坦克,完美融合装甲与火力的陆战之王,已经成为现代陆战的核心兵器。坦克的制造水平是一个国家工业力量的整体体现,坦克技术是各大国军事研发的重中之重。而其中的焦点,是坦克装甲和主炮的技术。本文抛开坦克分代的介绍方式,采用分析炮弹与装甲技术的原理,来谈谈坦克的发展。
均质装甲——坦克装甲的始祖
均质装甲是用单一材料制成的,如常见的合金钢装甲。早期坦克采用均质装甲,但是随着反坦克炮弹、导弹和火箭弹的穿透力不断提高,均质装甲为了抵御攻击,只能不断增加装甲的厚度。这势必增加坦克的重量,影响坦克的机动性。在很长一段时间里,坦克专家们通过加强正面装甲厚度,设计有利于防御的外形,来提升坦克的防护能力。这条路很快就遇到的瓶颈,坦克发动机无法承受装甲带来的额外重量,造成机动性能低下。因此,在相当漫长的一段时间内,坦克装甲防护力的提升并没有飞跃性的进展。
破甲弹——高温下挤破坦克装甲
破甲弹,又称空心装药破甲弹,是以聚能装药爆炸后形成的金属射流穿透装甲的炮弹。说起破甲弹的原理,不得不提到聚能效应(其发现者为美国人门罗,所以也叫门罗效应),就是炸药爆炸后,爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散。因此,在炸药装药凹窝上衬以薄金属罩,可以使装药产生的破甲威力大大增强。
1936年西班牙内战期间,德国援军首先使用了破甲弹。当破甲弹击中目标后弹药爆炸时,炸药所产生的高能量集中在金属罩上,使得紧贴药罩的金属迅速熔化合拢,瞬间融化成为一道高速(高达7-10km/s)高压(100-200万个大气压)高温(1000℃以上)的金属射流。现代高水平的100毫米破甲弹,其造成的高速高温的金属射流,能够轻松击穿500-700毫米的均质钢装甲。同时,金属流穿透装甲后,还能在坦克内部产生喷溅作用,破坏坦克内的设备,杀伤乘员,引燃油料及诱爆弹药。
从原理来看,传统的均质装甲材料多为单一的合金材料,在对付破甲弹时效果很差。每当坦克的动力装置允许提升了自身的装甲厚度时,往往坦克的主炮也更新换代了,因此破甲弹在很长一段时间内都是坦克装甲的克星。
复合装甲——破甲弹的克星
1976年,英国的泰晤士报披露一条不起眼,却影响深远的新闻。就是后来赫赫有名的乔巴姆装甲研制成功,据称它防破甲弹的能力是传统钢质装甲的3倍。
时至今日,英国人也没有公开乔巴姆装甲的成分和结构,但是世界各国研制的复合装甲原理都是一致的。简单来说,复合装甲就是两层钢板夹了一层特殊材料,大多数是陶瓷,而真正起作用的,就是这一层核心陶瓷。运用在坦克上的陶瓷材料与我们平时接触的陶器瓷器不是一回事,它拥有高硬度,耐高温,抗热冲击性好,最重要的,是它在高速冲击下的强度,要高出钢10倍,因此对付破甲弹要远远强过钢质装甲。
复合装甲对付穿甲弹也很有优势,它利用装甲陶瓷或贫铀合金硬度大大高于来袭弹芯硬度这一特性,粉碎或折断硬而脆的来袭穿甲弹芯,消除弹芯的破坏力。在对付空心装药破甲弹时,则是靠组成复合装甲不同层次的介面的密度、硬度和韧性的变化,使来袭弹芯受到一系列不同的抗击,来紊乱弹芯的聚能流。
复合装甲是世界上已装备先进坦克的同一选择,影响极其深远。而复合装甲的广泛运用,也使得碎甲弹退出了坦克主弹药的行列。
碎甲弹——生不逢时
碎甲弹,通过塑性炸药在装甲板上爆炸产生冲击波,利用超压崩落坦克装甲内层碎片来杀伤车内人员和毁伤设备的。碎甲弹最是由英国人在20世纪60年代发明的,最初是作为一种反坦克弹药,但是由于对付复合装甲效果不佳,现在已经基本退出坦克主弹药的行列。
