图②:挂载“匕首”高超声速导弹的俄米格-31K战机。 资料图片
不久前,俄罗斯国防部召开年度扩大会议,总结了2022年俄武装力量的建设成果以及在乌克兰特别军事行动的进展。针对俄军在俄乌冲突中暴露出的建设短板和能力弱项,会议提出下一步军队改革调整新计划,以提升俄军整体作战能力,确保完成特别军事行动目标、有效应对北约安全威胁。
巩固核力量确保对北约战略威慑
在常规力量建设相对滞后的情况下,核力量成为俄保持对美、北约战略均势的重要砝码。
2022年,尽管在乌克兰方向投入大量军事资源,俄仍保持对“三位一体”战略核力量的投入力度,将核武器这一国家安全柱石的现代化率提升至91.3%。这一年,首架图-160M战略轰炸机交付空天军,955A型战略核潜艇“苏沃洛夫大元帅”号入列北方舰队,“萨尔马特”洲际弹道导弹也正式进入战斗值班序列。此外,俄还丰富拓展以高超声速武器为代表的非核遏制力量,将其作为核遏制的有效补充手段,以实现“核常并重”的双重遏制战略效果。
俄乌冲突期间,面对整个“西方集体”对俄实施的全手段综合施压,俄罗斯一方面通过核演习展示核实力、提升核力量战备等级、警告“第三次世界大战将是核战”等方式,高调发出核威慑信号;另一方面在实战中以战略轰炸机发射巡航导弹、多次使用“匕首”高超声速导弹等方式显示决心和实力,慑止北约直接军事介入冲动。按计划,俄将继续保持“三位一体”战略核力量建设力度,将其作为维护主权和领土完整、国际战略平衡的重要保障,确保对北约进行有效战略威慑。
重建以陆军为核心的联合作战体制
俄乌冲突让俄罗斯充分认识到,陆地战场的胜负仍是左右战争结局的关键。
冲突伊始,俄军试图依靠以营级战术群为核心的多域联合作战行动达成作战目的,但面对拥有北约作战保障体系赋能的乌军,俄军营级战术群作战自持力不强、保障力不足等弱点相继暴露。此外,俄军联合作战能力有限,在乌东陆战场,受多重因素影响,俄各军种、各部队无法进行高效联合。
据报道,为理顺陆战场作战指挥关系,俄军计划重建以陆军为核心的联合作战体制,使部队在战术战役层面实现战场指挥权的高度统一,从而通过发挥俄军传统大兵团作战优势取得战场主动权。一是推动旅改师进程。旅机动灵活,但编制员额较小、力量有限,无法有效应对持久高强度消耗战。俄军有意恢复师团制,除打算将7个摩步旅扩编为摩步师并新组建3个摩步师外,空降兵也将增加2个空降突击师编制,同时还计划在现有海军陆战旅基础上组建5个海军陆战师。二是为各集团军配属空天军作战力量。俄乌冲突中,俄空天军出动架次过少、精确打击效果欠佳、与陆军协同程度有限。为此,俄准备给每个集团军配属1个混成航空兵师和1个陆航旅,确保实施空地一体作战。三是优化西部战略方向兵力部署。为应对芬兰和瑞典加入北约后可能出现的新威胁,俄军计划新建莫斯科和列宁格勒两个新军区,西部军区可能专门应对乌克兰方向威胁。
转变思路大幅增加军队员额
近年来,俄军推进的“新面貌”军事改革,核心是将大战动员型军队转变为常备机动型军队,以精干常备部队打赢未来局部战争和武装冲突。为此,俄通过裁军将军队员额压减至约100万。但俄国土面积1700多万平方千米,横跨11个时区,百万常备部队勉强能够执行国土机动防御和境外驻军任务,加之面对北约东扩压力、高加索地区动荡、美亚太盟友领土声索等现实安全威胁,俄军兵力不足问题不断凸显。
在俄乌冲突中,俄军难以同时在多个方向上完成作战任务。实践表明,精干型军队难以满足高强度对抗消耗战需求,俄军遂采取一系列措施大幅扩充军队员额。
一是扩大武装力量规模。2022年8月,俄总统普京签署命令,从2023年1月1日起,俄武装力量员额增加13.7万,达到115万。此次俄国防部扩大会议上,俄再次宣布扩军,计划将俄军人数增至150万。其中,合同兵将增加至69.5万,与当前数量相比几乎翻了一番。二是调整征兵政策。公民应征年龄下限从18岁提高到21岁、上限从27岁提高到30岁。公民可根据意愿,从入伍第一天起就按照合同制服兵役。三是完善国防动员体系。针对此前局部动员中出现的征召不符合条件人员入伍、装备物资缺乏等问题,俄计划通过改进兵役征召体系、完善装备物资储备体系等措施,确保征召入伍人员与作战任务需求相匹配,并尽快形成战斗力。
加快弥补信息化能力不足等短板
当前,俄军信息化作战能力不足,导致在特别军事行动中仍沿袭机械化战争传统战法。
对此,俄军在积极调整战略战术、力求步步为营的同时,也在加快弥补自身短板弱项,重点提升信息化作战能力。一是提升指挥和通信系统的信息化水平。拓展指挥自动化系统的覆盖范围,优先为营以下作战分队配备指挥自动化系统终端和新一代数字电台;积极引入人工智能技术,提升作战体系效能。二是提升战场态势感知能力。主要是将无人机配备到班、排作战单元,并将之整合于统一的战场侦察网络,通过保密信道实时传送信息,从而大幅度提升“侦察-打击”回路效能。三是加快发展无人机等智能作战装备,重点发展战略无人机、察打一体无人机和巡飞弹,扩大精确制导弹药,特别是精确制导炮弹的生产。
此外,针对前期作战和动员过程中俄军后装保障方面出现的突出矛盾和问题,俄强调发挥军事工业委员会作用,集中力量保障特别军事行动的物资技术需求。在此基础上,坚持“战场无小事”原则,确保为部队配备先进的医疗包、防弹衣等装备。同时,进一步优化“外包式”后装保障结构,提高军队自身“伴随式”装备维修保障能力,恢复各级部队的修理分队编制,确保保障能力适应战场需要。
(作者:代勋勋,单位:军事科学院战争研究院)
气凝胶:能改变世界的多功能材料******
展览会上展出的具有纳米多孔结构的新型材料气凝胶服装
中新社 任海霞摄
【走近超材料①】
编者按超材料具有常规材料不具备的超常物理性质,是国际上重点关注的战略前沿领域。我国也高度重视超材料技术的发展,国家自然科学基金、新材料重大专项等都对超材料研究予以立项支持。近年来,越来越多的科研人员对超材料产生兴趣,使超材料的设计开发进入了一个崭新的天地。据此,本版推出“走近超材料”系列报道,展示超材料技术创新发展与产业化应用情况。
气凝胶具有高比表面积、高空隙率等特殊的微观结构特点,化学性能稳定、导热系数低、耐高温、使用温度范围广、寿命长。近年来,中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺,开发出生物质基气凝胶等多种新型气凝胶。
气凝胶是一种超材料,它非常轻,即使把一块气凝胶放在花蕊上也不会将其压弯。目前,各种各样的气凝胶被开发出来,它们或柔软或坚硬,或导电或绝缘,应用领域广泛。1月10日,中铁一局集团有限公司表示,河南省新乡蒸汽管网项目全面通过验收。蒸汽管网对防腐、保温要求极高,其管道选用了高温离心玻璃棉及纳米气凝胶复合保温材料。项目技术负责人汪惺说,纳米气凝胶隔热效果是传统隔热材料的2—5倍,可极大提高施工质量和施工效率,降低施工成本。
作为目前已知导热系数最低、密度最小的固体材料,气凝胶可谓是材料领域的“隔热王者”,并已在航天、石化等领域应用。比如“天问一号”探测器发动机与火星车表面、“长征五号”遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。在我国提出“双碳”目标后,随着技术的不断创新,气凝胶的应用场景也在进一步扩大。
具有耐高温、高弹性、强吸附等特性
