电气工程在军事领域的发展现状与展望

电气工程在军事领域的发展现状与展望

班级：电气1302 院系：电气工程学院

摘要：随着人类社会的发展，科学技术得到了前所未有的提高。人类社会向着多元化、和平化的方向前进，但不可否认的是，战争——人类社会永恒的话题随着科技的发展也出现了不一样的面貌，尤其是电力电子技术技术在军事上的运用，为军事技术的发展提供了新的方向和动力。可见电气工程在军事上的运用不仅是一个开端，更是军事技术发展的必然趋势。

电气工程与单兵装备

众所周知，最早的热兵器可以追溯到我国宋朝的火铳，真正意义上的枪械出现在18世纪中期。但总的来说，在电气工程技术应用与枪械上之前，枪械的工作原理无外乎是只利用了力学和热学，进行简单的机械运动。今天，虽然大部分枪械还是以力学和热学为基础进行设计和制造，但电气工程技术的加入给单兵武器的发展提供了新的方向。

如今，单兵武器已进入现代化和集成化的时代。例如，美国正在努力打造“未来战士”系统，这套系统能将士兵身上的战术装备整合到一起，将探测器采集到的信息传递给枪械，士兵在举枪瞄准时，头盔的屏幕上就会自动标记敌人。此外这套系统还能将信息远程传输给后方指挥部，使指挥效率大幅提升。

电气工程的运用使得单兵战斗力和生存能力大大提升。例如，在战场上，武装载具无疑是单兵最致命的弱点，而普通的的反器材武器，例如RPG、反坦克炮、地雷等，要么体积庞大过于笨重，要么精度不高、布设困难，这都需要士兵付出生命的代价。但是运用了

1

电子技术后，出现了激光制导的武器，例如激光制导的反坦克导弹，其中知名的有俄罗斯AT-4反坦克导弹、美国“陶”式反坦克导弹、法德“米兰”反坦克导弹；以及制导防空导弹，其中就有大名鼎鼎的“毒刺”导弹。这些精确制导武器的出现，彻底改变了单兵任由宰割的局面，更好的保护了有生力量。

现代社会，犯罪成为危害社会安全的一大因素，如何在不伤害犯罪嫌疑人的情况下制服罪犯成为新的挑战。电气工程技术提供了新的方法，电击枪是最好的例子。电击枪由一体化高质量集成块及可充镍氢电池组成;外部主要结构主要由ABS硬胶压注成型和金属材料组成，一般在产品的前部有一对或数对金属电击头，后端有电击保险开关，按电击开关，即能产生强烈电击，这种电击可以暂时麻痹犯罪人员，使其无法活动，但是产生的电流又不会大到致人死亡，可以说是警用神器。

电子技术在单兵装备上的应用可谓独树一帜。运用热成像技术的头盔与望远镜，能为士兵搬运装备的机械狗，单兵GPS定位系统等，新型装备层出不穷，而这些都只不过是冰山一角。目前单兵领域最前沿的技术是“外骨骼”技术，这种技术结合了电子技术、控制技术、电能存储技术等，而这些技术无一不属于电气工程的范畴。“外骨骼” 是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。它能够帮助人们跑得更快、跳得更高、能够携带更多更重的东西，并且帮助穿戴它的人在战场、建筑工地或者其它有危险的地方生存下来。这项技术已经有二十多年的历史，但是出于技术原因，这些装置现在还没有广泛应用，只在实验室或者试验场里闪闪发亮。目前美、日、欧洲等国正在加紧研发这一技术，相信随着电气工程技术的发展，“外骨骼”将会成为现实。

电气工程与陆战装备

近年来，电气工程技术使陆战装备得到极大的升级改进。在历史上，陆战装备的发展

2

直到第一次世界大战才迎来开始时期，最早的陆战装备是英国在第一次世界大战时期研发的“马克”一型坦克，在初次战役中就发挥了非同凡响的作用。之后的第二次世界大战可谓是武器装备发展的黄金时期，在这一时期陆战装备也得到了极大地发展，但是这一时期生产制造的陆战装备只是工艺比较先进的机械制成品，火力系统薄弱，没有直接精确的瞄准系统，动力系统复杂，操作繁琐难以控制，元件之间的相应不合理，这些因素极大地制约了陆战装备在战场上的使用价值。随着电气工程技术在装备上的应用，这种局面得到了极大地改观。

