得较轻重量的同时也会付出其它方面的代价,比如精度、射程等。而且随着单兵和轻型装甲车辆防护的提高,对弹药威力的要求也就水涨船高,而枪械的后坐力某种程度来说与弹药威力是成正比的。因此通过对枪械进行减重的方式来降低士兵负重以及提升携弹量已经走到了极限。因此,我们的军工人再次另辟蹊径,那就是让我们的战士穿上外骨骼,化身为大力士。
按照动力来源的不同,外骨骼分为有源的动力外骨骼和无源的被动式外骨骼两种。前者通过外接的能源模块(电池)提供驱动动力,来辅助外骨骼的穿戴者完成相应的动作,并增强穿戴者的力量。后者则是通过特殊设计的机械机构把人体的大部分负重传递到地面(50%~80%),减轻背负者的背负感,同时提供较大的活动自由度,对战术动作基本不造成任何影响。被动式外骨骼虽然不能让士兵力量更强、速度更快,但是它能够有效分散大部分的负重,不会让士兵疲惫不堪,也有助于保护士兵的下肢关节。
目前各大军事强国都研制并装备了各类被动式外骨骼。法国在2019年的国庆上展示了法国空军第10伞兵突击队装备的“UPRISE战术外骨骼”,这款外骨骼灵感来源于日本相扑运动员的“腰布”,能够有效减少士兵负重时的骨骼肌肉损伤,并且扩展性也非常出色,可以根据需要集成防弹衣和背包等多种附件。
法国的UPRISE战术外骨骼
俄罗斯也推出了自己的“K2型被动式外骨骼”。这让本身就身强体壮的俄罗斯士兵更加如虎添翼,能够携带更多、更重的武器和弹药,持续作战能力得到了极大地增强。有消息称该型外骨骼已经在叙利亚战场接受了实战测试。
俄罗斯的K2型被动式外骨骼
相比俄法等军事大国,我国在外骨骼领域研究一点也不慢,研制了多款无源单兵外骨骼系统。不过出于稳妥起见,目前我军仅一款“无源髋关节外骨骼系统”实现了大规模装备,并且优先在卫勤系统中试用。从央视公开的相关视频里我们可以看到,这套外骨骼系统由“腿部支撑件、脚掌支撑件和腰背支撑件”组成,材料为高强度复合材料和特种金属,非常轻巧坚固。在穿上这套外骨骼后,即使是女卫生员也能轻松背起140斤重的伤员。
我国的无源髋关节外骨骼系统
此外,该款外骨骼还被用于青藏高原地区的补给运送。众所周知,青藏高原的含氧量比平原地区少40%,这导致人的负重能力会比平原地区下降很多。而这款被动式外骨骼可以大幅减轻战士们在青藏高原行军和战斗时的负重压力,在必要时这款外骨骼也可以用于实战,其人性化的设计一点也不会影响战士们的战术动作。
无源髋关节外骨骼系统
无源髋关节外骨骼系统
一般来说,被动式外骨骼把人体的大部分负重传递到地面(50%~80%),即使按照最低50%计算,身穿外骨骼的我军士兵的负重也能瞬间提高一半。举例来说,我军士兵的弹药基数能够提高到270发;轻机枪班组的弹药基数能够增加到1875发;重机枪班组的弹药基数增加到12个弹药箱,共600发;PF-98/98A型120毫米反坦克火箭弹三人制火力组的弹药基数从现有的4发增加到6发。
此外,我国还研制了适合炮兵使用的无源外骨骼,这款外骨骼主要强化了士兵的上肢力量。手臂外侧设计了侧杆式结构承重的结构,配合腰背支撑件,能够有效提高我军炮兵的装填速度。
炮兵用无源外骨骼
在动力外骨骼方面,我国同样走在了世界前列,目前已经推出了两代动力外骨骼系统。202所早在2015年就推出了我国第一款动力外骨骼。根据公开资料显示,这是一款模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼,内部配备有精密的液压传动装置和可以像人体关节一样弯曲的结构设计,不但能够直立行进,还可完成下蹲和匍匐前进等多种相对复杂的动作,其背负负重为35公斤,搬运负重为50公斤,在35公斤负重下能够以4.5公里的时速前进20公里。
202所在2018年推出了第二代样机。相比第一代,第二代外骨骼系统有三大优势。首先是重量更轻,全套重量仅24公斤,减重幅度高达30%,身高适应范围扩大到了1.6米~1.9米。背架系统实现了集成一体化设计,单人穿戴时长缩短到2分钟,旁人辅助穿戴所需时长减少到40秒,脱卸所需时长减少到30秒。第二个优势就是更加灵活和精准,整个传感网络进行了大幅优化,其控制系统伺服跟踪延迟时间相比第一代缩短了50%;系统的逆动力学解算精度提高了25%,且姿态测量维度从一维提升到了三维,这使得其可以更为精准地感知士兵运动的意图,并与士兵肢体保持同步,从而极大地减少士兵的体能消耗。第三个优势就是提高了负重和续航能力,第二代动力外骨骼的“背负负重”提高到了50公斤,最大行进速度提高到每小时4.8公里,动力电池加入SMBus管理功能,连续工作时间提升到4小时。
我国第一代(图左)和第二代(图右)动力外骨骼
我国动力外骨骼的技术水平相比美国而言还有一定的差距。以美国洛马公司的HULC动力外骨骼为例,其背负负重能够达到90公斤,是我国第二代动力外骨骼系统的1.8倍,而其远景规划甚至能够达到100公斤。虽然差距较大,不过倒也不用过分担心,由于动力系统的严重滞后,即使是全球最先进的动力外骨骼离真正可用还有很远的路要走,这给了我们足够的时间追赶并反超美国。
美国洛马公司的HULC动力外骨骼
总的来说,在这几种提升单兵携弹量的方法里,枪械减重几乎已经到达了极限;动力外骨骼的潜力最大,不过受限于电池技术的停滞不前,离真正堪用可能还要很长的时间;被动式外骨骼系统的技术含量虽然最低,但是目前的效果反而是最好的。当然,我们还有别的措施来减轻战士的负重和提高弹药携带量,比如尚处于研制中的“机械骡马”,不过这种伴随式机器人能否在高海拔的高原山地中良好运行还需要较长时间来进行验证。