坦克百年之后七十年:蘇聯(lián)戰(zhàn)后坦克防御論(上)
聲明:
1.本文的目的是對蘇聯(lián)(蘇俄烏)戰(zhàn)后坦克七十多年發(fā)展過程中的防護設(shè)計進行粗淺的講解。但本人才疏學(xué)淺,并不能涉獵全部,包含一定個人理解,本文拋磚引玉,如有大佬看出錯誤還望指正。
2.本文的內(nèi)容不會過多涉及火力和機動方面。
3.本文僅討論基礎(chǔ)的坦克,不包含水陸坦克、坦克底盤衍生的自行火炮、突擊炮、坦克殲擊車、火力支援車、導(dǎo)彈坦克等。
4.注意:本文討論防御設(shè)計僅討論理論性能,實際生產(chǎn)工藝等導(dǎo)致的裝甲開裂、崩落等均不在討論范圍。
5.注意:本文所指裝甲傾角均為與豎置方向夾角。
6.本人在討論俄羅斯與烏克蘭坦克型號中不帶立場,如果您自帶立場或者認(rèn)為作者帶立場,建議您退出。
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8.參考資料與文獻會注明在文末,特別注意:參考文獻格式不是標(biāo)準(zhǔn)格式。
閱前提示:本文特別長。
一、末代重型坦克的防護
在二戰(zhàn)結(jié)束之后的很長一段時間里,蘇聯(lián)都在繼續(xù)進行著對重型坦克的探索。蘇聯(lián)的戰(zhàn)后重型坦克特點是鮮明的:對傳統(tǒng)全口徑穿甲彈出類拔萃的全向防護水平、低矮的車身輪廓、大量應(yīng)用的大傾角裝甲以及弧面裝甲的設(shè)計。相比于西方戰(zhàn)后重型坦克更突出的火力系統(tǒng),蘇聯(lián)戰(zhàn)后重型坦克則在防護系統(tǒng)上著墨更多。
1.1?舊思路的延續(xù)
早在1943年11月,第二次世界大戰(zhàn)還在進行中時,面對德軍層出不窮的新坦克裝甲車輛,GABTU就提出了對新重型坦克的設(shè)計指標(biāo),要求設(shè)計一種新的戰(zhàn)斗全重55噸的重型坦克,大幅度提升車輛的防護能力。該項目由SKB-2設(shè)計局和VNII-100(100號研究所)各自展開,互為競爭關(guān)系。前者的產(chǎn)品即701工程,后來成為IS-4重型坦克;后者的產(chǎn)品則是252/253工程,它們還有著在各種軍事游戲中都非常出名的名字:IS-6重型坦克。[1][2]
1.1.1 701工程的防護設(shè)計
701工程的裝甲理所當(dāng)然的大量應(yīng)用大傾角裝甲,衛(wèi)國戰(zhàn)爭中的實際經(jīng)驗已經(jīng)說明大傾角裝甲的有效性。701工程有著多達(dá)7臺樣車(圖1),火力和防護系統(tǒng)都有改進,但基本的裝甲傾角和布局未做大規(guī)模的改變。701工程的首上采用三面拼接的形式,但這種形式并不算非常前衛(wèi),早在125工程、126工程(T-126SP)以及T-50輕型坦克上就出現(xiàn)過(圖2)。


701工程的0-4號樣車,首上采用120mm/60度均質(zhì)鋼,駕駛員觀察窗位置為200mm/45度鑄造均質(zhì)鋼,首下為120mm/40度均質(zhì)鋼。701工程的早期樣車車體側(cè)面防護設(shè)計較為多樣,雖然均為大傾角,但厚度和傾角均有差距。如701工程2號樣車的車體側(cè)面上部為30度傾角(圖3),這一點和后來量產(chǎn)的IS-4一致,但701工程3號樣車上又將車體側(cè)面傾角增大到50度,厚度則減薄至120mm(圖4)。701工程早期樣車的車體側(cè)面下部均為垂直均質(zhì)鋼,且底盤都有小傾角的V形底設(shè)計。
701工程早期樣車的炮盾厚150mm,為弧形,炮塔側(cè)面為160mm/20度均質(zhì)鋼,后部為160mm/30度均質(zhì)鋼。
701工程早期樣車車體后部的裝甲分三段,分別為120mm/37度、120mm/32度和120mm/31度均質(zhì)鋼。


701工程非常注重全向防護,其側(cè)后方向的防護水平遠(yuǎn)超之前所有蘇德坦克,正面的防護提升也遠(yuǎn)超其前輩IS-2重型坦克。
但在1944年使用繳獲的德制75mm和88mm火炮(分別為88mm Pak-43和75mm Kwk-42)對701工程的樣車進行射擊測試的結(jié)果卻有些出人意料。試驗中,701工程車體的60度航向角和炮塔的30度航向角都能完美防御Pak-43和Kwk-43,但首上駕駛員觀察窗位置和炮塔右側(cè)用于安裝Tsh-17炮手瞄具的鼓包卻被88mm炮輕易擊穿(圖5)。

針對測試暴露出的問題,701工程的炮塔正面(炮盾)被加厚至200mm,駕駛員觀察窗位置的工藝改為焊接,并在后續(xù)的樣車中取消了炮塔鼓包的設(shè)計。同時,為應(yīng)對后續(xù)可能出現(xiàn)的德國105mm-128mm火炮,701工程項目被要求將首上厚度增加至至少140mm,兩側(cè)拼接部分增厚至140-160mm。這些裝甲改動最終延續(xù)到了量產(chǎn)的IS-4重型坦克上(圖6,圖7)。


量產(chǎn)的IS-4重型坦克的最終裝甲布局為:首上140mm/60度、首下160mm/40度、前部拼接部分160mm/60度;車體側(cè)面上部160mm/30度、下部160mm/0度(底部30mm/60度,V形底結(jié)構(gòu));車體后部上部為100mm/37度;炮盾250mm/弧形;炮塔側(cè)面160mm/40度;炮塔后部170mm/21-49度。該車各處裝甲均為均質(zhì)鋼裝甲。
IS-4M相比IS-4裝甲并無改進。701工程到IS-4M的部分圖紙如下(圖8、圖9、圖10)。



1.1.2 252/253工程的防護設(shè)計
252/253工程,也即IS-6的裝甲設(shè)計整體布局上和IS-4很相似,都采用了三面拼接的首上結(jié)構(gòu),但IS-6的首上傾角更大,足足增加至65度。IS-6車體側(cè)面的傾角也更大,達(dá)到了45度。
IS-6的具體裝甲布局為:首上100mm/65度、首上駕駛員艙蓋110mm/65度;車體側(cè)面上部120mm/45度、下部100mm/0度、最下部有V形底設(shè)計;車體后部60-75mm/60度;炮塔正面150mm/弧形;炮塔側(cè)面150mm/7-50度;炮塔后部100mm/7-50度(圖11)。該車各處裝甲均為均質(zhì)鋼裝甲。

然而,盡管IS-6的裝甲傾角更大,但其裝甲厚度幾乎全方位的低于IS-4/IS-4M,最終導(dǎo)致IS-6的防護水平全面低于IS-4/IS-4M。這一點也是導(dǎo)致IS-6項目終結(jié)的原因之一。需要強調(diào)的是,IS-6有252工程和253工程兩個版本,前者為機械傳動,后者為電傳動,裝甲沒有區(qū)別。一些文章和視頻稱IS-6是為了模仿德國電傳動而制造的試驗車,這是不正確的,IS-6首先是獨立設(shè)計的重型坦克,附加了一個試驗電傳動的版本而言。
1.2 新思路:箭簇與鍋蓋
1.2.1 新思路的起點
在前文我們提到,701工程的裝甲布局是較為保守的,但這并不代表在設(shè)計過程中蘇聯(lián)設(shè)計師沒有探索過更先進的布局。在701工程被定名701工程之前,其早期方案被稱為“K坦克”。K坦克的方案中,有著大傾角三面拼接首上裝甲和形似“鍋蓋”的炮塔,該方案被稱為“KK”坦克(圖12,圖13),是坦克世界中K2坦克的原型(圖14,圖15,圖16)。





KK坦克奇特的外形使得該車前部看起來像IS-3,側(cè)面和后部看起來像IS-4。盡管該車的方案并未得以采用,但對后續(xù)IS-3等坦克的發(fā)展起到了一定啟發(fā)作用。
1.2.2 IS-2現(xiàn)代化項目與弧面車體
在IS-6項目之初,曾作為IS-2現(xiàn)代化項目提出的方案具有奇特的外觀。其車體計劃由鑄造制成,車體四周都呈光滑的圓弧形。該方案僅有手繪圖(圖17)和木制模型(圖18),但成為了后來正式的IS-6的發(fā)展基礎(chǔ)。


1.2.3 703工程的防護設(shè)計
703工程,定型后成為蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)中最后的量產(chǎn)重型坦克IS-3。其樣車最初被稱為Kirovets-1(圖19)[3],擁有主體鑄造頂部焊接的炮塔。但該樣車車體首上為傳統(tǒng)的單面傾斜裝甲。在隨后的改進中,703工程的車體被重新設(shè)計,首上改為了兩面拼接的箭簇形式。由于水平方向也有傾角,箭簇首上的布局可以使得坦克取得比豎置方向傾角更大的綜合傾角。如IS-3首上兩面拼接部分從側(cè)面看傾角只有56度,但綜合傾角能達(dá)到61度。
IS-3同樣注重全向防護,其車體側(cè)面上部從外面看是外傾的,但這只是個假象。IS-3實際的車體上部裝甲是內(nèi)傾的,但外側(cè)安裝了儲物箱將其填補為了“外傾”。這樣的設(shè)計一方面增強了車體側(cè)面上部對全口徑穿甲彈的防護水平,另一方面也可以提前引爆破甲戰(zhàn)斗部,對聚能彈藥具備一定防護效果(圖20)。


IS-3重型坦克首上為兩面拼接,110mm/56度(綜合110mm/61度)、首上上部駕駛員艙蓋部分110mm/72度;首下110mm/63度;車體側(cè)面上部為30mm/30度外板+90mm/60度內(nèi)板、下部為90mm/0度、底部帶有V形底設(shè)計;車體后部60mm/68度。其炮塔前部厚250mm、側(cè)面厚75-220mm不等(自下至上遞減)、后部厚75-220mm不等(自下至上遞減)。該車各處裝甲均為均質(zhì)鋼裝甲。
IS-3的防護水平,尤其是側(cè)后防護水平實際上不如IS-4,但相比于IS-4高達(dá)60噸的全重,其48噸的重量堪稱輕盈。依靠更加優(yōu)秀的外形設(shè)計,IS-3的正面防護水平并不遜色IS-4/IS-4M多少,這無疑是非常成功的。
IS-3M的裝甲與IS-3沒有區(qū)別。
1.2.4 IS-6的改進
在因為較弱的防護和機動能力敗給701工程后,NII-48(第48號研究所)還對IS-6進行了一定程度上的改進,應(yīng)用了箭簇首上和全新設(shè)計的炮塔。該方案僅有設(shè)計圖,沒有樣車,被Wargaming加入坦克世界中,稱為252U工程。該車由于基于IS-6改進,IS-6本身首上傾角就很大,在改為箭簇之后綜合傾角大的可怕(圖21)。盡管該版本的252工程沒能制造樣車,但對后來IS-7的研發(fā)起到了一定促進作用。[2][4]

1.2.5 箭簇巔峰:IS-7系列重型坦克的防護設(shè)計
在IS-6重型坦克的項目失敗之后,VNII-100又很快于1945年投入了新一代重型坦克的研發(fā)工作當(dāng)中,即IS-7,工廠代號257工程。需要特別指出的是,IS-7的項目編號下其實包括257工程、258工程、259工程、260工程、261工程等一系列坦克,最終定型的IS-7為260工程,但在1945年,IS-7還指的是257工程。[5]
257工程的防護要求還要高于701工程,但重量指標(biāo)并沒有放寬,因而設(shè)計團隊使用了更多更激進的防護方案來增強其防護水平。257工程除首上采用箭簇構(gòu)型并加厚到150mm外,其車體側(cè)面頭一次采用了船型車體。257工程的車體上部為內(nèi)傾,傾角較小但厚度極厚,甚至超越了首上厚度,車體下部則是完整的大傾角內(nèi)傾,沒有垂直段(圖22)。其炮塔采用“鍋蓋”樣式的圓形炮塔。

在后續(xù)的發(fā)展中,IS-7項目對裝甲構(gòu)型進行了多次修改。
其中,259工程1號樣車與257工程相比變化不大,其首上為150mm/64度(綜合傾角未知,但會更大),首下傾角高達(dá)50度,厚度未知,但從圖紙來看,應(yīng)該在120mm左右,可以說,當(dāng)時幾乎全部的中型坦克甚至很多重型坦克的首上都達(dá)不到該車首下的防護水準(zhǔn)。車體側(cè)面的裝甲結(jié)構(gòu)沒有進行大的修改 ,但下部在船型車體的外部加裝了薄的垂直裝甲板,可能是為了保護行走機構(gòu)(圖23)。除此之外,259工程的炮塔后部和車體后部的傾角都有所增大,行走機構(gòu)也進行了修改。

260工程早期的裝甲構(gòu)型依舊與259工程相同(圖24),但在后期進行了大規(guī)模的修改,并最終定型為IS-7。

定型的IS-7和260工程早期樣車結(jié)構(gòu)的對比如下圖所示(圖25)。?

