动力系统:为提供机甲提供动力,动力系统决定了机甲的工作时间与最大出力。同时动力系统的稳定与否,也决定了机甲的稳定程度。有如机甲心脏般的存在。
OS:在控制机甲时,要同时进行动力的分配,动作的执行,机体平衡的维持等动作,人力不可能在短时间内同时进行如此多的操作,为此特意设计出了操作系统,也就是OS。在操纵机甲时由机师从OS中选择动作,而由电脑负责动作的执行。一般来说,每个优秀的机师,都会根据自己的习惯设置OS,并随着经验的积累而优化自己所用的OS。也就是说,每个优秀的机师都有属于自己OS,即便机师死亡,他的战斗风格也可以通过OS延续下来,所以,OS又被称为机甲的灵魂。
基础骨架:不只对机甲起着支撑作用,同时还要承受着机甲各个动作所带来的压力,对机甲的行动能力起着至关重要的作用,也决定了机甲自身的坚固与稳定程度。是机甲的基础。
缓冲系统:由于频繁的加速动作特别是换向加速动作会给机师带来极大地负担,为减轻机师的负担的缓冲系统也就应运而生。
维生系统:负责维持在宇宙,高空以及水下等环境工作的机甲中机师的生命。常常有区别于主动力系统的独立动力源。
外装甲:对机甲提供外在的保护。
推进器:决定了加速度与最大速度。
机甲又称为机动战士
在常京的书中机甲是按作用不同来分的,分为突袭,强袭和支援机甲三类。
突袭机甲:主要是执行护航任务,和进行搏斗战。所谓幻想都有现实的基础,现实中的原型就是战斗机!
强袭机甲:主要执行攻坚任务,现在中的原型是轰炸机和坦克综合特点
支援型机甲:主要任务是经行火力支援和掩护。现实中的原型就是机枪手,狙击手和武装直升机的综合特点。
当然还有其他的分类方式如:人型机甲,兽型机甲;飞行机甲,陆地机甲等等。
主体外形
这里主要需要明确一件事情,PA应该是一种类似于外骨骼的辅助动力兼(这个兼字很重要)防御系统,而体积越大目标越大。所以在体积要严格限制。目前看来辐射的PA至少在体积上比较合适。
动力问题
人造肌肉纤维或者高聚物动力系统什么的暂不考虑,按照目前已成熟的技术,可作为PA动力装置的应该是液力与配合机械传动的电力混合的动力系统比较合适。
如果是纯液压的话,一个关节至少一支液压缸,一支液压缸至少两根液压管。就算仅仅强化膝关节可髋关节的力量,也需要至少8条软管,布管和管路防护就已经算是问题了。当然,如果PA的目的主要是强化士兵的负重,那这样便足够,如米国制造的那个提升单兵负重到160磅的下肢动力支架。
但是,PA的设计理念明显不止如此,不论是支撑本身装甲的重量,还是要求可以配合士兵做出较灵活的身体动作,踝关节和腰部力量的强化都是必不可少的。再考虑到实战中可能出现的各类情况,为保证PA在轻伤状态下也能保有战力,那么双排缸或者双管路也很有可能被纳入考量。如此一来,大量的液压管路的布置和保护就成了一个严重的问题。
同时,一个液压泵同一时刻只能有效控制一组液压缸动作(有问题请自行翻阅相关书籍)。而人体的运动极为复杂,这就难免要求对每个关节的每组液压缸都单独配置液压泵和管路,从而导致动力系统体积增大。
回头看纯电力。这里有两个主要问题,其一是使用纯电力的话就必须给每个关节配备一台电机。其二是如果想用电机直接驱动,那就面临高荷载低转速情况下极不理想的效率,而配合减速机的话就要面对体积的必然增大。这必然是PA需要极力避免的问题。
综上,PA应该是液电混合动力。在有大的负载要求的关节如膝关节,髋关节和腰部使用液动,在其余需要略作强化的地方如踝关节等使用电动。
能源问题:
当然是电力,这里要说的应该是如何储存电力。以目前技术来看最有希望的当属燃料电池。这方面有专门的技术文献,就不需要我多说了。
但在辐射的技术背景下,业已普及的核融合电池必然成为首选。这里就对核融合技术稍作说明吧。
