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第15章 装甲车武器系统及其管理(2)

由于采用不同的标准,得出的分类结果也不完全一样。从防护原理区分,可以把装甲分成被动装甲和主动装甲;从组成的材质区分,可以分成金属装甲和非金属装甲;从材料力学性能特点区分,可以分成均质装甲和非均质装甲;而从具体的防护材料和技术来区分,可以分成钢装甲、铝装甲、钛装甲、贫铀装甲、透明装甲、陶瓷装甲、复合装甲、反应装甲、屏蔽装甲、披挂装甲等。为了便于阐述,现采用防护技术归类的办法,对各种装甲防护的结构、防护原理和性能逐一介绍。

1.钢装甲

钢装甲不仅是坦克装甲车辆的“坚固防线”,也是构成坦克装甲车辆壳体的刚性支撑架。

高硬度钢装甲板主要用来抗枪弹,在轻型战车上得到广泛应用。中低硬度的中厚度和厚装甲板用来抗炮弹。轧制装甲经过多次辗压变形,破坏了金属的一次晶粒和枝晶,改变了浇铸过程中内部组织的疏松结构,得到了高韧性的纤维组织,从而提高了装甲的机械性能,所以大多数坦克装甲车辆的车体都是用轧制钢装甲板焊接而成。铸造装甲是由装甲铸钢冶炼直接浇铸而成,可以得到不同部位均匀过渡到不同壁厚和理想倾角以及可造成跳弹的流线型外表面。但是由于铸钢内部组织不够密实,如有柱状晶、偏析、缩孔和气孔等缺陷,所以铸造装甲抗弹性能一般略低于同类的轧制装甲的10%。对于外形特殊,厚度不均匀的炮塔或装甲结构件通常采用铸造装甲。

2.轻合金装甲

为了减轻重量,有些轻型装甲战车的车体和炮塔以及坦克的部分复合装甲夹层材料选用铝合金装甲和钛合金装甲。231

第一代铝合金装甲在美国M113装甲人员输送车上得到应用。到目前为止,美国、英国和意大利在轻型战车上均采用第二代铝合金装甲。俄罗斯和法国也改用铝合金装甲。

3.铀合金装甲

贫铀装甲的特性是塑性好、波阻抗大、密度大,因此抗穿甲和抗破甲的综合效益比较高。美国在海湾战争中动用的1000多辆M1A1-HA重型装甲坦克就是采用了贫铀装甲,抗弹防护系数大约可以达到1.1,厚度系数可以达到2.0。所以对于减薄装甲结构有着特殊意义。这种贫铀装甲坦克正面防穿甲水平达到600毫米的轧制钢装甲。由于贫铀装甲的密度大约是钢的2.5倍,反应装甲和响应装甲的结构层背板使用这种材料可以大幅度提高抗穿甲和抗破甲的综合效益。

贫铀装甲残留微量的放射性,给使用带来了一定困难。尽管有人测定放射性含量低,不会对人体造成伤害,但是公众舆论的压力限制了它的使用。

4.双硬度装甲

双硬度装甲是复合装甲的元老。从均质装甲抗穿甲弹破碎弹头的原理可以知道,装甲的表面越硬越好,但是硬必然带来脆的问题,容易使装甲背面产生崩落,这些碎片将直接危及乘员和仪器设备的安全,为了强化表面装甲又要保持背面的韧性,人们必然采用双硬度装甲。

5.夹层复合装甲

夹层复合装甲是内涵十分广义的复合装甲,这里重点介绍间隙夹层和金属及非金属夹层的复合装甲。

由于陶瓷材料和高强度纤维材料的特殊性能,夹层复合材料首先选用这种材料,轰动一时的英国乔巴姆复合装甲就选用陶瓷夹层材料,以后美国、德国、日本也相继研究出各具特色的陶瓷型复合装甲。通常把陶瓷复合装甲和高强度纤维材料复合使用,在复合装甲内设置间隙,形成对射流的干扰,提高抗穿破甲综合性能。