作為40年代末的極限參數(shù)坦克,IS-7重型坦克的防護水平甚至要遠(yuǎn)超防護本就出色的IS-3/IS-3M和IS-4/IS-4M,達(dá)到極高的水平。相比早期型的260工程,IS-7的側(cè)面裝甲改為了圓滑的弧形內(nèi)傾(圖26),這一設(shè)計在后續(xù)的T-10M重型坦克上還有繼承。除此之外,IS-7還將炮塔前后修改為更光滑的球形。
最終定型的IS-7裝甲分布如下(圖27):首上150mm/58度(綜合傾角未知)、首下150mm/50度;車體側(cè)面上部為150mm/52度、下部為100mm弧形內(nèi)傾裝甲,角度從63度遞減至10度、底部有20mm/72度V形底設(shè)計;炮塔為球形變截面設(shè)計,前部厚度最厚可達(dá)250mm;炮塔側(cè)面厚200-140mm;炮塔后部厚180-60mm。該車各處裝甲均為均質(zhì)鋼裝甲。


盡管IS-7的防護在全方位都達(dá)到了前所未有的水平,但其68噸的全重以及高昂的造價與當(dāng)時蘇聯(lián)裝甲兵建設(shè)的要求格格不入,最終被拒絕進入蘇軍服役。
1.2.6 箭簇的最后作品:T-10系列重型坦克
T-10系列重型坦克的先祖730工程最早被稱為IS-5,最早可追溯至1944-1945年,在IS-6和IS-7相繼被拒絕后,才獲得了重新出山的機會。該車最初的服役編號被改為IS-8,后來又隨著去斯大林化被改為T-10,于1953年在車?yán)镅刨e斯克正式量產(chǎn)。
T-10系列重型坦克的防護應(yīng)分為兩部分來看:
?T-10(730工程)、T-10A(267工程sp1/731工程)、T-10B(267工程sp2/733工程)
前期的T-10以及改進型裝甲構(gòu)型相同。T-10的裝甲設(shè)計大量借鑒了IS-3上已經(jīng)成熟的手段,外形也與IS-3頗為相似。T-10的首上和IS-3相同為兩面拼接式的箭簇首上,但厚度更厚,加厚至120mm,傾角也增加至61度(圖28)。其炮塔和IS-3也是類似的“鍋蓋”樣式,鑄造焊接結(jié)合,但T-10的炮塔鑄造部分更多(圖29)。厚度上,T-10的炮塔側(cè)面和后部則要薄于IS-3。[6]
T-10的車體側(cè)面設(shè)計與IS-4更接近,但又結(jié)合了一部分IS-7項目中的布局方式,具體為:上部148mm/47度外傾、中部80mm/50度內(nèi)傾、下部80mm/0度、底部有57度傾斜的B形底設(shè)計。該車各處裝甲均為均質(zhì)鋼裝甲。
T-10A和T-10B的改進均集中在火控方面,未對裝甲進行修改。


?T-10M(272工程/734工程)
T-10M的裝甲結(jié)構(gòu)相比T-10/T-10A/T-10B有改進,但不多。其最大改進是將車體側(cè)面中段和下段改為了和最終版IS-7相同的弧面內(nèi)傾裝甲,但厚度更薄,僅有80mm均質(zhì)鋼(圖30)[6]。此外,T-10M還換上了改進自265工程(T-10系列重型坦克的改進原型車之一)的大尺寸炮塔,以容納占用空間更大的火控設(shè)備。
除此之外,T-10M裝甲和T-10/T-10A/T-10B沒有區(qū)別。

T-10系列重型坦克的防護水平其實遠(yuǎn)不能與IS-7相提并論,甚至也不如構(gòu)型傳統(tǒng)的IS-4/IS-4M。其炮塔防護水平被認(rèn)為和IS-3相當(dāng),首上防護水平也只是略強于IS-3。但T-10系列重型坦克戰(zhàn)斗全重僅有55噸,其在防護性能上的妥協(xié)被認(rèn)為是可以接受的。
1.3?巔峰與終結(jié):后T-10時代重型坦克的防護設(shè)計
早在T-10重型坦克開始生產(chǎn)時,蘇聯(lián)重型坦克的防護設(shè)計就隨著其計劃中的替代品752工程和777工程進入了全新的階段。蘇聯(lián)設(shè)計師們在原先箭簇首上和船型內(nèi)傾車體的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展,理所當(dāng)然使車體首上和側(cè)面都用上了圓滑的弧形變截面裝甲。在這一時期的典型設(shè)計包括752工程、777工程、277/278工程和279工程。
1.3.1 752工程的防護設(shè)計
1953年,SKB-2向軍方提交了新式重型坦克設(shè)計的兩個版本,其中重量較輕的版本即752工程。752工程戰(zhàn)斗全重45.3噸,與IS-3相近,甚至還低于后者。它和777工程一起,首次在車體上應(yīng)用了圓弧面的鑄造裝甲。圓弧形首上裝甲越高角度越大,可以減薄裝甲卻不改變防護水平,和球形炮塔的原理類似。
752工程的變截面鑄造首上最薄處為90mm,最厚處達(dá)175mm。值得一提的是,其車體側(cè)面采用船型車體,但并不是如257工程那樣先外傾一段再內(nèi)傾一段,而是車體頂板直接銜接了內(nèi)傾傾斜裝甲板,其厚度從125-148mm不等(圖31)。[7]
752工程僅僅只有45.3噸的重量,但其防護水平已經(jīng)可以比肩IS-7,防護水平上是極大的飛躍。

1.3.2 777工程的防護設(shè)計
1953年SKB-2提交的兩份設(shè)計中重量較大的那一個版本即為777工程。777工程延續(xù)了蘇聯(lián)重型坦克低矮的傳統(tǒng),并將其發(fā)揮到極致,其全高僅有2.1米,整體形態(tài)看上去非常低,有些神似后來的蘇聯(lián)三代MBT,其低矮的偏心圓炮塔甚至有了一些T-64/72/80的味道。
777工程的首上也為弧形變截面鑄造車體,裝甲最厚處為175mm,但首上角度比752工程的角度更大。其車體側(cè)面也是直接從車體頂板銜接,但銜接的是弧形內(nèi)傾裝甲板(圖32)。[7]

1.3.3 277/278工程的防護設(shè)計
277/278工程如同777工程一樣追求低矮化設(shè)計,但不如777工程那樣極端,總高為2.3米。277工程和278工程的裝甲設(shè)計基本相同,實際上278工程僅僅是277工程的燃?xì)廨啓C版本。
277/278工程的首上沿襲了752工程和777工程的圓弧形,而且不但側(cè)向截面為圓弧形,俯視也為圓弧形。該車首上厚度從140mm遞減至89mm,角度從60度遞增至70度;首下厚度153mm/50度-138mm/55度。277工程的車體側(cè)面相比IS-7和T-10也有變化,該車并沒有上部的裝甲外傾段,而是直接從車體頂板的銜接處開始安裝弧面內(nèi)傾裝甲,上部為60度傾斜逐漸過渡到下部0度垂直,整體形狀類似777工程的車體側(cè)面(圖33)。該車炮塔正面為290mm/30度-139mm/60度的變截面;炮塔側(cè)面為236mm/30度-138mm/55度的變截面。[8]


277工程的樣車在1959-1960年間進行了測試,但其測試結(jié)果并不如人意。其首上被85mm破甲彈多次擊穿,首下則被122mm穿甲彈多次擊穿。由于均質(zhì)鋼重型坦克對破甲彈的無力出現(xiàn)被破甲彈擊穿的情況是可以理解的,但被122穿甲彈擊穿的結(jié)果似乎并不合理。個人推測可能是被M-62火炮所發(fā)射的炮彈擊穿,也有可能與其鑄造車體的強度有關(guān)。
1.3.4 770工程的防護設(shè)計
770工程的裝甲布局與277/278工程非常相似,也是采用圓形鑄造炮塔,弧面鑄造車體裝甲,且車體側(cè)面和277/278工程一樣,由車體頂板直接銜接了弧形內(nèi)傾的側(cè)面裝甲。770工程首上裝甲為138mm/60度-85mm/70度變截面;首下為187mm/42度-156mm/51度;炮塔正面為260mm/30度-90mm/70度的變截面(圖35)。[9][14]


770工程盡管裝甲布局與277/278工程類似,但其首下更厚,在試驗中,車體±60度角內(nèi)能完全防御200米距離發(fā)射的122mm穿甲彈。
1.3.5?279工程的防護設(shè)計
279工程是所有蘇聯(lián)重型坦克防護設(shè)計的巔峰與絕唱。其擁有四條履帶,車體整體呈飛碟狀,炮塔為圓形炮塔。與之前的型號僅僅是首上采用弧形變截面鑄造裝甲不同,279工程車體整車均為變截面鑄造,全向防御能力極強。279工程首上首下均為為變截面弧形裝甲,首上為265mm/45度-93mm/75度漸變,首下為258mm/45度-121mm/70度漸變。279工程車體側(cè)面也為變截面弧形,中部為182mm/45度。其炮塔也大幅增厚,正面最厚處可達(dá)305mm,炮塔側(cè)面為305mm/30度-217mm/50度漸變(圖37)。279工程可以說是蘇聯(lián)重型坦克發(fā)展的巔峰,其防護水平達(dá)到了前所未有的高度。[14]

除此以外,279工程還進行過對于復(fù)合裝甲材料首上構(gòu)型的研究,也考慮過增加屏蔽裝甲的的設(shè)計方案。[10]
1.4 導(dǎo)彈萬能論與重坦無用論
對于傳統(tǒng)意義上的重型坦克來說,其擁有兩大意義:其一是強大的正面防護能力(甚至是全向防護能力),其二是作為更重的火力平臺,搭載更強級別的火力。
一方面,在冷戰(zhàn)的前期,聚能戰(zhàn)斗部彈藥飛速發(fā)展,無論是尾翼穩(wěn)定破甲彈(HEAT-FS)還是反坦克導(dǎo)彈(ATGM)的發(fā)展都堪稱日新月異。1962年服役的蘇聯(lián)3BK-12破甲彈即擁有420mm垂直靜破甲穿深。蘇聯(lián)戰(zhàn)后無論是中型坦克還是重型坦克,均依照二戰(zhàn)期間取得的經(jīng)驗進行設(shè)計,通過愈加極致的避彈外形,在有限的重量限制下,不斷提高對傳統(tǒng)全口徑穿甲彈和脫殼穿甲彈(APDS)的防護能力。但在面對層出不窮的聚能戰(zhàn)斗部彈藥時,蘇聯(lián)末代重坦們原本夸張的防護能力也開始捉襟見肘。
隨著60年代初T-62的服役,隨著其滑膛炮一起登上歷史舞臺的桿式穿甲彈(即尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈,APFSDS)在彈甲對抗的歷史上掀開了全新的一頁。傳統(tǒng)重型坦克的大傾角均鋼裝甲在面對桿式彈時甚至還要比面對聚能戰(zhàn)斗部更加不堪。
對于全口徑穿甲彈來說,大傾角均鋼裝甲呈現(xiàn)很強的正傾角效應(yīng),提供的等效遠(yuǎn)高于LOS;對于聚能戰(zhàn)斗部彈藥來說,則呈現(xiàn)出較小的正傾角效應(yīng)甚至0效應(yīng);對于大部分桿式穿甲彈來說,大傾角均鋼裝甲甚至?xí)尸F(xiàn)出負(fù)傾角效應(yīng),即提供的抗穿低于LOS。(此部分內(nèi)容在作者之前的專欄中有所解釋,不了解的讀者可以移步閱讀)

另一方面,聚能戰(zhàn)斗部彈藥由于主要穿甲能量來自于裝藥爆破釋放,并不需要發(fā)射器提供多少動能,這意味著聚能戰(zhàn)斗部彈藥對于火力平臺的要求很低,不像二戰(zhàn)時期,更重的重型坦克可以搭載更大口徑或者更高倍徑的火炮,從而擁有比同期中型坦克更強的火力。無論是重型坦克、中型坦克、輕型坦克還是輕型裝甲車輛,甚至單兵,都可以發(fā)揮出聚能戰(zhàn)斗部的威力,重型坦克作為重型火力平臺的存在意義被剝奪了。
兩相權(quán)衡之下,重型坦克已經(jīng)喪失了其存在意義。1960年11月,蘇聯(lián)終止了一切重型坦克的研究工作,正在試驗中的279工程于12月結(jié)束收尾工作,樣車被送到庫賓卡。[10]
應(yīng)該說,重型坦克的終結(jié),主戰(zhàn)坦克的崛起是符合歷史發(fā)展趨勢的。279工程終結(jié)后的第3年,橫空出世的T-64在火力、防護和機動性上都達(dá)到了蘇聯(lián)坦克中前所未有的高度,很好的替代了原先中型坦克和重型坦克的定位。
但重坦消亡的同時,蘇聯(lián)的部分軍隊建設(shè)陷入了“導(dǎo)彈萬能論”的歧途,就連蘇聯(lián)最高領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫也鼓吹此論調(diào)。在這一思想的制導(dǎo)下,蘇聯(lián)誕生了如757工程、775工程等一系列奇特的導(dǎo)彈坦克(圖38)。但無獨有偶,同樣的思想也影響到了美國,在60年代,美國研發(fā)或服役了如M551謝里登、M60A2星際戰(zhàn)艦、MBT-70等使用152mm“橡樹棍”導(dǎo)彈發(fā)射器的坦克(圖38)。