应用电气工程技术，我们可以研制出光电观瞄设备、火控计算机、弹道修正传感器、电力传动装置、自动控制系统等。

如今，这些电气工程技术衍生出的产品正应用与各种陆战装备上，例如：现代坦克——火控系统使用扰动式、非扰动式和指挥仪式3类，采用动液双功率流传动装置，主要结构特征是：带闭锁离合器的动液变矩器与行星式变速箱串联；利用静液或静液与动液复合的差速转向机构实现坦克无级转向;可在不切断发动机动力情况下,通过电液式操纵装置实现自动或手动换档；变速和转向机构与动力装置结构一体化，可以迅速整体拆装。采用独立式悬挂装置，主要弹性元件为经强化工艺处理的高强度、高韧性合金钢扭杆。前后几对负重轮与车体之间装有液压式或机械摩擦式减震器，一些国家也在研究具有车体、车轴震动和地形反馈信息的半主动式、主动式悬挂装置。自行火炮——自行火炮(self-propelled gun)是同车辆底盘构成一体自身能运动的火炮，装有自动装弹机、射速快，拥有反电子干扰能力。计算机是现代火控系统的核心。分模拟式和数字式两类，用以接收来自测距仪、传感器和操纵机构的信息，并按不同弹种的弹道条件计算出射击诸元，控制火炮进行瞄准发射。现代火控系统多采用数字式计算机，通常还具有实施自检、故障和参数显示等功能。

陆战装备装有快速高效能的自动灭火抑爆装置。它由光学探测器、逻辑控制机构和灭

3

火瓶组成，既能快速灭火，又能在百毫秒时间内抑制住由二次效应所造成的车内油气混合气的爆炸，并将超压和辐射热量控制在一定范围内，使乘员不致遭受永久性损伤和身体裸露部位的二度烧伤。计算机在陆战装备上具有广泛应用，计算机可以计算出的射击诸元控制火炮。分单向稳定器和双向稳定器。单向稳定器用于高低向稳定，双向稳定器用于高低向和水平向稳定。传感器用以测量影响射击精度的某些参数，并自动输入计算机。它有目标角速度传感器、角位移传感器、炮耳轴倾斜传感器和横风传感器等。对于射击过程中变化较小的气温、气压、药温和炮膛磨损等参数，多采用手工装定方法输入计算机。传感器用以测量影响射击精度的某些参数，并自动输入计算机。它有目标角速度传感器、角位移传感器、炮耳轴倾斜传感器和横风传感器等。对于射击过程中变化较小的气温、气压、药温和炮膛磨损等参数，多采用手工装定方法输入计算机。

陆战装备武器系统今后仍将继续增大威力，缩短射击反应时间，提高行进间对运动目标射击的首发命中率和全天候作战能力。主要途径有：实现炮弹装填自动化；实现测距、跟踪目标、装定射击诸元和修正弹着点偏差量的全自动化。为适应现代战争的要求，在研制中将进一步重视陆战装备武器系统的可靠性和可维修性。

电气工程与海战装备

战争不光只会发生在陆地上，同样也会延伸到水中。古往今来，人类海战的形式发生了翻天覆地的变化。最早的海战发生在两艘简陋的木船上，随着历史发展，人类航海技术的不断改进，海战装备也随着发生变化。

在现代，舰艇多装备火控雷达，用于跟踪海面和空中目标，为舰艇武器系统提供目标数据，控制武器对空、对海射击的舰艇雷达。属精密跟踪雷达。常工作于厘米波段或更短的波段，天线波束扫描采用方位线性扫描、圆锥扫描或单脉冲体制。其特点是：作用距离

4

较近，一般在100千米以内，有的可达200千米以上；测量精度高，距离误差在5米以内，方位误差大多小于1密位；配有距离和角度自动跟踪系统，能对目标自动进行跟踪；天线采用纵倾横倾稳定或波束指向校准。通常根据舰艇警戒雷达指示的目标位置截获目标，并进行自动跟踪。有的具有一定的搜索能力。其中包括：舰艇炮瞄雷达，用于控制舰炮的瞄准射击。具有一定的独立搜索能力。当发现指定目标后，根据目标的方位角和高低角与雷达天线指向之间的误差，通过天线伺服系统转动天线，消除误差，使天线轴始终对准指定的目标，并把目标的坐标数据传送给指挥仪或计算机，从而控制火炮的瞄准和射击。以对海射击为主的与大中型舰炮配套的炮瞄雷达，采用方位线性扫瞄体制，能同时测定目标和弹着水柱的坐标，根据他们之间的误差，可为舰炮提供射击修正数据。舰艇导弹制导雷达，用于为导弹武器系统提供目标数据，并配合导弹控制系统控制导弹的飞行。通过指令发射机控制导弹的飞行。连续波照射制导雷达，能对跟踪目标进行连续波照射，导弹接收系统接收照射雷达从目标反射的回波信号，进行半主动寻的，控制导弹飞向目标。为提高抗电子干扰能力，以主动雷达为主与电视、激光、红外等光电制导和半主动雷达组合使用的综合制导系统也得到日益广泛的应用。鱼雷攻击雷达，用于搜索、跟踪海面目标，为鱼 雷射击指挥仪提供目标参数，保证鱼雷攻击，并可兼作警戒和导航。一般安装在鱼雷艇和潜艇上。为满足一定的低空覆盖和高方位分辨力的要求，通常采用扇形波束天线。发射脉冲宽度有宽窄两种(有的只采用窄脉冲)，宽脉冲用于搜索，窄脉冲用于跟踪。

