据悉，美国陆军将于今年9月对洛克希德·马丁公司的改进型外骨骼装备进行野战试验与评估。此举引起了诸多防务专家和装备专家的高度关注。

　　一个时期以来，步兵发展因循着机动力、防护力、进攻力和信息力分别提高的路径。如此“分别提高”，就像“圣诞树上不断加挂的饰品会压垮圣诞树”那样，使步兵战斗力提升陷入了增加装备数量、进而增大负重、继之降低机动作战能力的困局。为了突破这一困局，美军借助信息化的优势，率先研制出了接近实战应用的外骨骼装备，走开了由“分别提高”向“集成发展”转变的路子。虽然许多防务专家认为对该装备的实际功效有所夸大，但对它着眼“超越体能”，探索从“不堪其重”到“可堪其重”技术路径的做法，以及其所启示的“人装融合”型战斗力生成模式，集成机动力、防护力、进攻力和信息力发展的方向，却给予了充分肯定。

　　从“体能受限”到“超越体能”

　　在现有技术条件下，单兵装备多而散，但单兵体能有限，不堪众多单兵装备的“不断加挂”。美军研制开发外骨骼装备，就是要在当下技术条件尚无法彻底解决装备多而散问题的情况下，着眼“超越体能”，寻求从“不堪其重”到“可堪其重”的技术突破。

　　一些昆虫类动物，长有身体以外的骨骼，具有支撑、保护身体的作用，被称为外骨骼。美军研制开发的单兵外骨骼装备，就是根据仿生学的思想，为单兵设计一套体外支架，通过均衡分配外挂物重量，传导、放大单兵的肢体动感，做到既增强单兵负重能力，又保持单兵的行动灵活性，从而使背负诸如“勇士”数字化系统、大型机具、超标重武器弹药的单兵，依然具有像普通单兵那样或更高的徒步机动作战能力。

　　目前美军已经研制成型的外骨骼装备，主要有洛克希德·马丁公司的高负荷载具和雷神公司开发的外骨骼系统。前者突出负载功能，后者突出负载和防护功能兼备。从外形上看，两者都类似于可供人体穿着的钢铁外衣。其上半部分的机械背架穿着于人体肩部，下半部分的机械下肢穿着于人体腿部，支撑于地面。中间的弧形支架套在人体腰间，起辅助固定作用。这样，施加于上半身的负载和人体自重，全部传递到机械下肢上。在驱动装置的驱动下，机械下肢可保持与单兵下肢随动，不但能直立行走，还可完成下蹲、匍匐等多种复杂动作，也可突然加速、突然减速。这种对单兵背负力和持久力的放大，能够帮助徒步机动作战的单兵，在自身体能限度范围内承载“超越体能”的负重，使“肉体士兵”向“机械战士”迈出了革命性一步。

　　经过这几年的研究与实践，美军对单兵外骨骼装备的设计要求已越来越明确、具体。如最新的规定要求：采用模块化设计，各模块可叠装在标准的单兵防护用具包内携运行。高度可调，适用于不同身高的单兵。方便穿着，单次穿、脱用时不超过30秒钟。助力装置具有生物体能、机械动能和人工智能融合功能。控制系统具有学习和自适应能力。具有足够的结构强度和抗损性，能够承担100公斤以上的负载。平均行军速度不低于310米/分，最高可达400米/分。自备能源可保证持续使用不少于24小时。在无风的一般植被热带丛林中，25米外不能明显察觉到工作噪音，红外特征不大于单兵自身以及完全防水等。

　　从“人装结合”到“人装融合”

　　传统意义上的人装结合形成战斗力，是在人的生物机理与装备的技术机理无法建立内在联系的条件下，通过人的学习和技能训练而形成。这种根据人的意识来发挥装备性能的战斗力生成模式，属于“人装结合”型。

　　外骨骼装备所打造的“机械战士”，通过分布于肩部、腰部和膝盖、小腿等部位的传感器对单兵肌肉活动情况进行探测，形成受力、运动等参数，输出到控制系统。由控制系统中的微型计算机，经过计算、分析穿着者的动作特点，判断下一步意图，进而控制机械下肢或上肢保持与单兵肢体的随动。操作者就像平时行走、跑步、转弯一样，完全不需要考虑如何去操纵外骨骼。这种既由人来发挥装备性能，又由装备来主动实现人的意图的无意识操作，开辟了贯通人的生物机理和装备的技术机理的技术路径，实现了人与装备在工作机理层面的初步“融合”。虽然现在的单兵外骨骼装备所实现的“人装融合”，还是浅层次、初步的，但在发展方向上却预示着“人装融合”型战斗力生成模式的形成，或将引发战斗力生成的革命性变化。

　　这种“人装融合”型技术机理，也在民用领域得到了高度重视，引发了类似机理的助残器具开发热。我国的海尔公司预研的一种人工智能手臂，根据人的脑电波波形和神经中枢系统传导，即可控制握杯、倒水和运送等动作，其应用前景十分广阔。

　　从“体系弱点”到“体系节点”

