寫(xiě)在前面 坦克復(fù)合裝甲的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí) 本文主要討論的是蘇聯(lián)、俄羅斯以及烏克蘭主戰(zhàn)坦克的復(fù)合裝甲,不求有多深入多專業(yè),只做定性分析而不做定量計(jì)算(也沒(méi)有條件算)。在此之前簡(jiǎn)單了解一些關(guān)于裝甲防護(hù)方面的基礎(chǔ)概念還是有必要的。 幾個(gè)概念: 1. 裝甲物理厚度: T——裝甲板法向厚度 2. 水平等效厚度LOS: L=T/cosα(α:裝甲板法線與水平面夾角) 3. 面密度: ρ(s)=ρt*L(ρt=M/V:裝甲平均密度) 4. 等質(zhì)量鋼厚度: Lt=ρ(s) /ρRHA=ρt*L /ρRHA(ρRHA=7.85g/cm2 均質(zhì)裝甲鋼密度) 5. 防護(hù)系數(shù): a)質(zhì)量系數(shù)N=T標(biāo)準(zhǔn)(b)/Lt;(后文若不單獨(dú)說(shuō)明,均表示質(zhì)量系數(shù)) b)厚度系數(shù)(空間系數(shù))Nh=T b/L 其中Tb為實(shí)測(cè)值:用打擊復(fù)合裝甲靶的標(biāo)準(zhǔn)彈種打擊標(biāo)準(zhǔn)均質(zhì)鋼靶的穿深值。一般情況下若擊穿復(fù)合裝甲,需要計(jì)入后效值:Tb=T穿-Twb(后效靶穿深)。如下圖。 6.裝甲抗彈能力/抗彈性能近似估計(jì)(僅適用于多層板組合形式,當(dāng)對(duì)象為異型裝甲時(shí)可視情況將異型模塊/組件等效為板): 抗彈能力(mm): Rt=∑NiLti(Ni:第i層裝甲材料的防護(hù)質(zhì)量系數(shù);Lti:第i層裝甲材料的等質(zhì)量鋼厚度) 這種混合計(jì)算方式常用于預(yù)測(cè)裝甲抗彈能力,方法簡(jiǎn)單有效,適用于多數(shù)裝甲結(jié)構(gòu),而且結(jié)果較為可靠。但是卻沒(méi)有反映出結(jié)構(gòu)配置、材料間相互作用對(duì)抗彈性能的影響,終歸不能作為標(biāo)準(zhǔn)憑據(jù)使用。 同樣的,《裝甲防護(hù)技術(shù)》一書(shū)中給出了部分常見(jiàn)裝甲材料的密度、屈服強(qiáng)度以及抗穿、破甲彈質(zhì)量系數(shù)。由于該系數(shù)需要實(shí)驗(yàn)測(cè)定,而且隨著打擊彈的口徑等參數(shù)不同而不同,在復(fù)合裝甲體系內(nèi)更是會(huì)隨著裝甲結(jié)構(gòu)、材料配比組成的差異而發(fā)生改變,因此只能作為參考數(shù)據(jù),用于預(yù)測(cè)和近似估計(jì)。
蘇聯(lián)坦克復(fù)合裝甲的發(fā)展與演變早期探索 推動(dòng)現(xiàn)代坦克裝甲技術(shù)發(fā)展的必然是反裝甲彈藥技術(shù),蘇聯(lián)復(fù)合裝甲的出現(xiàn)究其原因還是為了在減輕重量的同時(shí)能夠防住主流(西方105mm口徑)破甲彈(5、60年代蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議下發(fā)的有關(guān)坦克防護(hù)的文件基本都涉及到“防破甲彈”)。從事裝甲防護(hù)設(shè)計(jì)的人們?cè)?0年代末60年代初研究了諸多針對(duì)破甲射流的防護(hù)措施并且實(shí)驗(yàn)性地安裝在了各種類型的坦克裝甲車上,包括屏蔽裝甲、異型裝甲,甚至還有主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。但最終讓坦克裝甲在破甲彈的淫威下再次抬頭的還是復(fù)合裝甲。 復(fù)合裝甲的起步階段,實(shí)驗(yàn)的方向主要是在兩層裝甲鋼板之間填充密度更低的金屬或非金屬材料,以及尋找能夠替代裝甲鋼的低密度金屬材料。 首先說(shuō)說(shuō)金屬材料。 1959年ГКОТ(國(guó)防科技委員會(huì))的研究所就弄了兩個(gè)采用“鋼-鋁合金-鋼”雙金屬?gòu)?fù)合夾層的“432工程”炮塔進(jìn)行打靶試驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果逐漸發(fā)展出АБК-11型鑄造鋁合金夾層(國(guó)內(nèi)有關(guān)裝甲的教材說(shuō)過(guò)‘目前尚未發(fā)現(xiàn)鑄造鋁合金裝甲的實(shí)際應(yīng)用’,而T-64系列最開(kāi)始就用的鑄鋁,這種鋁合金夾層的成型方法簡(jiǎn)單粗暴,直接將熔化的鋁合金灌注到預(yù)先鑄造成型的裝甲鋼炮塔正臉的空腔內(nèi),因此無(wú)法直接對(duì)鋁合金進(jìn)行熱處理,只能任其在鋼腔內(nèi)自然冷卻,因此多數(shù)情況下鑄造鋁合金的強(qiáng)度相對(duì)較低。關(guān)于T-64用的鑄造鋁夾層的合金,一種可能的推測(cè)是一種鋅硅鋁明,因?yàn)檫@類合金具有自行擴(kuò)散強(qiáng)化的特性,不需要進(jìn)行熱處理就能獲得很高的機(jī)械性能。從這點(diǎn)看很適合直接鑄入鋼槽中,無(wú)法進(jìn)行熱處理的這一特點(diǎn)。),這種裝甲在減重和抗破方面優(yōu)點(diǎn)突出,但是面對(duì)穿甲彈時(shí)卻顯得有些乏力,鋁合金夾層在受到彈丸劇烈沖擊時(shí)會(huì)從預(yù)制腔體中擠出,而且萬(wàn)一被打穿背板,鋁合金的存在還會(huì)帶來(lái)更嚴(yán)重的毀傷效果。后來(lái)這種鋁合金夾層被更相對(duì)安全可靠的陶瓷球夾層所取代。
