摘要:隨著軍事科技的快速發(fā)展,軍用方艙作為軍隊(duì)的重要裝備,正面臨前所末有的發(fā)展機(jī)遇,據(jù)此對(duì)軍用方艙的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述??偨Y(jié)了軍用方艙的四種分類(lèi),包括按使用功能、環(huán)境防護(hù)功能、艙體結(jié)構(gòu)及外形特性,以及裝載功能設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi);介紹了每種分類(lèi)所包含的方艙以及使用范圍;重點(diǎn)研究了未來(lái)軍用方艙的發(fā)展趨勢(shì),包括輕量化與模塊化、技術(shù)創(chuàng)新與智能化、安全性與防護(hù)性、環(huán)保節(jié)能、協(xié)同作戰(zhàn)能力、環(huán)境適應(yīng)性和裝卸工具專(zhuān)業(yè)化。研究結(jié)論可為未來(lái)軍用方艙技術(shù)的發(fā)展提供新思路。
關(guān)鍵詞:軍用方艙;發(fā)展現(xiàn)狀;分類(lèi);發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類(lèi)號(hào):E939收稿日期:2024-11-26
DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.01.017
1前言
軍事方艙是為裝載軍事裝備和人員而設(shè)計(jì)的可移動(dòng)艙體,為它們提供必要的空間、設(shè)施支持和環(huán)境防護(hù)[1],其主要用于軍隊(duì)物資的運(yùn)輸、裝載、臨時(shí)住宿、指揮、通信等。目前軍用方艙以其高度機(jī)動(dòng)性、快速部署能力和多功能性,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
2軍用方艙發(fā)展現(xiàn)狀
2.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
方艙起源于國(guó)外,20世紀(jì)50年代初,美國(guó)最先開(kāi)始方艙的研制[2],其主要應(yīng)用于軍隊(duì),均配有載車(chē),具有較高的機(jī)動(dòng)性能,根據(jù)不同的要求,在艙室內(nèi)部進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),安裝相應(yīng)設(shè)備,并使其具備特定的功能,可應(yīng)用于軍隊(duì)指揮系統(tǒng)、醫(yī)療、通信、后勤保障等,成為機(jī)動(dòng)部隊(duì)的重要裝備之一,例如文獻(xiàn)[3]列出了美國(guó)所開(kāi)發(fā)的一系列手風(fēng)琴式軍用方艙。20世紀(jì)60年代,美軍設(shè)計(jì)了S-658、S-280等型號(hào)的軍用方艙[4]。
同時(shí)期,國(guó)外也開(kāi)始研制并生產(chǎn)軍用方艙,首先是軍用電子設(shè)備方艙,后又廣泛運(yùn)用于后勤運(yùn)輸。20世紀(jì)70年代末,進(jìn)入迅速發(fā)展期,一方面在數(shù)量上明顯增加,另一方面在應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展至指揮控制、通信、交通等領(lǐng)域。同時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也呈現(xiàn)出大型化和多功能化的趨勢(shì)[5]。
20世紀(jì)80年代,在戰(zhàn)爭(zhēng)的背景下,作為保護(hù)裝備和人員免受破壞的重要屏障,方艙的防御性能面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),研究人員采用高強(qiáng)輕質(zhì)耐火材料Kevlar(凱夫拉)纖維[6]來(lái)加強(qiáng)方艙的艙壁。這種新型材料具有出色的耐沖擊、耐高溫和防輻射性能,能夠有效抵御高能武器的攻擊和核輻射的威脅。
20世紀(jì)90年代,戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)與搶救成為方艙發(fā)展的重中之重,美軍研發(fā)了“模塊化醫(yī)療系統(tǒng)”,其采用帳篷和方艙的組合式結(jié)構(gòu),具有高度的模塊化和靈活的組裝方式,能夠在短時(shí)間內(nèi)快速搭建起一個(gè)功能完善的醫(yī)療救治中心。隨后,法國(guó)推出互聯(lián)方艙醫(yī)院[7],將手術(shù)室、復(fù)蘇室和技術(shù)保障室聯(lián)合組成互聯(lián)艙,實(shí)現(xiàn)了資源共享和高效協(xié)作。