除此之外,由于聚能戰(zhàn)斗部彈藥在60年代的強力,隨之誕生的另一種思想是“裝甲無用論”,盛行于西歐,尤其是西德與法國。這一思路即認(rèn)為無論怎樣設(shè)計裝甲,均無力給坦克提供面對聚能戰(zhàn)斗部的足夠防護,因而幾乎舍棄裝甲防護,轉(zhuǎn)為加強火力和機動性。采用這一思路的代表車型即西德豹1系列,法國AMX-30系列與意大利OF-40系列(模仿豹1所作)。
在60年代,“裝甲無用論”、“導(dǎo)彈萬能論”甚至“坦克無用論”均大行其道,一如今日所“無人機萬能論”、“標(biāo)槍萬能論”,以及經(jīng)久不衰的“坦克無用論”。
然而歷史已經(jīng)證明,坦克在60年代之后繼續(xù)發(fā)展了幾十年,并且始終是陸軍核心。而“導(dǎo)彈萬能論”和“裝甲無用論”最終都自食苦果。
二、中型坦克和主戰(zhàn)坦克的防護
偉大衛(wèi)國戰(zhàn)爭的勝利,可以說離不開T-34系列中型坦克在背后的付出。在第二次世界大戰(zhàn)期間,蘇聯(lián)就開始著手對這一傳奇型號的改進,在其基礎(chǔ)上設(shè)計了T-44中型坦克。T-44也成為了后來大名鼎鼎的T-54中型/主戰(zhàn)坦克的基礎(chǔ)。需要特別指出的是,蘇聯(lián)的T-54/55和T-62系列在服役之初仍被稱作中型坦克,但在T-64服役后,被“追授”了主戰(zhàn)坦克的稱呼。
2.1 均鋼中型坦克的防護設(shè)計
均鋼時代的蘇聯(lián)中型坦克和末代重坦一樣,以第二次世界大戰(zhàn)期間取得的經(jīng)驗為指導(dǎo),大量應(yīng)用大傾角裝甲和球形炮塔等設(shè)計,力求在較低的重量實現(xiàn)較高的防護水平。這一部分中型坦克的防護水平完全可以達(dá)到甚至超越很多二戰(zhàn)重型坦克。但隨著聚能戰(zhàn)斗部彈藥的飛速發(fā)展,防護也開始顯得不足。
2.1.1 T-54/55中型坦克的防護設(shè)計
T-54中型坦克,設(shè)計于第二次世界大戰(zhàn)期間,其防護設(shè)計根據(jù)需求進行過多次變遷,直到T-54-3之后基本不再更改,本部分將依次探究其防護變遷,但后期加裝BDD裝甲和接觸-1爆炸反應(yīng)裝甲的版本此處暫不討論,在后面的部分探討。
?T-54 Mod.1945
T-54 Mod.1945即最初的T-54原型車,由T-44發(fā)展改進而來,與T-44具有直接繼承關(guān)系,故其外形與T-44非常相似,基本上可以算是大號T-44(圖39)。T-54 Mod.1945裝甲結(jié)構(gòu)與T-44相同,但各處裝甲都更厚一些。其首上裝甲為120mm/60度,首下120mm/45度,車體側(cè)面90mm/0度,車體尾部上部(小塊)為30mm/60度,車體尾部下部為45mm/17度。該車炮塔整體呈六角形,但尺寸比T-44的更大且更扁。其炮塔正面厚180mm弧形,側(cè)面為150mm/20度,后部則為75mm/12度(圖39)。[11]

?T-54 Mod.1946
T-54 Mod.1946是T-54發(fā)展過程中較為冷門的一型原型車。盡管其前身T-54 Mod.1945和繼承者T-54-1 Mod.1947在坦克世界與戰(zhàn)爭雷霆等坦克游戲中都有所亮相,夾在中間的T-54 Mod.1946卻默默無聞(圖40)。
T-54 Mod.1946與Mod.1945之間最大的差距在于更換了新設(shè)計的炮塔。新炮塔形狀類似圓形,形狀和IS-3的炮塔較為相似,也和IS-3采用類似的下部鑄造上部焊接生產(chǎn)工藝。新炮塔的正面加厚到200mm弧形,側(cè)面則為160mm/35度-125mm/45度的變截面,材質(zhì)為均質(zhì)鋼。[11]

?T-54-1 Mod.1947
T-54-1 Mod.1947是第一個量產(chǎn)型號的T-54,其與Mod.1946相比的主要改進之處還是炮塔。T-54-1 Mod.1947的炮塔可以看出和1946版本具有一定的繼承性,但修改了炮塔后部的形狀,且頂部的焊接部分改為了后來T-54/55系列上經(jīng)典的兩片式。炮塔各處裝甲基本沒有改動。但在車體上,T-54-1 Mod.1947的首下角度增加到55度,但厚度不變,車體側(cè)面則減至80mm/0度,值得特別一提的是,量產(chǎn)型T-54的車體側(cè)面底部加了一小段V型底(圖41)。[12]

?T-54-2 Mod.1949
T-54-2 Mod.1949是T-54的第二個量產(chǎn)型號,相較于之前的型號改動很大。在防護方面,為消除窩彈區(qū),該車安裝了全新設(shè)計的半球形炮塔。該炮塔雖然后部仍未完全變?yōu)榘肭蛐?,留有窩彈區(qū)存在,但其基本奠定了后續(xù)蘇俄坦克沿用了四五十年的偏心圓炮塔形式。T-54-2 Mod.1949炮塔正面為變截面厚度裝甲,最厚處200mm/0度,炮塔側(cè)面為160mm/0度-115mm/45度漸變。但為了減重,從T-54-2 Mod.1949開始,后續(xù)的所有T-54/55首上均減薄至100mm/60度,首下也減薄為100mm/55度(圖42)。[12]

?T-54-3 Mod.1951及后續(xù)T-54/55型號
T-54-3 Mod.1951再次對炮塔進行了修改,使得炮塔成了徹底的半球形。其炮塔后部厚65mm。[12]

T-54/55的裝甲結(jié)構(gòu)實際上已經(jīng)在T-54-3 Mod.1951定型,在其之后的后繼型號始終延續(xù)其裝甲設(shè)計,沒有進行過修改。但在后續(xù)的升級改進中有加裝附加裝甲,我們在后續(xù)內(nèi)容會講到,此處不再贅述(圖44)。[13]

2.1.2 T-62/T-62A中型坦克的防護設(shè)計
T-62中型坦克/主戰(zhàn)坦克(166工程)的誕生主要是為了應(yīng)對北約105mm L7線膛炮帶來的火力威脅,其車體設(shè)計和T-54/55具有很強的繼承性,裝甲設(shè)計也基本相當(dāng)。其首上為100mm/60度(一說102mm/60度),首下100mm/55度,車體側(cè)面80m/0度。但T-62的炮塔進行了重新設(shè)計,其半球炮塔尺寸更大,但更加低矮,且制造工藝由T-54/55的鑄造焊接結(jié)合改為了整體鑄造。T-62的炮塔正面最厚處191mm/17度,炮塔側(cè)面為186mm-48mm漸變,炮塔后部厚65mm-55mm漸變(圖45)。[14]

T-62A(165工程)僅有火力系統(tǒng)和T-62不同,裝甲設(shè)計相同。
2.1.3 T-54/55和T-62坦克衍生型號防護的設(shè)計
在50-60年代,蘇聯(lián)坦克設(shè)計師們曾以T-54/55為藍(lán)本提出一系列試驗型號的新中型坦克,如140工程,167工程等。它們基本的防護設(shè)計基本沿襲T-54/55系列和T-62系列的設(shè)計思路,以大傾角首上裝甲,垂直側(cè)面裝甲和球形炮塔作為主要設(shè)計思路。
?140工程
140工程的外觀與T-62有幾分相似,但首上傾角更大,車體頂部也不是一整塊平板。這種設(shè)計在后來的430工程上也有所延續(xù)。140工程首上為100mm/65度,首下則為100mm/61度,傾角均大于T-54/55和T-62。其車體側(cè)面為80mm/0度-57mm/50度的弧面內(nèi)傾,但內(nèi)傾程度不如IS-7等末代重型坦克那樣大。此外,140工程的車尾也久違地采用了大傾角裝甲,為30mm/55度。140工程的炮塔雖然外觀上與T-62的炮塔相似,但工藝上并非整體鑄造,而是與T-54/55類似的部分鑄造+兩片焊接頂板結(jié)構(gòu)。該車炮塔前部為變截面,最厚處240mm,炮塔側(cè)面為220mm/0度-100mm/45度漸變,炮塔后部厚65mm(圖46)。[14]

?142工程
142工程衍生自140工程,故其裝甲設(shè)計基本沿襲140工程。但142工程采用了大量和T-54/55系列坦克通用的部件,且炮塔基本改為整體鑄造。142工程首上為100mm/65度,首下100mm/61度,車體側(cè)面為80mm/0度-57mm/50度的弧形內(nèi)傾。此外,142工程的車體尾部改用了T-54/55系列的45mm/17度小傾角設(shè)計,而非140工程的大傾角設(shè)計(圖47)。[14][15]

?167工程
167工程是下塔吉爾于60年代初研發(fā)的現(xiàn)代化改進型T-62,采用了來自140工程的行走機構(gòu),為6對負(fù)重輪+3對拖帶輪的設(shè)計。167工程的防護設(shè)計可以說乏善可陳,基本沿襲T-62設(shè)計,但為了保持不增重,其首下、側(cè)面、車體尾部裝甲都有所削弱。167工程首上為100mm/60度,首下為80mm/55度(T-62為100mm/55度),車體側(cè)面70mm/0度(T-62為80mm/度),車體后部為30mm/14度(T-62為45mm/2度)(圖48)。[14]

?167M工程
167M工程也為T-62系列衍生車型,但由于其大量應(yīng)用復(fù)合裝甲,故不在此處討論,詳細(xì)內(nèi)容請閱讀后文。
2.1.4 箭簇構(gòu)型在中型坦克上的應(yīng)用:A-22中型坦克的防護設(shè)計
早在第二次世界大戰(zhàn)期間,蘇聯(lián)坦克設(shè)計師們就在探尋坦克防護設(shè)計的最佳方案。在40-50年代,坦克裝甲工藝相對原始的時期,通過材料改進能提升的抗彈性能是非常有限的。在這種條件下,蘇聯(lián)坦克設(shè)計師們逐漸提出越來越激進的避彈外形設(shè)計。
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,T-54/55穩(wěn)步改進并步入量產(chǎn)的同時,這一系列新設(shè)計也開始進行試驗,并試圖作為替代T-54/55坦克的未來中型坦克設(shè)計方案。
A-22中型坦克由ЦНИИ-48和183廠提出,基本結(jié)構(gòu)采用了和IS-3類似的箭簇首上搭配半球形炮塔的設(shè)計方案。但A-22的車體側(cè)面則是大傾角內(nèi)傾,整個車體截面呈三角形,要比IS-3激進的多。類似的設(shè)計在257工程上也有應(yīng)用。
A-22首上為100mm/60度箭簇,綜合傾角未知,首下100mm/60度,車體側(cè)面80mm/57度內(nèi)傾,車體后部80mm/45-50度。其鑄造炮塔正面最厚處達(dá)230mm,傾角未知,炮塔側(cè)面最厚處170mm,后部最厚處140mm(圖49)。[16][17]

在蘇聯(lián)1947-1948年對A-22車體所做的射擊試驗中,車體正面可以在任何距離免疫1000m/s初速發(fā)射的德國105mm穿甲彈,±60度航向角免疫德國88mm穿甲彈。
A-22中型坦克進一步發(fā)展,最終稱為907工程中型坦克。
2.1.5 變截面鑄造車體的開山之作:907工程中型坦克的防護設(shè)計
(注:本部分僅討論ВНИИ-100的設(shè)計案)
907工程設(shè)計于50年代初,其設(shè)計思路基本沿襲40年代末的A-22項目。其最大的改進是由A-22的焊接裝甲改為鑄造裝甲。焊接車體同一塊裝甲板厚度均勻,但弧形變截面鑄造車體,可以控制傾角逐漸增大時裝甲厚度逐漸減薄。由于傳統(tǒng)全口徑穿甲彈和脫殼穿甲彈面對大傾角裝甲時受傾角效應(yīng)影響非常大,故而這種設(shè)計可以在維持一定防護水平的前提下大幅度減輕重量,是非常巧妙的設(shè)計。變截面鑄造裝甲的設(shè)計最早的應(yīng)用即球形炮塔,在907工程上首次應(yīng)用于車體。這種設(shè)計在隨后大量應(yīng)用于277工程、770工程、279工程等末代重型坦克的身上。
907工程的設(shè)計經(jīng)過多次修改,最終定型的907工程采用小直徑負(fù)重輪。由于其裝甲厚度較薄,盡管原設(shè)計為變截面鑄造車體,但實際上,ВНИИ采用了變截面軋制鋼板分段鍛造后焊接的工藝,工藝復(fù)雜,在其他同類設(shè)計車型上不再應(yīng)用。[10]
定型的907工程首上為162mm/50度-55mm/80度,首下為150mm/55度-110mm/65度,車體側(cè)面為124mm/40度-40mm/60度弧面內(nèi)傾。其炮塔側(cè)面為228mm/30度-144mm/60度(圖50)。然而,盡管907的變截面裝甲在理論上非常強大,但由于制造工藝的局限性,其靶車在面對85mm聚能戰(zhàn)斗部時的測試結(jié)果并不盡如人意。[18][19]