1957年至1962年間蘇聯(lián)嘗試使用鈦合金取代均質(zhì)鋼,研制出ОТЧ-1鈦合金裝甲。仍然是以432工程實(shí)驗(yàn)中型坦克為平臺(tái),安裝“鈦合金-玻璃纖維-鈦合金”首上裝甲的樣車需要能夠保持重量不增加的情況下扛住115mm脫穿和破甲威力550mm的破甲彈(對(duì)中硬度裝甲鋼)。但是由于鈦合金裝甲板的生產(chǎn)成本高,加之厚板加工工藝復(fù)雜,而且當(dāng)時(shí)的領(lǐng)導(dǎo)班子認(rèn)為國(guó)外反坦克武器發(fā)展日新月異,等這鈦合金復(fù)合裝甲弄出來(lái)早就沒(méi)優(yōu)勢(shì)了,于是在各種因素的共同作用下鈦合金裝甲的應(yīng)用研究在當(dāng)時(shí)算是失敗了。不過(guò)即便如此,這個(gè)階段有關(guān)鈦合金裝甲板的生產(chǎn)、焊接等技術(shù)被作為技術(shù)儲(chǔ)備,當(dāng)哪一天經(jīng)濟(jì)條件允許就能夠投入生產(chǎn)(可惜這一天對(duì)蘇聯(lián)來(lái)說(shuō)永遠(yuǎn)等不到了)。關(guān)于鈦合金裝甲真正系統(tǒng)全面的研究在70年代才開(kāi)始。 關(guān)于非金屬填料的研究。 ВНИИ-100、НИИ-24、ЛФТИ(列寧格勒А.Ф.約費(fèi)物理技術(shù)研究院)加上МФТИ(莫斯科物理研究院)以及西伯利亞流體力學(xué)研究所在1958年就已經(jīng)開(kāi)始了坦克復(fù)合裝甲的研究,致力于使用鋼+非金屬材料作為裝甲并保證與等重裝甲鋼擁有相同的抗彈性能,當(dāng)然最好能夠超過(guò)裝甲鋼。實(shí)驗(yàn)證明金屬-非金屬?gòu)?fù)合裝甲對(duì)破甲射流的防護(hù)系數(shù)確實(shí)比金屬-金屬?gòu)?fù)合的更高一些,通過(guò)不同材料之間的配比疊加可以得到最好的抗彈性能。 在測(cè)試了諸如混凝土、石英砂、普通陶瓷、細(xì)瓷、高頻瓷、石棉板以及各種玻璃鋼之后,認(rèn)為高頻陶瓷和АГ-4С玻璃鋼的性能足夠勝任,最終作為坦克復(fù)合裝甲的主要填料。其中高頻陶瓷主要以陶瓷柱、陶瓷球的形式鑲嵌在鑄造裝甲中(多為炮塔,有些鑄造車體的坦克也有陶瓷裝甲方案);玻璃鋼則多作為坦克車首裝甲板的夾層使用。
總的來(lái)說(shuō)毛子的裝甲科技樹(shù)直觀看圖的話還是比較明朗的,但是加上時(shí)間和各種相互之間的因果關(guān)系之后就變得錯(cuò)綜復(fù)雜了,畢竟蘇聯(lián)時(shí)期的三種主戰(zhàn)坦克屬于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,各階段性能差別不大,但是具體情況卻各不相同,所以這里把T-系列復(fù)合裝甲按大類區(qū)別分成兩條主線——炮塔(A線)和首上(B線),相應(yīng)的圖示已經(jīng)按照時(shí)間順序在附圖處給出。 以下我們就以T-系列坦克為代表介紹一下毛子主要復(fù)合裝甲的進(jìn)化過(guò)程。 蘇聯(lián)復(fù)合裝甲最經(jīng)典的形式無(wú)疑是從T-64開(kāi)始代代流傳的68°夾心首上了(圖B-1/2)。1960年,432工程最早的版本首上裝甲僅僅只是80mmRHA@68°,只是堪堪維持在430工程的防護(hù)水平,還不足以滿足需求(當(dāng)時(shí)為了減重,盡可能減小鋼裝甲的厚度,最后確定為80mm@68°,這個(gè)配置的防護(hù)水平也不至于比430工程的120mm@60°要差,當(dāng)角度確定后再也沒(méi)改動(dòng),復(fù)合裝甲什么的都是直接在這個(gè)基礎(chǔ)上疊加,這也是為什么毛子車首上確定為68度的主要原因),應(yīng)用復(fù)合裝甲勢(shì)在必行。隨后的復(fù)合裝甲應(yīng)用研究多以432工程的首上結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),一開(kāi)始還是單層夾層,夾層厚度達(dá)140mm,到最后確定使用的АГ-4С玻璃鋼則是兩層52-53mm厚的板材疊加,組成復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)的鋼裝甲面板厚度80mm,背板厚度20mm,用的是42СM中硬度軋制裝甲鋼(布氏硬度BH269~304,屈服強(qiáng)度885~1080Mpa,T-64后的所有蘇聯(lián)坦克首上軋制鋼板均采用此種鋼材。)。這個(gè)結(jié)構(gòu)一直到T-64A、B以及T-72Урал/M坦克都還在使用。 得益于復(fù)合裝甲的應(yīng)用,整個(gè)60年代西方世界所有在役的105mm炮彈都不能夠撼動(dòng)T-64和T-64A的正面。1979年之前的T-64系列全部都使用80+105+20的首上裝甲組合,標(biāo)定抗穿約140mm@60°/305mm@0°(APDS脫殼穿甲彈),抗破約450mm。雖然在1966年和1973年有過(guò)增強(qiáng)背板的方案,即80+105+30的厚度配比,在背板一側(cè)的夾層內(nèi)插入10mm裝甲鋼板,但是這個(gè)項(xiàng)目卻沒(méi)有實(shí)行。 