美軍“模塊化”計(jì)劃的提出

1 美軍“模塊化”計(jì)劃的提出

2004年2月，美國(guó)陸軍宣布將重組作戰(zhàn)部隊(duì)，目的是使作戰(zhàn)部隊(duì)變得更加靈活。在這之前，美國(guó)陸軍作戰(zhàn)部隊(duì)服役人員超過17，000名，并以“師”為單位進(jìn)行人員劃分。這種作戰(zhàn)部隊(duì)結(jié)構(gòu)的劃分已經(jīng)不再適合以前的一些作戰(zhàn)行動(dòng)，例如在波斯尼亞發(fā)生的一次作戰(zhàn)行動(dòng)，該行動(dòng)的人員需求為少于一個(gè)師。為了打造一支更加靈活的作戰(zhàn)部隊(duì)，美國(guó)陸軍參謀長(zhǎng)Peter Schoomaker將軍提出了“模塊化計(jì)劃”，該計(jì)劃采用多個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)，對(duì)作戰(zhàn)部隊(duì)重新進(jìn)行劃分，把以“師”為單位的作戰(zhàn)部隊(duì)，劃分成以“旅”為單位的作戰(zhàn)部隊(duì)，每個(gè)“旅”包含3，000到4，000名士兵。在2004年，Schoomaker將軍曾表示，“模塊化計(jì)劃”計(jì)劃會(huì)在三年內(nèi)完成，該計(jì)劃不需要增加軍事人員，而且成本只需要大約210億美元。然而，隨著時(shí)間推移，“模塊化計(jì)劃”的范圍不斷擴(kuò)大，持續(xù)時(shí)間和成本不斷增加。

2 美軍車輛的“模塊化”

美軍車輛的“模塊化”旨在打造一系列的車輛平臺(tái)，以滿足各種軍事任務(wù)需求?！澳K化車輛”被設(shè)定成單功能車輛的對(duì)立面，兩者的區(qū)別在于模塊化車輛考慮車輛的通用性，即不同的車輛平臺(tái)使用相同的零部件。美國(guó)陸軍坦克-機(jī)動(dòng)車輛研究發(fā)展與工程中心（TARDEC）研究并提出了模塊化方法的分類標(biāo)準(zhǔn)。該分類標(biāo)準(zhǔn)借鑒了美國(guó)陸軍在上個(gè)世界90年代對(duì)未來作戰(zhàn)體系的設(shè)想。TARDEC把車輛的模塊化方法分為水平模塊化、垂直模塊化和分布式模塊化，如圖1所示。其中，垂直模塊化車輛各節(jié)車體間的連接包括鉸接和剛性連接兩種，這里的“水平”和“垂直”是指車輛模塊的連接方向。下面對(duì)3種模塊化方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

3 水平模塊化

迄今為止，水平模塊化是軍用車輛模塊化最常見的形式。水平模塊化也叫“車輛系列”（Family of Vehicles， FOV）。FOV車輛通常使用通用底盤系統(tǒng)，包括動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、行走系統(tǒng)（輪式或履帶式），通用底盤上裝有不同功能的任務(wù)模塊。在二戰(zhàn)時(shí)期，水平模塊化方法被用在M4謝爾曼坦克上，該坦克的底盤上可以換裝自行火炮、反坦克火箭炮以及其他武器。在上個(gè)世紀(jì)50年代的美軍坦克火炮系統(tǒng)也用到了水平模塊化的概念，例如M60系列坦克，M107-M110坦克，然而，以上坦克無法做到在戰(zhàn)場(chǎng)上更換不同的任務(wù)模塊。

美國(guó)陸軍在20世紀(jì)80十年代和21世紀(jì)分別提出了裝甲車輛系列化（AFV）和未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)（FCS），在軍用車輛模塊化設(shè)計(jì)方面美軍可謂雄心勃勃。

3.1 裝甲車輛系列化（AFV）

AFV計(jì)劃的目的是裝甲車輛由通用底盤和不同任務(wù)模塊組合而成，并實(shí)現(xiàn)最少的底通用盤數(shù)量以及最多的任務(wù)模塊組合。模塊化、零部件通用化以及系統(tǒng)功能集成能夠降低成本，以兼顧裝甲車輛在戰(zhàn)場(chǎng)中的生存能力及經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)陸軍已有研究表明，水平模塊化可以降低裝甲車輛未來的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