2.1.6 430工程系列中型坦克的防護設(shè)計
430工程曾被授予T-64的編號,該車也確實是后來的T-64(432工程)的直系前輩。430工程共生產(chǎn)的兩批次原型車,第一批次2輛,第二批次3輛。430工程的設(shè)計方案依舊沿襲蘇聯(lián)坦克設(shè)計一貫的低矮車身和球形炮塔特色,首上采用大傾角均鋼裝甲,車身側(cè)面上部為大傾角內(nèi)傾,但下部為垂直裝甲,不如A-22和907工程激進。
430工程的前期方案和后期方案主要差距在于首上設(shè)計。
前期方案的首上為一整塊120mm/60度裝甲板(圖51),后期方案則改為三塊裝甲板V型焊接(圖51),這一特征也延續(xù)到早期的量產(chǎn)型T-64上。
但無論前期還是后期方案,430工程的首上均為120mm/60度,首下120mm/55度;車體側(cè)面上部55mm/50度,下部80mm/0度,弧面過渡連接;車體后部為40mm/30度。其炮塔為半球形炮塔,正面最厚處可達(dá)248mm,炮塔側(cè)面為185mm/0度-130mm/50度,炮塔后部厚50-62mm(圖51)。[20]

430工程前期型還有將首上加厚到160mm/60度并更換火炮的圖紙,但沒有模型和樣車。除此之外,后期型430工程還有更換115mm 2A21滑膛炮的版本——435工程,其裝甲防護設(shè)計與后期型430工程相同。
2.1.7 前夜:432工程初期原型車的防護設(shè)計
432工程,即T-64主戰(zhàn)坦克的原型車,于60年代初研發(fā)。其首上傾角增加到68度,但裝甲厚度減薄,為80mm/68度均鋼。但經(jīng)過研究,其80mm/68度首上與430工程的120mm/60度首上防護能力相當(dāng)。432工程的結(jié)構(gòu)奠定了后來蘇聯(lián)主戰(zhàn)坦克的構(gòu)型基礎(chǔ),在其后的三十多年里,蘇聯(lián)MBT始終保持著68度大傾角首上,中置偏心圓炮塔,轉(zhuǎn)盤裝彈機和后置動力艙的設(shè)計。
432工程的原型車在不久之后開始安裝復(fù)合裝甲,具體內(nèi)容留待后文再談。
2.2 均鋼時代的防護理論淺談
傾斜裝甲對全口徑穿甲彈的等效問題始終是一個經(jīng)久不衰的討論話題。但由于很多讀者最初接觸這一問題主要是通過各類坦克軍事游戲,因而往往受到會曾經(jīng)受到這一類游戲的誤導(dǎo)。需要指出的是,全口徑穿甲彈與傾斜裝甲的彈甲對抗是非常復(fù)雜的問題,要研究其理論需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)《終點效應(yīng)學(xué)》、《終點彈道學(xué)》、《穿甲力學(xué)》等學(xué)科,并結(jié)合大量試驗數(shù)據(jù)。
因而很多游戲為了計算方便,會采用一些簡化模型來模擬彈甲對抗,常見的比如三角函數(shù)模型(坦克世界等)和德瑪爾經(jīng)驗公式(De?Marre)模型(戰(zhàn)爭雷霆等)。
在這里需要指出的是,如果不以游戲競技的視角來看,而是以研究裝備發(fā)展史的視角來看,在全口徑穿甲彈對抗傾斜均質(zhì)鋼裝甲的領(lǐng)域,戰(zhàn)爭雷霆使用的德瑪爾公式是可以接受的存在一定誤差的近似模型,坦克世界等游戲使用的三角函數(shù)計算方法則是完全不能接受的,存在嚴(yán)重錯誤的計算方式。
關(guān)于三角函數(shù)等效法的錯誤之處,作者在之前的專欄中有所講解,此處不再贅述。不了解的讀者可以移步閱讀。

對于實際工程問題,一般來說都有著兩類解決思路。其一為經(jīng)驗方法,即通過大量的試驗和工程實際應(yīng)用中收集的數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合,即根據(jù)已有結(jié)果反推其遵循的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)驗公式一般并不能展示變量之間的物理關(guān)系,僅僅符合數(shù)值關(guān)系,且有適用范圍和精度。其二即為理論方法,即根據(jù)已有的科學(xué)知識,依照已有理論進行嚴(yán)密推導(dǎo)證明得出的結(jié)果。
對于穿甲侵徹問題,自然也有這兩類方法。前者如各種經(jīng)驗公式等,后者推薦閱讀錢偉長所著《穿甲力學(xué)》、陳小偉所著《穿甲/侵徹力學(xué)的理論建模與分析(上冊/下冊)》等書。此外,也可以利用計算機仿真方法進行模擬試驗,Bilibili上就可以搜到很多彈甲對抗的有限元分析視頻。
由于三角函數(shù)等效法的錯誤過于嚴(yán)重,而穿甲力學(xué)理論方法過于復(fù)雜,我們僅在此處介紹兩種常見的,計算全口徑穿甲彈對抗傾斜均質(zhì)鋼裝甲的經(jīng)驗方法。
但在此之前,先簡要介紹一下彈體著靶后可能出現(xiàn)的情況與撞擊相圖。
2.2.1 彈體著靶后的情況與撞擊相圖
彈體在撞擊靶板以后有三種運動形式:跳飛、嵌埋和穿透。不管是跳飛還是嵌埋,彈體都在事實上失去了繼續(xù)穿甲,對防護目標(biāo)產(chǎn)生損傷的能力。因此嵌埋和跳飛都屬于一般所說的“未擊穿”的狀況,但有些讀者認(rèn)為沒有擊穿裝甲就是發(fā)生了跳彈,這是不正確的。
而彈體在撞擊靶板后自身形態(tài)也有三種可能性:其一,保持完整并基本擁有原先形狀,稱為完整;其二,形狀發(fā)生較大變化,稱為變形;其三,彈體碎裂成兩塊以上的散塊,稱為碎裂。
綜上所述,彈體撞擊靶板后共有九種可能形態(tài),分別是:完整跳飛、變形跳飛、碎裂跳飛、完整嵌埋、變形嵌埋、碎裂嵌埋、完整穿透、變形穿透、碎裂穿透。[21]

具體撞擊后屬于上述9種的哪一種情況,與以下5個因素有關(guān):①撞擊速度和撞擊角度(即入射方向和法線的夾角);②彈體的形狀和尺寸;③靶體的厚度;④彈體的材料性能(其強度,包括抗拉和抗剪強度,以及密度);⑤靶體的材料性能(其抗拉和抗剪強度,以及密度)。
但對于指定材料和尺寸形狀的彈體,撞擊指定材料和厚度靶板的情況,撞擊后彈體的狀態(tài)就僅與撞擊速度和角度有關(guān)。將上述情形下,在不同撞擊速度v0和撞擊角θ下的彈體撞擊后狀態(tài)的圖示稱為撞擊相圖。[21]
如圖為撞擊相圖示例(圖53),為0.635厘米直徑的卵形彈頭射擊6.35mm厚的2024-T3鋁合金靶板得到的撞擊相圖。

撞擊相圖橫坐標(biāo)為撞擊角度,縱坐標(biāo)為撞擊速度(著速),其上繪制有彈道極限曲線和跳飛曲線,將相圖劃分為不同的區(qū)域。[21]
彈道曲線的概念已經(jīng)在作者之前的專欄中有所講解,此處不再贅述。
2.2.2?經(jīng)驗方法:T/D比值理論
T/D比值理論方法常被中文互聯(lián)網(wǎng)和一些游戲使用,是一種相對簡單的研究方式,最初可能出自《World War II Ballistics:Armour and Gunnery》(簡稱A&G)。T/D比值理論簡單來說即按照試驗結(jié)果,以T與D的比值為自變量(其中T為靶板法向厚度,D為彈體直徑),以等效乘數(shù)為因變量(即該靶板對該彈藥等效厚度是該靶板法向厚度的多少倍)。
如下圖,為傾斜裝甲對二戰(zhàn)APCBC和APC的T/D比值曲線圖(35度-60度區(qū)間),以此圖舉例T/D比值理論的應(yīng)用方式(圖54)。[22]
以黑豹首上80mm/55度,對90mm APCBC為例。式中,T=80mm,D=90mm,T/D=0.889,讀圖可得,等效乘數(shù)約為2.42,故80mm/55度對90mm APCBC等效約為193.6mm。

從理論上來說,T/D比值曲線應(yīng)該說屬于另一種形式的彈道極限曲線,由試驗數(shù)據(jù)擬合而來。T/D比值曲線方法的準(zhǔn)確性取決于擬合該曲線的試驗具體情況,所計算的彈甲對抗組合(如彈種、靶板材料等)越接近該曲線的試驗條件,則結(jié)果越準(zhǔn)確。
(注:此方法僅考慮穿甲侵徹,不考慮裝甲崩落等其他裝甲破壞形式)
T/D比值曲線方法應(yīng)用非常簡單,只需讀者會四則運算,會讀函數(shù)曲線即可,推薦讀者使用此方法對全口徑穿甲彈與傾斜均質(zhì)鋼裝甲的彈甲對抗進行簡單了解。
需要指出的是,無論是此方法還是下面的德瑪爾公式法,與現(xiàn)實情況都存在一定誤差,得出的等效值僅能用于參考。但無論如何,比三角函數(shù)法要準(zhǔn)確的多。
為方便讀者使用,作者在以下列出《A&G》中繪制的部分T/D比值曲線,更多T/D比值曲線請查閱該書。



2.2.3 經(jīng)驗方法:德瑪爾(De Marre)公式
德瑪爾公式是一種至今仍廣泛應(yīng)用于槍炮彈丸設(shè)計和靶場試驗工作的經(jīng)驗公式,公式是應(yīng)用相似與?;碚撛趯嶒灮A(chǔ)上提出來的。具體如下(圖58):

式中,v1為彈道極限(m/s);D為彈徑(dm);ms為彈重(kg);T為靶板法向厚度(dm);A為常數(shù)系數(shù),是考慮裝甲機械性能和彈丸結(jié)構(gòu)影響的修正系數(shù),通過試驗得知,A介于2000~2600之間,一般取2400。[23]
取轉(zhuǎn)換系數(shù)對ms進行修正后,德瑪爾公式也可以用于計算APDS彈藥,但完全不適用于桿式彈(APFSDS)。
另有為方便計算誕生的烏波爾尼科夫公式,為德瑪爾公式變種,本質(zhì)相同,此處不過多贅述。
德瑪爾公式的重要意義在于已知彈丸結(jié)構(gòu)和彈道參數(shù)的情況下,用以計算穿透某一給定厚度靶板所需的彈道極限v1;反之,若已知彈丸著速和其他相關(guān)彈道參數(shù),則可預(yù)測擊穿的靶板厚度T。
利用德瑪爾公式,可以簡單計算傾斜均質(zhì)鋼裝甲板對于某一特定彈種的等效厚度,舉例如下:
設(shè)某靶板I法向厚度為H,傾角為α,對某特定彈藥時A值取A1,求其相當(dāng)于多厚的某特定垂直靶板II(對該彈藥時A取A2)。特定彈藥彈重為ms,彈徑為D。
我們假設(shè)該靶板I相當(dāng)于厚度為T的垂直靶板II,且打擊彈藥為同一種,故該特定彈藥擊穿靶板I和靶板II時的彈道極限相等。由德瑪爾公式可得二者彈道極限:

由于靶板I和靶板II彈道極限相等,即v1=v2,可得方程并化簡:

若假設(shè)靶板I和靶板II材料相同,可進一步化簡,得下式:

正如上文所說,德瑪爾公式也有其不準(zhǔn)確之處。德瑪爾公式本身是在很多理想化假設(shè)下建立起來的:①彈丸是剛體,在沖擊裝甲時不變形;②彈丸在裝甲內(nèi)的行程為直線運動,同時不考慮其旋轉(zhuǎn)運動;③彈丸的動能全部用于侵徹裝甲;④裝甲為一般厚度,性能均勻,固定結(jié)實可靠[23]。在上述的推導(dǎo)簡化計算公式的過程中也用了很多簡化的理想條件,比如兩靶板材質(zhì)相同等。因而德瑪爾公式的結(jié)果一樣只能用于參考,若使用T/D比值理論時,所求彈甲對抗組合與繪制該曲線的試驗條件相同或非常接近,則T/D比值理論的結(jié)果更具備參考價值。
2.2.4 用T/D比值理論與德瑪爾公式簡易推算等效的比較
兩種計算方式的示例如下表(圖62)。