1966~1969年,T-64(66年批產(chǎn),67年正式服役)的量產(chǎn)批次基本上都是鋼-鋁合金-鋼復(fù)合的炮塔,鑄造鋁合金牌號(hào)АБК-11,鑄鋼牌號(hào)MBL-1(蘇聯(lián)坦克從T-54時(shí)期就開(kāi)始廣泛應(yīng)用的中硬度鑄造裝甲鋼,布氏硬度HB241~302,屈服強(qiáng)度755~900Mpa,后來(lái)的坦克炮塔也一直沿用這種鑄鋼)。炮塔正面裝甲±40°范圍內(nèi)抗破450mm,抗穿350mm@30°/400mm@0°。其中432工程1968年型的炮塔正面20°截面厚度為624-575mm(下緣624mm:130+244+250;中間575mm:67+323+185)。炮塔后部平均厚度65mm。鋁合金夾層炮塔在1961年與另一種陶瓷柱陣列炮塔一起提交審核,因?yàn)樘沾芍桨傅慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度不理想而最終采用鋁合金夾層方案(如圖A-1/2),1964年開(kāi)始的434工程(后來(lái)的T-64A,68年批準(zhǔn)量產(chǎn),73年正式服役,因?yàn)榧夹g(shù)不算成熟,需要時(shí)間修正)最早的幾輛樣車直接用432工程改裝,因此裝甲結(jié)構(gòu)沒(méi)有變動(dòng)。 隨后批產(chǎn)的T-64A坦克炮塔采用ВНИИ-100提出的多層高硬度鋼復(fù)合裝甲(如圖A-4),這種裝甲的正面厚度為400-420mm,生產(chǎn)時(shí)需要把預(yù)制的高硬度軋制裝甲鋼板焊接到鑄造炮塔預(yù)留的空腔內(nèi)。雖然高硬鋼的抗穿性能十分優(yōu)秀,甚至超過(guò)了陶瓷球方案,但是抗破質(zhì)量系數(shù)不算高(不過(guò)比純鑄鋼要好)。此外這種裝甲的焊接結(jié)構(gòu)并不十分牢靠,因?yàn)榕谒A(yù)制的空腔較深,內(nèi)部的兩層鋼板實(shí)際上并沒(méi)有與鑄鋼基體焊在一起,全靠背板頂著。當(dāng)被炮彈擊中時(shí)很可能會(huì)造成背板焊縫開(kāi)裂。 1969年烏拉爾運(yùn)輸機(jī)械制造廠(УВЗ)的172工程的炮塔也采用了多層鋼復(fù)合裝甲(圖A-6),隨后這種裝甲就沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展下去,1972年開(kāi)始研制的172-2M樣車采用陶瓷填料,正面30°抗穿能力約435mm,抗破約520mm(主要功勞還是炮塔正面的屏蔽層)。1973年服役的T-72 Урал以及后來(lái)出口的T-72M,為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)、降低成本,同時(shí)保證必要的防護(hù)能力,就直接采用了純鋼的鑄造炮塔,正面30°截面的水平平均厚度410mm,各項(xiàng)防護(hù)系數(shù)標(biāo)定值為1.0(考慮到鑄造裝甲鋼,若標(biāo)準(zhǔn)靶板采用的鋼材強(qiáng)度更高,那么鑄鋼裝甲的防護(hù)系數(shù)實(shí)際上還要更低一些)。 從1973年開(kāi)始,新生產(chǎn)的T-64A坦克也不再使用多層鋼夾層的炮塔,轉(zhuǎn)而使用陶瓷球陣列復(fù)合裝甲(圖A-7/8)。這時(shí)候的陶瓷裝甲設(shè)計(jì)比起1961年的要成熟不少,T-64A的陶瓷球采用超高頻瓷(一種三元氧化鋁陶瓷,俄語(yǔ)中的超高頻陶瓷)制造,直徑約70mm,陶瓷球在炮塔中排成兩層,兩側(cè)炮塔正面裝甲內(nèi)的陶瓷球數(shù)量共190個(gè),左側(cè)98個(gè),右側(cè)92個(gè)(避開(kāi)同軸機(jī)槍位置)。炮塔主裝甲的厚度比起鋁合金夾層的型號(hào)更薄,防護(hù)能力卻與多層鋼裝甲相當(dāng),防護(hù)系數(shù)提高不少,在正面10-25°截面的水平厚度只有450-460mm,其中30°截面等質(zhì)量鋼厚度410mm112+138+138@30°,抗穿400,抗破450。此外陶瓷球裝甲的可靠性、耐久性以及抗多次打擊能力都比之前的裝甲結(jié)構(gòu)提高不少,因此陶瓷球裝甲被作為成熟技術(shù)一直這么使用下去。但是另外兩家的新坦克卻沒(méi)有繼續(xù)采用相對(duì)復(fù)雜的陶瓷裝甲,而是選擇了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的路線。 1979年服役的T-72A防護(hù)能力對(duì)比T-72和T-64A有顯著提高。72A對(duì)首上裝甲的各層厚度配比做了調(diào)整(圖B-12),從80+105+20改為60+105+50,增加了背面強(qiáng)度,增大了物理厚度。炮塔裝甲方面,183廠本想引入T-64A的陶瓷球裝甲生產(chǎn)技術(shù),但是發(fā)現(xiàn)需要的成本太高(包括引入設(shè)備、技術(shù)等)違背了降低生產(chǎn)成本的原則,加上考慮到出口外銷,更需要控制生產(chǎn)成本。于是T-72A的炮塔采用了廉價(jià)的鑄造鋼內(nèi)嵌石英砂的結(jié)構(gòu)(圖A-10),增大了復(fù)合裝甲的物理厚度(約為200+133+200,本質(zhì)上是鑄鋼的厚度更大了),它的炮塔看起來(lái)更為“豐滿”,這種結(jié)構(gòu)可能是432設(shè)計(jì)思想上的延續(xù)。