最初，AFV計(jì)劃采用了4個(gè)通用底盤及29個(gè)任務(wù)模塊。然而，由于任務(wù)模塊過多造成了成本過高，最終整個(gè)計(jì)劃打造了4種重型坦克和2種中型坦克。其中，重型坦克包括Block III、未來步兵戰(zhàn)車、先進(jìn)火炮系統(tǒng)以及移動(dòng)作戰(zhàn)車輛，如圖2所示。以上四種車輛的底盤系統(tǒng)包含相同的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、模塊化裝甲以及履帶裝置，其中Block III擁有最高的戰(zhàn)略地位。裝甲車輛任務(wù)模塊縮減后，AFV計(jì)劃被重新命名為“軍事力量現(xiàn)代化計(jì)劃”，該計(jì)劃旨在通過充分采用裝甲車輛的模塊化設(shè)計(jì)來降低風(fēng)險(xiǎn)。

在1991年，美國(guó)陸軍審計(jì)總署對(duì)“軍事力量現(xiàn)代化計(jì)劃”進(jìn)行評(píng)估。審計(jì)總署認(rèn)為，美國(guó)陸軍之所以開發(fā)Block III是因?yàn)樘K聯(lián)的軍事威脅，而當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的威脅已經(jīng)有了很大程度的降低。由于以上原因，以及美軍當(dāng)時(shí)正計(jì)劃削減軍費(fèi)預(yù)算，而該計(jì)劃59億美元的費(fèi)用實(shí)在過高，最終，AFV計(jì)劃沒有進(jìn)行下去，只有先進(jìn)火炮系統(tǒng)的開發(fā)持續(xù)到了21世紀(jì)。

3.2 FCS（未來作戰(zhàn)系統(tǒng)）計(jì)劃

本世紀(jì)，美軍推出的FCS計(jì)劃與上個(gè)世紀(jì)推出的AFV計(jì)劃有很多相似之處。在FCS計(jì)劃中，有人地面車輛（MGV）的提出是為了打造重量輕、移動(dòng)性強(qiáng)的作戰(zhàn)車輛，以取代上個(gè)世紀(jì)60、70年代美軍開發(fā)的重型履帶式車輛。MGV計(jì)劃基于通用底盤打造了8種不同的履帶式車輛，包括：戰(zhàn)車、偵察車、非瞄準(zhǔn)線加農(nóng)炮車、非瞄準(zhǔn)線迫擊炮車、維修車、步兵運(yùn)輸車、指揮車、救護(hù)車。通用底盤包括駕駛艙、推進(jìn)系統(tǒng)、車輛電子信息系統(tǒng)以及懸架系統(tǒng)。MGV計(jì)劃致力于從各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)車輛的通用性，包括車輛開發(fā)、訓(xùn)練、維護(hù)、工具、運(yùn)輸、生產(chǎn)、計(jì)算。最終，MGV計(jì)劃70%以上的車輛零部件實(shí)現(xiàn)了通用化。美國(guó)蘭德公司報(bào)告指出，F(xiàn)CS計(jì)劃是美國(guó)陸軍歷史上規(guī)模最大、最具雄心壯志的作戰(zhàn)系統(tǒng)計(jì)劃。然而，在2009年4月，美國(guó)時(shí)任國(guó)防部長(zhǎng)羅伯特蓋茨取消了大部分FCS計(jì)劃，計(jì)劃取消的原因是多方面的，蘭德報(bào)告以及同年美國(guó)政府問責(zé)局的報(bào)告中說明的原因。其中，一部分原因是當(dāng)時(shí)軍用車輛的重量由原來的19噸增長(zhǎng)至30噸，這就導(dǎo)致了FCS計(jì)劃中的通用底盤被3種不同的底盤所取代。FCS計(jì)劃與20世紀(jì)80年代的AFV計(jì)劃因各種原因都被取消了，但計(jì)劃取消的原因均與模塊化方法無關(guān)。

