全地形車的軍事運用分析

郭凌崧 戴磊 蔣旭東 楊長云

摘要：全地形車具有出色的復雜地域機動性和可運輸性，與國防軍事等特殊領域的特定需求有很高的契合度。將民用全地形車進行軍用化改裝獲得輕小型特種戰(zhàn)術車輛是外軍快速提高軍隊全域機動能力的重要經驗之一。包括電動化、智能化與無人化在內的先進技術應用，推動了全地形車的產品性能提高和行業(yè)進步以及應用領域的擴展。我國是全地形車的生產和出口大國，在軍民融合發(fā)展政策的引領下，全地形車的軍事運用既可為國防軍事等領域提供良好的產業(yè)基礎和產品，也能為自身開拓新的市場和發(fā)展方向。

關鍵詞：全地形車;機動性;軍事運用;軍民融合

中圖分類號：U469? 收稿日期：2023-12-08

DOI：1019999/jcnki1004-0226202401001

1 前言

全地形車輛廣義上泛指除越野汽車等具有越野性能的道路機動車輛之外，所有能在沙漠戈壁、叢林山地、泥濘沼澤以及冰雪路面甚至極地等多種非鋪裝路面與復雜地形和復雜環(huán)境條件下行駛的非道路移動機械；既包括輕型的輪式全地形車，也包括多廂鉸接式重型全地形履帶式輸送車（如All Terrain Tracted Carrier，ATTC），以及輪-履復合驅動等多種變形車輛，各種產品之間結構不同、區(qū)別明顯，但共同特點是除了具有較高的道路與非道路機動能力外，還具有一定的攜載作業(yè)能力。

近年來，各種傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)軍事行動以及非戰(zhàn)爭軍事行動中，輕小型全地形車產品以其獨特的復雜地域高機動性得到廣泛應用。

本文所述的“全地形車”指符合GB/T24936[1]和QC/T760[2]的定義、且與（EU）No.168/2013[3]歐盟法規(guī)及ANSI-SVIA1-2017“美國聯(lián)邦標準? 四輪全地形車”中的規(guī)定相一致的四輪全地形車（All-terrain vehicle，ATV），即：采用框架結構車體或摩托車的主梁-搖架式車體、以4個使用低壓輪胎的車輪為基本行駛組件、采用常規(guī)方式驅動和操縱，包含普通型、娛樂型、多功能型等類型在內的輕小型非道路輪式車輛。

2 全地形車的特性對軍事運用需求的適應性

全域快速機動性是現(xiàn)代軍隊遂行作戰(zhàn)任務、達成作戰(zhàn)目標的根本條件之一，也是質量建軍的時代要求和“能打仗、打勝仗”的迫切需要。對陸用機動載具來說，除自身應具備較高的復雜地域自行機動能力（戰(zhàn)術機動性）外，還應具備適應其他運輸工具進行快裝快卸、遠程投送的全域機動能力（可投送性）[4]。

運用軍用小型陸用機動載具的根本目的是要顯著增強陸上單兵/任務小組的機動能力。主要包括：

a.實現(xiàn)單兵任務小組的全域快速機動。

b.降低單兵負荷強度，保持戰(zhàn)斗人員的戰(zhàn)斗力。

2.1 單兵任務小組的全域快速機動能力

2.1.1 具備較高的戰(zhàn)術機動性

軍用車輛的戰(zhàn)術機動性可分為公路機動性和非公路機動性，非公路機動性是決定軍用車輛機動能力的首要條件。國內外很多學者對這一問題開展研究并取得一定成果。

趙祥君等[5]、刁增祥等[6]、史建鵬[7]等分別通過對影響車輛機動性的各種要素、指標的研究，推薦了軍用車輛機動性評價指數計算模型，力圖對越野車輛的機動性加以量化和表征，并據此對軍用越野汽車的戰(zhàn)術機動性進行分類評價。機動車指數計算模型[5-7]如下：

[Mv=δγ×Pγ+δo×Ps]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，Mv為機動性指數，Mv=0～1；P（γ）為公路機動性指數，當P（γ）≥1時，取P（γ）值為1；P（s）為非公路機動性指數；δγ、δo分別為公路行駛比例和越野路面行駛比例。