首先鑄鋁和玻璃在毛子的教材里是類比的抗破材料,且玻璃在抗穿/破的等效上好過(guò)鑄鋁;石英砂組件可以直接嵌鑄在炮塔內(nèi),避免了原來(lái)鑄鋁組件頂部裸露帶來(lái)的擠脫缺陷(鑄鋁夾層是先把炮塔的鋼槽鑄造成型再注入鋁,而石英砂夾層則是直接把石英填料在模具內(nèi)固定好了再加入鋼水把炮塔鑄造成型)。T-72A炮塔的標(biāo)定抗穿能力為正向30°截面——410mm,抗破——500mm。 同樣的,1969年起由列寧格勒廠СКБ-2設(shè)計(jì)的T-80系列也有著類似的改進(jìn),1969年原型車219сп1的裝甲結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與多層鋼64A相差不大,1972年的219сп2則第一次使用純鑄造鋼炮塔。到了1976年定型生產(chǎn)的T-80首上裝甲和同時(shí)間段服役的T-72A一樣都改變了厚度配比,只不過(guò)T-80的裝甲是60+50+50+45,物理厚度仍然保持205mm不變,僅增加背板強(qiáng)度。1976年至1978年的T-80都采用純鑄鋼炮塔。1978年后開(kāi)始生產(chǎn)的T-80Б則換裝了和T-72A差不多的石英砂夾層鑄鋼炮塔。值得一提的是1974年有關(guān)工業(yè)部門開(kāi)始考慮提高坦克基礎(chǔ)裝甲鋼的強(qiáng)度,T-80系列坦克首先應(yīng)用了電渣重熔高強(qiáng)度軋制鋼裝甲,不過(guò)只有車體側(cè)面和首下裝甲板采用了高硬鋼,首上裝甲板并沒(méi)有應(yīng)用。1977年定型了БТК-1Ш和БТК-1兩種高強(qiáng)度鋼(前者的Ш代表電渣重熔),這些鋼材由烏克蘭的亞速鋼廠生產(chǎn),用其制造的裝甲板屈服強(qiáng)度可達(dá)1300Mpa,此外БТК-1最大的優(yōu)點(diǎn)就是淬透性很高,軋鋼最厚能做到160mm。隨后這種裝甲鋼也用在了T-64Б和T-64БВ上,并且在后來(lái)成為T-80БВ和T-80У復(fù)合裝甲夾層的重要組成部分。 T-72和T-80系列的復(fù)合裝甲開(kāi)始自成一脈的同時(shí),1976年哈爾科夫設(shè)計(jì)局也著手設(shè)計(jì)了新的“T-64”——476工程,它的首上結(jié)構(gòu)和T-80一樣是60+100+45(圖B-6),炮塔裝甲卻是全新的設(shè)計(jì)。但是只要烏斯季諾夫還是國(guó)防部長(zhǎng),就不會(huì)允許這種“T-64大改”服役。出于這種政治影響,1976年哈爾科夫設(shè)計(jì)局不得不利用476工程的設(shè)計(jì)和技術(shù)在219сп2底盤(pán)的基礎(chǔ)上發(fā)展478工程,實(shí)質(zhì)上就是T-80的底盤(pán)加上476工程的腦袋和6TD引擎。1976年478工程的炮塔(A型炮塔)防護(hù)方案是聚氨酯填充金屬框架單元,加上內(nèi)置主動(dòng)防護(hù)攔截彈發(fā)射器,前者就是“蜂窩裝甲”的雛形,理論模型最先由西伯利亞流體力學(xué)研究所提出。這種裝甲的被動(dòng)防護(hù)性能有較大提高,炮塔正面35°截面厚度為548mm(98+260+190),抗破達(dá)到520mm,能夠抵御БМ22在任何距離上的打擊。這款炮塔后來(lái)被作為1978年啟動(dòng)的219A早期方案沿用。但是80年代哈爾科夫和列寧格勒在219A項(xiàng)目上的合作嫌隙增大,矛盾凸顯。列寧格勒方面在1983年改用全新設(shè)計(jì)的炮塔(B型炮塔,圖A-11),取代了哈爾科夫早期的設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)的“蜂窩裝甲”主要部分由兩層鑄造成型的“蜂窩鋼板”+1層БТК-1Ш高硬度裝甲鋼組成(見(jiàn)附圖,鑄造鋼板正面預(yù)制深凹槽,背面預(yù)制淺凹槽,填充聚氨酯),布置在鑄造炮塔的預(yù)制槽中,裝甲板間縫隙和“蜂窩”填充聚氨酯。后來(lái)定型的T-80У/УД的炮塔夾層結(jié)構(gòu)還有修改,主要是在兩層“蜂窩裝甲”之間增加1層高硬鋼,復(fù)合層各層厚度:100mm蜂窩+20mm БТК-1+60mm蜂窩+80mm БТК-1(圖A-13),而作為“容器”的鑄造鋼裝甲各截面厚度不一,其中T-80УД的正面30°截面厚度約557mm。除了“蜂窩裝甲”,1991年還存在80У/УД的陶瓷裝甲方案(圖A-12),每側(cè)的組件內(nèi)用鋼約束8塊矩形陶瓷板,陶瓷板厚度約45mm。根據(jù)現(xiàn)有的資料可判斷該方案并沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用(炮塔陶瓷裝甲組件自1992年5月19日起,根據(jù)868法案不再保密;相比之下,蜂窩裝甲的圖紙?jiān)芗?jí)還沒(méi)去掉)。 