3.3 水平模塊化戰(zhàn)車

雖然，美軍取消了雄心勃勃的AFV和FCS計(jì)劃，但是在計(jì)劃中打造的部分車型經(jīng)過演變最終成為了美軍車輛系列的成員，這些車型包括“布拉德利”戰(zhàn)車、“阿布萊姆斯”戰(zhàn)車、“斯特瑞克”戰(zhàn)車等。在大多數(shù)情況下，美國(guó)陸軍開始時(shí)并未考慮打造一系列戰(zhàn)車，而是根據(jù)某種功能需要，打造相應(yīng)功能的某種車輛。后來，原有的車輛底盤應(yīng)用于各種車型，這種方式降低了車輛開發(fā)階段的研究、開發(fā)、測(cè)試和評(píng)估成本，這是因?yàn)閷⒃械妆P應(yīng)用于新車型的方式只需要考慮某種車型的需求，而不用設(shè)計(jì)一款底盤以適應(yīng)全部車型的需要。這種方式的缺點(diǎn)在于，原有的車輛底盤可能很難滿足新車型的需求。下面介紹下應(yīng)用水平模塊化方法的4種戰(zhàn)車。

第一種戰(zhàn)車為“斯特瑞克”戰(zhàn)車，如圖3所示。它的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)快速部署，以及填補(bǔ)“阿布萊姆斯”、“布拉德利”等重型裝甲車輛與HMMWV（高機(jī)動(dòng)性多用途輪式車輛）之間的車型空缺?！八固厝鹂恕睉?zhàn)車是一款8輪戰(zhàn)車，從2005年起，該戰(zhàn)車由通用公司地面系統(tǒng)公司開始生產(chǎn)?！八固厝鹂恕睉?zhàn)車包含多種車型，這些車型裝有通用的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、車輪、輪胎、差速器以及變速箱?！八固厝鹂恕避囆桶ㄈ纻刹燔?、反坦克制導(dǎo)導(dǎo)彈車、醫(yī)療救護(hù)車、迫擊炮車、工程車、裝甲運(yùn)兵車、指揮車和火力支援車。

第二種戰(zhàn)車為芬蘭國(guó)防工業(yè)公司制造的8X8“帕特里亞”模塊化裝甲車，該車可在通用平臺(tái)上裝備不同的炮塔、傳感和通訊系統(tǒng)，重量從17噸到30噸不等，如圖4所示?！芭撂佧悂啞蹦K化裝甲車共有3種平臺(tái)，包括基礎(chǔ)平臺(tái)、高車頂平臺(tái)、以及重型武器平臺(tái)。基礎(chǔ)平臺(tái)適用于裝甲運(yùn)兵車、步兵戰(zhàn)車、指揮車、救援車以及偵察車，高車頂平臺(tái)適用于指揮車、通訊車、大型醫(yī)療救護(hù)車以及工程車，重型武器平臺(tái)顧名思義是用于加裝重型武器系統(tǒng)的堅(jiān)固平臺(tái)?！芭撂乩飦啞蹦K化裝甲車載重量可達(dá)14噸，已經(jīng)在7個(gè)國(guó)家投入使用。

第三種戰(zhàn)車為德國(guó)與荷蘭合作研制的“拳擊手”戰(zhàn)車，該車是一款可以在戰(zhàn)場(chǎng)中完成車型切換的水平模塊化戰(zhàn)車?！叭瓝羰帧睉?zhàn)車體積龐大，重量可達(dá)到33噸，該車配備多種任務(wù)模塊，可根據(jù)不同任務(wù)需要在戰(zhàn)場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)切換，如圖5所示?！叭瓝羰謶?zhàn)車”可在1個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)裝甲運(yùn)兵車、步兵戰(zhàn)車、救護(hù)車等不同任務(wù)模塊的切換。

最后一種戰(zhàn)車為英國(guó)奧維克公司最近開發(fā)的“卡梅隆”IV440模塊化戰(zhàn)車，該車與“拳擊手”一樣可以在戰(zhàn)場(chǎng)中完成車型切換，如圖6所示?！翱仿　睉?zhàn)車于2010年開始設(shè)計(jì)，它擁有4X4通用底盤，包含多種任務(wù)模塊，可用于國(guó)防建設(shè)或商業(yè)用途。到現(xiàn)在，“卡梅隆”戰(zhàn)車承載平臺(tái)的重量不斷增加，承載平臺(tái)重量從5.5噸至40噸不等?！翱仿　睉?zhàn)車有7種任務(wù)模塊可供選擇，包括巡邏車、武器平臺(tái)、燃料運(yùn)輸車、供電車等，并不斷開發(fā)新的任務(wù)模塊?！翱仿　睉?zhàn)車通用底盤上裝有液壓系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)模塊間的快速切換，任務(wù)模塊間的切換在1分鐘之內(nèi)即可完成，而且只需要1個(gè)人操作?！翱仿　睉?zhàn)車的任務(wù)模塊壽命大約是通用底盤壽命的3倍左右。

