間隙裝甲抗穿甲彈研究(二):防護
首先需要定義何為間隙裝甲。在本文中,“間隙裝甲”由薄裝甲—空氣間隙—厚主裝甲組成。薄前裝甲,即裙甲,僅占防護體系總重量的10%或更少。更復(fù)雜的間隙裝甲可能包含多層裙甲,但為簡化描述,以下僅討論單層裙甲。裙甲可能與主裝甲平行或不平行,具體效果將在下文中討論。
裙甲的作用不在于直接消耗射彈的能量,而是造成干擾,降低其對主裝甲的效率。干擾的原因以下也將討論。間隙裝甲的設(shè)計旨在保證干擾效果的前提下盡可能減小裙甲的厚度。這一目的是有根據(jù)的:相當(dāng)多的實驗表明,當(dāng)與等厚度的單層裝甲相比,多層裝甲的抗彈能力弱得多。
以45° 76.2?mm的270 HBW RHA為例,其對90 mm M82的彈道極限為716?m/s;而兩層45° 38.1?mm的同硬度RHA,彈道極限在層疊時為603?m/s,在152 mm間隙時降至500 m/s。單層裝甲優(yōu)于層疊裝甲的原因在于,裝甲前后表面的防護能力弱于中間層:表層材料除徑向外還可進行軸向流動,進而形成翻唇和花瓣;而中間層材料的軸向受到約束,僅能徑向流動。因此,中間層對彈體的阻力大于前后表面。將單層厚板替換為兩層薄板,將提高低阻力的表面、并減少高阻力的中心層的占比。這就是層疊裝甲的彈道極限低于單層裝甲的原因。

間隙雙層靶抗彈能力進一步減弱的原因如下圖所示。在穿透第一層靶板后,彈體正向偏轉(zhuǎn),以至于對第二層靶的入射角減小。

接下來要分析的是薄靶干擾射彈的原理,可能包含以下三點:
? 1.?剝被帽,使彈體在沖擊主裝甲時破碎 (圖3)
? 2.?偏轉(zhuǎn)和/或翻轉(zhuǎn),提高入射角
? 3.?彈體在穿透裙甲過程中破碎,失去尖端并產(chǎn)生分散的碎片
幾年前進行了對90?mm?M304 HVAP的展示性射擊實驗。M304的硬質(zhì)合金彈芯理論上可以輕松穿透254 mm厚的垂直CHA。由于缺乏254?mm靶板,實際使用的是102+152 mm的兩層作為替代。出乎所有人的意料之外,M304未能擊穿靶板。在后續(xù)的檢查中發(fā)現(xiàn),由于靶板有輕微彎曲,在彈著點處存在50.8 mm的間隙。彈芯在穿出第一層靶時已經(jīng)碎裂,僅僅50.8 mm的間隙就足以有效削弱碎片。
盡管硬質(zhì)合金是一種優(yōu)秀的穿甲彈材料,但它非常脆。即使垂直,也很少能回收到在穿透靶板后依然完整的彈體。作為改進硬質(zhì)合金彈項目的一部分,數(shù)年前進行了M304對間隙裝甲的射擊實驗。主裝甲為30° 152 mm RHA;裙甲距主裝甲305 mm,并與后者平行。結(jié)果如圖7所示。
在152 mm主裝甲前附加12.7 mm裙甲可將防護距離由2652?m縮短至320 m。裙甲僅增重8.3%,卻將防護動能提升了一倍有余。12.7+152 mm的間隙裝甲相當(dāng)于292 mm均質(zhì)裝甲,即減重43.5%。另外值得關(guān)注的是,裙甲的有效性與其厚度正相關(guān),這是因為射彈在沖擊厚裙甲時更容易破碎。
去年進行了對57 mm和90 mm AP、APC和HVAP打擊間隙裝甲的一系列測試,以明確裙甲對上述幾種穿甲彈的影響。此項目的第一階段旨在了解穿甲彈在穿透裙甲后運動姿態(tài),結(jié)果如圖3~6所示。之后進行了以下三種工況的測試:
? 1.?無裙甲的單層裝甲
? 2.?裙甲與主裝甲平行,距離406?mm?(結(jié)構(gòu)A)
? 3.?裙甲與主裝甲傾角相同、方向相反,軸線處距離仍為406 mm (結(jié)構(gòu)B)
所有工況下,裙甲由數(shù)層未熱處理的6.35 mm鋼裝甲疊成。采用此結(jié)構(gòu)是因為沒有可用的12.7 mm和19 mm裝甲板。57 mm和90 mm?AP和APC的初步實驗得到了意料之外的結(jié)果:
? 1.?26發(fā)57 mm M70 AP和14發(fā)57 mm M86 APC穿透30~60°?12.7 mm裙甲,主彈體全部保持完整。APC被剝被帽,AP和APC主彈體均翻轉(zhuǎn)。
? 2. 28發(fā)中的26發(fā)90 mm T33 AP在穿透12.7 mm裙甲后碎裂(圖5和6),而此裙甲僅使145發(fā)中的30發(fā)90 mm T50 APC碎裂。若要確保APC碎裂,60°裙甲需增厚至25.4 mm。
57 mm AP完整而90 mm AP碎裂的原因尚不明確。預(yù)期結(jié)果與此相反,因為57 mm的熱處理不佳,且彈體細(xì)長;90 mm熱處理良好,且彈體短粗。一個猜想是此現(xiàn)象與縱向波有關(guān),目前仍在進行相關(guān)實驗。
更有價值的數(shù)據(jù)見于圖8。此工況下間隙裝甲抗57?mm?AP和APC的效能劣于單層裝甲,這是因為穿透裙甲后未碎裂的彈體會偏轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn),減小了主裝甲的入射角。彈道極限的降低(約?m/s)相當(dāng)于傾角由40°減小至33~35°。高速攝影結(jié)果支持以上理論。當(dāng)裙甲與主裝甲傾斜方向相反(結(jié)構(gòu)B),其抗57 mm AP和APC的效能會顯著提升:12.7+50.8 mm的間隙裝甲相當(dāng)于76 mm單層裝甲,減重17%。
平行和非平行間隙裝甲均能更有效地阻擋90 mm M304 HVAP。由于彈芯在穿透裙甲后碎裂而不是偏轉(zhuǎn),對裙甲與主裝甲的入射角沒有顯著差別。30°?12.7+102 mm間隙裝甲相當(dāng)于同傾角的178?mm單層裝甲,減重33%。45°?12.7+102 mm間隙裝甲相當(dāng)于同傾角的203?mm單層裝甲,減重44%。
然而由于裙甲不總是能使APC碎裂,間隙裝甲的效能不穩(wěn)定。30°?12.7+102?mm間隙裝甲能將擊穿距離減小一半,而40°?19+76?mm則會將擊穿距離由4387?m增至4801 m。
由以上數(shù)據(jù)可見,當(dāng)彈體破碎時,間隙裝甲比單層裝甲更有效,減重30%~50%;但若彈體不碎裂,僅剝被帽和偏轉(zhuǎn),減重只有10%~20%;若偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致入射角增大,則間隙裝甲反而不如單層裝甲。