由表中可以看出,在厚度不太大也不太薄,常用傾角范圍內(nèi),德瑪爾公式簡化算法與90mm AP彈種的T/D比值曲線擬合較好,但與90mm APBC的擬合效果較差。
我們很容易可以理解,德瑪爾公式簡化公式中并沒有考慮不同彈種材料和彈型之間的差異,沒有考慮口徑增加對轉(zhuǎn)正效應(yīng)的影響,同樣沒有考慮裝甲材料性能的差異。
因此,在缺乏足夠的彈道數(shù)據(jù)、材料強度數(shù)據(jù)時,更推薦讀者使用T/D比值理論。
但我們同樣可以從表中看出,無論是T/D比值理論還是德瑪爾公式簡化算法,得出的結(jié)果均與三角函數(shù)結(jié)果(LOS)差距巨大。故請勿使用三角函數(shù)計算傾斜均質(zhì)鋼裝甲對全口徑穿甲彈的等效。均質(zhì)鋼裝甲對抗桿式彈時則可以這樣近似計算再除以系數(shù),具體內(nèi)容下文再談。
2.3 復(fù)合裝甲時代主戰(zhàn)坦克的防護
本部分內(nèi)容已有部分在之前的專欄中介紹過,但由于是本文的主要內(nèi)容,因而此處再系統(tǒng)性介紹一次。
2.3.1 BDD裝甲包與T-55M/AM,T-62M系列主戰(zhàn)坦克的防護設(shè)計
上世紀(jì)80年代,蘇聯(lián)開始對服役中的T-54/55系列和T-62系列主戰(zhàn)坦克進行深度現(xiàn)代化,即T-55M/AM系列和T-62M系列。升級主要包括附加的BDD裝甲包、新的波浪火控系統(tǒng)、加裝炮射反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)和新的引擎等。
T-55M/AM和T-62M系列的型號非常駁雜,主要與其升級配置的不同有關(guān)。
T-55M和T-55AM即在T-55和T-55A基礎(chǔ)上進行的全套升級,即擁有炮射ATGM能力,使用620馬力V-55U柴油機的版本。
加-1則表示進一步升級引擎,換裝690馬力V-46-5M柴油機。如T-55M-1和T-55AM-1即表示具有炮射ATGM能力,690馬力的版本。
加1則表示去除炮射ATGM系統(tǒng)。如T-55M1和T-55AM1表示不具備炮射ATGM能力,620馬力的版本。
二者還可以同時存在。如T-55M1-1和T-55AM1-1表示不具備炮射ATGM能力,690馬力的版本。
另有出口版本的T-55AM2,廣泛應(yīng)用于東歐的華約國家,并在捷克、波蘭等國衍生出T-55AM2B、T-55AM2BP等一系列本土改進型號。
(注意帶杠的1和不帶杠1后綴的區(qū)別)
BDD裝甲包,俗稱“勃列日涅夫之眉”,因其炮塔模塊的安裝方式與蘇勛宗粗大的眉毛神似而得名。BDD裝甲包屬于一種附加的復(fù)合裝甲,其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由外側(cè)的均鋼外殼和內(nèi)側(cè)的聚合物模塊構(gòu)成,聚合物模塊為等距薄鋼板(間隙30mm,板厚5mm)之間填充聚氨酯。T-55M/AM系列和T-62M系列主戰(zhàn)坦克首上的BDD裝甲構(gòu)成為30mm均鋼外板+120mm聚合物模塊,炮塔則為55-80mm的均鋼外板+200mm聚合物模塊(圖63)。

根據(jù)btvt給出的信息,BDD附加裝甲包可以將T-55M/AM和T-62M系列坦克的首上KE提高至320mm,CE提高至450-500mm[24]。但這一抗穿數(shù)據(jù)個人推測可能是對蘇聯(lián)早期短桿桿彈。聚氨酯和薄鋼板的聚合物主要用途是防破,本身也不是什么抗穿材料,在接觸-1爆炸反應(yīng)裝甲鋪開后,T-55M/AM系列和T-62M系列開始拆掉BDD裝甲包,改為安裝接觸-1套件。
2.3.2 167M工程的防護設(shè)計
167M工程,又稱T-62B。該車是下塔吉爾167工程的改進型號,而167工程前文已經(jīng)介紹過,是T-62的現(xiàn)代化版本,但其裝甲卻不進反退。167工程在和432工程的競爭中可以說理所當(dāng)然的落敗,下塔吉爾隨后開始對167工程進行大刀闊斧的改進,研發(fā)了167M工程。167M工程/T-62B雖然還掛著T-62系列的編號和試驗編號,但整車可以說除了編號和T-62就沒什么共通之處了。
167M工程使用了125mm 2A26滑膛炮,安裝了下塔吉爾自行研制的臥式轉(zhuǎn)盤自動裝彈機,其防護設(shè)計也一改167工程的陳舊,增加了首上傾角,并在首上和炮塔均采用了復(fù)合裝甲(圖64)。
167M首上傾角增大至68度,結(jié)構(gòu)為80mm鋼/110mm玻璃纖維/30mm鋼,整體結(jié)構(gòu)與T-64的首上相同,但厚度更厚。炮塔為鑄造鋁合金夾層炮塔,但厚度比T-64的低。

167M工程最終被蘇聯(lián)部長會議以“沒有發(fā)展前景”為由強行叫停,但其很多技術(shù)最終被應(yīng)用在172M工程(T-72)上。[25][26]
2.3.3 T-64系列主戰(zhàn)坦克的防護設(shè)計
注:除特殊說明外,本部分首上裝甲傾角均為68度。
?首上裝甲:
(1)432工程早期復(fù)合裝甲方案:
80mm鋼/140mm玻璃纖維,面密度等效鋼-306.39mm。
(2)T-64;T-64R;T-64A;T-64B:
80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼,KE-330mm(對105mm M111 APFSDS),CE-450mm(以100mm BK-3模擬105mm M456 HEAT),面密度等效鋼-335.91mm。
(3)T-64、T-64R、T-64A、T-64B“反射”項目升級;T-64AV;T-64BV(舊構(gòu)型):
30mm鋼/80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼,KE-410mm(對105mm M111 APFSDS),基甲面密度等效鋼-415.99mm。
(4)T-64BV(新構(gòu)型),(可能還包括T-64AM;T-64AKM;T-64BM;T-64B1M等,特別注意上述型號為蘇聯(lián)時期改進型號,非解體后烏克蘭型號):
60mm鋼/35mm玻璃纖維/30mm鋼/35mm玻璃纖維/45mm鋼,基甲面密度等效鋼-406.80mm。[27][28]
?炮塔裝甲:
(1)T-64;T-64R;T-64A前期型:
鑄造鋁合金夾層炮塔,20度航向角截面LOS 575-624mm(下緣624mm:130mm鋼/244mm鑄造鋁合金/250mm鋼),KE-400mm,CE-450mm。
(2)T-64炮塔廢案:
柱狀陶瓷陣列夾層炮塔,KE-450mm。
(3)部分T-64A:
根據(jù)btvt的信息,部分前期T-64A使用過多層高硬鋼夾層炮塔,但這一信息與俄語書籍相悖,還需進一步考證。[30]
(4)T-64A后期型;T-64B:
陶瓷球陣列炮塔(剛玉陶瓷),KE-400mm,CE-450mm。[27][28]

2.3.4 T-72系列主戰(zhàn)坦克的防護設(shè)計
注:除特殊說明外,本部分首上裝甲傾角均為68度。
?首上裝甲:
(1)T-72:
80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼,KE-330mm(對105mm M111 APFSDS),CE-450mm(以100mm BK-3模擬105mm M456 HEAT),面密度等效鋼-335.91mm。
(2)172-2M工程“水牛”:
70mm鋼/105mm玻璃纖維/40mm鋼【70度】,面密度等效鋼-397.88mm。
(3)T-72A Mod.1979;T-72M:
60mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/50mm鋼,KE-360mm(對105mm M111 APFSDS),面密度等效鋼-362.61mm。
(4)T-72“反射”項目升級:
30mm鋼/80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼,KE-410mm(對105mm M111 APFSDS),面密度等效鋼-415.99mm。
(5)T-72A Mod.1982;T-72M1;T-72AV(1982版升級):
16mm鋼/60mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/50mm鋼,KE-405mm或432mm(對105mm M111 APFSDS),基甲面密度等效鋼-405.32mm。[34]
(6)T-72A Mod.1984;T-72AV(1984版升級):
60mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/50mm鋼,基甲面密度等效鋼413.78mm。
(7)T-72B Mod.1985;T-72B1;T-72B1MS:
【接觸-1】/60mm鋼/10mm空氣/10mm鋼/10mm空氣/10mm鋼/10mm空氣/20mm鋼/10mm空氣/20mm鋼/10mm空氣/50mm鋼,KE-490mm(未知彈藥)或540-550mm(對125mm 3BM32 APFSDS),CE-900mm(含接觸-1),基甲面密度等效鋼-453.81mm。[34]
(8)T-72B Mod.1989/1990/1991;T-72BA;T-90;T-90A;T-90S;T-72B3;T-72B2/184M工程:
【接觸-5】或【接觸-5外殼+4S23裝藥】或【化石模塊】/60mm鋼/5mm橡膠/3mm鋼/19mm空氣/3mm鋼/5mm橡膠/60mm鋼/10mm防中子輻射層/50mm鋼,KE-620mm+(含接觸-5)或750mm(含化石模塊),基甲面密度等效鋼469.83mm(不計橡膠和中子輻射層)。
(9)187工程(1~4號樣車):
60度大傾角首上,結(jié)構(gòu)未知。
(10)187工程(5~6號樣車):
類似北約的小傾角大厚度NERA,具體結(jié)構(gòu)未知。[27][28][31]
?炮塔裝甲:
(1)T-72(1977年版之前);T-72M:
鑄鋼炮塔,30度航向角KE-380-410mm,CE-410mm。
(2)172-2M工程“水?!保?/p>
多層高硬鋼炮塔,30度航向角KE-435mm,CE-520mm。
(3)T-72(1977年版之后);T-72A;T-72AV;T-72M1:
石英砂夾層炮塔,30度航向角KE-410mm,CE-500mm(不含接觸-1);0度航向角KE-480mm,CE-600mm(不含接觸-1)。[34]
(4)T-72B Mod.1984/1985;T-72B1;T-72B1MS:
“反射板”NERA組件炮塔,KE-540-550mm,CE-900mm(含接觸-1)。
(5)T-72B Mod.1987:
“反射板”NERA組件炮塔,但更改了“反射板”組件的結(jié)構(gòu),具體性能未知。
(6)T-72B Mod.1989/1990/1991;T-72BA;T-90;T-90S(鑄造炮塔):
“反射板”NERA組件炮塔,但更換爆炸反應(yīng)裝甲為接觸-5,KE-620mm+(含接觸-5)。
(7)T-90A;T-90S(焊接炮塔):
六角焊接炮塔,由莫斯科鋼研院設(shè)計,填充“反射板”NERA組件,KE-680-720mm(含接觸-5)
(8)T-90MS/AM;T-90M:
“突破-2”、“突破-3”焊接炮塔,由T-90A的焊接炮塔改良而來,加裝化石爆炸反應(yīng)裝甲,整體抗穿防破性能未知。
(9)187工程(3~6號樣車):
六角焊接炮塔,后來的T-90A炮塔結(jié)構(gòu)與其基本相同,但不清楚二者裝甲填料及抗彈性能是否相當(dāng)。[27][28][31][33]

2.3.5 T-80系列主戰(zhàn)坦克的防護設(shè)計
注:除特殊說明外,本部分首上裝甲傾角均為68度。
?首上裝甲:
(1)T-80;T-80B Mod.1978:
60mm鋼/50mm玻璃纖維/50mm玻璃纖維/45mm鋼,KE-345mm(對105mm M111 APFSDS),面密度等效鋼-346.61mm。
(2)T-80“反射”項目升級;T-80B Mod.1982;T-80BV Mod.1984:
30mm鋼/60mm鋼/50mm玻璃纖維/50mm玻璃纖維/45mm鋼,KE-430mm(對105mm M111 APFSDS),基甲面密度等效鋼-426.69mm。
(3)T-80BV Mod.1985;T-80U Mod.1985:
【接觸-1】或【接觸-5】/50mm鋼/35mm玻璃纖維/50mm鋼/35mm玻璃纖維/50mm鋼,KE-620-630mm(含接觸-5),CE-900-1100mm(含接觸-5),基甲面密度等效鋼-446.84mm。
(4)T-80U Mod.1986;T-80UD Mod.1987:
【接觸-1】或【接觸-5】/51mm鋼/35mm玻璃纖維/31mm鋼/20mm空氣/35mm玻璃纖維/50mm鋼,基甲面密度等效鋼-359.00mm。
(5)T-80U Mod.1989:
【接觸-5】/55mm鋼/35mm陶瓷/35mm鋼/5mm空氣/35mm陶瓷/50mm鋼,基甲面密度等效鋼-449.90-466.56mm(氮化硅陶瓷-剛玉陶瓷)。
(6)478DU4工程:
【利刃】/50mm鋼/30mm玻璃纖維/50mm鋼/15mm間隙/30mm玻璃纖維/50mm鋼,基甲面密度等效鋼-440.21mm。
(7)BM Oplot-M(478DU9-1工程);BM Oplot-T(478DU9-T工程):
15mm鋼/【雙刃模塊】/50mm鋼/【雙刃模塊】/60mm鋼/35mm玻璃纖維/50mm鋼,KE-900mm+(對125mm 3BM42或120mmOFL120F1,含雙刃模塊),CE-1300mm+(含雙刃模塊),基甲面密度等效鋼-490.37mm。[27][28][29][32]
?炮塔裝甲
(1)219工程sp1:
鑄造鋁合金夾層炮塔,沿用自T-64A,20度航向角截面LOS 575-624mm(下緣624mm:130mm鋼/244mm鑄造鋁合金/250mm鋼),KE-400mm,CE-450mm。
(2)T-80:
鑄鋼炮塔,30度航向角KE-450-460mm,CE-450-460mm。
(3)T-80B;T-80BV;T-80BVM:
石英砂夾層炮塔,30度航向角KE-450-460mm(推測)或750mm(推測值,含化石模塊),CE-500mm+(不含接觸-1)。
(4)T-80U:
蜂窩填料炮塔,外掛接觸-5爆炸反應(yīng)裝甲,KE-620-630mm(含接觸-5),CE-1000-1100mm(含接觸-5)。
(5)T-80UD:
蜂窩填料炮塔,外掛接觸-5爆炸反應(yīng)裝甲,KE-620-630mm(含接觸-5),CE-1000-1100mm(含接觸-5)。
但注意,T-80UD和T-80U的炮塔形狀并不相同,前者來自于哈爾科夫的476工程,后者則來自列寧格勒-基洛夫的進一步開發(fā)。
(6)T-80U/UD炮塔陶瓷組件方案:
更換陶瓷組件的鑄造炮塔,但沒有實際應(yīng)用,具體性能未知。
(7)478BE-1工程;478BK工程;478DU2/4/5/7工程;478BEM工程;BM Oplot;BM Oplot-M;BM Oplot-T等:
六角焊接炮塔,填充蜂窩填料,結(jié)構(gòu)與T-90A的焊接炮塔基本相同,KE-約600mm(不含爆炸反應(yīng)裝甲)或720mm(推測,含接觸-5)或1100mm+(對125mm 3BM42或120mm OFL120F1,含雙刃模塊),CE-1300mm+(含雙刃模塊)。[27][28][29][35]