全地形車具有與輕型軍用越野汽車相近的性能特征和應用場景，在冰雪、泥地或沙地等松軟地形上比常規(guī)軍用越野汽車有更好的機動能力。參考前述研究者的研究成果，選取中外全地形車企業(yè)的49款量產產品，依據公開參數對其中25款代表性產品進行計算評價，共分出達到高機動性標準車型6款、標準機動性標準車型7款。

由表2列項可知，按照模型和數理統(tǒng)計方法確定的高機動性/標準機動性全地形車的主要結構特征與高機動性/標準機動性越野汽車基本相當。

需要注意的是受標準法規(guī)制約，民用全地形車的動力輸出、外廓尺寸、整車質量與承載能力等均相對有限，特別是民用全地形車專用輪胎的胎壓較低、直徑較小，在平坦地形與硬化路面的高速持續(xù)行駛能力顯著低于輕型越野汽車，換用更高性能動力總成和更大規(guī)格輪胎后，全地形車的機動即可獲得顯著提高。

參考當代外軍對輪式戰(zhàn)術車輛機動性評價的經驗[8]，建立合理適用的全地形車技戰(zhàn)術指標體系、規(guī)劃切合實際的性能要求、明確全地形車的車輛任務剖面等，對開展的全地形車機動性評價具有重要意義。

2.1.2 具備較高的可運輸性

全地形車的可運輸性（可投送性）主要指其通過空運空投等方式進行遠程跨域機動的能力，包括空運適應性和空投耐受性，是評價其軍用價值的另一重要指標[9]。

a.空運適應性。

機動車輛的空運通常采用機內裝載和機外吊掛兩種裝載方式。機動車輛的空運適應性主要受車輛自身特征（如外廓尺寸、整備質量和上裝可拆卸程度等）和載機貨艙特征（貨艙尺寸、地板或輥道高度、尾門形式等）的影響。表3所示為世界現(xiàn)役主要載機的貨艙特征。

b.空投耐受性。

機動車輛的空投耐受性與空投過程中所用的傘具、裝卸固定裝具、緩沖裝具等設施和車輛本身結構的緩沖特性等密切相關，現(xiàn)役的空投裝具系統(tǒng)都能較好地滿足保障輕小型裝備空投承受沖擊過載的相應要求。表4所示為我軍現(xiàn)役部分典型空投系統(tǒng)主要參數。

全地形車的獨立懸掛和長行程減震器以及相對寬大的低壓輪胎均具有一定緩沖作用，當以傘降或吊掛方式著陸時可吸收部分沖擊能量，具有較好的空投耐受性。

對全地形車來說，采用直接駛入載機貨艙的裝載方式具有裝載前后準備時間短、著陸后能迅速駛離著陸場，并實現(xiàn)與突擊兵力同步著陸、快速結合形成作戰(zhàn)能力，從而將受攻擊威脅最大的“空降-著陸-集結”過程縮至最短，且良好地規(guī)避了機外吊運對載機飛行性能可能造成的各種風險。圖1所示為全地形車的空運與空投。

2.2 可提高單兵/任務小組遂行任務的效能

2.2.1 大幅降低單兵負荷強度，保持戰(zhàn)斗人員的戰(zhàn)斗力

士兵是軍隊最寶貴的資源，降低單兵體能消耗可使每個戰(zhàn)斗人員保持充沛的戰(zhàn)斗力以更好地遂行戰(zhàn)術任務。于永忠等[11]、汪濟民等[12]、諶玉紅等[13]人研究得出，在常/低溫下以5 km/h的行軍速度行軍33 h，可接受的單兵負荷量應不超過體重的40%（約20～25 kg）；高溫環(huán)境下應不超過體重的23%（約14～16 kg）。美國陸軍的試驗研究表明，在全裝負重行軍20 km后，士兵的射擊能力與準確性、臂力與投彈距離都明顯下降，其生理心理機能衰減明顯[14]。表5所示為不同行軍速度下的單兵適宜負荷量。