　　数字化单兵系统解决的“体系节点”建联问题，是美国陆军实现陆、海、空、天、电、网力量一体融合的突破口。但其高达50公斤的负重，制约了其推广应用，原有的陆军战术层次的“体系弱点”，并没有因为相应的技术突破而得到弥补。但是，外骨骼装备的出现，为解决这一问题带来了曙光。它能充分发挥数字化单兵系统作用，实现陆军单兵与各种力量的融合，推动陆军的“体系弱点”转化为“体系节点”。

　　美国陆军对外骨骼装备进行了加挂“陆地勇士”数字化单兵系统的集成测试。测试中，穿着外骨骼装备的单兵，背负近50公斤的“陆地勇士”系统，演示遭受武装分子伏击后的应对动作。从校验战场态势图、上传火力支援申请，到战地联合指挥官接收申请，F-16飞机接令实施对地攻击，整个流程用时不到5分钟。受试的士兵也在上传火力支援申请后，以平均5.5千米/小时的速度，进行了1个小时的连续徒步急进。此次测试，火力支援用时之短，脱离战场速度之快，保持耐力之久，徒步急进之轻松，显然不是传统战术行动所能比拟。

　　其实原因很简单，装备外骨骼装备和“陆地勇士”系统的单兵，已不是传统意义上的“体系弱点”，而是融合于整个作战体系的一个节点。这样的节点，有各种各样的“眼睛”帮他看，有各种各样的“耳朵”帮他听，有各种各样的“脑子”帮他想，有各种各样的“能手”帮他干，当然能“神奇”地完成任务。

　　由此可以预见，随着外骨骼装备的不断发展，以及其与数字化单兵系统在更大范围、更深程度的融合，并就此武装到单兵和战斗班组，这样的单兵和战斗班组，将像“变形金刚”一样，以小目标、高机动、超灵活、全信息、强火力，以及形相散、神相聚、力相合的优势，直接攻击坦克车，甚至直接攻击低空飞行器，也不是没有可能。

　　面临“高可靠、实用化”的严峻考验

　　尽管目前已经研制成功多种型号的外骨骼装备，但离直接投入战场实用还有相当的距离。主要是耐用性、可靠性、控制精度等一系列技术难题还有待攻克。

　　耐用性不足。目前的外骨骼装备多由便携式电池提供动力，单次充电的使用时间普遍偏短。根据洛克希德·马丁公司2009年2月公布的先期产品方案，其所用的锂电池一次充电，仅可保证穿着者在负重90公斤的情况下以4.8公里每小时的速度持续1小时。该公司计划将锂电池换成小型航油发动机，但在满油状态下也只能低速持续24小时，这仍然难以满足作战需要。一旦失去动力，整个系统即是一堆废铁。

　　可靠性不够。多数外骨骼装备都采用液压系统，在野战条件下，液压油路较易发生故障，且故障很难在原地排除。尽管一些外骨骼装备采用了冗余设计，但实测中多次发生的液压系统故障及其现场低修复率，说明故障频发部位的可靠性、可维修性仍需进一步提高。

　　控制精度达不到。真正发挥外骨骼装备的效能，需要智能化“柔顺”控制。要做到这一点，需要高性能的传感器，快速、精准的信息获取，多路信息的有机融合，高效、友好的人机接口，穿着者与外骨骼装备之间的双向信息传递。现有的技术虽然能够实现相应的功能，但精度显然还相对较低。

　　另外，装备采购人员还担心人机关系不好处理。美国陆军纳蒂克士兵研发与工程中心的调研表明，参试的士兵对外骨骼装备表现出两极化态度：排斥者拒绝使用，依赖者则准备逃避基本的体能、技能和智能训练。装备采购人员就此担心，如此两极化的态度，将难以决定其采购量和使用范围。所以，美国国防部士兵计划执行办公室强调：体能、技能和智能是战术的基础，而这一基础是任何装备所不能取代的。如果装备的升级不能促进体能、技能和智能的发展，那么装备就不是战斗力的“倍增器”，而是“倍减器”。这就是装备与人的切实关系。发达国家的军队对此已经有所感悟，其他后发国家更应引以为戒。

　　（作者单位：军事科学院）

　　超链接

　　世界各国研发的外骨骼产品

　　从上世纪70年代美国首次提出“外骨骼”的概念至今，全球约有20个国家正在积极研究单兵外骨骼装备。虽然名称各有不同，功能各有增减，但基本结构和原理多与美国相似。

　　俄军的“士兵-21”，是第二代外骨骼装备，已经初步实现与数字化单兵系统的结合，具有减负、防护、控制、攻击和生命保障等功能。

　　英国的“未来一体化步兵”系统，更加注重通过改进传感器和信息集成提高单兵作战效能。

　　法国某防务公司推出的“大力神”外骨骼系统，实行任务模块配置，排长和战斗组员可根据任务需要选配装具模块和负重组件。

　　日本Cyberdyne公司开发的商业化外骨骼产品，通过监视神经中枢传递给肌肉的信号来实现对人体行动的判断，其控制精度较高。

　　印度的“未来步兵”系统，基本上照抄美国的设计。按照现在的研制进度，估计到2020年前后才能演示验证。

王长勤　王雄春