再者就是舰艇通信技术。通信技术在当下的航空母舰、战列舰、巡洋舰主要运用在探测、通信和导航系统方面，探测系统有舰艇雷达、声纳和舰艇光电探测设备等。通信系统有无线电台、视觉和音响通信设备及舰内通信设备等。航母编队的通信具有典型意义，这里主要描述它的通信应用。 航母通信由外部通信和内部通信组成。当前对航母上的内部通信系统具有高级指挥功能，应能综合该舰上的各种工作，使其成为一个统一的战斗实体，内部通信系统应是许多子网组成的网络。外部通信包括各海上部队使用的近距离通信与战斗群之间的远距离通信，战术部队指挥网为战斗群指挥部门之间进行信息交换服务，使用

5

HF和UHF频段。 战术部队电传电报网用于特混舰队内各舰船之间一般通信联络及作战信息和行政管理信息的交换，并可把报文传送给舰对岸中继船，此网使用HF或UHF频段。

再来说说舰艇动力装置。有常规动力和核动力两种。常规动力主要由柴油机、蓄电池和主电动机组成。核动力主要由核反应堆、蒸汽发生器、主循环泵和主汽轮机等组成。航空母舰最上一层是整体结构的飞行甲板，第二层是机库甲板，烟道无法穿过。这是其一。其二，航空母舰上烟囱排烟还引起气流紊乱，往往危及舰载飞机着舰的安全。其三，烟囱的烟雾会严重腐蚀航空母舰上复杂的电子设备和天线等。虽然，设计人员提出了“岛型结构”方案，即将烟囱和舰桥结合一起，布置在舷侧，烟囱朝外倾斜 （现代常规动力航空母舰就是如此），但舰上维修人员对烟囱的危害仍叫苦不迭。而采用核动力就取消了大烟囱，消除了危害。使航母机动能力大大提高。核动力航母能够长期进行高速航行，而不受燃料的制约。它更换一次核燃料，可以连续航行十几年，而不用海外军用基地的支援，这是现代常规动力航空母舰无法比拟的。

在未来，作战舰艇肯定是相控阵雷达加VLS导弹垂直发射系统。一体化电子桅杆是个趋势，即把舰桥上所有的电子设备都集成在桅杆内或者直接带雷达板镶嵌在上面。巡洋舰和驱逐舰的区别越来越模糊。航母这类东西出了会用电子集成技术外，还会使用电磁弹射器取代蒸汽弹射器，舰载机以隐身鸡和无人隐身机为主。

电气工程与空、天战装备

在战争中空、天控制权是兵家必争之地，谁控制了天空甚至是太空环境，谁就有快速打击、先发制人的能力，因此，电气工程技术可谓在这一领域发挥得淋漓尽致。

在近年来的几场现代高技术局部战争中，空中力量发挥了越来越重要的作用，空袭作

6

战已成为未来战争的主要作战样式。伊拉克战争期间，美国空军发动了著名的斩首行动，对萨达姆政权的领导指挥机构、核生化作战能力和共和国卫队进行了重点打击。其中，各种五花八门的先进战机无疑是战争取胜的关键。

现代战机以完全采用喷气式推进，喷气发动机（Jet engine）是一种通过加速和排出的高速流体做功的热机或电机，使燃料燃烧时产生的气体高速喷射而产生动力。涡轮喷气式发动机应用于喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点，因为采用了涡轮驱动的压气机，因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气，经压缩和加热这一过程之后，得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。早先喷气发动机采用液压或油压控制，不但使得发动机反应迟钝，而且飞机在高空中时由于气压较低，还会出现漏油现象，后来飞机发动机采用电器元件进行控制，不但解决了漏油问题，更是大大提升了控制效率。

