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99坦克装甲材料不佳 靠设计弥补与M1A2差距

添加时间: 2024-07-07 03:59:50   所属:产品中心


  在中国兵工学会2014年出版的《装甲防护材料技术》中,我国的装甲科研工作者在陶瓷装甲一章里,精确指出英国的挑战者和美国的M1系列是世界上防护性能最好的坦克。这其中最重要的原因,在于这两种坦克的装甲陶瓷材料十分优异。

  和传统的装甲钢相比,陶瓷材料具备硬度高、强度高(尤其是在高温下)、密度低的特点,因此能在更轻的重量下提供更高的防护能力。这种以陶瓷为核心材料的现代复合装甲技术最早由英国在70年代实用化,至今发展了三代,而美国的M1系列坦克上正好全部使用过这三代技术。

  第一代复合装甲以三氧化二铝为陶瓷材料。刚玉宝石的主要成分就是它(红宝石、蓝宝石都是刚玉宝石);很多手表、手机在宣传时,喜欢说自己用的是蓝宝石表面材质,实际上的意思就是人造的透明刚玉。三氧化二铝的“装甲宝石”材料,硬度是装甲钢的三倍以上,而重量不到一半。

  英国最早开发的乔巴姆复合装甲中,核心的陶瓷部分就是三氧化二铝材料;随着英国向美国转让装甲技术,第一代乔巴姆装甲也成为了M1坦克的标配。由于它的制造工艺相对简单稳定,容易稳定批产,价格也比较好接受;我国目前的陶瓷装甲应用研究,都是围绕三氧化二铝而展开。

  第二代陶瓷装甲的性能更高,有两个主要的发展趋势:碳化硅与硼化钛,前者重量最轻,后者抗弹性能最好;但它们在制造上都异常困难,烧结温度高,制造方法很复杂,工艺非常难以稳定,而且成本高昂。美国在花了很大力气研究以后,成功的获得了高韧性的硼化钛陶瓷装甲技术,并应用在了M1A1坦克上。我国对于硼化钛陶瓷装甲的研究,目前仅能在实验室范围内进行。

  第三代陶瓷装甲技术的突破不在陶瓷材料本身上,而在于美国利用贫铀合金进一步大幅强化了陶瓷材料的性能发挥。M1A2坦克就采用了贫铀装甲,这项技术的保密程度极高,完全由美国独自掌握,我国至今不清楚其具体的设计原理。

  不过材料并不决定一切,坦克的生存能力取决于很多方面的因素;只要设计足够科学合理,材料上的不足,很大程度上是可以依靠后发优势,在总体设计和新技术运用上弥补回来的。在我国科研人员的不懈努力下,99A坦克成功的做到了这一点。

  图:挑战者II坦克的人员分工示意。这类没有自动供弹机的坦克,需要四个人才能玩转:驾驶员(Dirver)坐在底盘里开坦克,其余三个人都坐在或者站在炮塔的吊篮里,跟随炮塔转动。其中炮手(Gunner)负责火炮和并列机枪的瞄准射击,装填手(Loader)负责从弹仓和炮弹架里抽出炮弹并装填打空的火炮;而车长(Commander)则观察战场,和上级、同僚联系,指挥坦克作战。

  无论是美国M1系列坦克,还是英国的挑战者系列坦克,它们实际上都还存在很大的重量优化空间。这两种坦克都特别重,关键的原因主要在于它们没有自动装弹机,只能采用三人制的炮塔,于是炮塔的体积一下子就大了。由于坦克极其强调炮塔的正面防护,随着炮塔的高度和宽度加大,前主装甲的重量也随之飙升。

  这使M1、挑战者不得不把炮塔后舱设计的特别大,以平衡整个炮塔的重心,维持在座圈中央范围内。弹药隔舱设计,其实就是一定要采用大后舱设计的结果,本身并不带来多大的生存能力优势。实际上M1和挑战者的炮塔侧后方的装甲,厚度都很薄不然整车的重量就会高到车辆动力系统和路面都没办法承受的地步了。

  图:M1系列坦克的炮塔被吊起,吊篮部分清晰可见。如果炮塔的重心不平衡在圆形座圈的中央范围内的话,在转动炮塔时就会遭遇到很多问题。

  从总体优化的角度看,坦克采取了自动装弹机设计取消装填手,采用两人制炮塔缩减尺寸,减小中弹概率,省下的重量拿来增强防护要划算的多。这种思路实际上并不只是苏联坦克的专利,法国的勒克莱尔坦克也是典型例子。

  不过自动装弹机本身是一套很复杂的机电设施,研制成本很高,而且可靠性上要做好很难。因此也不能说M1和挑战者系列当初的选择就完全是错的,只是他们在设计取舍上更偏重于成本、进度等方面的控制。

  国内在开发99和99A坦克时,通过装弹机等设计,着重控制了整体的尺寸,减小中弹面积和概率的同时,能够把重量更高效的用在增加装甲的防护能力上;借以弥补动力系统和装甲材料上,与美国、英国的基础水平差距。

  同时从另一方面看,世界上本来也没有打不穿的坦克。面对穿甲时具备自锐效应、穿甲杆长达到900多毫米、2000米距离上能穿透800毫米以上均质钢装甲板的新型贫铀穿甲弹;真要完全靠主装甲硬抗,坦克的重量会增大到完全没有办法接受的地步。

  图:99A坦克依靠控制主装甲面积,并安装过顶的大斜面重型爆炸反应装甲提供额外的附加防护,相比M1A2至少为炮塔减轻了5吨以上重量,总体设计效率提升非常明显

  实际上现代坦克装甲的发展速度,慢慢的开始越来越跟不上反坦克武器的发展速度。因此新一代的坦克都很注重通过信息化系统,与周边作战单位高度协同化,并采用各种干扰、压制、主动防护措施来提高生存能力。

  比如99A坦克炮塔上最大的凸起设备,就是一套针对敌方目标的观察瞄准设备而开发的激光干扰压制设备。它通过跟踪目标运动,而精确的将激光光斑照射到目标观瞄仪器上,可以有明显效果地的扰乱、致炫、致盲对方人员,破坏对方武器装备的光电系统器件。

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