首先关于核能,由于引发链式反应的最小质量要求的存在,核裂变不考虑,根本无法小型化。而核聚变不存在这个问题,理论上从点燃一颗恒星到点着一支蜡烛,一次聚变反映的当量可以随意调整。对于核融合电池本身,我是这样理解的:
电池主体分为燃料室(储存氘),反应室和转化室(将核能转化为电能)电池内包含一组使用普通电池的微型高能激光发生器。激活核融合电池时,高能激光器工作,照射由燃料室送出的一点点氘,引发一次小规模核聚变,根据电池大小可能在零点几到几个TNT之间。之后将一部分能量转化为电能输出和为激光器充电,另外一部分当然就浪费掉了。此过程不断循环。其实当核融合电池普及之时,使用核融合电池的装置可自行配备反应室和转化室,只需补充氘或者干脆替换燃烧室即可。而能量的转化方式,不管是现有的通过介质传递能量切割磁场线,还是什么效率更高的方式,这里暂不讨论。
在安全性方面,由于核聚变反映需要的苛刻条件,电池被一般武器击穿的话,只可能是燃料和氧气反映产生一个小规模爆炸(把可以引发核聚变的高能激光器拿去烧人烧铁板明显不现实)。又因为核聚变的高能量输出,携带的燃料量必然远少于燃料电池。所以燃料殉爆的危险性反而不及燃料电池。
另外,使用可控核聚变技术还可以制作出微型核弹直接使用。
控制:
其实这方面没什么问题,目前通过探测肌肉电流进行运动控制的技术已运用于义肢并日趋精湛。只要接上电极再稍加训练,人人都能操纵PA。
武器装备:
使用PA的最大好处便是可以让单兵使用更重的武器,配备更多的弹药。同时也可以让PA为能量武器直接提供能源。于是,在常规武器上,现在必须由两人拆分携带的20或30毫米反器材步枪,自动枪榴弹发射器,加特林机炮,80毫米无后坐力炮等等暴力武器就可以由单兵携带了。
这里补充一下,PA其实并不一定要给士兵的手臂提供额外动力,尤其是非惯用手,只要安装一具可灵活运动的多功能武器支架即可。士兵在需要使用重武器的时候操作支架瞄准射击,平时依然可以腾出双手使用常规单兵武器或者进行精密仪器的操作。
能量武器方面,美国的空基激光武器已经准备列装,这足以说明激光武器在技术上和实用性上的可能性了。这方面的资料不少,我就不再多说。之后只要能解决能源的小型化,那么单兵的高能激光武器也是指日可待。另外,微波武器和电磁武器也已渐渐成熟,最关键的还是能源问题。
战场生存:
这方面其实很复杂,未来装甲的发展方向为何其实很不明确。高聚物纤维在强度上完胜目前已有的其他材料,但由于硬度低问题,子弹往往不是撕开防弹衣,而是把纤维“推开”的。而陶瓷材料的最大问题则是韧性太差。不知正在研究的液体装甲能否成为希望。
不过,未来作为PA装甲的材料中,首先排除的就是金属。就已有资料来看,目前被大家熟知的AK47使用普通弹头在100米的距离上也能穿透6毫米均质钢板,更不要说现有的反器材步枪和今后可能出现的能量和电磁武器。即便没有被击穿,子弹的动能也可以轻易震坏精密仪器,震断轴承和液压元件。
另外,能量护盾什么的也不要去考虑。一般情况下常规弹药基本都是电、磁中性,使用电场或磁场偏转首先就没有理论支持。退一步讲,想要把一颗高速飞行的弹丸在有限的空间和时间内偏转几十厘米,在能量输出和控制上就很成问题。
面对能量武器,当然可以使用烟幕来吸收和偏转激光束,但这样做同时也意味着遮蔽了己方视线,有利有弊。而电磁武器依然是动能杀伤,并拥有比常规热兵器更高的速度和能量,也就意味着更短的反应时间和更强的穿甲能力。想要直接防御还是很不现实的。
所以,未来PA的防护理念首先应该是降低被发现的可能,这就要求PA战士的体积不能太大。之后是使用干扰类的主动防御,其次是烟幕类的被动防御。装甲设置上只要求主要部位能够抵挡一般的反人员武器,其余部位能够抵挡炸弹破片。
此外,在PA受损失效的情况下,为了保证人员的生存,必须要求PA至少在紧急时刻可以迅速脱离人体。
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