2.4 蘇聯(lián)復(fù)合裝甲發(fā)展與三代主戰(zhàn)坦克設(shè)計淺談
(由于個人能力有限,本部分主要討論抗穿性能)
《裝甲防護技術(shù)基礎(chǔ)》一書中對復(fù)合裝甲(Composite Armour)的描述如下:[36]
不同的裝甲材料對反裝甲武器的攻擊有著不同不同的反應(yīng)。某種單一的均質(zhì)材料構(gòu)成的裝甲,通常只對某種反裝甲武器有效,很難同時對各種反裝甲武器都有效。所以,為了能夠同時防護不同種類和性能的反裝甲武器,利用不同性能的材料復(fù)合,成為由多種材料構(gòu)成的復(fù)合裝甲,使之具有最佳的綜合抗彈性能。
2.4.1 面密度與面密度等效鋼
我們中學(xué)物理學(xué)中學(xué)習(xí)的密度(單位:kg/m3),實際上是體密度,即材料單位體積的質(zhì)量。此概念可以推廣到曲面薄片(或平面薄片),指定厚度材料單位面積上的質(zhì)量我們稱為面密度(單位:kg/m2);用同樣的原理,有質(zhì)量曲線單位長度的質(zhì)量我們稱為線密度(單位:kg/m)。
對線密度進行線積分(定積分、曲線積分)可得線質(zhì)量;對面密度進行面積分(二重積分、曲面積分)可得面質(zhì)量;對體密度進行體積分(三重積分)可得體質(zhì)量。
對于復(fù)合裝甲來說,復(fù)合裝甲的面密度即防護面積上單位面積的重量。面密度等效鋼即防護面積上單位面積的裝甲的重量,相當(dāng)于多厚的均質(zhì)鋼,將計算所得面密度直接除以鋼的面密度即可。
在之前的專欄中我們就提到過,大多數(shù)復(fù)合裝甲在等厚度的情況下對比均質(zhì)鋼抗穿性能都不占優(yōu),但在等質(zhì)量條件下,復(fù)合裝甲雙防性能基本上總是占優(yōu)的,且防破性能不會低于抗穿性能。
這意味著,一般來說,我們可以將面密度等效鋼作為該復(fù)合裝甲的抗穿下限。但也有例外存在,最典型的比如T-64,T-64A,T-64B和T-72的80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼結(jié)構(gòu),由于厚面板薄背板結(jié)構(gòu)在抗桿式彈時的負(fù)效應(yīng),其抗穿性略低于面密度等效鋼。
但注意,面密度等效鋼僅能作為下限參考,并不代表面密度等效鋼低的復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)抗穿一定低于面密度等效鋼高的結(jié)構(gòu)。也不能直接用等效質(zhì)量系數(shù)計算復(fù)合裝甲的抗穿。
還是以蘇聯(lián)80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼68度玻纖三明治結(jié)構(gòu)為例,若將其翻轉(zhuǎn),改為68度放置的20mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/80mm鋼,盡管面密度等效鋼和按等效質(zhì)量系數(shù)計算的值都沒有改變,但實驗中靶板的彈道極限卻有了明顯的提高。
具體的原因我們在后文再加以講解。
2.4.2 大傾角均質(zhì)鋼靶板對抗桿式彈和聚能戰(zhàn)斗部
該問題我們在之前的專欄中就有講解過,但講解的不夠詳細(xì)與準(zhǔn)確,故此處再講解一遍。
彈丸傾斜著靶時,彈靶相互作用機理發(fā)生變化,導(dǎo)致一系列因素對穿甲造成有利或不利影響,有利因素與不利因素的最終作用結(jié)果我們稱為傾斜效應(yīng)。對比LOS,若最終靶板對彈丸提供的等效高于LOS,稱為正傾斜效應(yīng);若最終靶板對彈丸提供的等效低于LOS,稱為負(fù)傾角效應(yīng);若最終靶板對彈丸提供的等效等于LOS,稱為零效應(yīng)。
傾斜效應(yīng)由下列四個因素決定:
①不對稱力的作用(不利于穿甲):
垂直著靶時彈丸受到裝甲的反作用力對稱,但傾斜著靶時彈丸受到裝甲反作用力不對稱,不對稱反力的分力使彈體受橫向力作用,這種橫向力使彈體運動方向像遠(yuǎn)離法向方向偏轉(zhuǎn),甚至引起斷裂或跳飛。隨著傾角增大,彈體所受橫向力增大,彈丸斷裂或跳飛的可能性增加。
②傾斜著靶的轉(zhuǎn)正現(xiàn)象(有利于穿甲):
傾斜穿甲過程中當(dāng)彈丸或射流穿入到一定深度之后,便不再沿原入射方向前進,而是向法向方向偏轉(zhuǎn),稱之為轉(zhuǎn)正現(xiàn)象。彈丸轉(zhuǎn)正縮短了彈丸在裝甲板內(nèi)部的行程,減少了裝甲阻力,降低了裝甲抗彈能力。
③裝甲板彈坑邊緣條件的影響(有利于穿甲):
當(dāng)裝甲板水平厚度(LOS)固定不變時,隨著傾角增大,其垂直厚度(法向)減小。傾斜著靶時,彈丸開坑階段,只受到下部裝甲材料阻力,彈和靶的碎片可以向上部噴濺而出;在穿透(沖塞)階段,則受到上部裝甲材料阻力較大,彈和靶的碎片會從下部噴濺出去,使得彈丸在開坑和穿透(沖塞)階段受到的阻力都減小。
但垂直著靶時,彈丸受到來自四周阻力,且碎片噴濺方向與彈丸運動方向相反,使彈丸受到阻力增加。
④裝甲破壞形式的變化(有利于穿甲):
當(dāng)裝甲LOS相同時,隨著裝甲傾角增大,裝甲穿透形式由韌性擴孔向沖塞破壞變化,由于沖塞破壞屬于剪切破壞,消耗能量低于韌性擴孔,故降低了裝甲抗彈能力。[36]

特別強調(diào),傾斜效應(yīng)是①②③④四種效應(yīng)共同作用的結(jié)果,有些讀者把轉(zhuǎn)正效應(yīng)拿出來獨立討論,是嚴(yán)重的錯誤。
?大傾角均質(zhì)鋼靶板對抗全口徑穿甲彈:
對于全口徑穿甲彈來說,①的作用極為強大,②的作用非常微小,③④的作用可以忽略不計。這也是為什么大傾角裝甲對抗傳統(tǒng)全口徑穿甲彈效果非常好的緣故。由于前文和之前的專欄已經(jīng)詳細(xì)探討過這個問題,此處就不再贅述。
?大傾角均質(zhì)鋼靶板對抗桿式穿甲彈:
對于短桿桿式穿甲彈(長徑比較低),①仍能起到一定作用,穿透路徑會偏離LOS,路程略大于LOS,但不會像全口徑穿甲彈那樣夸張。蘇聯(lián)和北約早期短桿APFSDS普遍表現(xiàn)出斜穿低于垂穿的特性。

對于長桿穿甲彈(長徑比較高),①幾乎不起作用,穿透路徑基本就是LOS。
但對于桿式穿甲彈來說,由于著速相比傳統(tǒng)穿甲彈很高,已經(jīng)進入半流體穿甲范疇,其穿甲體前部在穿甲的全階段都表現(xiàn)出類似流體的特征,穿甲侵徹過程中,彈體材料不斷消耗,故③和④的效應(yīng)對桿彈來說非常明顯,這是長桿桿彈出現(xiàn)斜穿大于垂穿現(xiàn)象的主要原因。
同時長桿彈侵徹大傾角裝甲也伴有轉(zhuǎn)正效應(yīng)②的影響。

此外,由于桿彈穿甲侵徹時的特殊特性,桿彈非常不容易發(fā)生跳彈。長桿桿彈發(fā)生跳彈的臨界點一般在85度左右,大多數(shù)桿彈沒能擊穿的情況下,都是彈體材料消耗殆盡,向外飛濺或糊在彈坑內(nèi)壁。
?大傾角均質(zhì)鋼靶板對抗聚能戰(zhàn)斗部:
對于聚能戰(zhàn)斗部來說,其金屬射流速度極高,頭部往往能達(dá)到8000m/s以上,尾部也可達(dá)2000m/s左右。聚能戰(zhàn)斗部的侵徹過程中也存在正負(fù)傾角效應(yīng),在0-45度間呈負(fù)效應(yīng),45度以上呈正效應(yīng),65度以上可以略微超過0度時的防護系數(shù)。但實際上,其抗彈性能隨傾角變化幅度非常微小,0-80度范圍內(nèi),其防護系數(shù)變化范圍僅僅只有0.07-0.13左右[36]。故可近似視傾斜均質(zhì)鋼對聚能戰(zhàn)斗部傾斜效應(yīng)為零效應(yīng),如圖所示,聚能戰(zhàn)斗部彈藥在均鋼靶板中穿透路徑也基本是沿LOS的直線(圖71)。

2.4.3 玻璃纖維三明治
所謂玻璃纖維三明治,即蘇聯(lián)三代主戰(zhàn)坦克首上裝甲常用的一種結(jié)構(gòu),即在兩層鋼中間填充一層或兩層玻璃纖維材料。有些讀者會把首上夾層的玻璃纖維和部分車輛的炮塔石英砂夾層弄混,但二者并非同一種東西。石英砂基本上只能提供防破,玻璃纖維雖然也是以防破為主,但也能提供一定抗穿。
蘇聯(lián)對于玻璃纖維夾層的試驗最早始于432工程的早期原型車,即在80mm/68度面板后直接加裝140mm玻璃纖維,隨后改為80mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/20mm鋼的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。這種改動可能是為了降低裝甲被擊穿后對成員的傷害。
蘇聯(lián)早期這種厚面板-薄背板結(jié)構(gòu)對抗傳統(tǒng)全口徑穿甲彈和APDS是有利的,但對抗桿彈卻是不利的。其厚面板對桿彈基本相當(dāng)于均鋼大傾角靶板對抗桿彈,效果本身不佳,且轉(zhuǎn)正效應(yīng)影響下彈體穿透路徑向法向偏轉(zhuǎn),到達(dá)背板時由于速度較低,可以視為傳統(tǒng)穿甲彈對薄靶板對小角度侵徹,效果不佳。但如果轉(zhuǎn)為薄面板-厚背板結(jié)構(gòu), 穿甲體侵徹薄面板時僅處于噴濺成坑階段,還未及發(fā)生偏轉(zhuǎn)就已經(jīng)通過,在隨后侵徹非金屬材料過程中穿透路徑持續(xù)遠(yuǎn)離法向偏轉(zhuǎn),到達(dá)背板時由于速度較低,可以視為傳統(tǒng)穿甲彈對厚靶板的大角度侵徹,效果很好。[38]
蘇聯(lián)在70年代后期發(fā)現(xiàn)了這一點,下塔吉爾-烏拉爾的T-72A Mod.1979和列寧格勒-基洛夫的T-80(1976-1978年生產(chǎn))均更改了三明治結(jié)構(gòu)的面板背板配比,加厚了背板,減薄了面板。
但二者的改進并不非常極端,T-72A Mod.1979將首上改為60mm鋼/52mm玻璃纖維/52mm玻璃纖維/50mm鋼,背板加厚30mm,面板減薄20mm;T-80則改為60mm鋼/50mm玻璃纖維/50mm玻璃纖維/45mm鋼,背板加厚25mm,面板減薄20mm,玻璃纖維夾層減薄4mm,基本維持物理厚度不變。
T-72A Mod.1979對105mm M111 KE約為360mm,T-80和T-80B則由于抗穿材料略薄KE只能達(dá)到345mm左右。
1982年黎巴嫩戰(zhàn)爭爆發(fā),蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)以色列新裝備的105mm M111穿甲彈可以擊穿當(dāng)時的T-64、T-72和T-80系列主戰(zhàn)坦克的正面,隨即啟動了“反射”項目?!胺瓷洹表椖恐饕譃閮刹糠郑洪L期的“反射-1”和短期的“反射-2”?!胺瓷?1”項目最終誕生了T-72B等新一代主戰(zhàn)坦克,“反射-2”項目的解決方式則比較簡單粗暴,直接給現(xiàn)役的T-64/72/80系列主戰(zhàn)坦克首上加焊高硬鋼板。其中,T-64系列和T-80系列加焊30mm,T-72系列加焊16mm。加焊后,T-64A、T-64B對M111 KE可達(dá)410mm;T-80B可達(dá)430mm;T-72A可達(dá)405mm,均可在500米距離抗住M111直擊。
以上數(shù)據(jù)來自btvt.info的文章,但Tankograd博客《T-72:Part 2》一文對btvt.info給出的T-72A的抗穿數(shù)據(jù)持懷疑態(tài)度,認(rèn)為btvt給出的這組數(shù)據(jù)沒有權(quán)威依據(jù)。Tankograd博客作者進行的分析和有限元模擬顯示T-72A Mod.1982對105mm M111的KE數(shù)據(jù)至少為432mm(圖72)。[34]

