作者:彈痕

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一戰後期坦克首次出現在戰場,坦克研製的目的是爲了突破由塹壕和機槍構築的無人區,所以早期坦克在防護水平上以能抵禦機槍直射爲目標。這一時期坦克的裝甲厚度普遍在5-12㎜之間,裝甲材料也多選用鍋爐用鋼或者艦用裝甲鋼,車體裝甲的連接方式多爲鉚接或者螺紋連接。一戰結束後很長一段時間內歐美各國反裝甲武器發展幾乎處於原地踏步的狀態,再加上當時材料處理工藝水平的限制,因而坦克裝甲除了在厚度上略微提升外並沒有太大發展。

20世紀30年代,着眼於在未來打一場機械化戰爭的德國先後推出了一些列性能優異的反坦克炮,同時採用空心裝藥加藥型罩結構的聚能破甲彈也開始獲得列裝。反坦克技術的進步迫使裝甲水平快速發展,專門爲坦克設計生產的均質裝甲及其相應的熱處理工藝開始不斷成熟,裝甲連接方式也從早期的鉚接和螺紋連接發展爲焊接。

到二戰結束時,爲了能抵禦性能不斷提升的各型反裝甲武器,坦克裝甲厚度已經達到了45-100㎜,“鼠”式超重型坦克更是達到了350㎜。到二戰結束後,爲了進一步提高坦克的防護性能,設計人員們除了增加裝甲厚度外,還設計出了大傾角佈置樣式、低矮的車體外形以及半球形鑄造炮塔。

戰後第一代坦克提升防護等級的手段主要還是依靠增加裝甲厚度,但這種手段很快便因動能穿甲彈和空心裝藥破甲彈技術的進步而難以爲繼。作爲一款要在火力、防護和機動性能實現平衡的陸上作戰平臺,坦克無法無限度增加裝甲厚度,否則其機動性和複雜地形通過性將會非常糟糕。而採用空心裝藥破甲彈頭的反坦克導彈和反坦克火箭筒以及脫殼尾翼穩定穿甲彈的大量普及更加重了坦克在防護性能方面的危機,於是20世紀60年代坦克無用論一度甚囂塵上。爲了應對這一危機,各國坦克設計人員開始進一步優化坦克裝甲結構,隨着材料加工及熱處理工藝的日益成熟,裝甲表面硬化處理技術更加普及,低碳鋼陣列裝甲結構也得到了廣泛應用,坦克的防護性能得到了較大水平的提升。

20世紀70年代,坦克裝甲隨着材料技術的發展有了更新的進步,一些新型的裝甲材料如高強度、高韌性和耐高溫鈦合金裝甲、非結晶態合金裝甲開始取代傳統的均質低碳鋼。在這一時期,氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、硼化鈦陶瓷及碳纖維材料爲材料的複合間隙裝甲也開始得到廣泛應用,爆炸反應裝甲等附加裝甲技術的成熟也使得坦克在提升防護性能的手段上有了更爲靈活的選擇,即使是諸如T-55一類型號老舊的坦克也能通過加裝附加裝甲而提升防護性能從而獲得新生。受益於大功率坦克發動機的出現,坦克在其機動性不受限制甚至還能進一步提高的前提下增加總體重量已經不再是天方夜譚,坦克有了進一步提升防護等級的空間。

這些新型裝甲材料大多主要針對空心裝藥破甲彈有效,而對以尾翼穩定穿甲彈爲代表的動能彈效果有限。以我們所熟知的“喬巴姆”複合裝甲爲例,其防護基理是在內外層鋼板中間使用陶瓷及碳纖維材料夾層,各層之間根據材料抗阻值的不同進行合理的排列並預留適當的間隙(具體情況根據材料特性的不同可以根據公式計算得出,有興趣的朋友可以深入瞭解一下)。當來侵襲目標爲空心裝藥破甲彈時,多層排列的裝甲材料可以有效擾亂侵襲目標產生的射流,當侵襲目標爲動能穿甲彈時,各層材料在硬度和韌性上的不同也能對侵襲目標傳統效果造成一定影響,但防護效果不如對空心裝藥破甲彈那樣明顯。

20世紀80年代,貧鈾複合裝甲最先被美國所使用。貧鈾的密度爲鋼的2.5倍,且硬度值很高,所以貧鈾並不適合直接作爲坦克裝甲材料。但如果對其進行特殊的熱處理,在不改變其密度的前提下,其強度能夠提高5倍。關於貧鈾裝甲的具體結構和生產工藝目前仍然只能靠猜測,因此本文不作贅述,留待有興趣的讀者自行探索。根據美國軍方公佈的資料來看,和主要針對破甲彈具有良好防護性能的其他複合裝甲不同,貧鈾裝甲在應對動能穿甲彈時也有着很好的防護性。但由於目前該技術在公開的領域內僅有美國一家掌握,所以對其具體性能無從分析。

無論是均質裝甲還是各種類型的符合裝甲,即使是爆炸反應裝甲都是依靠都是以材料本身的結構特性(硬扛或者爆炸)抵消侵襲彈藥的破壞能(動能、化學能)以實現有效防護。這樣的防護機制本質上還是以依靠增加厚度來提升防護等級,隨着反裝甲武器的進步其很難避免遭遇均質裝甲所面臨的困境。

於是設計人員開始嘗試以電磁裝甲爲代表的新型防護概念,電磁裝甲根據工作原理不同可分爲三類:一類是利用電磁能加速保護板,用以攔截來襲彈藥;一類是通過給兩塊間隔一定距離的鋼板中與強電容連接的一塊接通強電流,當入射彈芯或射流擊穿鋼板時,形成電流通路從而引發電容放電,從而摧毀來襲的彈芯或者射流。第三種則是通過在坦克周圍構造一個強大的電磁場,依靠電磁力抵消來襲彈藥的速度。

電磁裝甲無疑有着巨大的優勢,比如不依靠物理厚度就能實現良好的防護性能。但其工作需要耗用巨大的電能,前兩種原理的電磁裝甲相對來說易於實現一些,但也相當於要把一個電磁彈射裝置裝到坦克上,這已經遠超出了當代蓄能設備的所能提供的電量需求,即使是高能鋰電池一類的蓄能設備也僅能滿足單次使用。而第三種原理的電磁裝甲如果通俗一點說其實就是科幻電影裏常見的力場護盾,就更非當下的技術條件所能實現的。

雖然電磁裝甲目前難以實現,但是依靠主動攔截來襲彈藥實現防護的思路卻給了坦克設計人員很大的啓發。其防護原理是探測雷達監測到來襲彈藥後,中控計算機經過數據分析後發射攔截彈藥將來襲彈藥攔截並擊毀。該系統的攔截效率取決於毫米波探測雷達的靈敏度和中控計算機的運算性能,蘇聯/俄羅斯在該領域內取得了相當的成果。

從目前公開的資料來看,我國在該技術領域上也取得了較大進展。由於該防護系統使用模塊化組件,在防護性能大大提升的同時對車輛重量增加較小,不僅適用於坦克也適用於各型裝甲車輛,因而可以預測該技術在今後很長一段時間內會得到不斷地發展和完善。

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