气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料,所有孔的体积合起来占整个气凝胶体积的绝大多数,甚至可以达到99%以上,具有高比表面积、高空隙率、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构特点,化学性能稳定、导热系数低、耐高温、高弹性、强吸附、防水效果好、使用温度范围广、寿命长。
“可以把气凝胶理解成多孔海绵的一个纳米版。”气凝胶领域技术专家王贝尔说,其孔径在20纳米至50纳米之间。而空气分子大小约为70纳米,大于气凝胶孔隙的直径,因此空气在气凝胶上流动效率极低,加上气凝胶本身比热容很高,热辐射传递能降到最低,因而具有很好的隔热性能。
气凝胶主要分为无机气凝胶、有机气凝胶和有机—无机杂化气凝胶三类。其中,无机气凝胶是以无机物为主体,包括单质气凝胶、氧化物气凝胶和硫化物气凝胶等。有机气凝胶则是以有机物为主体,主要包括酚醛气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶以及壳聚糖—纤维素气凝胶等。有机—无机杂化气凝胶可利用有机物和无机物各自优势,实现气凝胶特殊的功能化。
《科学》杂志2021年将气凝胶列为十大热门科学技术之一,并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。王贝尔说,气凝胶是《科学》杂志评选出的十大新材料中,唯一一个已大规模落地于实际商业场景的材料。
气凝胶的制备工艺主要分为两步,即通过溶胶—凝胶过程制备凝胶,再利用一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态,从而制得气凝胶。
有数据显示,在气凝胶行业的成本结构中,制造成本约占45%。苏州锦富技术股份有限公司董事长助理郑松说,降低气凝胶成本是行业正在努力的一个方向,目前主要路径之一是自动化产线的落地,而成本降低将会打开更多的应用场景。
生物质基气凝胶成研究热点
据中国石油管道科技研究中心评估,以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例,相比于传统保温材料,气凝胶的保温层厚度可减少2/3,节约能耗40%以上,每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。
数据显示,2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%,另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出,在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料,可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展,气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛,需求量有望持续提升。
气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说,近年来,中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺,开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是,生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富,利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式,因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。
比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶,该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度,都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等,在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料,有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题,是传统不可再生气凝胶的理想替代品。
中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质,将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合,首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控,将纤维素比表面积提高了7个数量级,对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍,体积用量缩减50%—75%,可降解、可再生。
气凝胶发展驶入“快车道”
气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年,国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》,开始对气凝胶进行初步推广应用;2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业;同年9月,第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布;2020年,《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用;2021年,《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,推动气凝胶等新型材料研发应用。
随着气凝胶应用技术不断成熟,气凝胶发展进入“快车道”。不过,李维科说,目前气凝胶研究仍存在一些问题,比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快,与纤维等增强基体材料的黏结性较差;生产过程中会用到许多有机溶剂,容易造成环境污染;气凝胶难以回收利用,不利于可持续发展等。
此外,气凝胶生产成本高昂,产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出,气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破,也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。
气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说,气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程,未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。(记者 李 禾)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)