99A坦克裝甲材料差,與美國有代差,靠設計彌補與M1A2差距
1.現代坦克複合裝甲以陶瓷為核心,M1家族三代陶瓷裝甲技術全部具備
在中國兵工學會2014年出版的《裝甲防護材料技術》中,我國的裝甲科研工作者在陶瓷裝甲一章里,明確指出英國的挑戰者和美國的M1系列是世界上防護性能最好的坦克。這其中非常關鍵的原因,在於這兩種坦克的裝甲陶瓷材料十分優異。
圖:美國M1A2坦克
和傳統的裝甲鋼相比,陶瓷材料具備硬度高、強度高(尤其是在高溫下)、密度低的特點,因此能在更輕的重量下提供更高的防護能力。這種以陶瓷為核心材料的現代複合裝甲技術最早由英國在70年代實用化,至今發展了三代,而美國的M1系列坦克上正好全部使用過這三代技術。
圖:內容來自2014年首版公開發行的相關理論專著
第一代複合裝甲以三氧化二鋁為陶瓷材料。剛玉寶石的主要成分就是它(紅寶石、藍寶石都是剛玉寶石);很多手錶、手機在宣傳時,喜歡說自己用的是藍寶石表面材質,其實就是人造的透明剛玉。三氧化二鋁的「裝甲寶石」材料,硬度是裝甲鋼的三倍以上,而重量不到一半。
圖:各種形狀的氧化鋁陶瓷裝甲塊
英國最早開發的喬巴姆複合裝甲中,核心的陶瓷部分就是三氧化二鋁材料;隨著英國向美國轉讓裝甲技術,第一代喬巴姆裝甲也成為了M1坦克的標配。由於它的製造工藝相對簡單穩定,容易穩定批產,價格也比較好接受;我國目前的陶瓷裝甲應用研究,都是圍繞三氧化二鋁而展開。
第二代陶瓷裝甲的性能更高,有兩個主要的發展方向:碳化硅與硼化鈦,前者重量最輕,後者抗彈性能最好;但它們在製造上都異常困難,燒結溫度高,製造方法非常複雜,工藝非常難以穩定,而且成本高昂。美國在花了很大力氣研究以後,成功的獲得了高韌性的硼化鈦陶瓷裝甲技術,並應用在了M1A1坦克上。我國對於硼化鈦陶瓷裝甲的研究,目前僅能在實驗室範圍內進行。
圖:硼化鈦板
第三代陶瓷裝甲技術的突破不在陶瓷材料本身上,而在於美國利用貧鈾合金進一步大幅強化了陶瓷材料的性能發揮。M1A2坦克就採用了貧鈾裝甲,這項技術的保密程度極高,完全由美國獨自掌握,我國至今不清楚其具體的設計原理。
不過材料並不決定一切,坦克的生存能力取決於很多方面的因素;只要設計足夠科學合理,材料上的不足,很大程度上是可以依靠後發優勢,在總體設計和新技術運用上彌補回來的。在我國科研人員的不懈努力下,99A坦克成功的做到了這一點。
2.M1系列坦克的設計優化程度並不高
圖:挑戰者II坦克的人員分工示意。這類沒有自動供彈機的坦克,需要四個人才能玩轉:駕駛員(Dirver)坐在底盤裡開坦克,其餘三個人都坐在或者站在炮塔的吊籃里,跟隨炮塔轉動。其中炮手(Gunner)負責火炮和並列機槍的瞄準射擊,裝填手(Loader)負責從彈倉和炮彈架里抽出炮彈並裝填打空的火炮;而車長(Commander)則觀察戰場,和上級、同僚聯繫,指揮坦克作戰。
無論是美國M1系列坦克,還是英國的挑戰者系列坦克,它們實際上都還存在很大的重量優化空間。這兩種坦克都特別重,關鍵的原因在於它們沒有自動裝彈機,只能採用三人制的炮塔,於是炮塔的體積一下子就大了。由於坦克極其強調炮塔的正面防護,隨著炮塔的高度和寬度加大,前主裝甲的重量也隨之飆升。
這使M1、挑戰者不得不把炮塔後艙設計的特別大,以平衡整個炮塔的重心,維持在座圈中央範圍內。彈藥隔艙設計,實際上是必須採用大後艙設計的結果,本身並不帶來多大的生存能力優勢。實際上M1和挑戰者的炮塔側後方的裝甲,厚度都很薄——不然整車的重量就會高到車輛動力系統和路面都無法承受的地步了。
圖:M1系列坦克的炮塔被吊起,吊籃部分清晰可見。如果炮塔的重心不平衡在圓形座圈的中央範圍內的話,在轉動炮塔時就會遭遇到很多問題。
從總體優化的角度看,坦克採用自動裝彈機設計取消裝填手,採用兩人制炮塔縮減尺寸,減小中彈概率,省下的重量拿來增強防護要划算的多。這種思路實際上並不只是蘇聯坦克的專利,法國的勒克萊爾坦克也是典型例子。
不過自動裝彈機本身是一套非常複雜的機電設備,研製成本很高,而且可靠性上要做好很難。因此也不能說M1和挑戰者系列當初的選擇就完全是錯的,只是他們在設計取捨上更偏重於成本、進度等方面的控制。
3.99A坦克通過優化設計和新技術運用,彌補了材料缺陷
國內在開發99和99A坦克時,通過裝彈機等設計,著重控制了整體的尺寸,減小中彈面積和概率的同時,能夠把重量更高效的用在增加裝甲的防護能力上;藉以彌補動力系統和裝甲材料上,與美國、英國的基礎水平差距。
同時從另一方面看,世界上本來也沒有打不穿的坦克。面對穿甲時具備自銳效應、穿甲桿長達到900多毫米、2000米距離上能穿透800毫米以上均質鋼裝甲板的新型貧鈾穿甲彈;真要完全靠主裝甲硬抗,坦克的重量會增大到完全無法接受的地步。
圖:99A坦克依靠控制主裝甲面積,並安裝過頂的大斜面重型爆炸反應裝甲提供額外的附加防護,相比M1A2至少為炮塔減輕了5噸以上重量,總體設計效率提升非常明顯
實際上現代坦克裝甲的發展速度,已經開始越來越跟不上反坦克武器的發展速度。因此新一代的坦克都非常注重通過信息化系統,與周邊作戰單位高度協同化,並採用各種干擾、壓制、主動防護措施來提高生存能力。
比如99A坦克炮塔上最大的凸起設備,就是一套針對敵方目標的觀察瞄準設備而開發的激光干擾壓制設備。它通過跟蹤目標運動,而精確的將激光光斑照射到目標觀瞄儀器上,能夠有效的擾亂、致炫、致盲對方人員,破壞對方武器裝備的光電系統器件。
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