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漫談坦克(三):坦克的防護力
2009/06/14 14:00
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坦克的特性是不但能打人,也要能挨打。所以既要有無堅不摧矛,也要有能擋住任何矛的盾。防護力是坦克必須追求的,除了要防炮彈和反坦克飛彈,還要防核生化武器的攻擊。前者需要裝甲;後者需要過濾系統。

 

1. 裝甲(armor)

 

在所有的防護力中,最重要的就是裝甲(armor),這是坦克與自行火炮最大的不同。

 

坦克的裝甲有三種:均質裝甲、複合裝甲和反應裝甲。

 

甲. 均質裝甲

 

均質裝甲就是用單一材料所製成的裝甲,最常見的就是鋼,也有用鋁合金或其他合金的。70年代以前的坦克幾乎沒有例外都是用均質鋼做裝甲,因為最堅固、最容易製造、價格也相對便宜。

 

所以那個時代坦克防禦能力的大小自然就由均質鋼裝甲的厚度來決定。 

 

乙. 複合裝甲

 

隨著反坦克砲彈、導彈、火箭彈的威力不斷增加,坦克的裝甲就不斷加厚,但是這樣一來重量很快就上升到機動能力受到太大的制約,終於到了一個地步坦克的均質裝甲無法再增厚、也無法抵禦這些反坦克武器的攻擊。

 

於是人們想出用不同的材料做成好幾層裝甲,通常都選擇密度差異很大或化學性質差異很大的材料。這種多層不同材料做成的裝甲就叫做「複合裝甲」。

 

複合裝甲有什麼好處呢?

 

不論是動能彈還是化學能彈,當它攻擊複合裝甲的時候每穿透一層都要消耗掉一定的能量,更重要的是由於每一層的密度和化學性質非常不同不論是穿甲彈的彈芯還是化學能彈的超高速金屬射流都會改變方向,這個方向改變甚至會把穿甲彈的彈芯折斷。因此複合裝甲防禦穿透的功能比均質裝甲高很多,通常在兩倍以上。

 

複合裝甲很早就有人想到,不過是蘇聯最早把它運用在T-72坦克裝甲上。

 

複合裝甲所用的材料很多,有的是金屬,有的是非金屬。

最常用的複合材料是內外兩層用鋼中間是陶瓷。美國最不計成本,用不能核分裂的鈾238和鋼做成貧鈾裝甲用在M1A2上,這大概是全世界最堅硬的裝甲了。

 

大家都知道天然鈾礦的成分超過99%是不能核分裂的鈾238,真正有用可以核能發電也可以做原子彈的的鈾235不到1%。這分離出來以萬噸計的鈾238其實是個廢物。於是美國廢物利用,用它來做裝甲,也用它做「尾翼穩定脫殼穿甲彈」的彈芯。

鈾的硬度非常高,做彈芯特別適合,缺點是對環境造成污染。鈾的密度非常高,是鋼的兩倍,與鋼配合作成複合裝甲效果特別好,缺點是非常重,導致M1A2非常重,將近70噸。

 

除了上述的複合裝甲,還有其他的材料,包括一些非金屬材料。中國的複合裝甲就包括一種特殊高強度的非金屬纖維。由於每個國家研發出來的材料各不相同,複合裝甲的層數也不同,可以多到五、六層,效果自然各不一樣。所以複合裝甲的製造和性能都是機密。

 

另一方面,由於複合裝甲的性能和它的厚度沒有直接關係,所以當軍事專家談到複合裝甲的時候,它的性能都用相當於均質鋼多少毫米來表示,這樣對於不同的複合裝甲我們就有了可以比較的基礎。

 

 

丙. 反應裝甲

 

所謂反應裝甲就是在兩層鋼中間安裝惰性炸藥。惰性炸藥對小的衝擊,譬如子彈和小口徑砲彈,不會做出反應。但是遇到反裝甲武器的巨大衝擊就會爆炸,爆炸的衝擊波是向外的,這就抵消了反裝甲武器的衝擊力道。所以反應裝甲又稱「爆炸反應裝甲」(explosive reactive armor)。

 

如果你看到坦克的正前面和炮塔四周有排列非常整齊的小方塊裝甲,那就是裏面裝了惰性炸藥的反應裝甲,見下圖。

 

 

圖15:中國的96式改主戰坦克,正式代號 ZTZ-96G。

 

這應該是一輛剛出廠全新的 ZTZ-96G,正用火車運往分配的部隊。坦克的正前面和炮塔四周的反應裝甲清晰可見。96G是96式的改型,它們外型最大的差別就是96G的砲塔採用了楔形模塊反應裝甲與德國的豹2A6相似。96G的正面防護能力相當於700毫米均質鋼板,與美國的M1A2相等。

 

反應裝甲的好處是模塊化,可以加裝,也可以取下來,視戰場威脅的程度而定。

 