2.4.4 玻璃纖維五明治
所謂玻璃纖維五明治即在玻璃纖維三明治的基礎(chǔ)上進行改進,改為三層裝甲鋼中間夾兩層玻璃纖維材料,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計之初即考慮了對抗整體式桿式穿甲彈。只有1983年之后生產(chǎn)的T-64BV和1985年生產(chǎn)的T-80BV使用了這種結(jié)構(gòu)[28]。其中,T-80BV為50mm鋼/35mm玻璃纖維/50mm鋼/35mm玻璃纖維/50mm鋼,T-64BV為60mm鋼/35mm玻璃纖維/30mm鋼/35mm玻璃纖維/45mm。二者結(jié)構(gòu)相近,T-64BV的首上結(jié)構(gòu)鋼含量明顯低于T-80BV,但均比舊的T-80B和T-64B鋼含量多不少。
2.4.5 多層間隙鋼
《裝甲防護技術(shù)基礎(chǔ)》一書中對間隙效應(yīng)的描述如下:[36]
裝甲結(jié)構(gòu)件中層與層之間存在的空氣平面層,稱之為間隙,按間隙的大小可分為兩種:
?小間隙:間隙的垂直間距小于彈徑。
?大間隙:間隙的垂直間距大于彈徑。
彈靶互相作用時,裝甲結(jié)構(gòu)中的間隙及其變化對抗彈產(chǎn)生的不同效果,稱為間隙效應(yīng)。間隙的存在及其增大,使裝甲抗彈性能提高,則稱之為正效應(yīng)。間隙的存在及其增大,使裝甲抗彈性能降低,則稱之為負(fù)效應(yīng)。
間隙效應(yīng)的影響因素多樣,有利于穿甲和不利于穿甲的因素都有多種,由于篇幅有限,此處不一一列舉。
對于抗全口徑穿甲彈來說,間隙的存在似乎總是不利的,多層鋼板抗彈性能總是弱于一整塊等厚鋼板。但對于抗桿式彈來說,通過合理的布置間隙的數(shù)量、間距,合理設(shè)計間隙板的厚度和傾角,可以使裝甲整體起到良好的正效應(yīng)。T-72A Mod.1984和T-72B Mod.1985/T-72B1就是很好的例子。
T-72A Mod.1984首上結(jié)構(gòu)為60mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/15mm鋼/15mm空氣/50mm鋼,T-72B Mod.1985則改為60mm鋼/10mm空氣/10mm鋼/10mm空氣/10mm鋼/10mm空氣/20mm鋼/10mm空氣/20mm鋼/10mm空氣/50mm鋼。
對于T-72B首上的防護能力,btvt.info的《Основной боевой танк T-72Б》一文給出了KE 490mm的數(shù)據(jù)[39]。但2010年出版的烏拉爾廠首席設(shè)計師回憶錄中提到,約在1985年左右對T-80BV和T-72B首上使用3BM32貧鈾APFSDS進行了射擊測試。測試中,T-80BV首上(個人推測為五層版本)被標(biāo)準(zhǔn)初速發(fā)射的3BM32擊穿,但T-72B首上卻抗住了強裝藥發(fā)射更高初速的3BM32直擊。據(jù)此推測T-72B Mod.1985首上KE應(yīng)為540-550mm。[34]
對于現(xiàn)代主戰(zhàn)坦克來說,間隙廣泛應(yīng)用于復(fù)合裝甲當(dāng)中,T-80U Mod.1986和T-72B Mod.1989也加入了間隙。此外,西方廣泛使用的三明治NERA結(jié)構(gòu),以及約束陶瓷復(fù)合裝甲中,也還有大量空氣間隙。有些讀者看見空氣就認(rèn)為防護不行,這是錯誤的。

2.4.6 蘇聯(lián)末期新首上結(jié)構(gòu)
1989年,蘇聯(lián)當(dāng)時的兩大量產(chǎn)MBT均對首上構(gòu)型做了修改,T-72B Mod.1989引入了橡膠和防中子輻射層,T-80U Mod.1989則引入了陶瓷夾層。前者的升級數(shù)量相當(dāng)廣,但后者暫無明確資料說明到底有多少T-80U,甚至有沒有T-80U接受了更換陶瓷方案首上的升級。前者加裝接觸-5爆炸反應(yīng)裝甲后,一般認(rèn)為抗穿性能和T-80U相近,也即610mm左右,但若按照前文所述試驗推測,T-72B Mod.1989首上帶接觸-5爆炸反應(yīng)裝甲KE應(yīng)在650-670mm左右。
2.4.7 鑄鋼炮塔、鑄造鋁合金炮塔、陶瓷球陣列炮塔
如果舍得用重量,鋼是很不錯的抗穿材料,但防破性能較差,如T-72炮塔抗穿性能基本與T-64相當(dāng),但防破則要弱上一些。由于T-64系列在研發(fā)與改進過程中,始終秉持著嚴(yán)格的重量控制,因此盡管陶瓷球陣列炮塔比之鑄造鋁合金炮塔在性能上更加優(yōu)秀,哈爾科夫也沒有提升炮塔的雙防性能,而是在基本維持雙防性能不變的前提下減薄了炮塔LOS,進行了減重。[27][28]
陶瓷球陣列炮塔雖然性能優(yōu)秀,但生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜,成本過高,因此雖然列寧格勒和下塔吉爾都考慮過引入陶瓷球陣列炮塔生產(chǎn)線,但最終都沒有落地。
鑄鋼炮塔、鑄造鋁合金炮塔、陶瓷球陣列炮塔從外觀上來說都較為普通,其炮塔底部較為平整,沒有明顯的橫槽或折角(圖74):

2.4.8 石英砂夾層炮塔
石英砂夾層炮塔主要用于T-72A/M1系列和T-80B系列,采用嵌鑄工藝。石英砂主要作為防破材料且優(yōu)于鑄造鋁合金,抗穿主要還是靠夾層兩側(cè)的鑄鋼。T-80B和T-72A的炮塔本質(zhì)上沒有區(qū)別,其性能略強主要是厚度更厚的緣故。
嵌鑄石英砂夾層的炮塔有明顯的識別特征,其炮塔底部有明顯的橫槽(圖75):

2.4.9 “反射板”與“蜂窩”組件炮塔
在談?wù)撨@兩種炮塔的設(shè)計之前,我們首先要探討一下什么是NERA。
?不含能反應(yīng)裝甲NERA(Non-Energetic Reactive Armour)
不含能反應(yīng)裝甲NERA,國內(nèi)一般直接稱為反應(yīng)裝甲、響應(yīng)裝甲等。其本質(zhì)是通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計,增加穿甲過程中橫向力對彈體和射流的剪切作用,以增強裝甲抗彈性能。最普遍的NERA結(jié)構(gòu)即多層板結(jié)構(gòu),一般為三層。其構(gòu)成為一層高強度鋼板,其后加裝多層其他材料。桿彈或射流侵徹時,高強度鋼面板首先消耗破甲射流和穿甲彈體,而后面的材料在應(yīng)力波作用下被反射波推離面板,沿彈體前進方向激烈變形,在變形過程中橫向切割射流和彈體(圖76)。
對于后部材料來說,鐵、低碳鋼、貧鈾等均是合適的材料。[36]

反應(yīng)裝甲在實際應(yīng)用中很少單獨使用,都是多層單元間隔一定間隙布置。且對于反應(yīng)裝甲來說,傾角越大抗彈效果越好,桿彈對大傾角均鋼裝甲的負(fù)傾斜效應(yīng)在此處不適用。因而,諸如豹2、M1艾布拉姆斯等西方MBT,盡管其首上和炮塔外部布局上均采用小傾角裝甲布局,但內(nèi)部反應(yīng)裝甲單元均是大傾角布置。如上圖所示M1的首下裝甲,每一塊傾斜“隔板”均是一塊NERA單元。
這也是現(xiàn)代MBT復(fù)合裝甲的一大特點,即內(nèi)外傾角不同,甚至于有些車的裝甲模塊內(nèi)部可能擁有多種傾角。
不含能反應(yīng)裝甲NERA(Non-Energetic Reactive Armour)的概念是相對爆炸反應(yīng)裝甲ERA(Explosive Reactive Armour)來講的。二者應(yīng)用的基礎(chǔ)原理相近,區(qū)別在于后者夾有鈍感炸藥,本身含能,前者本身不含能。
爆炸反應(yīng)裝甲的原理我們會在后文講到。
在NERA基礎(chǔ)上還發(fā)展出了非爆炸反應(yīng)裝甲NxRA(Non-Explosive Reactive Armour),本身含能但不爆炸,其裝藥的觸發(fā)方式主要是更溫和的燃燒。此外還有感應(yīng)式爆炸反應(yīng)裝甲(直譯為自約束爆炸反應(yīng)裝甲)SLERA(Self-Limiting Explosive?Reactive Armour),其夾有較少量的炸藥,雖然也發(fā)生爆炸但每次只引爆一小部分,相對可控且抗多次打擊能力更強。豹2IMP系列所謂的“空心奶罩”就是SLERA。
注意這兩種裝甲與NERA裝甲的區(qū)分。
?“反射板”組件和“蜂窩”組件炮塔
T-72B和T-80U(UD)的炮塔結(jié)構(gòu)非常類似,生產(chǎn)工藝也相同,均為先鑄造再焊接。即在生產(chǎn)時預(yù)先留出安裝炮塔復(fù)合裝甲模塊的空間,進行整體鑄造。鑄造完成后將復(fù)合裝甲模塊焊接在空腔內(nèi),最后焊接上兩塊頂板。采用這種工藝的炮塔底部有明顯的折角外翻,復(fù)合裝甲模塊頂部有明顯的焊接板(圖77)。

T-72B炮塔的“反射板”組件為標(biāo)準(zhǔn)的NERA裝甲,每一塊單元結(jié)構(gòu)為21mm鋼/6mm橡膠/3mm金屬組成,其30度航向角面密度等效鋼462mm,KE-540-550mm。
T-80UD的炮塔最初來自哈爾科夫的476工程,T-80U前身219A工程本身也使用此炮塔,但隨著哈爾科夫和列寧格勒合作破裂,列寧格勒遂自行修改了設(shè)計。因此,盡管T-80U和T-80UD炮塔均使用“蜂窩”組件,但形狀與部分細(xì)節(jié)均不相同。
“蜂窩”組件也是一種NERA結(jié)構(gòu),由高硬鋼板、兩層帶凹槽的鑄造蜂窩鋼板,以及縫隙間填充的聚氨酯構(gòu)成。
2.4.10 焊接炮塔
早在80年代,美國人就預(yù)測蘇聯(lián)的圓形炮塔該走到頭了。但令美國人沒想到的是,蘇聯(lián)人把圓形炮塔一直用到了解體,且雙防性能不斷提高。美國人的預(yù)測并非全無道理,鑄造炮塔布置復(fù)合裝甲模塊非常不方便,蘇聯(lián)后期采用的先鑄再焊工藝生產(chǎn)非常復(fù)雜,且正向防護不均勻(但30度航向角基本防護均勻,這一點要結(jié)合后文蘇聯(lián)航向角防護思路來理解)。我國從羅馬尼亞獲得的T-72主戰(zhàn)坦克為鑄鋼炮塔的型號,因而在80年代,鑄造炮塔怎么布置復(fù)合裝甲模塊的問題也困擾著我國軍工工作者,并最終導(dǎo)致我國坦克設(shè)計轉(zhuǎn)向焊接炮塔。
事實上,盡管采用先鑄在焊工藝生產(chǎn)的炮塔就數(shù)據(jù)來說非常不錯,但布置的難度,更換復(fù)合裝甲模塊的便利性,防護弱區(qū)等諸多因素,促使蘇聯(lián)在末年也開始研制焊接炮塔。不過和北約式的方形焊接炮塔不同,無論是187工程還是478BK工程,均采用了六角形的焊接炮塔,炮塔側(cè)面向后逐漸內(nèi)收,這也體現(xiàn)了蘇俄重視航向角防護的基本思路。兩種炮塔安裝的組件未改變,仍為“反射板”和“蜂窩”,但LOS有所增加,防護性能相比72B和80UD的鑄造炮塔均有提升。
蘇聯(lián)解體后,187工程的焊接炮塔最終發(fā)成為T-90A(188A1工程)的焊接炮塔,478BK工程的焊接炮塔則最終發(fā)展為BM Oplot-M(478DU9-1工程)的焊接炮塔。