1982年黎巴嫩戰(zhàn)爭(zhēng)中以色列的M48A5坦克裝備了“夾克衫”ERA以及M111尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈,防護(hù)和火力之強(qiáng)極大的震撼了毛子,尤其是采用整體鎢合金彈芯的105mm M111在性能上基本超過(guò)了蘇聯(lián)的125mm БМ22,能夠有效擊穿當(dāng)時(shí)包括T-64、T-72、T-80在內(nèi)的大部分蘇聯(lián)坦克的首上裝甲,一下子讓得蘇聯(lián)坦克的裝甲優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在,于是為了應(yīng)對(duì)迫在眉睫的“破防威脅”,1983年經(jīng)過(guò)代號(hào)“反射性”(ОКР“Отражаемость”)的升級(jí)項(xiàng)目后,T-64А/Б和T-80、T-80Б的首上都加焊了30mm厚的附加鋼板(圖B-3/4/8),T-72A則加焊了16mm的鋼板(圖B-13)。 而在1983年開(kāi)始新生產(chǎn)的T-64БВ和T-80БВ(64БВ和64Б+ERA是兩個(gè)型號(hào),不能簡(jiǎn)單對(duì)等,80Б和80БВ的區(qū)別同理)則不需要在首上加焊鋼板,因?yàn)槠鋺?yīng)用的新結(jié)構(gòu)已經(jīng)考慮了對(duì)抗新式動(dòng)能穿桿。其中T-64БВ首上復(fù)合裝甲的物理厚度相對(duì)以往的版本基本不變(205mm)(圖B-5),但是內(nèi)部夾層的層數(shù)和厚度比例有所調(diào)整(60裝甲鋼+35玻纖+30裝甲鋼+35玻纖+45裝甲鋼),不難看出裝甲鋼的相對(duì)質(zhì)量增加了許多,抗穿甲彈能力自然比原來(lái)的30+80+105+20更好,但是抗破甲彈能力稍次,不過(guò)這個(gè)問(wèn)題在大規(guī)模列裝“接觸”(包括K1/2/3/4,盒子編號(hào)不同,裝藥均為4С20)爆炸反應(yīng)裝甲后得以解決。T-80БВ的新首上結(jié)構(gòu)原理類似,只是厚度配比不同,而且這種結(jié)構(gòu)隨后也為T-80У/УД所沿用。蘇聯(lián)解體后烏克蘭新生產(chǎn)的T-84堡壘坦克的首上裝甲夾層厚度有變。(478Б工程:215mm:50鋼+35玻纖+30鋼+15間隙+35玻纖+50鋼(圖B-10); T-84M:225mm:50鋼+30玻纖+50鋼+15間隙+30玻纖+50鋼(圖B-11))PS:盡管換了新車體,但是80БВ、64БВ的炮塔仍然與80Б和64Б的相同,車體正面比炮塔正面還硬的車也就這倆了。 1983~1984年,烏拉爾方面開(kāi)始升級(jí)T-72A系列(T-72A改進(jìn)項(xiàng)目,184工程),其中主要內(nèi)容之一就是提高坦克的裝甲防護(hù)能力,除了安裝K1爆反外,基礎(chǔ)裝甲的升級(jí)更為重要。期間新生產(chǎn)的T-72A車體開(kāi)始采用多層間隙裝甲,最開(kāi)始的版本是去掉了原來(lái)72A首上裝甲里的兩塊玻璃鋼,用三層厚度為15mm裝甲鋼取而代之,這三層鋼板等距排列,鋼板與鋼板之間的間隙也是15mm(圖B-15)。后來(lái)以T-72Б命名生產(chǎn)的車體首上裝甲結(jié)構(gòu)又改了,厚度組成為:60鋼/10/10鋼/10/10鋼/10/20鋼/10/20鋼/10/50鋼(圖B-16)。 1984年,采用新炮塔的T-72開(kāi)始生產(chǎn),到了10月27號(hào)蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議才下發(fā)文件正式確定了T-72Б的編號(hào)。烏拉爾方面在1983年就已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試采用“反射板”(NERA)組件的新一代復(fù)合裝甲炮塔(圖A-14),即后來(lái)為我們熟知的T-72Б的“超級(jí)多利帕頓”炮塔。炮塔每側(cè)的特殊裝甲組件由19~21塊板狀反應(yīng)裝甲單元排列組成,每塊反應(yīng)裝甲單元由21mm的鋼裝甲、6mm的橡膠板加上3mm的薄鋁板構(gòu)成,實(shí)際上這種裝甲的工作原理與西方世界遍地開(kāi)花的“喬巴姆”裝甲如出一轍,地球上兩條路線鮮明的裝甲科技樹(shù)大有合并之勢(shì)。總的來(lái)說(shuō)反射板復(fù)合裝甲的防護(hù)系數(shù)比“蜂窩”裝甲要更好,但是需要占據(jù)的空間也更大,因此184工程的炮塔比起T-80У/УД的還要厚一點(diǎn),但是防護(hù)性能卻沒(méi)有拉開(kāi)很大的差距。 1987年,“接觸-5嵌入式動(dòng)態(tài)防護(hù)組件”(ВДЗ,即嵌入式爆反,K5的內(nèi)嵌裝藥為4С22)定型,1988年完成裝車。在此之前,1985年就開(kāi)始生產(chǎn)的T-80У(219A,1988年采用嵌入式爆反后的工程號(hào)-219АС,即我們現(xiàn)在看到的T-80У)和T-80УД,以及T-72Б只安裝“接觸”系列外掛式爆反,直到1988年才替換成K5。烏克蘭的T-64大改(T-64БМ 447AM1和T-64БМ2 447AM2)直到1999年才裝上K5。如果說(shuō)K1只是蘇聯(lián)坦克對(duì)付破甲彈的一種“附加”手段,那么對(duì)于安裝K5嵌入式爆反的坦克來(lái)說(shuō)這玩意可是裝甲防護(hù)的重要一環(huán),不可或缺,因此一般在評(píng)估防護(hù)能力時(shí)需要把ВДЗ也考慮在內(nèi)。