6.反应装甲和响应装甲

爆炸式反应装甲是在两层薄装甲板层间装上相对安全的钝感装药。当射流引爆炸药时,两层钢板突然背向高速移动。反应装甲一般和射流运动方向带有一定角度,因此射流倾斜穿越运动着的钢板时,开出一个拉长了的侵彻孔,相对侵彻厚度增加了几十倍。此外爆炸产物侧向干扰后续射流使之变形,这样提高了它的抗破甲性能。由于反应装甲背面金属板和射流相交时间相对较长,干扰射流的作用更大些。反应装甲的夹层炸药是一种特种炸药,要求相对安全的条件是,枪击不燃、不爆,遇到明火只燃烧而不爆。薄夹板的反应装甲只能防破甲弹,对于靠动能的穿甲弹的防护效果不明显。因此把两层夹板的厚度增加,同时,调整好炸药的冲击感度,保证一定撞击能量以上的大口径穿弹才能引爆反应装甲,这就是“双防”反应装甲。双防反应装甲既可以防破甲弹,对穿甲弹也有防护效果。

7.屏蔽装甲

屏蔽装甲是最早应用的结构装甲。在坦克侧面挂装裙板和炮塔安装各种护栏,这些都是为了提前引爆聚能装药战斗部,使破甲弹形成大炸高的失稳射流。另外栅栏式屏蔽装甲以夹击方式破坏破甲弹药形罩,使其不能形成射流。前苏联的T-72坦克侧屏蔽装甲是一种独特的设计方案。它是用铰接式弹簧使橡胶屏蔽板张开一定角度的鱼鳃结构,这样就加大了对前方来袭弹药的屏蔽距离和对车体的屏蔽面积。屏蔽装甲也完全可以用复合装甲、爆炸式反应装甲和动态物理响应式装甲等特种装甲做成,这样就起到了叠加的双重防护效果。

8.异形装甲

异形装甲通过改变装甲的外形获得良好的防护效果。对于合金钢穿甲弹头,直射法线角65°时就可能跳弹,对于钨合金杆式尾翼稳定脱壳穿甲弹在法线角大于70°以后也能见效。这种倾斜布置的装甲使得弹丸受到不对称的阻力作用,容易使弹丸偏转、折断或跳弹。因此坦克装甲车辆的正面装甲都是倾斜布置的,而铸造炮塔都做成弧形结构。前苏联的BMⅡ-1步兵战车的正面发动机盖板装甲是锯齿形的铝装甲,利用外形的变化在弹道方向上局部增加了装甲的厚度,提高了防弹性能,相应减轻了重量。T-72坦克首上装甲有数条平行焊接的筋条,这也是一种改变弹丸角度的附加结构。当主装甲不能改变角度时,就利用附加的异形装甲来提高抗弹性能。美国的XM8轻型坦克动力舱两侧试装价格低廉的网形装甲是另一种异形装甲结构。以色列研制的附加装甲可以使垂直布置的主装甲得到抗弹强化,这种附加装甲结构是由侧向放置的“人”字形双层响应装甲板结构组成,提高了抗穿甲和破甲的综合性能。

9.新概念装甲

为了提高坦克装甲车辆的防护能力,除了提高装甲材料性能外,当前正在研究新概念装甲,应用新的抗弹机理来提高装甲的抗弹能力。

电装甲的概念包括电磁装甲、主动电磁装甲和电热装甲。电磁装甲是由两块保持一定间隔距离的金属板组成,当弹丸或破甲战斗部形成的金属射流接通金属板时,电容器组件瞬时释放电能,在金属射流中造成磁力不稳定,破坏射流,同时金属钢板中弹后被“激励”,形成单向强大的磁场,可以偏转弹丸和射流。主动电磁装甲实际上已经具有主动探测弹药的功能,它由探测器、处理器、储能器、转换器和发射器五部分组成,预警距离至少100米。对抗杆式穿甲弹时,适时接通磁性电路开关,发射一块金属板,提前遮挡穿甲弹和引爆导弹。电热装甲是在两块金属板之间夹有特殊的绝缘层,弹丸瞬间“激活”电热装甲,绝缘层受热迅速膨胀,这时候就能破坏弹丸。