現(xiàn)代單兵系統(tǒng)除了包含火力打擊、戰(zhàn)場感知、指揮控制和防護攜行等裝備之外[15]，還需要一定量的電源以保障各裝備系統(tǒng)的正常運行。德國陸軍“短劍”未來士兵擴展系統(tǒng)（“IdZeS”）的單兵用電池組重量約5 kg；美國陸軍“陸地勇士（Land? Warrior）”系統(tǒng)中，單兵需要攜帶6種不同類型、總重量約9 kg（20磅）的電池[16]。因此，降低單兵負荷強度既包括降低單兵負荷總量以及單兵標準負荷下的徒步行軍強度，同時也必須考慮減輕士兵攜帶的電池重量。

全地形車具有一定的貨物承載能力，可實現(xiàn)單兵/任務小組在實施快速機動中攜行更多裝備物資，同時還可作為移動電源供臨時充電使用，因此是單兵減負、降低行軍疲勞和體能消耗、保持兵員戰(zhàn)斗力、解決單兵/任務小組電池負荷問題的諸多方法中，見效最快、效費比最高、最簡便易行的方案。

2.2.2 可攜載多種模塊，擴展任務能力

現(xiàn)有武器的技術水平尚難于將壓制性火器控制在單兵可攜載負荷范圍內。全地形車的車身結構具有一定的承載能力，可攜載/加裝重火器為單兵/任務小組的“快打快撤”提供一定的伴隨火力掩護和勤務支持；甚至可由加裝不同裝備模塊的全地形車作為小型分布式火力單元，實現(xiàn)“分散部署、集中應用”“即時呼叫、即時打擊”，提高單兵/任務小組遂行目標任務的效能。圖2所示為全地形車的武器攜載及任務能力擴展情形。

2.3 具有獨特的生存能力

全地形車的動力輸出絕對值較低，外廓尺寸小、承載能力有限，通常不具備使用常規(guī)裝甲防護的條件，其生存性主要依靠自身較高的機動性、較低的可識別特征（如低矮的外形、較低的機械噪聲和紅外特征）以及便于脫困的車體結構等來實現(xiàn)。

提高全地形車生存能力應注重“性能-生存-載荷”之間的綜合平衡[17]，不應因防護過度引起整車的附加載荷過大與機動性下降，反而導致遂行任務能力和乘員生存性大幅降低，同時還應充分考慮成本因素，盡量求得“性能-生存-載荷-效費比”之間的均衡。

2.3.1 具有較低的紅外特征與整車噪聲

全地形車的紅外特征主要由動力總成和排氣管路的表面溫度以及發(fā)動機工作時的排氣溫度決定。

全地形車的動力總成一般采用中置，動力總成與排氣管路通常都有殼體類覆蓋件的局部遮蔽，因此雖然排氣管表面溫度比較高，但發(fā)動機和排氣管路本體溫度對外擴散的紅外輻射強度并不高；排氣管尾部由于缺少遮擋，其表面與工作時的排氣紅外輻射相對較強。表6所示為常溫下全地形車怠速時的溫度測量數據。

全地形車采用開放或半開放式車體，動力總成通常被局部或全部覆蓋，工作噪聲受遮蔽后向外輻射的噪聲值較低；由于采用無完整車門的金屬車體，整車行駛的振動噪聲與噪聲往復反射相對較低。

目前全地形車產品急加速工況體現(xiàn)的整車噪聲值一般≤80 dB（A）。

2.3.2 具有強度較高且易于脫困的車體結構

全地形車的車體為金屬框架式結構，輕量堅固。在危險狀態(tài)下，使用方向把的全地形車通常依靠與摩托車相同的“人車分離”方式實現(xiàn)乘員快速脫困；使用方向盤的全地形車則主要依靠車體的防翻保護架保護乘員，并通過框架式車體特有的“快進快出”特點實現(xiàn)乘員的快速脫困。

2.3.3 提高全地形車生存能力的技術發(fā)展

機動性是全地形車的第一性，是其特性的核心和軍事運用的根本要義。提高機動性也是提高生存性，脫離機動性其他都無從談起。

a.提高整車機動性。

通過換裝性能更高性能的動力總成、更高規(guī)格的車輪、更高性能的減震器，并加強諸如限滑差速器（LSD）、中央充放氣系統(tǒng)（CTIS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）、助力轉向系統(tǒng)（EPS）等道路車輛成熟技術的應用，進一步提高全地形車的機動靈活性，實現(xiàn)快速接近、快速脫離，從而降低危險場景曝露程度。