反應裝甲是有缺點的,最明顯的缺點就是當它爆炸的時候有可能會傷到隨行的步兵。

 

和複合裝甲的情形一樣,由於反應裝甲的性能和它的厚度沒有直接關係,所以當軍事專家談到複合裝甲的時候,它的性能都用相當於均質鋼多少毫米來表示。

 

2. 一個簡易、有效又有趣的裝甲

 

在上一篇文章「漫談坦克(二):坦克的火力」我們談了很多反裝甲砲彈的種類和工作原理,其中化學能彈特別引起軍事家的興趣。

 

想想看,動能彈是靠彈芯的高速度用蠻力穿過裝甲,要得到這麼高的速度(動能)必須用高膛壓的大炮才能辦到,談何容易,對游擊隊而言根本不可能。

 

化學能彈正好相反,它不需要高速度,只要能打到裝甲就行,這就容易多了。化學能彈是靠特殊錐形裝藥把彈頭化成一股超高速的金屬射流,這個速度高達音速的25倍,大約每秒八千公尺。注意這時候彈頭的金屬已經化成液體,就像水一樣。這股超高速的金屬射流具有很強的腐蝕能力(也就是切割能力)可以穿透彈頭口徑七倍的均質裝甲,非常厲害。

 

化學能彈最適合裝在肩扛式火箭彈上,任何單兵扛一個火箭彈躲在暗處就可以對任何裝甲車輛構成威脅。火箭彈的英文原意是火箭助推手榴彈(Rocket Propelled Grenade,簡稱RPG) ,上一篇說過是非常有效的破甲武器。

 

火箭彈最重要的長處就是小、輕、又便宜,非常的便宜,便宜到已經泛濫了全世界,第三世界的游擊隊幾乎人手一枚。

 

 

圖16:北韓的火箭彈(RPG)部隊正步通過閱兵台。

 

美國在伊拉克的駐軍就被這種無處不在的火箭彈搞怕了,幾乎到了草木皆兵的地步。大家要知道不是每個裝甲車輛都裝有昂貴的複合裝甲,大部分的裝甲車輛都是均質裝甲,這種裝甲車一發火箭彈就報銷了。於是有聰明的老美發明了一個簡易、非常有效又有趣的裝甲,由於它長得像鳥籠,被大家戲稱為“鳥籠裝甲”,見下圖:

 

 

圖17:美軍裝甲車的在伊拉克發明的“鳥籠裝甲”

 

讀者一定會問:這個可笑的“鳥籠裝甲”真能防禦火箭彈嗎?

答案是:是的,100%有效。

 

化學能彈的關鍵是在錐形裝藥裏面的炸藥爆炸的時機(timing),它必須發生在距離裝甲一定的距離,一個非常精準的預設距離,這個距離是由彈頭引信的觸針來決定。“鳥籠”的作用就是提早觸發火箭彈的爆炸。

 

火箭彈的動能很小,不可能從鳥籠中間穿過而撞擊到目標裝甲。

如果火箭彈的引信觸針撞擊到“鳥籠”而爆炸,這個“鳥籠”距離裝甲有二十公分的距離,錐形的金屬射流空飛了二十公分已經不成形了,無法對目標裝甲進行切割。

如果火箭彈的引信觸針沒有撞到“鳥籠”,那麼火箭彈就不會爆炸,更不可能造成傷害。

 

看到沒有?沒有什麼便宜是可以白佔的。火箭彈用取巧的方式來破甲,別人就可以用同樣取巧的方式來騙火箭彈。呵呵呵!

 

3. 核生化的防禦

 

核生化就是核子(Nuclear)、生物(Biological)和化學(Chemical)武器,老中叫“核生化”,老美叫“NBC”。

 

面對坦克群的進攻,敵人防禦的方法有可能是使用核生化武器,尤其是戰術性核子武器。現在先進的坦克都有防禦核生化的裝備,效果如何就不知道了。

 

防核是指防核輻射,也包括防中子彈;

防生是指防生物戰,就是防細菌和病毒;

防化就是防化學戰,主要是防毒氣。

這就是老中說的“三防”。

 

“三防”裝置由放射線警報器、毒劑警報器、控制機、關閉機、密閉裝置、濾毒和通風裝置等組成。坦克一旦遭遇核生化的攻擊警報就會響起,同時控制機就會關閉車輛的窗和孔,通風和濾毒裝置開始工作,過濾裝置輸送潔淨的空氣供車內人員呼吸。

 

最先進的三防裝置都採用超壓式,所謂超壓就是超出大氣壓。也就是說超壓式坦克艙內的氣壓比大氣壓力稍為高一點,這樣就可以保証坦克外的有害空氣不會進入坦克艙內。

 

 