要使坦克携带强大的电磁场装置,其体积和重量过大,而且相应的绝缘层材料和结构正在广泛研究,目前在坦克上还难以安装,但相关人员正在想办法解决这一难题。

滑决装甲,最早在德国报导过。此后,俄罗斯PT-5坦克上也报导过安装了称为弹簧锁式装甲的主动装甲。这类滑块装甲,顾名思义就是在装甲夹层间设置高速滑动的装甲块或聚能切割器,以它来侧向撞击入射侵彻的穿甲弹杆,使之被切断或变形。滑动块可以是两块,也可以是一块。有的双向滑动块用先进的陶瓷活动板或高强度装甲板,在导轨上迅速滑动,然后滑回原位,作用时间只有百分之几秒。滑块装甲的关键技术是迅速取得装置的启动信号和高速的推动力。弹丸撞击起爆,以导爆索传爆,引爆推动装置是一种比较简单而实用的方案。234

灵敏装甲,融合当代的高新技术,更新了装甲防护的概念。从本质上讲,灵敏装甲还是一种被动式装甲,但和传统的被动式装甲有着本质的区别。灵敏装甲在受到弹药攻击时,通过传感器-控制器-微动力干扰装置共同协作,能动地改变弹丸或射流的运动方向。更先进的灵敏装甲还可以通过反馈系统进行自封和自愈修复。

灵敏装甲的关键技术是传感器和微动力装置。一般认为,穿甲弹的着靶速度在1000~2000米/秒范围,要求传感器的反应时间至少提前0.01秒,弹丸着靶时,在装甲材料内的弹性波传播速度高达1300米/秒,使用快速响应的传感器和灵敏的微动力干扰装置还有足够的时间对侵彻弹丸的威胁做出响应。例如,用压电陶瓷、形状记忆合金和陶瓷电致伸缩材料,可以制成微动力装置,其微型化和超常的作用力取得了重大进展。也有人在复合装甲层中预制出多个微型气泡,安装微型冲击波发生器,射流到达时,同时启动微型冲击波发生器,可以定向干扰射流。

装甲车辆伪装与隐身防护技术

伪装防护技术是指坦克装甲车辆上采取的隐蔽自己和欺骗、迷惑敌方的技术措施。伪装防护技术过去通常包括烟幕、伪装涂层和遮障等。由于现代烟幕释放装置不仅可释放普通烟幕,还可释放防红外、激光、雷达波的烟幕,不仅可以干扰敌方侦察,还可对反坦克导弹进行干扰,所以现在通常把烟幕装置放在综合防御系统之内。

一、隐身防护技术

隐身防护技术是指为减小或抑制坦克装甲车辆的目视、红外、激光、声响、热、雷达等观测特性而采取的技术措施。它包括车辆外形设计技术、材料技术、涂层技术等,是一门新兴的综合军事技术。

坦克装甲车辆的隐身防护技术是在传统的伪装防护技术基础上逐步形成的。它与伪装防护技术既有密切的联系,又存在着明显的区别。后者主要是采用制式器材进行隐蔽,减小目标的可探测特性;前者则主要是运用系统工程的思想,在坦克装甲车辆设计及材料选择时,就采取减小车辆可探测特性的措施。因而隐身防护技术是伪装防护技术发展到新阶段的产物。

坦克装甲车辆的伪装防护主要由伪装涂层和伪装遮障构成。

伪装涂层是指用涂料来改变坦克装甲车辆表面的波谱特性,使敌方不易探测所实施的伪装措施。通常根据坦克装甲车辆所使用的季节和地区,用不同颜色的涂料,按规范要求在车辆表面涂刷成大小不一、互不对称的斑块和条带形图案,从而歪曲车辆的视觉形象,增加光学和红外等观测器材探测和识别车辆的难度。