車輪對保障整車的機動性和安全性至關重要。目前以變形輪（RWT）為代表的可變車輪技術（圖3）已進入實用驗證推廣階段。

b.加強重點部位防護。

重點防護部位主要包括降低高溫部位的紅外輻射和整車噪聲，以及提高重點部位的抗毀傷能力；應用新技術、新結構、新材料提高前蓋、底板、座椅及車輪等重點部位部件的抗沖擊、抗破片性能，有效提高全地形車的生存性能，以及應用非充氣輪胎技術改善行駛安全等。

對于排氣管尾部以及排氣，可通過遮蔽和改變排氣管尾部的朝向與位置來減弱排氣管尾部的紅外輻射、延長排氣管路或采用空氣引流冷卻排氣等措施，有效降低排氣溫度、減弱紅外特征，降低車輛的可探測幾率，改善車輛生存性[18]。

應用功能橡膠等新技術、新材料改進動力總成及底盤其他各懸置點減震緩沖的結構性能，改善振動狀況以降低機械振動噪聲。

采用V形底板（沖擊波致偏板）、蜂窩多孔夾層底板結構、合理設計車輛內部座椅結構等措施，通過分散、吸收和緩沖爆炸能量，可有效降低簡易爆炸裝置（IED）對全地形車乘員的傷害程度[19-20]。

美國LINE-X公司開發(fā)的PAXCON、XS-10等新型防護涂料，具有抗切割、抗磨損和抗爆炸破片等特性，性能達到美軍“MIL-PRF-32440”標準相應要求。通過對前艙蓋、駕駛區(qū)、座椅等重點部位表面的噴涂，可降低外來沖擊對乘員的傷害，提高全地形車整車的防護能力。圖4所示為噴涂新型防護涂料的MRZR全地形車。

蜂巢輪胎由具有較高強度和韌性、類似蜂巢的六角形結構取代普通胎壁用于支撐和減震，在承受一定的爆炸沖擊后仍可持續(xù)行駛，不必擔心漏氣、爆胎等事故，大幅提升了乘員的生存性。圖5所示為蜂巢輪胎與使用蜂巢輪胎的MV800全地形車。

c.動力系統(tǒng)向電動化、智能化、無人化轉型。

電驅動技術的普及發(fā)展推動了全地形車輛動力系統(tǒng)向電動化轉型。動力系統(tǒng)的電動化使驅動效率更高、扭矩更大；紅外特征與機械噪聲特征更低；提供了更出色的機動性和更好的生存性，而且提供了更大的車內空間，易于更多裝備的安裝以及電氣化裝備的應用。

車輛電動化易于實現(xiàn)底盤線控化以取代傳統(tǒng)機械操縱控制裝置，其響應精準迅速，能耗低，空間占用小， 是全地形車進階半自主/自主控制的重要技術結點和關鍵載體。圖6所示為外軍典型電動全地形車。

d.整車向智能化/無人化發(fā)展。

無人全地形車基本消除了對有人全地形車生存性的顧慮，具有智能、可靠、靈活的特點，可協(xié)助、支持或取代士兵，具有出色的惡劣環(huán)境的適應性、任務執(zhí)行的無畏性、作戰(zhàn)運用的靈活性、體系支撐的完整性以及綜合效費比的高效性，深受各國軍隊及防務相關企業(yè)高度重視。圖7所示為全地形車的無人化進展。

我國非常重視無人全地形車的作用與技術發(fā)展，近年已舉辦多屆的“跨越險阻”系列陸上無人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽和珠海航空展都涌現(xiàn)出眾多國產無人全地形車輛。通過用實戰(zhàn)需求牽引技術進步，大幅推進了新形勢下我國無人全地形車輛技術的創(chuàng)新發(fā)展，為我軍實現(xiàn)信息化、智能化轉型奠定了重要的技術基礎。圖8所示為多種多樣的國產無人全地形車。