21世紀(jì)以來(lái),方艙的信息化作業(yè)能力得到了顯著提升,其發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和組合化的特點(diǎn),其用途已不再限于僅僅替代廂式車(chē)輛。例如,美國(guó)的“愛(ài)國(guó)者”及法國(guó)的“響尾蛇”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)都采用了方艙一體設(shè)計(jì),這顯示了方艙在軍事領(lǐng)域中的重要地位和作用[8]。
2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國(guó)家的方艙發(fā)展史已有幾十年,我國(guó)由于多種原因,較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)裝載體制一直沿用傳統(tǒng)的廂式車(chē)結(jié)構(gòu)。從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始方艙的研制工作,1982年第一臺(tái)方艙研制成功。1995年,第一代模塊化醫(yī)院的成功研發(fā)標(biāo)志著我軍醫(yī)療模塊化技術(shù)發(fā)展的初步階段,具備了現(xiàn)場(chǎng)診斷和治療的基本功能[9]。
進(jìn)入21世紀(jì),模塊單元的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。為了規(guī)范發(fā)展,管理部門(mén)為醫(yī)療模塊單元、雷達(dá)運(yùn)輸模塊單元、裝備維修模塊單元和擴(kuò)展模塊單元發(fā)布了5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),并為野戰(zhàn)醫(yī)療模塊單元制定了9項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。2007年,GJB6109—2007《軍用方艙通用規(guī)范》[10]和GJB6142—2007《軍用方艙系列型譜》[11]發(fā)布,進(jìn)一步規(guī)范了軍用方艙的生產(chǎn)系列。
目前,我國(guó)軍用方艙已具備國(guó)際一流水平并逐步推廣至軍民各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí),國(guó)外方艙生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)線的引進(jìn)使得我軍方艙在設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)工藝上與西方軍事強(qiáng)國(guó)的差距逐漸縮小。
3軍用方艙分類(lèi)
軍用方艙按使用功能以及艙體結(jié)構(gòu)等可分為多種類(lèi)型,具體分類(lèi)如圖1所示。
3.1按使用功能分類(lèi)
《軍用方艙系列型譜》根據(jù)方艙的功能將其分為機(jī)械類(lèi)、電子類(lèi)、電源類(lèi)和其他類(lèi)別[12]。
a.電子類(lèi)。
電子類(lèi)主要包括偵察方艙、通信方艙、電磁干擾方艙、光電干擾方艙、引導(dǎo)端方艙、指揮方艙、雷達(dá)控制方艙、信息采集與情報(bào)處理方艙、圖像傳輸方艙、中心站方艙、檢驗(yàn)方艙、氣象方艙、測(cè)控方艙、演示方艙、機(jī)要方艙、試驗(yàn)方艙、監(jiān)控方艙等。
指揮通信方艙是一種專(zhuān)為軍事和公共安全應(yīng)急領(lǐng)域設(shè)計(jì)的大型作戰(zhàn)指揮系統(tǒng),具有高度的機(jī)動(dòng)性、安全性和通信能力。其內(nèi)部配置有各類(lèi)通信設(shè)備,可快速搭建通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)與上級(jí)指揮中心和相關(guān)部門(mén)的互聯(lián)互通,如圖2所示。
b.機(jī)械類(lèi)。
機(jī)械類(lèi)軍用方艙主要應(yīng)用于后勤保障、裝備維修和訓(xùn)練,主要包括油料裝備維修方艙、檢測(cè)維修方艙、飛機(jī)搶修方艙、偵察車(chē)維修模擬訓(xùn)練方艙、野戰(zhàn)維修單元、機(jī)動(dòng)站裝車(chē)方艙、雷達(dá)設(shè)備方艙、機(jī)動(dòng)維修設(shè)備方艙、艦船器材機(jī)動(dòng)保障方艙等。
c.電源類(lèi)。
電源類(lèi)主要包括電站主機(jī)方艙、24kW電站與車(chē)輛改裝方艙、對(duì)空情報(bào)雷達(dá)配套電站方艙(單機(jī)組和雙機(jī)組)、75kW電站方艙、其他類(lèi)單、雙機(jī)組電站方艙等。
d.其他類(lèi)別。
其他類(lèi)別主要包括彈藥運(yùn)載方艙、戰(zhàn)役快速支援衛(wèi)勤保障系統(tǒng)、訓(xùn)練設(shè)備方艙、主副食加工方艙、野戰(zhàn)炊事方艙、通用氣源方艙、醫(yī)療衛(wèi)生方艙、器材貯運(yùn)方艙、文化宣傳方艙、速凍冷藏方艙生活保障方艙等。