加裝了K5的T-80У號(hào)稱正面能夠抵御穿深620mm的穿桿和破深1100mm的破甲彈頭。 1999年10月20日在643A靶場(chǎng)進(jìn)行的T-90與T-80У防護(hù)對(duì)比測(cè)試的報(bào)告中也體現(xiàn)出K5對(duì)于俄羅斯主力坦克的防護(hù)有多麼重要(想必在看了以上的內(nèi)容之后不難發(fā)現(xiàn)毛子三代坦克基礎(chǔ)復(fù)合裝甲的構(gòu)成中鋼所占比例很高,毫無(wú)疑問(wèn)裝甲鋼是對(duì)抗穿甲彈的最好材料,兼顧體積的同時(shí)保證面密度足夠高,但是也正是因?yàn)檫@樣,有時(shí)縱使有諸如蜂窩和反射板這樣的被動(dòng)防護(hù)結(jié)構(gòu)也沒(méi)有足夠的空間去干擾超高速的射流,不能完全抵御侵徹,因此爆反的重要性就不言而喻。而這種“爆反主防破、基甲主抗穿”的思路卻與多數(shù)西方坦克的防護(hù)設(shè)計(jì)理念背道而馳),沒(méi)有安裝K5的靶車基本全部被穿深大于650mm的破甲戰(zhàn)斗部貫穿,但同時(shí)這次試驗(yàn)也暴露出了K5對(duì)于防護(hù)串聯(lián)戰(zhàn)斗部破甲彈頭還是力不從心(串聯(lián)戰(zhàn)斗部的RPG-29大概率擊穿)。 從1985年開(kāi)始,УВЗ啟動(dòng)了T-72Б改進(jìn)項(xiàng)目(T-72БМ/БУ),1985年到1993年先后經(jīng)歷了185工程、186工程、187工程和188工程四個(gè)項(xiàng)目三個(gè)階段。其中86年的186工程實(shí)驗(yàn)性地安裝了鋼鐵研究院設(shè)計(jì)的焊接炮塔,到了187工程6輛樣車的后四輛都采用了焊接炮塔,其中3號(hào)車的七邊形炮塔方案為后來(lái)俄羅斯的T-90A所采用。187工程4、5、6號(hào)樣車的炮塔相比3號(hào)車的更寬大,同期烏克蘭的 478ДУ工程也采用了類似的焊接炮塔,都是來(lái)自莫斯科鋼鐵研究院的設(shè)計(jì)。和鑄造炮塔相比,焊接炮塔鋼材質(zhì)量更高、抗彈性能更好,此外還增加了炮塔內(nèi)部容積,當(dāng)然相對(duì)的,重量也有所增加。除了焊接炮塔的應(yīng)用,187工程5、6號(hào)車的車體經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì),摒棄了沿用30余年的68°大傾角首上,改成小傾角大厚度的口袋式復(fù)合裝甲(這種裝甲在70年代在哈爾科夫的480工程上就已經(jīng)有過(guò)論證,內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺少更詳細(xì)資料,一個(gè)可能的方案是在小傾角裝甲內(nèi)布置反射板,類似于早期M1的裝甲),不過(guò)最后187工程并沒(méi)有被采用。與187并行的188工程,升級(jí)方案相對(duì)保守,炮塔等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都與原來(lái)的72Б相同,1989年生產(chǎn)的樣車更換了新的車體,其首上裝甲結(jié)構(gòu)組成為:60鋼+5橡膠+3高硬鋼+19間隙+3高硬鋼+5橡膠+60鋼+10防中子層+50鋼。同年新生產(chǎn)的T-72Б也采用了這種結(jié)構(gòu)的首上裝甲(圖B-17)。 冷戰(zhàn)結(jié)束后俄羅斯和烏克蘭都為自己的三代車出口產(chǎn)品設(shè)計(jì)了焊接炮塔。俄羅斯的T-90С采用中硬度軋制裝甲鋼作為焊接炮塔的基礎(chǔ)裝甲框架,抗穿甲彈能力比鑄造炮塔的T-90要高出10%-15%。根據(jù)鋼鐵研究院的宣傳圖冊(cè),烏拉爾生產(chǎn)的焊接炮塔內(nèi)部安裝的夾層還是和T-72Б類似的反射板組件,具體結(jié)構(gòu)可能會(huì)是反射板組件在前,1~2層裝甲鋼在后。烏克蘭 478БЭ和478ДУ的炮塔復(fù)合裝甲采用三層高硬度裝甲鋼焊接構(gòu)成模塊框架,再將這個(gè)模塊焊接在炮塔主體框架的前臉上,由于三層鋼結(jié)構(gòu)留出的預(yù)制填料槽的法向尺寸相對(duì)較小,故仍然繼續(xù)使用原T-80УД的“蜂窩”裝甲夾層。這種焊接炮塔的抗穿性能(不帶爆反,后同)比T-80УД的鑄造炮塔要高出15%,抗破性能——13%。 再往后,俄烏兩國(guó)的三代坦克想要增加防護(hù)性能基本都依靠加裝主動(dòng)防護(hù)或披掛爆反(如“屏障”、“利刃”;“競(jìng)技場(chǎng)”和“化石”等等),防護(hù)模式從被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng),而基礎(chǔ)復(fù)合裝甲的形式也基本沒(méi)有再改的了,新的設(shè)計(jì)都直接應(yīng)用在了新一代坦克上。 Thread-A:炮塔裝甲
Thread-B:車首裝甲