4 垂直模塊化

在垂直模塊化結(jié)構(gòu)中，如圖1所示，兩個(gè)車體連接在一起，連接方式可以是剛性連接也可以是鉸接。相連接的兩個(gè)車體通常具有不同的用途，并且每個(gè)車體上可以攜帶乘員、動(dòng)力裝置以及任務(wù)設(shè)備。兩個(gè)車體之間可以一起工作也可以相互獨(dú)立。

對(duì)兩個(gè)車體相互連接形式的研究是AFV計(jì)劃的一部分，如圖7所示，美軍認(rèn)為兩個(gè)戰(zhàn)車相互連接的形式是M1坦克的替代品。如原有M1坦克相比，這種連接形式的優(yōu)勢(shì)在于，它可以將整車質(zhì)量降低至40噸以下。而不同重量的兩個(gè)車體相互連接可以增加模塊化車量的種類，例如一個(gè)20噸重的車體與一個(gè)30噸重的車體組合可以構(gòu)造出20噸、30噸、40噸、50噸、60噸的戰(zhàn)車。

在最初的概念中，垂直模塊化的兩個(gè)車體間可以是硬連接或者是軟連接，這種軟連接也就是兩個(gè)車體間進(jìn)行通訊聯(lián)系，這就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)車體間更大程度的分離。在軟連接形式中，兩個(gè)車體獨(dú)立供能，前車攜帶主武器和彈藥，后車載有乘員、副武器、火力控制及通訊控制設(shè)備。斯瓦茨教授指出軟耦合連接形式具有如下幾個(gè)方面的戰(zhàn)場(chǎng)生存優(yōu)勢(shì)，首先，當(dāng)前車受到敵方火力打擊或遭遇地雷轟炸時(shí)，由于前車的彈藥與后車的乘員分開，后車的乘員可以得到很好的保護(hù)。其次，如果前車在戰(zhàn)場(chǎng)中失去了移動(dòng)能力，后車可以與前車脫離并獨(dú)自返回基地。最后，在軟連接下，載有乘員的后車可以在遠(yuǎn)離前車的安全距離下工作。雖然，兩個(gè)車體連接形式的坦克增加了整車的總重量，但是與M1坦克相比，每個(gè)車體體積更小、重量更輕、便于運(yùn)輸。降低車體重量可以降低動(dòng)力系統(tǒng)功率，同時(shí)降低懸架系統(tǒng)和履帶的重量。降低車體重量，提高車輛移動(dòng)性能夠帶來很多優(yōu)勢(shì)。首先，降低車體重量可以降低接地比壓;其次，若兩個(gè)車體采用硬連接形式，前后車體間可以實(shí)現(xiàn)相互推拉作用;再次，降低車體重量可以使用低載荷限制要求的橋梁和道路;最后，救援車輛可以設(shè)計(jì)的更輕便。

在20世紀(jì)60年代，TARDEC設(shè)計(jì)了一種垂直模塊化概念車“龍卷風(fēng)”，如圖8所示，該車由洛克希德導(dǎo)彈和航天公司制造?！褒埦盹L(fēng)”前后車體各裝有4個(gè)車輪和1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，后車可乘載3名乘員。前后車體間裝有鉸接機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)前后車體間的俯仰、橫擺、偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該車越垂直墻高0.92m，后車前后車輪軸相互獨(dú)立，發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架均安裝在車軸上，車輪行程可達(dá)686mm?！褒埦盹L(fēng)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括低壓徑向簾布層輪胎和動(dòng)力盤式制動(dòng)器，在當(dāng)時(shí)這兩種技術(shù)均是尖端技術(shù)，該車在粗糙路面上的行駛速度可達(dá)105km/h。然而，由于技術(shù)的復(fù)雜、過于狹窄的乘員艙以及軍隊(duì)對(duì)傳統(tǒng)履帶車輛的青睞，“龍卷風(fēng)”戰(zhàn)車的開發(fā)均止于原型設(shè)計(jì)階段。