圖3所示為醫(yī)療衛(wèi)生方艙。醫(yī)療衛(wèi)生方艙是戰(zhàn)場(chǎng)上救治傷員的重要設(shè)施,其通常配備有手術(shù)臺(tái)、急救設(shè)備、藥品等,能夠提供初步的傷口處理和緊急救治。在緊急情況下,醫(yī)療救護(hù)方艙還可以作為臨時(shí)手術(shù)室使用,為傷員爭(zhēng)取寶貴的救治時(shí)間。
上述方艙在軍事領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,為軍隊(duì)的作戰(zhàn)和后勤保障提供了重要的支持。
3.2按環(huán)境防護(hù)功能分類(lèi)
軍用方艙按環(huán)境防護(hù)功能分類(lèi),可分為以下幾個(gè)主要類(lèi)型。
a.防彈、防化、防生物方艙。
這類(lèi)方艙結(jié)合了先進(jìn)的材料技術(shù)和設(shè)計(jì),能夠在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中為軍人提供全面的保護(hù),確保在復(fù)雜的作戰(zhàn)條件下保持安全。如國(guó)內(nèi)某軍工企業(yè)為軍隊(duì)提供的一體化防護(hù)性方艙解決方案中,就涵蓋了此類(lèi)具有多重防護(hù)功能的方艙。
b.高屏蔽方艙。
這類(lèi)方艙主要側(cè)重于電磁屏蔽,確保內(nèi)部電子設(shè)備在外部電磁干擾下仍能正常工作。它廣泛應(yīng)用于對(duì)電磁環(huán)境要求較高的軍事領(lǐng)域,如通信、電子對(duì)抗等。
c.隱身方艙。
隱身方艙的設(shè)計(jì)旨在降低其雷達(dá)反射截面,減少被敵方雷達(dá)探測(cè)到的可能性。它通常使用吸波材料和特殊的外形設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身效果,是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中提高生存能力的重要手段之一。
d.防爆方艙。
此類(lèi)方艙能夠抵御爆炸產(chǎn)生的沖擊波和碎片,保護(hù)內(nèi)部人員和設(shè)備的安全。在戰(zhàn)場(chǎng)上的彈藥庫(kù)、指揮所等關(guān)鍵設(shè)施中發(fā)揮著重要作用。
e.常規(guī)環(huán)境防護(hù)方艙。
除了上述特殊環(huán)境防護(hù)功能的方艙外,還有部分方艙主要側(cè)重于應(yīng)對(duì)常規(guī)的環(huán)境條件,如風(fēng)雨、沙塵等。此類(lèi)方艙通常具備較好的密封性和隔熱性能,能夠?yàn)閮?nèi)部人員和設(shè)備提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境。
3.3按艙體結(jié)構(gòu)及外形特征分類(lèi)
軍用方艙按艙體結(jié)構(gòu)及外形特征分類(lèi),主要可以分為以下幾種類(lèi)型。
a.骨架式方艙。
骨架式方艙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一個(gè)堅(jiān)固的框架結(jié)構(gòu),通常由金屬制成,如鋼或鋁。這種結(jié)構(gòu)不僅提供了必要的支撐和穩(wěn)定性,而且空間較大,便于安裝設(shè)備和組件。其缺點(diǎn)是荷重比小,屏蔽性能差。
b.大板式方艙。
大板式方艙采用大型板材作為主要結(jié)構(gòu),具有空間利用率高、快速組裝、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。它按照有、無(wú)梁結(jié)構(gòu)分為有梁/無(wú)梁大板方艙。有梁大板方艙通常包括橫向和/或縱向的梁,可以更好地承受載荷及抵抗變形,適用于需要較高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方艙。而無(wú)梁大板方艙只要依賴(lài)于板材自身的強(qiáng)度和剛度,或者采用其他支撐方式,無(wú)梁設(shè)計(jì)可能簡(jiǎn)化了制造過(guò)程,減少了材料使用,并且可能提供更大的內(nèi)部空間。
c.擴(kuò)展式方艙。
擴(kuò)展式方艙的特點(diǎn)是在運(yùn)輸過(guò)程中處于收攏狀態(tài),體積小便于運(yùn)輸,但在需要時(shí)可展開(kāi),增大其使用面積。它按壁面材質(zhì)又可分為硬壁/非硬壁擴(kuò)展;它按照擴(kuò)展形式硬壁擴(kuò)展可分為單側(cè)/雙側(cè)翻板擴(kuò)展、單側(cè)/雙側(cè)抽拉擴(kuò)展、上下抽拉擴(kuò)展等;按照擴(kuò)展動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、電動(dòng)、液壓擴(kuò)展等。
