新美国安全中心发布《提高士兵生存能力的策略》报告

本文转载自国防科技要闻（ID：CDSTIC）

作者：军事科学院军事科学信息研究中心  薛晓芳

新美国安全中心4月16日开始发布有关“超级士兵”系列6份报告，“超级士兵”研究由陆军研究实验室执行，旨在确定未来的概念和技术，提高未来20～30年内士兵的生存能力和效能，确定高收益科技投资领域。《提高士兵生存能力的策略》是第一份，涵盖了徒步士兵生存能力研究的结果。本系列的后续报告将详细分析战略的各个要素，为技术投资和政策调整提供建议，提高士兵的作战生存能力。

一、介绍

生存能力是军事效能的重要组成部分。军队长期投入防护装备，如头盔和盔甲，以提高士兵的战场生存能力。当今的美军生存防护能力优于以往美军和其它当代军事力量。但这种防护措施有局限性，美军仍受到一系列威胁。

“超级士兵”系列通过改变政策，改进装备和利用新兴技术，探讨短期、中期和长期提高士兵生存能力的措施。提高士兵生存能力无任何轻巧的解决方案，但陆军可以抓住很多机遇来显著提高士兵生存能力。本报告概述了装甲的局限性和提高士兵生存能力的策略。随后的报告将包括陆军领导人采取的可行建议。

二、装甲的局限性

防弹衣可挽救生命。现代弹道防弹衣是一种真正改变游戏规则的创新技术，它使美士兵在敌人面前占据重要的战场优势。过去15年的战争，已证明防弹衣的战斗价值，阻止高速步枪回合并防止对躯干造成潜在致命伤害。然而，目前的防弹衣系统仍存在三大缺陷。

防弹衣并未充分防止爆炸引发的脑损伤，对士兵造成严重威胁。

创伤性脑损伤，如由简易爆炸装置（IED）引发的，是当今战争的“特征性伤口”。自2000年以来，超过30万名服务人员遭受轻微或中度的脑损伤。现有的头盔和躯干装甲设计不足以抵御这些威胁。一部分伤害来自包括接触简易爆炸装置在内的作战中，另一些来自职业危害，如摔倒、脑震荡或射击重型武器造成的重复爆炸。

虽然今天的防弹衣由坚硬的装甲（陶瓷板）和灵活的软装甲组成，可防止爆炸性碎片，但其设计并不能保护士兵免受爆炸压力波。即使戴头盔，头部也易受爆炸波伤害，损伤大脑。

目前装甲的重量影响战士的表现。

当前的防弹衣重、体积大且很热。陆军目前的躯体防弹衣系统（改进型ESAPI战术背心）重约13.6～15.9千克，具体取决于尺寸和配置。这个重量对战士来说已达负载上限。士兵的战斗负载可超27.2～36.3千克，包括防弹衣、武器、弹药、水、夜视镜、收音机、电池、食物和其他物品。当士兵背负装载几天用品的背包时，其移动负载量达40.8～63.5千克。

这些负载大大超过推荐的士兵最大负载：22.7千克战斗负载和31.8～34千克移动负载。该负载重量急速降低士兵的机动性和战斗性能。此外，任务过程中，体重会增加士兵疲劳，进一步降低身体和认知表现。炎热气候下，装甲在躯干上吸收热量所增加的热负荷也会严重影响士兵并带来热损伤风险。在现代战场，特别是与叛乱分子和游击队战斗中，美士兵发现其负载装甲的优势被抵消，负载装甲使得其在步行战术机动性方面对其敌人造成巨大劣势，而步行战术机动性却是士兵生存能力的重要组成部分。

目前的装甲系统重且易受攻击。

目前的防弹衣系统仍有几个易受高速弹道（例如步枪）攻击的区域。现有的防弹衣对躯干提供有效的防弹保护，但不能完全保护头、面、颈、腹股沟、上肢或四肢区域。柔软的盔甲保护士兵免受爆炸性碎片和手枪弹攻击，但不能抵御高速步枪弹的攻击。士兵无法保护脸部免受伤害。缺乏全身保护的原因是装甲的骇人重量。坚硬的陶瓷盔甲，穿在战士的前部、后部和两侧，可有效阻止步枪弹攻击，但非常重。如果没有较轻材料或增强战士力量方法的改进，如使用外骨骼或增强人体力量或用硬式装甲覆盖身体其他区域绝不可行。中期来看，这些技术可提供适度收益，长期的外骨骼技术可显著提高士兵的生存能力。

提高士兵生存能力和性能的举措

陆军在未来20～30年内可采取多项措施来提高士兵生存能力。其中一些举措可在现有技术短期（0～5年）取得适度改善。从长远来看，利用新兴技术（如外骨骼和机器人队友）可实现更多的颠覆性变革。陆军应采取三部分战略来提高战士的生存能力和性能。该战略旨在解决目前的防弹衣系统缺点。