這種超壓設計在現代化的高樓裏被普遍採用,通常是用在樓梯間。這是因為在火災中死亡的人多半是被煙熏死的,不是被燒死的,因此現代化的大樓在樓梯間平時就採用超壓輸送空氣的方式,這對保護大樓住民與訪客的生命非常有效。一遇到火警,大樓裏的人就立刻走樓梯逃出大樓,由於樓梯間的空氣是超壓的,所以煙不會進入樓梯間,只要樓不垮就可以成功逃命。

 

比較落後的三防裝置採用個別式,也就是個別防護。當坦克的警報響起的時候,車內人員各自穿上防護衣和戴上防毒面具。這種個別式的三防裝置有兩個重大缺點,一是穿戴防護衣和防毒面具會使作戰效率大為降低,二是坦克艙會遭到污染。

 

超壓式的三防裝置不需要個人防護裝置,可以有效地繼續執行戰鬥任務。

 

坦克的三防裝置最早出現在50年代末期,60年代被大多數主戰坦克採用。

70年代以後研製的主戰坦克都有三防裝置而且多半是超壓式。

 

“三防”的話題超出YST的知識,所以只能說到此。歡迎讀者補充。

 

 

(未完待續)

 

漫談坦克(四):坦克的機動、通訊、維護與升級

 

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5樓.
2009/11/13 00:22
現在的科技也有可能做成多層可轉換厚度的坦克裝甲

以現在的科技來看,將來坦克應該在砲塔部分能夠大量減輕重量,轉變成八片或十六片或三十二片排列堆疊的方式,然後平常是正常排列成圓型成為砲塔的防護,戰鬥時則是可以轉動調整到某一方向做集中重點防護,甚至也能做到直接轉變成某一直線無裝甲狀態,讓敵方的砲彈直接穿過不造成任何傷害

或許還會附帶自動挖土堆沙包的功能,用沙包堆疊在各防護鋼板間的空隙中做臨時防護,用過即丟,要用再挖

所以未來的坦克可能會比較像移動攻堅平台

4樓.
2009/07/20 08:23
还有一种电磁装甲

电磁装甲的技术在上世纪70年代就提出了。分被动式与主动式两种:

被动式:

当尾翼稳定的脱壳穿甲弹穿过装甲时,装甲会有大电流流过穿甲弹弹芯,会引起穿甲弹弹芯震动和膨胀的不稳定性,从而使穿甲弹弹芯断袭,失去有效穿甲能力。这种被动电磁装甲的电源是均布在钢板四周的,电流从四周一起向接通的弹药放电。

主动式:

由探测器感应来袭穿甲弹,然后控制钢板发射器向来袭弹发射出高动能钢板块去迎击穿甲弹,将来袭穿甲弹撞断或撞偏,使其失去破坏装甲的能力。

缺点:

电磁装甲需要消耗大量的电能,而储备电能的装置将会体积庞大,这是普及的障碍。

3樓.
2009/06/19 14:35
鸟笼装甲(栅格装甲)

这种装甲最先出现在二战,发明者应该是苏联军的某位军事专家,目的是为了对付德军当时大量装备30式“铁拳”单兵反坦克火箭,当时的方法是把床垫里的钢丝网焊在坦克的炮塔及车体侧面上来抵御攻击,事实证明确实有效。这种装备并非是制式化的,而是战场的临时改装。最早出现在1945年,曾经大量出现在城市的攻防战中。

                            

这是一张摄于1945年的照片,是柏林战役结束后正在放松的坦克车组以及他们的T-34,可以看到炮塔侧面、顶部装甲以及车体侧面都加装了栅格装甲。

2樓. 鴨湯又被鋼管幹掉了
2009/06/15 00:43
樓下的
如果是指防護 HEAT 彈頭的雙層裝甲,或是在戰場上用廢棄物臨時做出來的鐵籠,二戰的時候就已經有了。HEAT 在發明的時候,就已經有了很明確,而且很廉價的破解方法。二戰期間已經有很多這樣的實做。

另一個促成雙層裝甲的原因是英國人用的一種黏在坦克上面的彈頭。這種低速彈頭撞上坦克外殼的時候,裡面的塑膠炸藥會變形貼在坦克表面。延時引信要等到炸藥就定位後才引爆。爆炸波從外傳到裡面的時候,在金屬空氣介面會反射,然後把內部的金屬炸飛出去,殺死裡面的人。表面雖然沒打穿,裡面的金屬殼內側卻已經炸翻了。

這種彈頭遇到雙層裝甲,震波就很難傳遞到裡面。所以二戰期間已經有雙層裝甲。這種雙層設計對 HEAT 一樣有用。
1樓. 台灣饗宴
2009/06/14 21:43
還是有些不對

還是有些不對

我就不客氣了

您說的『鳥籠裝甲』是可以加強防護手大約1/3。質量又輕,造價便宜

是非常實用的一種戰車加強坌護力的力式

但這個方式是『以色列』最早發明做用的,只是當時以色列是用『掛鍊條,在戰車防護力較弱之處,加強戰車的防護力。