d.特種方艙。
特種方艙是根據(jù)特定任務(wù)需求而設(shè)計(jì)的方艙類(lèi)型,例如軍用救援車(chē)輛需要配備特種方艙以容納救援人員和設(shè)備。它通常具有防護(hù)性能和特殊適應(yīng)性,以滿(mǎn)足在惡劣環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的要求。特種方艙在外形上可能呈現(xiàn)階梯形、旋轉(zhuǎn)型或組合型等。
e.其他類(lèi)型。
①旋轉(zhuǎn)式方艙:方艙可通過(guò)專(zhuān)用底盤(pán)上安裝的傳動(dòng)座實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
②可拆卸式方艙:為了方便運(yùn)輸和組合,方艙上布置的部分構(gòu)件可拆卸,根據(jù)需要利用這些構(gòu)件可組裝成大型艙體。
3.4按裝載功能設(shè)備的類(lèi)型分類(lèi)
按照方艙裝載的功能設(shè)備類(lèi)型可分為通信方艙、指揮控制方艙、導(dǎo)彈發(fā)射火力控制方艙、電子偵察方艙、導(dǎo)彈檢測(cè)氣象方艙、機(jī)械維修方艙、導(dǎo)彈儲(chǔ)運(yùn)方艙、野戰(zhàn)醫(yī)院方艙、貨運(yùn)方艙、供水和水處理方艙、電源(站)方艙、廚房方艙、核生化消洗方艙、宿營(yíng)方艙和洗衣房方艙等。
4軍用方艙發(fā)展趨勢(shì)
隨著軍事科技的快速發(fā)展,軍用方艙作為軍隊(duì)的重要裝備,正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇,其發(fā)展趨勢(shì)主要集中在輕量化與模塊化、技術(shù)創(chuàng)新與智能化、提升安全性與防護(hù)性能等方面,如圖4所示。
4.1輕量化與模塊化
輕量化與模塊化設(shè)計(jì)是軍用方艙發(fā)展的重要趨勢(shì)。輕量化設(shè)計(jì)通過(guò)選用輕質(zhì)材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu),減輕了方艙的重量,提高了機(jī)動(dòng)性和環(huán)保性能;而模塊化設(shè)計(jì)則通過(guò)分解和組合模塊,實(shí)現(xiàn)了方艙的靈活配置、快速維修和良好擴(kuò)展性。這兩種設(shè)計(jì)趨勢(shì)的結(jié)合,將推動(dòng)軍用方艙向更高性能、更低成本、更好維護(hù)的方向發(fā)展。
4.1.1輕量化設(shè)計(jì)
要在保證方艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防護(hù)性能的前提下,盡可能減輕其重量,這有助于提高其機(jī)動(dòng)性、降低運(yùn)輸成本,并減少能源消耗。為實(shí)現(xiàn)輕量化,通常采用具有優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度的輕質(zhì)材料,如鄧迪大學(xué)的Burford等[13]利用一種新型的塑料拉伸技術(shù)構(gòu)建了組件更少、重量更輕、制造和裝配更便捷的軍用方艙。通過(guò)使用復(fù)合材料和碳纖維等新型材料,可以在保證強(qiáng)度的同時(shí)顯著減少方艙的重量,提高運(yùn)輸效率。
除輕型材料選擇外,結(jié)構(gòu)優(yōu)化也是實(shí)現(xiàn)輕量化的重要手段。通過(guò)合理的布局和載荷分配,可有效減少重量。輕量化還有助于降低軍用方艙的能耗和廢氣排放。較輕的重量意味著更少的能源消耗,從而減少了環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。
4.1.2模塊化設(shè)計(jì)
模塊化設(shè)計(jì)理念是將復(fù)雜的產(chǎn)品或系統(tǒng)依據(jù)功能或結(jié)構(gòu)等分解成若干相對(duì)獨(dú)立的、可重復(fù)使用的模塊,每個(gè)模塊都具有一定的功能和接口,通過(guò)模塊的互換和組合,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多樣化和個(gè)性化[14-15]。模塊化設(shè)計(jì)使得軍用方艙可以靈活配置,滿(mǎn)足不同的作戰(zhàn)需求,并可提高其可維護(hù)性。當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí),可以快速更換或維修,減少了整體維修時(shí)間和成本。模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在,功能模塊、結(jié)構(gòu)模塊和接口模塊。
4.2技術(shù)創(chuàng)新與智能化
4.2.1智能化和自動(dòng)化技術(shù)