蘇聯(lián)坦克設(shè)計(jì)一直以極高的緊湊性著稱,體積和重量都比同期西方坦克要小得多,三大指標(biāo)卻毫不遜色、甚至某些方面呈壓倒之勢(shì),這在很大程度上得益于總體設(shè)計(jì)的成功,而總體設(shè)計(jì)之中最為重要的一環(huán)就是裝甲布局的選擇和裝甲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 早期車體復(fù)合裝甲均為簡(jiǎn)單的“三明治”結(jié)構(gòu),直接通過(guò)材料的匹配實(shí)現(xiàn)較好的抗彈性能;炮塔則是根據(jù)偉大的衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的最優(yōu)裝甲分布精心設(shè)計(jì)的,巧妙地在鑄造裝甲中增添了復(fù)合結(jié)構(gòu),從鑄鋁到陶瓷裝甲、再到鑄鋼-石英砂夾層,最后發(fā)展到蜂窩填料和反射板組件,經(jīng)歷了由簡(jiǎn)到繁再化繁為簡(jiǎn)、最后再變得復(fù)雜的曲折過(guò)程,這些設(shè)計(jì)都兼顧了對(duì)抗動(dòng)能彈和化學(xué)能彈藥的需求。從表格中我們可以看到80年代之前的蘇聯(lián)主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲的等質(zhì)量鋼裝甲厚都超過(guò)了300mm,基本能夠?qū)勾┥?00mm左右的動(dòng)能彈,對(duì)破甲彈的防護(hù)性能更是顯著提高到了450mm以上,尤其是首上抗破系數(shù)基本都在1.3以上,但是厚度系數(shù)都比較慘。 70年代末到80年代初經(jīng)過(guò)一系列小幅度改進(jìn)后,我們經(jīng)過(guò)比較不難看出蘇聯(lián)復(fù)合裝甲的實(shí)質(zhì)走向——抗穿系數(shù)逐漸遞增,抗破系數(shù)逐漸走低,空間防護(hù)系數(shù)基本都遞增。抗穿甲彈的相關(guān)防護(hù)系數(shù)漲幅比抗破甲彈的要大得多。這表明穿甲彈的威脅在那個(gè)年代日益增長(zhǎng),尤其是重合金一體穿桿的應(yīng)用,把極限穿透速度減少了三位數(shù)。加強(qiáng)抗穿性能,一直以來(lái)裝甲鋼是最廉價(jià)也最有效的材料,在保證強(qiáng)度的同時(shí)增加面密度,何樂(lè)而不為。于是裝甲鋼所占的比例逐漸增加,相應(yīng)的為了盡量不影響坦克總體性能,裝甲的體積都?jí)嚎s在一定的范圍內(nèi)。甚至T-72和T-80都裝上了純鋼炮塔,但是這種裝甲厚達(dá)400+mm的純鋼炮塔卻沒(méi)有給坦克帶來(lái)很大的增重,這得歸功于低輪廓外形設(shè)計(jì)了。多數(shù)坦克經(jīng)過(guò)改進(jìn)的首上復(fù)合裝甲厚度基本上保持在205-220mm之間,炮塔平均厚度基本不超過(guò)600mm。由于用于“等效減重”的抗破增益部分的比例不斷降低,對(duì)破甲彈的防護(hù)效率不增反降。 爆炸反應(yīng)裝甲的應(yīng)用瞬間逆轉(zhuǎn)了抗破系數(shù)走低的趨勢(shì),而且85年前后新設(shè)計(jì)的坦克炮塔都加入了新結(jié)構(gòu)以求更有效的干擾射流和穿桿,主要應(yīng)用的是蜂窩裝甲和反射板。前者通過(guò)在蜂窩鋼板兩面預(yù)制的凹槽內(nèi)填充聚氨酯構(gòu)成“反應(yīng)單元”,當(dāng)射流沖進(jìn)裝甲時(shí)會(huì)在聚氨酯中產(chǎn)生應(yīng)力波,而大部分應(yīng)力波在聚氨酯與鑄鋼兩種聲阻抗差異很大的交界面發(fā)生反射,通過(guò)正面深凹槽的匯聚作用反過(guò)來(lái)擠斷侵徹的射流;穿入鋼板的射流在其中又產(chǎn)生新的應(yīng)力波,新的波在傳播到背面時(shí)透射到背面的聚氨酯中,此時(shí)通過(guò)背面凹槽的聚焦作用再次對(duì)射流施加干擾,多層的蜂窩組合效果更好。此外蜂窩鋼板本身也是理想的抗穿材料,中間加上的高硬鋼效果更佳。
反射板也是利用射流能量干擾射流本身的高效率防護(hù)結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)教材稱之為反應(yīng)裝甲,毛子叫它反射板,歐美普遍稱呼為NERA(非含能反應(yīng)裝甲),其工作原理就是依靠射流沖擊板狀單元反應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)械形變和應(yīng)力波推動(dòng)背面韌性較高的橡膠-金屬材料劇烈運(yùn)動(dòng),從而對(duì)射流施加橫向的作用力,造成射流折斷,降低了穿深。反射板的作用效果依托于傾角大小,角度越大效果越顯著。這種裝甲結(jié)構(gòu)需要在每個(gè)單元之間留出一定的空間供背面材料運(yùn)動(dòng)以切割射流,因而需要占據(jù)較大的空間,若板間間隙不足,面對(duì)穿桿時(shí)很難造成有效的干擾。好在毛子反射板組件的主要材料就是鋼板,強(qiáng)度有保證,通常情況下起到了大傾角間隙裝甲的效果,因此抗穿甲彈能力對(duì)比蜂窩裝甲也不遑多讓。