在20世紀(jì)70年代，TARDEC開始使用鉸接式車輛進(jìn)行垂直模塊化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒎侵皇菫榱碎_展模塊化方法研究，更多的是為了提高車輛的越野能力。兩個(gè)M113車體通過TARDEC自主研發(fā)的鉸接機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，可以實(shí)現(xiàn)前后車體間的俯仰、橫擺、偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并提供力反饋給駕駛員以進(jìn)行控制，如圖9所示。兩個(gè)車體之間安裝有兩個(gè)液壓缸，通過液壓缸對(duì)兩個(gè)M113車體間的相對(duì)俯仰和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。單個(gè)M113車體越垂直墻高度僅為0.46m，而兩個(gè)M113車體鉸接后越垂直強(qiáng)高可達(dá)1.52m，越壕寬可達(dá)3m以上，爬坡率為60%。鉸接式M113車體可在水中行駛，可分別在前車和后車驅(qū)動(dòng)下駛?cè)牒碗x開水道。

TARDEC研究團(tuán)隊(duì)正投身于模塊化軍用卡車的概念設(shè)計(jì)和開發(fā)項(xiàng)目，該項(xiàng)目名為JTTS（聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸系統(tǒng)）。該研究團(tuán)隊(duì)正在評(píng)估一個(gè)中、重型軍用卡車系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過增加車輪、車軸及相關(guān)硬件，能夠在戰(zhàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)將6X6卡車擴(kuò)展為8X8乃至10X10卡車，如圖10所示。在卡車上安裝混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)并在每個(gè)車輪上安裝直列式電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)這種獨(dú)特的模塊化概念。若裝備負(fù)載處理系統(tǒng)以平衡各車輪間的載荷，這種卡車就兼具了水平模塊化和垂直模塊化的概念。如果JTTS項(xiàng)目取得成功，美軍現(xiàn)有的8個(gè)車輛系列，包括12種不同的底盤，最終將會(huì)融合成一個(gè)系統(tǒng)。

5 分布式模塊化

分布式模塊化車輛通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同模塊間的功能分布，如圖1所示，由于部分模塊是無人駕駛的，所以載人模塊可以遠(yuǎn)離無人駕駛模塊從而增加戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。而無人模塊可以通過減少防護(hù)裝甲來降低重量，從而增加移動(dòng)能力。

分布式模塊化的應(yīng)用實(shí)例為TARDEC開發(fā)的RCC（機(jī)器人指揮中心）。RCC的目的是為了實(shí)現(xiàn)處于指揮中心中的少數(shù)士兵控制大量的無人機(jī)器人，并且該指揮中心是可以移動(dòng)的。RCC于1992年完成，它的指揮中心由機(jī)器人模塊乘載，每個(gè)機(jī)器人上載有1名指揮官和2名無人車輛駕駛員，每名駕駛員負(fù)責(zé)操縱2臺(tái)無人機(jī)器人，RCC實(shí)現(xiàn)了世界上首次多車輛控制。

MBS（主戰(zhàn)坦克系統(tǒng)）是TARDEC最近提出的分布式模塊化概念。MBS的目標(biāo)是為了用3輛戰(zhàn)車取代1輛70噸重的M1A2阿布拉姆斯坦克，其中3輛車分別包括1輛25至30噸重的載有4名乘客的載人車輛，以及2輛15至20噸重的無人車輛，每輛車均配備120mm加農(nóng)炮。載人車輛的4名乘員包括1名駕駛員、1名指揮官、以及2名無人車輛駕駛員。載人車輛不需要考慮防火炮打擊以及裝載彈藥的能力，而無人車輛不需要安裝額外的裝甲來保護(hù)乘員。

若采用2輛載人車輛及4輛火力打擊無人車輛組成的MBS小隊(duì)，則可以替代4輛M1“阿布拉姆斯”坦克，如圖11所示。與“阿布拉姆斯”坦克相比，乘員總數(shù)由原來的16人縮減至8人。4輛“阿布拉姆斯”坦克的重量為280噸，而兩組MBS的重量為110至140噸，這極大減小了坦克重量。另外，將原有4輛坦克的重量分配到現(xiàn)有的6輛坦克，極大提高了車輛的運(yùn)輸和移動(dòng)能力。同時(shí)，指揮車輛同樣可以遠(yuǎn)離無人車輛以提高戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

[美]大衛(wèi).J.戈?duì)栂Ｆ?著

王宗澤 靳迪 編譯