爆炸反应式装甲——天才的想法
1982年,以色列在攻击黎巴嫩的战争中,第一次实战使用了爆炸反应式装甲。以色列国防装备研究所,即拉斐尔研究所研制成功的名为Blazer的反应装甲,看起来就像一个盒子,两层薄钢板,夹了一层钝感炸药。当破甲弹的金属射流引爆反应装甲时,炸药就会爆炸,从而干扰金属射流,实验证实,这会让破甲弹的破甲能力大大降低。
爆炸反应式装甲的技术核心,在于中间那一层钝感炸药,在面对23毫米以下口径的弹药时不会起作用。并且,任何一块装甲的爆炸,都不会影响周围装甲,从而避免了连锁反应。反应式装甲的弱点,是在对付新的尾翼脱壳穿甲弹时效果甚微,所以目前各个国家都在进行针对性改良。有消息说,英国研制成功了新的反应式装甲,对付尾翼脱壳穿甲弹同样有效,有待战争的考验。
爆炸反应装甲似乎并不受美国人亲睐,尽管他们并没有放弃对反应装甲的研制。而苏联人明显对这种简单便宜的新技术更热心,因此我们经常可以看见苏制坦克全身披挂反应装甲。
穿甲弹——简单暴力有效
穿甲弹,又称动能弹,依靠弹丸命中目标时的动能和本身材料的高强度击穿装甲。最初的穿甲弹在弹体中装有炸药,击中目标后弹头破裂,弹体依靠惯性继续前冲。当冲击力达到一定量时,引信触发点燃,引起了弹丸装药的爆炸。利用产生的高压击穿装甲,杀伤坦克乘员,破坏装备。从原理上看,穿甲弹的穿透能力主要来源于弹丸运动时的动能,而破甲弹则依靠聚能效应。
穿甲弹诞生于19世纪60年代,两次世界大战时期因为要对付坦克,从而获得了长足的发展。二战时的碳化钨弹芯次口径脱壳穿甲弹,经过多年的开发改进,发展成为今天的尾翼稳定脱壳穿甲弹。尾翼稳定脱壳穿甲弹是目前坦克的主要弹种,也是效果最好的穿甲弹。它的弹芯长经比一般可以超过20:1,弹芯尾部有尾翼,用以保持飞行中的稳定性和射击精度。这种外形不仅减小了飞行阻力,保持速度,而且在和装甲撞击时作用面小、冲击力大,增加穿甲深度。由于尾翼稳定脱壳穿甲弹的直径远远小于火炮口径,因此必须在弹芯上套一个弹带才能由火炮发射,弹带的作用是密闭炮膛,并增大弹丸的受力面积,使弹丸获得高炮口初速。弹带的外边包裹着一层薄薄的铜箍,在弹丸飞出炮管的过程中铜箍会和炮管发生摩擦,在弹丸飞出炮管后,弹带受空气阻力的作用而分裂、脱落,剩下的箭形弹芯则保持高速继续飞行。
弹芯的质量是影响尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的重要因素,目前普遍采用钨或者贫铀合金做弹芯材料,这两种金属的密度是钢密度的2.5倍左右,合金硬度极高,非常适合做尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹芯。

贫铀装甲——目前实战中最硬的坦克装甲
1988年夏天,美国陆军宣布了一条爆炸性的新闻,美国生产的M1A1坦克将不再采用乔巴姆装甲,而是改用一种以贫铀合金为主体的复合装甲。美国人自信的宣称,贫铀装甲不仅能够抵御苏联坦克的炮弹,而且也不惧怕正在研制中的苏联新式的坦克炮。时至今日,关于贫铀装甲的信息也很少。
所谓贫铀,就是从金属铀中提炼核材料U235以后得到的副产品,是原子弹的下脚料。其主要成分是低放射性的U238,称为贫化铀,密度是钢的2.8倍。一般认为,U238为主的合金构成装甲的骨架,然后配合陶瓷材料,提高整个装甲的抗弹性能。在海湾战争中,美军使用了装有此种装甲的M1A1HA重装甲坦克,对其优异的防护性能进行了实战检验,就目前现有各种反坦克武器来说,还都不能彻底打穿这种复合装甲。