现代战机装有先进的电子控制系统。战斗机的座舱显示与控制(显控)系统是飞行员和飞机之间传递信息的界面,由显示和控制两部分组成。60-70年代随着飞机性能大幅的提升，飞机要求在高空、高速、作战环境复杂的条件下工作，原有的航空仪表处于离散控制的空分制座舱，使飞行员的工作压力日益繁重，这时产生了以平视显示器和多功能下视显示器等为代表的电子飞行仪表。它采用电子发光来显示信息，它通过执行不同的控制指令就可以改变显示的参数和数值格式。这种电子仪表具有分别测量、传送、集中处理，整体显示，通过电子仪表的周边按键控制仪表的指示，使其在同一显示区间，在不同时间显示不同的信息。仪表的形式己经变革为屏显的形式，这是航空仪表发展具有里程碑式的第二次变革，仪表的显示进入“时分制”时代。电子仪表开始应用是第三代战斗机的航空仪表的主要形式，而此时机电仪表则被取代消失或者某些重要的机电仪表作为备分系统存在。电子仪表主要有以下几种优点：1.电子仪表可以一表多用；2.电子仪表由计算机控制可以实现按需显

7

示；3.电子仪表显示的形式多种多样。

空间竞争在世界各国间可谓愈演愈烈。其中最知名的就是美国“星球大战”计划，计划由“洲际弹道导弹防御计划”和“反卫星计划”两部分组成。其预算高达1万多亿美元。拦截系统由天基侦察卫星、天基反导弹卫星组成第一道防线，用常规弹头或定向武器攻击在发射和穿越大气层阶段的战略导弹；由陆基或舰载激光武器摧毁穿出大气层的分离弹头；由天基定向武器、电磁动能武器或陆基或舰载激光武器攻击在再入大气层前阶段飞行的核弹头；用反导导弹、动能武器、粒子束等武器摧毁重返大气层后的“漏网之鱼”。经过上述4道防线，可以确保对来袭核弹的99%摧毁率。同时在核战争发生时，以反卫星武器摧毁敌方的军用卫星，打击削弱敌方的监视、预警、通信、导航能力。虽然最终此计划没能实施，但是也拉开了人类争夺太空的序幕。

在军事上，许多军事专家认为谁占有空间优势，谁就具有军事战略优势。多年来，超级大国都在发展战略核武器，为选择打击目标，提高命中精度及了解敌方军事部署，竞相发展侦察卫星，它是洲际导弹的耳目，并已成为战略核武器的配套项目。通讯、导航等卫星的发展，同样大大增强了国家的军事力量。航天技术的继续发展，对军事的影响将是革命性的。载人航天是40多年来航天成就的重要组成部分。苏美在发射本国的第一颗人造卫星后就竟先发射载人飞船，主要是要争夺世界第一。前苏联是世界第一个宇航员上天的国家，而美国宇航员首先登上月球。载人航天的经济效益一直在争论，但在政治上影响很大。至今已有400多人次进入太空，前苏联略为领先，进入太空人数和停留时间均超过美国。美苏两国发展道路略有不同，前苏联发展的顺序是飞船——轨道站——空间站；而美国是飞船——航天飞机——空间站。载人航天技术进步较快，不仅宇航员可出舱活动，还可以修复出故障的大型航天器，以及操作航天器交汇对接等。

空间技术属于高技术，但技术更新进步极快，所以也是一门新技术。包括喷气技术、

8

电子技术、自动化技术、遥感技术、材料科学、计算科学、数学、物理、化学等等，可见电气工程技术占了其中大半份额。

未来，随着科学技术的进步，人类有可能制造出空天飞机、太空电梯、巨型空间站等这些高科技产品，而轨道炮、定向等武器、洲际飞船这类太空战争装备也会随之产生，而这些要成为可能就不能离开电气工程。

结论

在军事领域，电气工程领导了一系列的变革。从单兵装备到太空战装备，从简单的改良到技术的革新，电气工程无一不起到领航作用，可以说没有电气工程就没有现代军事，军事离不开电气工程。身为电气一个人，我们虽然不能提起钢枪上战场，但是我们可以在专业上贡献自己的力量，强我国防，爱我中华，身为电气人的我应当奋勇前进，为祖国现代化进程履行应有的义务。

参考文献

维基百科；

互动百科；

《现代造船技术概论》；叶家玮；华南理工大学出版社；

《火炮控制系统及原理》；张彦斌，张宁；北京理工大学出版社；

《车辆动力学基础》；任尊松；北京：中国铁道出版社；

9

《坦克构造与设计》；闫青东；北京：北京理工大学出版社；

\"F-35 Global Partnerships.\" ；Lockheed Martin；Retrieved: 31 October 20112；

http://www.doc88.com/p-690279203332.html；

http://www.doc88.com/p-1426196950565.html；

http://wenku.baidu.com/link?url=JJSC8wEM5W8-Lu5lLW8M4LI-C0yxjS4LdFwqHmPj6i5GG7umwg-0uP8uEuUDJXgyXzMtp0zLmTxDvpewCvPnmePBmWX2Ga4A218trmWRmHS；

10