减轻爆炸对大脑的影响，同时加强爆炸伤害机制的研究。

立即采取措施减轻对士兵的爆炸效应，同时加强对脑损伤机制的基础研究。爆炸压造成大脑损伤的机制研究较少。虽然国防部（DoD）正推进该领域研究，但还需要包括爆炸伤的计算建模及实验数据分析等更多研究。

基于当前的风险理解，陆军应立即采取行动减少士兵暴露于爆炸超压的风险。通过士兵头骨的爆炸波计算建模表明，陆军作战头盔对减少脑内爆炸超压有效。

重新设计的头盔，特别是带有可拆卸全脸护罩的模块化头盔，可更有效地保护士兵免受有害爆炸的伤害，与现有头盔相比，可将头部爆炸压降低80％。陆军应了解爆炸超压损害大脑的具体机制，还应立即采取措施降低士兵暴露于重型武器（如无后坐力步枪）的爆炸超压。陆军应该：

1

开展一项纵向医学研究，包括爆炸监测计划，以监测、记录和保存训练和战斗中爆炸暴露的数据，了解爆炸暴露与脑损伤间的关系，包括反复低水平爆炸暴露。

2

测试现有头盔，包括带有模块化下颌和面罩的商用版本，以确定哪种配置和材料能最好抵御爆炸波伤害，以便作为脑损伤的近期缓解措施。

3

制定防止爆炸超压的头盔保护的临时要求。

4

加强对爆炸超压导致脑损伤的机制研究，进一步完善随时间推移的爆炸防护要求。

5

增加对重复发射无后坐力步枪等重型武器的士兵的累积神经影响的研究。

6

制定发射重型武器（如卡尔古斯塔夫无后坐力步枪）的预防措施，提高士兵的安全性。

优化防弹衣的设计和使用，提高战士的整体生存能力。

目前的防弹衣的两个主要局限性 - 缺乏更大的身体覆盖范围和硬质（陶瓷）装甲的重量负载。近期的轻质材料前景渺茫。有关维持防弹衣防护能力的轻质材料的研究进展较多。虽然所用材质减轻，但往往会增加更高的防护，导致装甲重量随着每一代的更新而增加。短期内不太能实现装甲的材质改进。

但是，目前的防弹衣系统可能存在多方面的过度设计，使用现有技术仍可减轻防弹衣重量，来提高士兵的生存能力。减轻防弹衣重量可提高士兵的情境意识、流动性、枪法准确性以及精神和身体表现等生存能力。下一步的举措包括防弹衣材料和政策调整，优化防弹衣的设计和使用，减轻防弹衣重量并提高战士的整体生存能力。陆军应该：

1

对弹道损伤与材料性能间的关系进行研究。

2

优化防弹衣减轻其重量。

3

对士兵负载量和性能间的关系进行研究。

4

改变政策：为个别士兵装备设定负载限制;更新和坚持士兵负载原则;将权力下放于战场指挥官，根据具体任务和威胁调整防护水平。

利用新兴技术

从中长期来看，一些颠覆性技术可改变士兵的防护能力、机动性和杀伤力的“铁三角”。目前，由于士兵的负载能力限制了其战斗力。新技术可提高态势感知、连通性、杀伤力和防护能力，但以重量为代价。任何防护能力或杀伤力的改进都会增加重量，降低机动性。通过减轻重量可提高机动性 - 如携带更少弹药或护具 - 但会降低防护能力和杀伤力。士兵的基本负载能力受人体限制，导致防护能力、机动性和杀伤力（铁三角）之间有一个权衡。

一些新兴技术可能从根本上改变这种模式，改变铁三角关系并提高士兵生存能力。可通过轻质材料来减轻重量，增强人体效能以携带更多重量，减轻士兵负载，或增强生存能力而不增加额外重量。潜在的技术包括：

1

提高人员绩效，适度提高士兵的负载能力和/或提高士兵态势感知、决策和杀伤力，不增加额外重量。

2

显著减轻重量的新材料。

3

外骨骼技术和可显著提高士兵的负载能力和/或降低士兵负载下运动的代谢成本的外形技术。

4

减轻士兵重量并提高态势感知力、杀伤力和保护力，而不增加额外重量的机器人技术。

5

可为外骨骼、机器人队友和士兵装备提供动力的轻量化的运营能源解决方案，同时减少士兵的电池负担。

这些技术处于不同的成熟阶段，其中一些技术要面临技术、政策和文化层面的障碍。虽然近期（0～5年）的变化前景较弱，但在中期（5～10年），士兵的生存能力和性能有可能适度提高。长期（10年以上）来看，通过对高收益技术的研究和工程设计，士兵生存能力和性能得到突破性改善的可能性较大。

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