通過(guò)將人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)方艙內(nèi)外的信息交互。這種智能方艙可以將軍用車(chē)輛與網(wǎng)絡(luò)連接,提供自動(dòng)駕駛、自動(dòng)作戰(zhàn)以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可以模擬出各種戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,使操作人員在訓(xùn)練中更真實(shí)地感受到實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)景,從而提高作戰(zhàn)效率和準(zhǔn)確性。
4.2.2電磁屏蔽設(shè)計(jì)
目前,軍用方艙搭載了越來(lái)越多的先進(jìn)的電子設(shè)備,如指揮系統(tǒng)、信號(hào)分析與處理系統(tǒng)、偵查系統(tǒng)等,這些電子設(shè)備容易受到電磁干擾,并且可能被電磁脈沖損壞,因此,軍用方艙必須能夠?yàn)檫@些電子設(shè)備提供足夠的電磁屏蔽能力[16-17]。
改進(jìn)孔口、門(mén)窗設(shè)計(jì),采用導(dǎo)電密封墊等防止電磁泄漏。諸如納米復(fù)合材料、導(dǎo)電聚合物等具有更高的電磁屏蔽效能,能夠更有效地阻擋外部電磁輻射的進(jìn)入和內(nèi)部電磁輻射的泄漏。同時(shí),采用多層屏蔽結(jié)構(gòu)、金屬屏蔽層與導(dǎo)電材料層相結(jié)合等方式,能夠顯著提高整體屏蔽效能。
4.3提升安全性與防護(hù)性能
4.3.1三防設(shè)計(jì)
未來(lái)局部戰(zhàn)爭(zhēng)擴(kuò)大為核生化戰(zhàn)爭(zhēng)的可能性仍然存在。因此,需要重視防核生化功能(三防)的軍用方艙的研制[18]??梢圆扇∪缦麓胧篴.選用能夠抵御核輻射、生物戰(zhàn)劑和化學(xué)戰(zhàn)劑的材料,并確保材料在極端環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的防護(hù)性能;b.設(shè)計(jì)多層防護(hù)結(jié)構(gòu),包括外部防護(hù)層、過(guò)濾層、密封層等,以提供多層次的防護(hù);c.確保結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好,防止核生化物質(zhì)滲透進(jìn)入方艙內(nèi)部;d.配備高效的過(guò)濾系統(tǒng),能夠過(guò)濾掉空氣中的核輻射顆粒、生物戰(zhàn)劑和化學(xué)戰(zhàn)劑。
4.3.2提高方艙的抗爆炸和防洞穿能力
在戰(zhàn)場(chǎng)上軍用方艙是易被探測(cè)和摧毀的對(duì)象,因此要采用高強(qiáng)度、輕質(zhì)的材料制造方艙壁板以承受超壓并防止穿透。例如,開(kāi)羅巴德?tīng)柎髮W(xué)的Elshenawy[19]提出將一種復(fù)合結(jié)構(gòu)層同手風(fēng)琴式軍用方艙相結(jié)合,以達(dá)到對(duì)迫擊炮彈破壞效果的充分防護(hù)。在方艙內(nèi)部設(shè)置爆炸能量吸收層,如泡沫鋁、橡膠等,這些材料能夠有效吸收爆炸產(chǎn)生的能量,減少對(duì)方艙內(nèi)部設(shè)備和人員的傷害。通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[20],將爆炸產(chǎn)生的能量分散到方艙的各個(gè)部位,避免局部受到過(guò)大的沖擊。
5結(jié)語(yǔ)
隨著科技的不斷進(jìn)步和戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的演變,軍用方艙已經(jīng)從簡(jiǎn)單的移動(dòng)式軍事設(shè)施,逐漸發(fā)展成為具備高度集成化、智能化、多功能化的現(xiàn)代軍事裝備。軍用方艙將繼續(xù)在材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防護(hù)性能以及信息化技術(shù)等方面取得突破。新型材料的研發(fā)將進(jìn)一步提高方艙的耐用性和防護(hù)性能,使其能夠應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜和惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。同時(shí),隨著人工智能等前沿技術(shù)的應(yīng)用,軍用方艙將實(shí)現(xiàn)更高程度的智能化和自動(dòng)化,為軍事行動(dòng)提供更為精準(zhǔn)、高效的支持。
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作者簡(jiǎn)介:
黃曉剛,男,1980年生,工程師,研究方向?yàn)殡娮有畔ⅰ⑻胤N汽車(chē)質(zhì)量監(jiān)督。