3 全地形車產品在外軍的應用概況

全地形車的突出特性受到外軍的高度重視并已獲得普遍應用。以性能優(yōu)異的民用全地形車為基礎進行軍事化改制改裝，從而獲得機動性、生存性、火力、通信能力及遠距離持續(xù)作戰(zhàn)等諸多能力是外軍高效低成本實現(xiàn)小型陸用載具高機動化的重要經驗之一。外軍目前裝備的典型全地形車產品見表7。

4 全地形車產品的產業(yè)基礎

全地形車的快速反應能力與高機動性受到國內外各相關領域的高度重視。外軍通常以民用全地形車產品為基礎，充分利用其發(fā)達的工業(yè)基礎，特別是雄厚的汽車技術，研制、裝備了多種軍用全地形車作為輕小型特種戰(zhàn)術車輛，有效地提高了軍隊的全域機動能力和任務執(zhí)行效率。

我國的全地形車產業(yè)目前主要依托摩托車企業(yè)作為生產主體。作為世界摩托車和全地形車的生產大國和出口大國，依托摩托車行業(yè)龐大的行業(yè)規(guī)模和生產技術實力，我國全地形車產業(yè)取得了長足進步，在核心部件的自主研發(fā)、生產制造等方面，總體技術先進，制造工藝成熟、配套體系完整、性能穩(wěn)定可靠，基本實現(xiàn)了全產業(yè)鏈和全產品鏈的技術與產品自主可控，且產業(yè)的規(guī)模化產能可觀，具備強大的戰(zhàn)爭動員潛力。表8所示為我國摩托車行業(yè)近年全地形車產品出口簡況。

政策是技術與產業(yè)發(fā)展的先導，軍民融合發(fā)展已成為我國的國家戰(zhàn)略。近年來，國家相繼發(fā)布實施了多項軍民融合發(fā)展政策，努力構建符合科技創(chuàng)新規(guī)律和產業(yè)發(fā)展規(guī)律的國家技術轉移體系，全面激活開放式創(chuàng)新活力，深化了軍民科技成果雙向轉化。“軍民融合”為行業(yè)發(fā)展提供了良好的政策導向和制度保障，使行業(yè)企業(yè)既能為國防事業(yè)提供優(yōu)良裝備，也為行業(yè)自身創(chuàng)造了新機遇新價值，激發(fā)了行業(yè)開拓全新市場空間和推進技術發(fā)展的熱情和動力。

5 結語

a.全地形車具備復雜地域與普通路面的雙重高機動性，可極大提高單兵/任務小組的機動能力和遂行任務效能，且便于空運空投和多任務擴展，具有重要的軍事應用價值，同時也是輕型戰(zhàn)術車輛體系的重要補充；以民用全地形車為基礎進行軍事化改裝改制是外軍快速獲得輕小型特種戰(zhàn)術車輛的重要途徑之一。

b.機動性是全地形車的核心特性，包括生存性在內的其他性能都建立在此基礎之上；對全地形車的機動性進行量化是評價其全域機動能力的重要方法；部分國產民用全地形車產品己能達到相應軍用車輛標準的要求。

c.科技發(fā)展使全地形車的生存性得到明顯提高，電動化、智能化與無人化是軍用全地形車未來發(fā)展的重要方向，并使全地形車的生存性獲得大幅提高，但采用新技術提高生存性的同時應兼顧“性能-生存-載荷-效費比”間的綜合平衡。

d.我國全地形車產業(yè)基本實現(xiàn)自主可控，且具備強大的戰(zhàn)爭動員潛能；“軍民融合”政策為全地形車產品的軍事應用提供了良好的政策導向和制度保障，也為全地形車行業(yè)開辟了新的市場。

e.全地形車的軍事運用在我國起步相對較晚，在其系統(tǒng)性能指標體系、試驗評價方法以及軍事運用實踐等方面均有待深入研究和開發(fā)應用。

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作者簡介：

郭凌崧，男，1965年生，高級工程師，研究方向為內燃機與車輛的產品技術及其安全環(huán)保標準法規(guī)。