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Military2版 - 中美俄三种坦克装甲设计的横向对比
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原创:小新 新浪军事 新浪军事 微信号 sinamilnews
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战车道进行曲
12月8日,在央视新闻频道播出的一则节目中,曾经的“装甲兵王”贾元友提到,中国
国产的99A主战坦克的装甲防护,在防穿甲和防破甲方面都超过了1000毫米。此言一出
,军迷中赞叹着有之、质疑者更有之。对于坦克装甲的评价分化如此严重,究其原因主
要是这一领域专业性过强。有专业背景的人在公众中受关注度较低,反过来公众信服的
“大V”可能并没有太强的专业背景。那么包括99A在内的世界第三代主战坦克的装甲防
护究竟如何?本期《出鞘》我们就来简单谈谈关于现代坦克装甲的那些事。
在引入装甲防护的概念之前,我们还需要从一段“题外话”说起,即:坦克从不是仅仅
为了对付坦克而生的,对付坦克甚至不是其首要任务。事实上,坦克最主要的任务是作
为一种进攻武器,撕裂对手的步兵防线,并带领己方兵力突入敌方防线纵深。也正因如
此,坦克配属最多的弹药是榴弹或多功能破甲弹;坦克要面对的最主要的威胁,是包括
反坦克导弹在内的形式各异的步兵反坦克武器。当然,坦克对抗坦克同样是其主要任务
之一,所以我们考虑坦克的防护才要从防动能弹、防化学能弹两个方向入手。
自苏联的T-64坦克问世以来,复合装甲已经取代了之前的钢装甲成为了坦克防护的主要
手段。所谓复合装甲,本意是指使用超过一种材料“复合”而成的装甲。其他诸如铝合
金装甲、钛合金装甲、聚乙烯装甲等单一非钢材料装甲则不在此范畴内。既然是多重材
料“复合”而成的装甲,那么在说“复合装甲”这个课题的时候,就不可避免的要从组
成复合装甲的材料开始入手。
首先是从坦克问世以来就是坦克装甲最主要材料的钢。毫不夸张的说,直到今天,钢依
然是坦克装甲材料中最重要、也是必不可少的一种。相对于其他材料来说,钢的优势主
要是“中庸”:其拥有相对较高的硬度、适中的密度和极为低廉的成本。在保证装甲具
有不错防护力的同时,“钢坦克”的重量、尺寸和成本都在可接受的范围之内。
可以说,如果不是由于化学能弹药的飞速发展,“钢坦克”依旧会是坦克界的主流。但
如果考虑到化学能弹药的应用,钢就暴露出了其最大的问题:作为金属,钢不仅有融点
,还有软化点(大家应该都知道钢加热后是非常软的)。那么化学能弹药的高温射流侵
彻钢装甲的过程,将会是先将弹着点的钢加热使其软化后,侵彻已经软化蠕变的钢。这
会使得侵彻变得非常简单。
与钢的特性比较相似的还有如铝合金、钛合金、贫铀合金等其他金属材料。一般来讲,
这些材料的抗弹原理十分相似,其区别仅在于材料的密度、硬度和软化点上。比如,铝
合金的密度远远小于钢、硬度则比之略大。在作为防护材料时,等面密度的铝合金略强
于钢,而等厚度的铝合金则远远不如钢。
其次则是各种不含能的非金属材料,比如:阻燃橡胶、玻璃钢、聚乙烯(俗称塑料)、
陶瓷等。这些材料的特性不一而足。如阻燃橡胶、玻璃钢等在防化学能弹药时拥有极佳
的表现。比如,某种玻璃钢密度为1.95,在等面密度时其防破甲弹能力是钢的3倍。这
意味着这种玻璃钢达到与钢相同的防破甲弹能力,重量仅为后者的三分之一,厚度仅比
后者高三分之一。那么采用这种材料替代钢,就可以在不牺牲防护的情况下,大幅降低
坦克的重量,提升其机动能力。
不过这些材料的防穿甲弹能力十分有限,其相对于钢的质量系数优势极小,通常仅为1.