值得一提的是,比起毛子,NERA在西方坦克上應(yīng)用更廣泛,主要原因就是英國(guó)對(duì)喬巴姆復(fù)合裝甲的推廣(看檔案內(nèi)的描述,大英巴不得每個(gè)北約國(guó)家都用上),根據(jù)現(xiàn)今公開(kāi)的檔案,喬巴姆本質(zhì)上是采用了NERA結(jié)構(gòu)的復(fù)合裝甲,基本思路是前半段NERA負(fù)責(zé)干擾射流并使其減速,后半段的裝甲鋼或者其他用于消耗對(duì)抗的材料如陶瓷負(fù)責(zé)擋住前端射流以及后續(xù)被削弱的射流(射流速度降低到一定程度,背面強(qiáng)度不可忽略,這也正是為什么裝甲鋼或者其他高強(qiáng)度材料一般至于反應(yīng)組件后的原因,此外目前除了T-64以外的坦克都沒(méi)有證據(jù)能夠證明主裝甲實(shí)際應(yīng)用過(guò)陶瓷材料,只不過(guò)現(xiàn)在陶瓷確實(shí)很熱門,應(yīng)該是以后發(fā)展的趨勢(shì)之一)。西方坦克的裝甲設(shè)計(jì)多以空間換防護(hù),應(yīng)用NERA確實(shí)能得到相當(dāng)優(yōu)異的抗破甲性能,也不需要安裝爆炸反應(yīng)裝甲,這種思路幾乎和蘇聯(lián)坦克裝甲設(shè)計(jì)思想相悖,因?yàn)樗加玫目臻g太大了,對(duì)總體減重、減少正面投影等等都是不利因素。85年的豹2A4的炮塔前裝甲LOS高達(dá)860mm,但是面密度僅3500kg/m3,只相當(dāng)于450mm厚的鋼裝甲板,考慮到內(nèi)部的空間較大對(duì)穿桿的干擾會(huì)相對(duì)比較顯著,抗穿能力可能大于450mm,抗破應(yīng)大于800 mm。再看看稍早一些的,80年代初美國(guó)的M1主戰(zhàn)坦克也采用了類喬巴姆的復(fù)合裝甲,其炮塔的物理厚度約為660mm~700mm,水平厚度約760~850mm,根據(jù)官泄資料可知其炮塔正面標(biāo)定的抗穿能力為400mm,抗破——750mm;車體防護(hù)性能根據(jù)教材估算為抗穿400mm,抗破——625mm。這比起同期蘇聯(lián)坦克并沒(méi)有多優(yōu)秀(加上1985年后的蘇聯(lián)主要坦克均裝備了接觸反應(yīng)裝甲,因此喬巴姆優(yōu)異的抗破甲彈系數(shù)總體而言并沒(méi)有在那時(shí)候體現(xiàn)出任何優(yōu)勢(shì)),在這里就不必再說(shuō)那些單憑LOS值就能判斷防護(hù)性能的各路神論了~ 根據(jù)現(xiàn)在看到的資料,M1以及其他西方坦克裝甲車輛的后續(xù)裝甲升級(jí)也應(yīng)當(dāng)有著相似性,主要在富余的裝甲夾層空間內(nèi)增添抗穿增益的材料,以及改進(jìn)抗破增益部分的結(jié)構(gòu),增加防護(hù)系數(shù)。
沒(méi)有無(wú)往不利的矛,也沒(méi)有堅(jiān)不可摧的盾 。甲彈斗爭(zhēng)永遠(yuǎn)都在僵持著,冷戰(zhàn)時(shí)期鐵幕兩側(cè)的裝甲力量基本維持著平衡態(tài)。但是就坦克防護(hù)性能來(lái)說(shuō)還是需要結(jié)合實(shí)際情況加以分析,單純的數(shù)據(jù)比拼都沒(méi)有實(shí)際意義。以上給愛(ài)好坦克裝甲車輛的同志們簡(jiǎn)單總結(jié)了蘇聯(lián)主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲的來(lái)世今生,望能有所裨益。 Reference1. 曹賀全、趙保榮、徐龍?zhí)茫堆b甲防護(hù)技術(shù)》,2012,兵器工業(yè)出版社 2. 張自強(qiáng)、張銳生、趙保榮、魏中傳,《裝甲防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)》,2000,兵器工業(yè)出版社 3. 王儒策、趙國(guó)志,《彈丸終點(diǎn)效應(yīng)》,1993,北京理工大學(xué)出版社 4. 《裝甲兵武器裝備論證手冊(cè)》,中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社 5. 《20世紀(jì)國(guó)產(chǎn)裝甲車輛III 1946-1945》 6. Василий Чобиток等,<<主戰(zhàn)坦克T-64——50年軍旅生涯>> 7. 莫斯科鋼鐵研究院,《終點(diǎn)彈道學(xué)的應(yīng)用實(shí)務(wù)》(俄語(yǔ)) 8. СЕРГЕЙ ЗГУРЕЦ,《烏克蘭武器》,2011 9. С.Устьянцев,Д.Колмаков,<<Т-72/Т-90>> 10. А.С.Ефремов等,<<Уроки Танкостроения>> 11. Б.А.Григоряна等,<<Защита Танков>> 12. Rolf Hilmes,< 13. T-72教學(xué)掛圖 14. T-72 Turret Armor Exposed, Journal of Military Ordnance, May 2002, Volume12, No.3 15. http://btvt./ 16. http://www./ 18. http://fofanov.armor./Tanks/TRIALS/19991020.html 30. http:///blog/ 31. CIA Report, Proposal for Interagency Intelligence Memorandum on Soviet Armor Program 32. CIA Report, Special Armor Security Classification guide 33. WO 194/1323 Feasibility study on Burlington Chieftain |
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