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美国陆军应对士兵装备的电源供应带来的挑战

     美国《国防》杂志网站2017年6月1日发表了有关美国陆军研究人员应对士兵的耗电装备带来的挑战的文章,以下是本文的主要内容。
     美国陆军徒步行动的士兵知道,他们在任何作战行动中都会得到充足的食物和水的供应,美国陆军已花费数十亿美元来使之得以保证。美国陆军负责士兵系统集成的计划主任约翰P.豪威尔说,士兵们也认为他们总会得到足够的电能,而美国陆军的研究人员正在努力实现这种假设,使之成为事实。
     徒步士兵必须携带足够的电源来保证完成72小时的任务需求而无需补充。可是,他们所携带的电子装备越来越多,包括GPS、瞄准具、夜视镜和无线电台等,使得保证电源供应变得越来越困难。尤其是无线电台不仅要完成语音通信,还要不断地传送数据和位置信息,因此消耗了大量的电能。让他们携带更多电池的简单方法会增加负担,因此豪威尔说需要有创造性的方法来保证士兵在整个72小时的任务期间保持电源供给。豪威尔还提供了具体的数据,显示士兵配备的电子装备消耗的电能在最近20多年来迅速增加。在1991年海湾战争开始的时候,一个陆军排的电子装备所消耗的电能一般为每小时1.74度;在10年之后的阿富汗战争开始的时候,为每小时2.07度;而目前已经迅速增加到每小时31.35度。
     美国陆军为了解决士兵装备的电源供应问题,已经开发出了一个电源管理系统,对士兵的电子装备实施按需供电,而不是让不同装备都由士兵自己的电池普遍供电。士兵携带的单个电源是一块装在胸甲中的锂离子电池。目前的电源管理系统只能提供执行72小时任务所需电能的一半,因此士兵必须在其背包里携带一块充满电的备用电池,使士兵的负重增加。
     美国陆军希望电源管理系统进一步起双重作用,同时也向士兵分配数据资料,也就是成为豪威尔所说的电源路由器。电源路由器有用来向所有电子装备分配电能和数据资料的7个输入端和7个输出端以及1个小的辅助处理器,重量很轻。电源路由器目前还不能连接所有的电子装备,豪威尔说他们正在努力将独立电源的数量减到最少。分配数据资料的情况与分配电能有所不同,研究人员正在寻求有效的分配方法,有可能会采取无线方式。电源路由器必须紧凑,使士兵不必考虑它的存在,它也不会妨碍士兵的行动。
     美国陆军为了帮助相关的人员了解一步兵排执行72小时任务时的典型需要,正在乔治亚州本宁堡举行一次名为“初始电能考察调查”的演习,测试一个步兵排如何以他们所携带的电源装备按照作战概念行动,以及在72小时之后他们给电池充电的能力。豪威尔说,士兵电源技术和要求在过去数年里快速变化,致使相关作战概念落后了。美国陆军要通过这次演习,提出小步兵分队的标准作战规程,并且提供士兵在战场执行72小时任务的基本要求的模型,同时还要帮助工业企业了解士兵对于电源的需求,以及如何改进现有装备的使用。
     豪威尔提出,是否可以让大量消耗电能的无线电台以节能的方式使用,譬如将其置于只收听的方式。解决士兵装备的电源供应问题的另外一个途径是在行进中给电池充电,美国陆军正在考虑两种利用士兵身体运动做功以给电池充电的方法。
     在美国陆军通信和电子装备研究,发展和工程中心领导能量获取技术开发的朱莉安娜·道格拉斯提出的一种方法是利用士兵行走时背包的运动来给电池充电。在背包内安装一个悬挂的弹簧系统,随士兵行走而上下运动,利用动能来发电,为胸甲下的电池充电,然后由电源管理系统根据需要分配电能。
     另外一种类似的能量获取方法就是采用膝盖带、脚踝带和靴子跟。由于士兵行进速度会随着负重而变,在执行任务期间的步伐也会随时改变,因此处理这些变量,随时对系统进行调整以提供稳定的电能是这种方法遇到的一大挑战。在相关计划中,最初希望用一个10磅重的系统输出10瓦的电能,接着是将系统重量降低至5磅,发电功率提高至15瓦,最终的目标是士兵感受不到发电系统的存在。(李洪兴)
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