X,这意味着达到与后者相同的防穿甲能力,其装甲尺寸会比后者高出2-3倍。与之相比
,聚乙烯的特化方向则表现的更加“各向异性”,某些聚乙烯材料的防破甲弹能力还要
超出玻璃钢,另一些则强化了对穿甲弹的防御,在面对破甲弹的时候非常脆弱。
与上面这些材料相比,陶瓷可能是军迷们最津津乐道的材料。作为装甲使用的陶瓷材料
主要有高硬度、低密度的特点。不过陶瓷的防弹机理十分复杂,至今仍没有完全明确。
目前可以确定的陶瓷防弹机理主要有三点:首先是利用其超高硬度使弹头破碎,这可以
消耗弹丸能量,并通过弹头的破碎将弹丸高度集中的能量予以分散,相当于加大了着靶
面积——想象一根针和一根大铁棍子哪个穿透一张纸需要的能量更小。
第二点则与脆性材料的力学特性有关:我们看到一整块石碑受外力作用开裂后的碎块常
常会成45度锐角。陶瓷也是一样,受材料特性的影响,陶瓷在受强大的点作用力时,其
后方会成90度圆锥形开裂。陶瓷块的碎裂与弹头的碎裂一样,会消耗弹丸的能量。此外
,碎裂的陶瓷块会成90度圆锥形将来自弹丸的作用力传递到身后大面积的金属材料背板
上。这同样分散了弹丸的作用力,使得金属背板有足够的面积可以参与到通过形变吸收
弹丸能量的过程中来。
最后一点则与前两点密切相关:破碎的弹头和破碎的陶瓷块会在侵彻过程中剧烈摩擦。
而摩擦就一定会生热——这实际上相当于把弹丸的动能转化为了碎块的热能;此外弹头
破碎后,弹丸的有效穿甲体质量减少,其动能也会随之减小。从结果上来说,上面三点
都在用不同的方式消耗弹丸的动能。而弹丸的动能被严重消耗后,穿甲能力自然也会大
幅降低。
在面对破甲弹时,由于其侵彻过程并非典型的“力学作用”,陶瓷装甲的防弹原理也会
稍有不同。上文中我们说过,金属材料之所以不善于应付破甲弹,是因为其在熔点之外
还有一个软化点。但是陶瓷并不存在这样的问题,陶瓷材料只有熔点,而这熔点又是绝
对达不到的。这意味着破甲弹的金属射流在侵彻陶瓷时,只能“大力出奇迹”。同时,
金属射流打在陶瓷表面时还会产生法向偏转,偏转的部分射流又会反过来作用于侵彻射
流上,对后者产生一定的抵消,即“我打我自己”。
最后一类材料是含能材料。这之中主要包含炸药和膨胀材料。虽然含能材料五花八门,
但其总体特性可以简单概括为:自身并不存在防穿甲/破甲能力,但由于自身含能,如
果使用方法得当,可以大幅提升装甲的防弹能力。典型的应用方法包括:利用含能材料
驱动金属板偏转、切割弹丸和金属射流(化石爆反);制作成简易的聚能装药,用射流
切割弹丸、射流(利刃爆反)。
通过上述材料的排列组合,现代主战坦克的复合装甲可以大致归纳为以下几类:爆炸反
应装甲(ERA)、金属板夹含能材料的非爆炸式反应装甲(NERA,比如乔巴姆)、陶瓷
复合装甲和非反应式的“三明治”装甲。相比较而言,以英、美、德为代表的西方国家
主流第三代坦克无不采用了薄钢面板+NERA+厚钢背板的组合。
与之相对的,苏联虽然也发明了类似的组合并应用于T-72B坦克的炮塔,但总体来说,
苏俄系坦克的复合装甲类型仍五花八门,比如在同一个时期中,T-72B坦克的炮塔使用
了“反射板”装甲(也就是NERA)、T80U坦克的炮塔则采用了纯钢挖洞填充聚氨酯的“
蜂窝”装甲;而两者的车体底盘又都采用了由钢板、橡胶等材料排列组合而成的三明治
装甲。唯一相同的是,苏俄系坦克基本都披挂了反应装甲。
两个集团选择防护结构的差异,可能来自于众多方面。以北约坦克为例,其“泛乔巴姆
装甲”大致可以分为两个不同的部分:对穿甲弹的防护主要来自于前后两层钢板和中间
NERA夹层中的金属材料。NERA夹层中含能材料膨胀驱动金属板位移使弹丸受力、偏转的
