Реальный мех, какой он?

Данная статья подготовлена моим соавтором и (надеюсь) единомышленником. 

Георгий Степанов имеет профильное образование, и технические навыки для того чтобы сделать необходимые выводы. 

Материал опубликован с разрешения моего товарища по творчеству и является в большей части его личной собственностью и в меньшей, коллектива ZeroGate. 

Общая конструкция

Если рассматривать двуногий мех в человекоподобной комплектации, то стоит сказать, что двуногое передвижение не слишком стабильно: хождение как тип передвижения — это череда падений, которые оказывают не очень хорошее влияние как на конструкцию меха, так и на пилота. Человеческие кости и ткани в целом хорошо гасят удары, а сталь и титан с этим справляются значительно хуже, можно, конечно, использовать демпферы, но и они не помогут полностью погасить сильные удары многотонной машины.

Ещё одной проблемой мехов является соотношение массы и площади опоры: у человека это соотношение не очень хорошее, но у меха такое соотношение будет кратно больше, по сравнению с человеком.

К примеру: мех ростом 5 метров будет иметь в 23 раз больший объём по сравнению с человеком, а его средняя плотность будет 7800 кг/м3 (условно, рассматриваем случай когда мех будет сделан из стали), получается, что человек, сделанный целиком из железа, будет иметь массу примерно 13000 кг. Выходит: стандартный человек — рост 175 см, масса 70 кг, площадь ступни 200 см2, давление на грунт 1750 кг/м2, и мех — рост 5 метров, масса 13 тонн, площадь ступни 1632 см2, давление на грунт примерно 40000 кг/м2, а это в двадцать два раза больше, чем у человека.

В целом эти проблемы решаемы. Площадь стоп можно увеличить раза в четыре, а часть механизмов делать из титана, который в 1,7 раза легче, но значительно дороже, также некоторые внутренности можно выкинуть, от того общую массу можно уменьшить где-то до 8 тонн, от чего давление на грунт будет уменьшено до 6125 кг/м2, что конечно хорошо, но сильно ограничит проходимость такого меха по неплотным грунтам.

Силовая установка

В целом для пятиметрового меха не нужен какой-то прям невероятный реактор, достаточно лишь пары газотурбинных генераторов, которые будут питать все его системы. Таким двигателем может послужить забугорный двигатель Lycoming T53, выдающий чуть больше 1451 лошадиную силу, а этого вполне достаточно, чтобы сдвинуть с места наш не очень тяжёлый мех.

Более интересным вопросом будет не двигатель, а движитель: при прочих равных у нас есть три способа заставить наш мех двигаться:

1. Гидравлика — примитивная, дешёвая, отработанная в производстве, но через чур медленная.
2. Пневматика — такая же примитивная, тоже отработанная, шустрая, но не очень сильная.
3. Электроактивные полимеры — новое слово в технике. Они пока не дёшевы, в производстве не отработаны, сильно греются, от чего придётся использовать различные системы для их охлаждения, но имеют пока наибольшие перспективы в применении в конструкции меха за счёт сочетания их малой массы и большой силы. Картинки 1,2,3 соответственно
   
   В современных условиях, стоит использовать гидропневматические устройства, они сложные, но в целом довольно быстроходные и сильные, а в будущем можно заменить «мышцы» из стали на «мышцы» из полимеров.
   Управление
   С управлением с современным развитием техники сложно:
   Мы пока не можем сделать рабочий нейроинтерфейс, а движения робота могут сильно укачать пилота, что не есть хорошо. Наш способ — захват движения с помощью специальных костюмов и датчиков. Конечно, это очень топорное решение, но если использовать мио-датчики, сочетание гидропневматических приводов и электроактивных полимеров, и системы обратной связи, то получим довольно быстрый и точный отклик, достаточно быстрый, чтобы мех ходил и бегал (прыжки под вопросом), поднимал тяжести, но при этом мог брать что-то достаточно хрупкое и не разбить его.
   Но проблему с укачиванием ближайшее время решить сложно: нужно как-то связать гироскоп меха и органы равновесия человека, а этого мы пока не умеем.
   Нужность
   Построить мех мы построили, но теперь возникает другой вопрос: зачем он нужен?
   В современном мире с современными средствами поражения мех будет чувствовать себя не очень уверено: он высокий, его сложно спрятать, ему сложно передвигаться по болотам, танковую броню на него не навесить. Против противотанковых ракет можно использовать КАЗ, но и у КАЗа есть предел, рано или поздно его заряды кончаться и ракеты его достанут, уклониться от ракеты меху не хватит ни скорости ни реакции пилота, а любое поражение ПТУРом будет для такой техники смертельно. На современном поле боя более маленькие экзокостюмы были бы более актуальны
   Но как ни странно у такой техники есть и преимущества, которые можно было бы реализовать, но не на нашей планете. В фильме Джеймса Кэмерона «Аватар» было хорошо показано применение небольших мехов, которые мы, в принципе, можем построить. Такие машины неплохо способны передвигаться по почве, пронизанной твёрдыми корнями, защищать пилота от токсичной атмосферы, местных жителей и прочего, танки или бронемашины там передвигаться нормально не способны.
   Выводы:
   Мех построить реально, он, скорее всего, будет похож на AMP Suit из к/ф «Аватар», но значительно массивнее. Вооружить такой мех можно много чем так, что это требует отдельную статью для обсуждения.Значительно более реальный мех можно построить на гусеничном шасси, но вместо танковой башни прикрутить гуманоидный торс, возможно будет выглядеть смешно, но такая машина будет значительно более реальной и простой в постройке, чем что-то двуногое.