伪装涂层有两个要素:色彩和图形。前者指色调的浓度和色彩的饱和度,后者指色斑的几何配置。将这两个要素结合在一起,便产生多种组合,供车辆使用。

伪装遮障是一种设置在坦克上或坦克附近的伪装器材,由线绳或合成纤维编织的网和支撑杆组成。网上有与背景颜色相近的斑块图案和饰片。

二、隐身技术

隐身技术是一项综合性的高新技术。大约从20世纪70年代开始,美国陆军对M48、M48A5等坦克和一些车辆的目标特性与背景特性进行研究。研制了M2布雷德利复合材料炮塔,试验了M-113装甲输送车纤维复合材料壳体。英国对奇伏坦坦克的缩比模型进行过雷达反射率的测量。日本研制出了军用车辆使用的多层吸波材料,可使车辆的反射波淹没在地形和树木产生的反射波中。德国对坦克的热特性及其控制技术进行了研究。236

伪装与隐身防护用于对付战场上的先进侦察器材的探测,减小被发现概率,也用以对付制导反装甲弹药的攻击,减小被命中概率。对伪装与隐身防护技术的总体 要求,就是能够有效地减小坦克装甲车辆的被发现概率,因此各国都在这方面进行研究。

装甲车辆的保养

器材保养是根据器材的材质、理化特性采取的表面防护措施,是保持器材原有使用价值的一项专业技术。装甲装备器材保养与封存工作是保证仓储装甲装备器材质量完好的技术措施,对于保持器材原有的价值,可靠有效地保障装甲部队平、战时期的器材供应,具有重要的军事价值和经济效益。

一、装甲器材保养

从20世纪50年代初开始,装甲装备器材保养工作已列为仓库管理工作的重要任务之一。

装甲装备器材保养工作经历了一个保养规模从小到大,保养技术从落后到先进,保养手段从原始的手工操作到机械化、自动化的发展历程。

随着科学技术的迅猛发展,新技术和新材料不断涌现。这些新技术和新材料将进一步促进装甲装备器材保养水平的不断提高。在未来的装甲装备器材保养工作中,将逐步实现保养工艺的机械化、自动化和智能化、保养工作的标准化和系统化以及保养材料将向环保型、高效和多功能方向发展。

现代战争的突发性和装甲装备器材的高消耗性决定了装甲装备器材应具有长储存期性和快速供应性。装甲装备器材保障是保持和恢复装甲装备战斗力的重要因素,能否保证装甲装备器材性能可靠、供应快捷,将直接关系到战时装甲部队的持续作战能力。

现代战争的主要特征与过去的战争有很大的不同,现代战争是高技术的战争,具有突发性和装备器材的高消耗性等显著特征。

例如,历时18天的第四次中东战争,双方共损失坦克3300余辆、飞机640多架、舰艇59艘,总计消耗物资价值达100亿美元以上,平均每天达6亿美元。在海湾战争期间,运往海湾的各种物资达到了1050万吨,这些物资足够铺满676个足球场。美国发动的伊拉克战争,物资装备的消耗非常惊人,美国驻海湾地区的部队以及入伊作战部队每天消耗各类物资的总值约50亿美元,仅美军的先头部队第三步兵师,每天弹药消耗量就达5000吨。

可见,战争越现代化,高尖端技术应用越多,对物资装备供应依赖越大。因此,在未来战争中,装甲车辆仍是主战装备,装甲部队所需要的物资装备的数量巨大。大量的装甲装备器材不可能立刻生产出来,必然要靠仓库预先储存,而大量的库存储备器材依靠适时的保养来维护。

二、装甲装备除油保养

除油是装甲装备器材表面保养的基本工序之一,它要求把器材表面的各种油脂、灰尘、泥沙、手汗以及所黏附的各种脏物彻底清除,通常采用以下几种工艺:

1.化学除油工艺

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