效果则略低一些。而这种装甲对破甲弹的防护则主要来自于后者,金属材料的“硬抗”
作用则相对较小。
相对而言,“泛乔巴姆”装甲在防护性能上十分优异,对穿甲弹和破甲弹都有相当不错
的防护效果。但这种装甲的缺陷也同样非常明显:由于NERA夹层需要较大的空间用于膨
胀,所以这些“泛乔巴姆”装甲无一例外的非常消耗空间。举例来说,德国坦克经典款
,豹2A4炮塔正面复合装甲物理厚度超过800毫米,但是其炮塔正面装甲的面密度却小于
物理厚度不足500毫米的T-80B型坦克的炮塔装甲。对穿甲弹的防护能力也较后者更差。
这意味着,北约这些坦克想要达到一定的防护水平,只能把装甲越堆越厚(物理意义上
)。这会导致整车尺寸和重量的激增。尺寸和重量的激增又进一步影响了坦克的通过性
能和推重比,想要保证坦克的机动性不会因此下降,必须有更加强大的发动机和传动系
统予以支持。所以我们看到,北约坦克中机动性优异的豹2、M1均采用了1500马力发动
机,而少了300马力的挑战者2,机动性仅能用“噩梦”来形容。作为对比,俄罗斯的T-
72B3坦克虽然仅仅有1000马力,但是已经算得上“健步如飞”了。
与北约不同,苏俄坦克装甲的发展,一言以蔽之,可以概括为:主力是钢,随便填一些
材料增强防破。这样做的好处是,在成本较为低廉的前提下,坦克的对穿甲弹的防御可
圈可点,坦克装甲尺寸和重量均控制在了可接受的范围内。当然,这也意味着坦克对破
甲弹的防御会十分薄弱。为了补强坦克对破甲弹的防御,苏俄坦克开始全员披挂ERA。
而随着新型ERA的不断发展,ERA对防御穿甲弹的贡献也越来越大,这使得苏联坦克在穿
甲弹面前也越来越“硬”。当然,我们也不能忽视ERA的局限性——炸了一次之后就再
也没用了。
由于保密措施十分严格,此前人们对中国坦克装甲的发展基本“只能靠猜”。现在虽然
还需要“猜”,但是相关信息已经越来越多了。比如此前网友对中国坦克外挂的“小盒
子”有过多种猜测,最玄幻的说法是“采用了某种新技术,比爆反NB多了”。至于是什
么“新技术”,却又不肯明说。而根据笔者亲手敲过VT系列主战坦克、VN系列步兵战车
的外挂装甲之后,大致推测,中国坦克装甲车外挂的装甲,应该有这么三种:
VT-4坦克上挂的小薄盒子,应该是较为传统的抛板式爆反;VT-2B和VT-5上面的稍微厚
一些的小盒子,顶部是空的,而底部是实心,应该是类似于乌克兰“利刃”的聚能装药
爆反;而VN-17步战车上的厚盒子,前后两端均为实心,而中间空心,很有可能是将多
块NERA模块封装成了一个单元,这可以在提升步战车对抗化学能弹能力的同时,利用
NERA模块的金属板增强其对小口径动能弹的防御能力(膨胀材料会被消耗,但金属板一
直都在)。在这三种之中,VT-2B、VT-5型坦克外挂的爆反,很可能与99A型外挂的爆反
系出同源。
关于坦克爆反内的复合装甲层,此前有“科班出身”的专家推测称其很可能采用了陶瓷
复合装甲与内置爆反相结合的新型装甲模块。这里我们假设99A坦克确实采用了这样的
复合装甲模块,仅就这种模块的细分构成加以猜测:首先爆反是典型的“一次性消耗品
”,那么为了保证整块装甲能够抗反复打击,这种装甲模块很有可能由大量可单独拆卸
的小模块组成。同时考虑到适应战场应急抢修,每个单独小模块的重量很可能不大于40
公斤,以方便车组自行更换。总结来看,如果新型复合装甲模块与外侧爆反的组合确实
能够达到“1000+防穿”的水平,那么99A坦克的防护水准,无疑处于世界最顶尖位置。
那么本期《出鞘》就到这里,我们下期再见。
少女与战车《喀秋莎》-装甲好就是可以为所欲为的乌拉!
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