贫铀弹——洞穿利器
提起贫铀装甲,就不得不说一下贫铀弹。为了对付日趋坚硬先进的坦克复合装甲,美国人在70年代针对穿甲弹的弹芯进行了改进。新的铀钛合金具有强度大,硬度高,韧性好等优良的机械性能,用它制成的弹芯,在击中坦克等装甲车辆后,由于撞击能产生高温,因此可以引发铀燃烧,进而产生更高的温度,软化弹着点的装甲,降低装甲的强度,使穿甲弹破甲而入。同时,铀燃烧时产生的大量云雾状氧化铀尘埃 还会沾染坦克等装甲车辆的表面,形成放射性污染源,对敌人造成放射性杀伤。
现在世界上很多国家都已经能够研制和生产贫铀弹。因为优异的性能,这种已经被证实会造成放射性污染的贫铀弹,仍然被各个军事大国研制开发和继续使用,其中包括中国。
复合装甲,反应式装甲,贫铀装甲,一系列的革命性进步,已经慢慢平衡了坦克的弹药优势。但是究竟两者谁更出色,难以定论。不过一般认为,在1000米的范围内,任何的坦克装甲都不足以防护现役的弹药,但是在3000米的距离外,坦克装甲足以保证不被破甲弹洞穿。在坦克主炮越来越准,威力越来越大的今天,要大幅提高坦克的生存能力,或许还是要在减少被发现的可能性上下功夫了。
最后谈一谈坦克对于陆军的重要性和坦克现状。坦克作为完美实现防护和火力于一身的兵器,早已从原本的装甲车辆中独立出来。尽管目前坦克的防御能力难以完美,生存条件不断恶化,但是其在陆军推进和反坦克作战中的作用,依旧是不可取代的。而新一代坦克难产,其实这种现象在目前的大部分武器研发领域都存在。因为没有可以相参照的真实战争,因此武器的研发方向并不明朗,所以大部分研究工作停留在改进和强化目前装备上。坦克也是这样一个情况,全电动力,电磁炮,隐身,这些是上个世纪90年代就已经很热的话题,其优点明显,难点也突出,就是技术超前。想想在现在这样一个没有可能爆发世界大战的时代,也没有哪个大国政府愿意花血本去研制对付未来世界敌人的武器,毕竟还是要把眼前的生活先过好。
题外话:
本文采用的介绍顺序,只是为了表述某些技术在坦克的发展史上为何会起到重要的作用,其中并没有必然的前后联系。
这篇文章原本只是在春节无聊时,写的一些介绍三种典型坦克装甲的东西。由于当时手头资料比较少,基本就是凭借印象和对坦克技术的一贯看法写成。后来经过oskarlre版主的指点,整合了一些相关资料,写成了这样一篇。
在翻找资料的过程中,我发现一个让人非常头疼的问题。就是数据错乱,往往这本书上提到数据,另外一本书就推翻,或者只是大概相当。想来坦克装甲一直是各国军事科技中的机密,因此数据很多都没有依据也是正常,或者都是猜测也有可能。而让我不能忍耐的,是一些伪科普的文章,错误百出。乔巴姆装甲是1976年由位于乔巴姆镇的国防部下属车辆工程局研制的,而有人说是由一名叫乔巴姆的人研制的。美国的贫铀装甲,有人说是铀和钛的合金,而我的印象中是贫铀和钢的合金,为此还专门去查了查,铀钛一说并无根据。想想此前关于歼20铺天盖地的所谓技术性文章,对于这种伪科学倒也释然了。
原创区innenarchi的《也谈当前的坦克炮--扫盲篇》,对我启发很大。其实关于军事工业的技术性文章,这种才是我们谈论军事的根据,那些漫天飞舞的军事发明文,纯粹依靠作者的意淫水平,尽管写的很有煽动性,但是毫无事实根据,看多了会误导读者的。
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本帖最后由 ikorose 于 2011-2-24 01:09 编辑 ]