2.5 爆炸反應(yīng)裝甲ERA(Explosive Reactive Armour)
爆炸反應(yīng)裝甲最初研發(fā)時主要用于防破,但隨著技術(shù)進步,很快成為防破抗穿兼具的多面手。對于中蘇主戰(zhàn)坦克來說,爆炸反應(yīng)裝甲更是防護系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)。
在蘇俄,爆炸反應(yīng)裝甲一般被稱為БДЗ(VDZ),動態(tài)保護系統(tǒng)。其是包括外殼、藥塊、隔板、支架的一整套系統(tǒng)。某些博主單稱藥塊為某種爆反是不正確的。
蘇聯(lián)對爆炸反應(yīng)裝甲的試驗較早,始于爆反-68,但應(yīng)用較晚,1985年前后開始大規(guī)模裝備接觸-1,1989年前后才開始大規(guī)模裝備接觸-5。[41]
2.5.1 拋板式爆炸反應(yīng)裝甲的原理
關(guān)于爆炸反應(yīng)裝甲的原理,很多博主和自媒體都做過視頻講解,但其中或多或少存在一定錯誤。最常見的誤解在于認(rèn)為爆反是靠爆炸“吹”散射流的,這并不正確。
正如我們前文所說,爆反的基礎(chǔ)原理與NERA類似,二者均是靠側(cè)向干擾(即橫向力)提供防護能力的。只不過爆反的能量來源并非應(yīng)力波和機械變形,而是鈍感炸藥。鈍感炸藥被引爆后,爆轟波將拋板沿射流和穿桿方向拋出,高速拋出的鋼拋板持續(xù)切割剪切射流或穿桿。
很好理解的是,拋板式爆炸反應(yīng)裝甲對射流和桿彈的效果,同NERA一樣,與傾角有著很大關(guān)系,傾角越大,效果越好(側(cè)向干擾越大)。[36]

?接觸-1/2/3/4爆炸反應(yīng)裝甲
首先說明,所謂接觸-1/2/3/4實際上是同一種爆反,只是安裝位置不同,盒子尺寸略有差別。
接觸-1爆反的結(jié)構(gòu)如圖所示,盒體內(nèi)安裝有兩片4S20藥塊,每片4S20藥塊由2mm鋼/7mm鈍感炸藥/2mm鋼組成。兩片4S20以夾角方式布置,這種布置方式主要是為了減少不利角度的影響以及增加對射流的剪切效果。
在接觸-1中,起作用的拋板即兩片4S20兩側(cè)的2mm鋼板。

?接觸-5內(nèi)置式爆炸反應(yīng)裝甲
接觸-5相比于接觸-1爆反,最大的進步在于兩點:一方面,接觸-5改為內(nèi)置式爆反,防止了如接觸-1行軍時脫落狀況的發(fā)生;另一方面,接觸-5除了擁有更好的防破性能,還能對桿式穿甲彈提供不俗的防護。
接觸-5的藥塊4S22結(jié)構(gòu)并未改變,仍為兩層2mm鋼中間夾7mm鈍感炸藥,但4S22對速度比射流更低的穿甲桿更敏感。
接觸-5的結(jié)構(gòu)在不同的坦克上有所不同,此處以T-72B Mod.1989首上為例講解其原理。

如圖所示,圖中以橙色圈出的兩塊即為兩片4S22藥塊,紫色圈出的則為屏蔽裝甲板,在T-72B Mod.1989上厚17mm(也即接觸-5的外殼)。在接觸-5上,當(dāng)桿彈接觸屏蔽裝甲板時,產(chǎn)生的應(yīng)力波使屏蔽裝甲板背面崩碎,提前引爆裝藥,爆轟波將屏蔽裝甲板向桿彈運動方向高速拋出,切割剪切穿甲桿[41]。剪切的橫向力將迫使穿甲桿扭曲,降低其穿甲能力。
需要注意的是,盡管4S22單元本身也包含2mm拋板,但由于過薄,在對抗桿彈時的效果可以忽略不計,起主要作用的是17mm屏蔽裝甲板。
以下介紹接觸-5的三種安裝方式:
(1)T-80U/UD:

如圖所示,T-80U/UD首上兩層4S22單元以夾角方式安裝,其起主要作用的拋板為15mm屏蔽外板,單拋,4-6塊雙層4S22單元共用一塊屏蔽裝甲板。之所以這樣設(shè)計是因為拋板爆反抗穿需要拋板具備一定長度才有較好效果,但這也會導(dǎo)致爆反觸發(fā)后的留存率不高(但還是高于接觸-1)。
炮塔則是兩層4S22直接疊放,前后雙拋,但前后拋板厚度不一,前拋板為17mm,后拋板為9mm。T-80U/UD炮塔上焊接有支架,爆反模塊安裝于支架上。上部安裝角度為50度,下部則為55度。[41][42]
(2)T-72B/T-90:

如圖所示,T-72B/T-90首上4S22藥塊以直接疊放的方式安裝,起主要作用的拋板為17mm屏蔽裝甲板,單拋,6塊雙層4S22單元共用一塊屏蔽裝甲板。這種安裝方式比T-80U首上的安裝方式對桿彈的起爆成功率更高。其炮塔模塊內(nèi)4S22單元也為兩層直接疊放,前后雙拋,前拋板15mm,后拋板6mm。T-72B/T-90炮塔爆反模塊安裝角度更大,直接由上下支座固定在炮塔上,沒有焊接炮塔支架。[41][42]
?為什么接觸-5等新式拋板爆反可以抗穿?
盡管我們已經(jīng)很詳盡的解釋了接觸-5的原理,但有些讀者可以依舊很難理解,因此在這里,我們以更通俗易懂的語言再解釋一遍。
所謂拋板爆反的通用原理,可以理解為靠爆炸把鋼板朝桿彈或射流的射擊路徑上扔,爆炸釋放的能量被轉(zhuǎn)換為拋板的動能,又在剪切穿桿的過程中擁用于扭轉(zhuǎn)穿桿或者干擾射流。
對于射流來說,盡管其頭部速度極高(8000m/s以上),但其本身就具有不穩(wěn)定不均勻的特性,因而不需要很高的能量就能對其進行有效干擾,如4S20藥塊拋出的2mm拋板。但對于穿桿來說,則需要更多能量用于側(cè)向干擾(橫向力剪切扭轉(zhuǎn)),就需要拋板拋出動能更大,也即拋板更厚或拋出速度更快,加厚拋板更換裝藥是最簡單的方案,如首上接觸-5的15-17mm拋板。
《裝甲防護技術(shù)基礎(chǔ)》一書就指出,全俄鋼研所研制的、具有抗長桿形動能穿甲彈功能的內(nèi)裝式爆炸反應(yīng)裝甲(即接觸-5),在爆炸反應(yīng)作用時,活動部分的質(zhì)量要比抗破甲彈的爆炸反應(yīng)裝甲高出1-9倍。[36]
對于抗桿式穿甲彈的爆反來說,有兩點是關(guān)鍵:
其一,裝藥引爆的時機。對于拋板爆反來說,無論是早炸還是晚炸都會使抗桿彈的效果大打折扣。這一點通常通過調(diào)整外殼與間隙設(shè)計來實現(xiàn)。
其二,起爆的成功率。由于爆反最初均是針對聚能戰(zhàn)斗部設(shè)計,故裝藥一般都是對射流的高著速敏感,對于著速相對低的多的桿式穿甲彈不敏感。以接觸-1為例,對1650-1700m/s著速的桿彈起爆成功率僅有20%。若爆反不能成功起爆,無論拋板結(jié)構(gòu)設(shè)計的多好都是無濟于事。因而蘇聯(lián)研發(fā)了新的4S22藥塊,對桿彈更加敏感。但4S22在實驗中表現(xiàn)出對更低初速的鋼芯或碳化鎢桿彈不敏感,起爆成功率僅有50%。[41]
?“化石”內(nèi)置式爆炸反應(yīng)裝甲
“化石”爆炸反應(yīng)裝甲是中間帶隔板的雙層爆炸反應(yīng)裝甲,提升了抗串聯(lián)性能,發(fā)展于蘇聯(lián)末年,其前身為“孔雀石”爆炸反應(yīng)裝甲,曾安裝于187工程的樣車。“化石”的結(jié)構(gòu)如圖所示。

可以看出,化石仍為拋板結(jié)構(gòu),首上和炮塔均為雙向拋,且拋板厚度相較接觸-5厚了很多。其首上模塊后部留出了較大的間隙,應(yīng)該是給后向拋板留出了足夠的運動空間。對于如T-72B3這種將化石的4S23藥塊安裝在接觸-5殼子里的做法,由于缺乏化石的整體結(jié)構(gòu),其不可能提供如化石一樣好的防護,抗穿水平可能僅僅是略高于接觸-5。但這種改裝可以改善原本接觸-5對于低著速彈桿(如貧鈾桿式彈)不敏感的缺陷。
?4S23與4S24藥塊在車體側(cè)面的應(yīng)用:
4S23藥塊也廣泛應(yīng)用于俄羅斯于2010年代推出的新裙板中,主要結(jié)構(gòu)為兩層鋼夾一層4S23藥塊,垂直布置。這種裙板廣泛用于T-72B3 Mos.2016,T-80BVM和T-90M。
4S24藥塊為專門為輕裝甲載具研發(fā)的藥塊,考慮到基甲薄弱的車輛抗爆反裝藥沖擊的能力較弱,裝藥有所減小。為輕裝甲載具提供的爆反系統(tǒng)最早可以追溯至BMP-3,在車體側(cè)面加裝尺寸很大的方盒子,隨后將多層4S20藥塊以大傾角斜置于盒內(nèi)。大傾角擺放的目的是為了在被射流命中時有良好的工作角度,多層則是因為大傾角斜置導(dǎo)致每片藥塊的覆蓋面積降低,因而多層斜置以保證目標(biāo)防護區(qū)域都可以被覆蓋到。
這種方盒子內(nèi)的4S20藥塊后來被更換為4S24藥塊,廣泛應(yīng)用于輕裝甲載具和坦克上的基甲薄弱部位。如,T-72B3和T-80BVM炮塔側(cè)后,以及庫爾干人-25車體的側(cè)面。
還有一種原理類似的布置,4S24單元也按照大傾角多層來布置,但采用軟織物外殼(俗稱“布袋”),由于軟質(zhì)外殼不利于固定,故在爆反之間安裝所謂“紙板雞蛋托”作為支架。俄烏戰(zhàn)爭期間吵得沸沸揚揚的所謂俄軍坦克“紙板防護”,實際上就是這個支架罷了。
這種布置最初現(xiàn)于BMPT側(cè)面的巷戰(zhàn)套件,如圖可見其紙板支架結(jié)構(gòu)。
軟布袋的設(shè)計主要是吸取了在敘利亞作戰(zhàn)的經(jīng)驗,可以降低通過狹窄路段時爆反被刮掉的概率。由于蘇俄爆反藥塊4S20、4S22、4S23、4S24尺寸非常接近,故軟布袋內(nèi)實際上也可以安裝4S20和4S22。

?烏克蘭的拋板爆反改進:4S20U和4S22U藥塊
4S20U和4S22U藥塊并非爆反系統(tǒng)像,而是蘇聯(lián)解體后烏克蘭生產(chǎn)的接觸-1和接觸-5的4S20和4S22藥塊的本土改進版本。其性能相比蘇聯(lián)時代的4S20和4S22藥塊并沒有明顯的提升,但UAM官網(wǎng)宣傳其可以無需任何改進直接安裝在舊的接觸-1和接觸-5系統(tǒng)中(圖86)。

2.5.2 聚能式爆炸反應(yīng)裝甲
聚能式爆炸反應(yīng)裝甲的典型代表即烏克蘭的“利刃”(Nozh/Nizh)和“雙刃”(Duplet)爆炸反應(yīng)裝甲,本部分也僅介紹“利刃”和“雙刃”。
聚能爆炸反應(yīng)裝甲的基本原理,即在每個爆反單元中安裝多塊V型成型裝藥,由電信號控制依次起爆。起爆時形成數(shù)道金屬射流,射流和穿桿。用通俗的語言說,就是相當(dāng)于在盒子里裝了數(shù)發(fā)破甲彈,其結(jié)構(gòu)和原理如圖所示。

“雙刃”的原理與“利刃”相同,為加強了抗串聯(lián)能力的“利刃”。
“雙刃”和“利刃”有:ХСЧКВ-34、ХСЧКВ-34A、ХСЧКВ-34П、ХСЧКВ-19、ХСЧКВ-19A、ХСЧКВ-19П等多種編號不同的單元,尺寸和裝藥各不相同,用于安裝在坦克的不同部位。[32]
生產(chǎn)“利刃”和“雙刃”的原企業(yè)重組后,聚能爆反的生產(chǎn)工作交給UAM進行,其修改了爆反的名字,將“雙刃”改為“雙刃-2M”,“利刃”改為“利刃-1M”,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了專為輕裝甲載具準(zhǔn)備的“利刃-LM”。

如圖所示,“利刃”系列在坦克上的安裝與接觸-5的安裝方式相近,但“雙刃”系列在坦克上多為多層重疊安裝。如BM-Oplot-M首上將雙層“雙刃”與復(fù)合裝甲集成在一塊兒,炮塔上則為四層“雙刃”(由于傾角很大,實際同時最多只能有兩層發(fā)揮作用)。
多層聚能爆反的思路起源于蘇聯(lián)末年,無論是抗穿、防破還是抗串聯(lián),效果都很好。在2003年沙特的試驗和2009年烏克蘭的試驗中,120mm OFL120F1、125mm 3BM42、PG-7VR等彈藥均無力擊穿靶板,甚至很少能在爆反后的基甲上留下痕跡。[32]
未完待續(xù),本篇為上篇。全文共計164圖,70071字。本篇共計88圖,40000字。
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參考文獻:
注意:出于方便和明晰起見,本文參考文獻使用類似論文的標(biāo)注方式,但并非標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注方法,引用序號在文中以藍(lán)色標(biāo)注。
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