美军研发人体外部机械装备 士兵或拥有超人能力

　　近年来，美军面临的作战环境和作战任务日益复杂，这使美军士兵承担的负重量和工作量也不断增大。为了减轻单兵的工作负荷，防止他们受到过劳损伤，并大幅提高其工作效率和作战效率，美军一直致力于研发能够增强单兵能力的机械装备。这种人体外部机械装备，将使单兵获得超人般力量和耐力，既可增强士兵的后勤工作能力，也可增强它们的作战能力。

　　此前类似的项目，如通用电气和美国军方共同研制的“人类助力”(Handiman)项目，曾因为重量和机动性等方面的重大缺陷而遭到取消。不过随着新材料和新技术的发展，洛克希德•马丁公司和“雷神”公司又重新开始了相关项目的研制。

　　“人类通用负重运输器”(HULC)

　　HULC是由洛克希德•马丁公司为单兵研制的外骨骼装备。这种HULC由液压驱动，可使士兵真正做到“举重若轻”，减少士兵由于负重造成的肌肉和骨骼损伤。目前，HULC可以举起91公斤的重物，而这些重量将主要由外骨骼装备承担，确保了士兵的身体不会因为受到重压而行动迟缓。这种外骨骼装备能够适应各种地形。

　　研制历程

　　2008年，伯克利仿生公司启动了HULC项目，洛克希德•马丁公司于2009年从该公司获得了设计许可。

　　同年2月，洛克希德•马丁公司在弗罗里达劳德代尔堡举行的美国陆军协会冬季座谈会上展示了HULC系统。

　　2010年7月，洛克希德•马丁公司与马萨诸塞州纳提克市的陆军纳提克士兵中心签订了价值110万美元的合同，开始对加固型的HULC设计进行试验与鉴定。根据合同，纳提克士兵中心对HULC进行了试验，测试了其对士兵效能的影响，测量了士兵使用系统时耗费的能量，考察了系统在不同负重和以不同速度运动时的适应性。合同还约定了系统现场试验样品的供应问题。

　　2010年10月，洛克希德•马丁公司对加固型HULC系统进行了升级以提高对不同用户的灵活性和适应性。此后，HULC进行了实验室试验，包括生物机械试验、动态负重试验和环境试验。

　　此外，踏板运动试验也测量到系统使用者的新陈代谢有明显减缓。而系统的可维护性则通过沙尘、吹风、淋雨、温度和湿度等环境试验进行了鉴定。

　　2011年6月，纳提克士兵中心开始对HULC进行试验。

　　系统设计与灵活性

　　HULC采用了人形设计，主要使用钛金属材料。系统无缆线束缚，使用者可灵活的进行下蹲、匍伏和上肢举重。系统不带电池时重24公斤，设计可调节高度适用于身高约为1.62米至1.87米的用户。

　　这种外骨骼装备可通过系统内装的微型计算机进行控制，无需外部控制机制。HUCL可通过这种微型计算机感知使用者的需求并作出相应的调整。

　　HULC系统可在30秒时间内脱下并打包。系统具备可替换的模块化部件，能够帮助使用者在遭遇敌人时快速脱离危险。

　　系统特色

　　HULC前后皆可负重，可在水平地面以4千米/小时的速度行进20千米，持续最大速度为11千米/小时，爆发最大速度为16千米/小时。系统具有多种任务附件，可携带装甲、保暖、制冷和传感器等集成系统。

　　电源供应

　　HULC外骨骼装备使用锂聚合电池，系统节能特性可确保在电池电量低的情况下承受最大负重。

　　2010年1月，洛克希德•马丁公司与普罗通内克斯技术公司签订了合同，开始研制供HULC使用的燃料电池供电系统，计划将其任务时间增加到72小时。配备了可充电电池的HULC使士兵在长时间遂行任务时携带的电池数量减少。

　　电子和液压系统

　　HULC通过封闭空间内的柔性、可延伸单板微电子系统进行支持。驱动装置可吸收微型计算机和其它电子设备产生的热量，无需使用风扇。系统的高压液压系统使用的是标准液压油。

　　XOS2 “第二代外骨骼装备”

　　“雷神”公司于2010年9月展示了自行研制的外骨骼装备，即“第二代外骨骼装备”(XOS 2)，并强调这种装备与《钢铁侠》系列电影中的钢铁盔甲能力相似。当年，时代杂志将这一装备评选为2010年“最具震慑力”的发明。

　　“雷神萨科斯”公司 在研制XOS 2时注重减少系统能源消耗，试图更有效的利用液压能量。这种尝试在确保系统能力可增强的同时显著减低了能源消耗。据称，XOS 2将比此前作为概念验证的XOS 1减少50%的能量消耗。

　　XOS 2可以使单兵的工作速度加快，工作时间延长，工作能力提高了1到2倍。虽然目前的系统还需要缆绳供电，但无需缆绳的系统已经在研制中了。系统采用了结构传感器、传动器和控制器，可对使用者的行动做出响应，无需使用操纵杆进行控制。

　　XOS 2可以轻松进行踢足球和击打沙袋等灵巧动作，而且右手的吊钩可以击穿墙壁。目前，XOS 2主要有两种型号：一种是“战斗型”，只包括外骨骼的腿部和腰部附件，与HULC类似；另一种是“后勤型”，具备完整的身形。

　　发展趋势

　　美军研发外骨骼装备的主要目的是减少从事繁重体力工作的人数，因此，只有不断的提高其效能，外骨骼装备才能获得更多的研究经费。目前，HULC和XOS两种外骨骼装备都已经通过概念验证，开始进行试验和研制。洛克希德•马丁公司由于已经开始在纳提克士兵研究中心进行HULC试验，可以说暂时领先竞争对手“雷神”公司。

　　虽然两种外骨骼装备将主要用于后勤用途，但是也需要进行大量的防护设计工作以确保使用者的安全，而这些防护措施又难免会增加系统的重量，从而给整个系统研制带来障碍。采用钛金属材料和铸造碳纤维装甲板可以减轻系统的重量并为使用者提供轻型防护，不过这两种材料相对比较昂贵，经济可承受性不高。

　　未来，上述两种外骨骼装备系统都将摆脱电缆的束缚以实现完整的能力，不过届时电源供应问题仍需得到解决。电气化学和固态氧化物燃料电池可能成为合适的选择。

　　此外，两种外骨骼装备还存在非安全性或无效动作和行动，只有解决的类似问题才能避免士兵遭受意外碰撞伤害，才能确保系统运动不会超出士兵的身体极限。虽然通过关节限制，可以解决部分类似问题，但是只有不断增强传感器的分辨能力，才能避免打喷嚏和肌肉痉挛等无意动作带来的风险。

　　虽然目前美军的外骨骼装备研制主要针对后勤用途，但是考虑到其潜在的能力巨大，不排除其在将来成为单兵武器平台的可能性。洛克希德•马丁公司和“雷神”公司相信，只要能过获得持续的经费支持，外骨骼装备将在5年内列装美军部队。（知远/厚武）