前言:在俄乌冲突中,俄军精锐装甲力量悉数投入战场,包括T-72B3M、T-80BVM乃至最新型T-90M主战坦克。然而这些坦克在西方反坦克武器打击下损失巨大。俄式坦克设计低矮,其自动装弹机位于车体中部最脆弱区域,储存了大部分弹药。一旦此处遭命中,弹药被引爆将引发连锁殉爆,屡屡导致炮塔被炸飞。这种设计引发了外界对于采用类似结构的中国坦克防护能力的担忧。
一:苏联坦克装甲发展历程
早期坦克装甲仅为含碳量1.7%的锅炉钢板。二战期间,装甲演进为轧制均质钢装甲,通过在低碳钢或中碳钢中添加2%-6%镍、1%~2.5%铬及0.2%~0.6%钼,制成了屈服强度倍增的镍铬合金钢装甲,达720~900牛/平方毫米。同期还出现了铸造钢装甲、双硬度装甲、渗碳钢装甲及间隙装甲。德国“虎”I坦克应用了表面渗碳硬化的镍铬锰合金装甲,其防护效能相当于普通均质钢厚度的125%,能直接碎裂苏军76.2毫米普通匀质穿甲弹,迫使苏军不断增大反坦克炮口径。但这种装甲比普通均质钢重50%,韧性显著下降,难以抵御被帽穿甲弹和空心装药破甲弹,易发生大面积崩裂。
战后苏联基于二战经验,着手研发兼顾强度与韧性的铸造装甲钢。借助真空冶炼、电渣重熔、真空脱气等先进工艺,装甲钢杂质含量降至0.01%以下,开发出75II铸造装甲钢和52C轧制装甲钢,广泛应用于T-54/T-55以及T-62坦克的铸造炮塔。然而,T-54、T-55和T-62等型号面对聚能装药破甲火箭筒显得脆弱。若仅靠常规铸造均质钢装甲抵御西方聚能破甲武器,炮塔厚度需达250毫米,但重量将不堪重负。为此,苏联科研机构提出复合装甲构想。T-64坦克复合装甲由高硬度合金钢+三氧化二铝陶瓷球+含铅特种纤维板+高硬度合金钢组合构成,陶瓷球封装于钢套内并以聚亚氨酯填充空隙。当金属射流侵入时,不规则排列的陶瓷球和聚亚氨酯间隙使射流承受不规则挤压而失效。
装备氧化铝陶瓷复合装甲的T-64B坦克,对穿甲弹防护等效450毫米,对破甲弹达600毫米,但造价高昂。大规模列装的T-72坦克改用成本较低的石英玻璃纤维。石英玻璃纤维可在1100摄氏度高温下承受剧烈热冲击,通过层叠交替的玻璃纤维层产生晶体碎块持续干扰金属射流。T-72炮塔含104毫米石英玻璃纤维,对穿甲弹防护等效350毫米,对破甲弹为500毫米。T-80坦克装甲结构与T-64大体相似,但夹层层数更多。T-80B则摒弃陶瓷球,采用整齐排列于高强度合金架上的六边形柱状陶瓷。其制作工艺是:先将陶瓷装入钛合金管密封,再按蜂窝状阵列排列于高强度钢模具中,最后用聚亚氨酯橡胶填充间隙。炮塔装甲结构为30mm高镍钢+50mm高氧化硅玻璃纤维+70mm陶瓷柱+20mm高镍钢。
后续重新设计的T-80U坦克采用工艺复杂的第二代蜂窝陶瓷装甲并搭配“接触”-5型爆炸反应装甲,导致造价极高,生产进度严重滞后,最终在俄罗斯坦克选型中落败。俄方选择了大量装备苏联陆军的T-72B坦克。T-72B主装甲结构类似T-80B,由大量小型膨胀反应层层叠构成。每层反应层由15mm钢板+10mm耐火橡胶+8mm厚压制钛合金组成,以55度倾角布置于炮塔夹层内,通过反复冲击使穿甲弹芯扭转直至完全破坏其侵彻能力。其对穿甲弹防护等效520毫米,对破甲弹为600毫米。
二:俄军坦克装甲现状
俄军于1995年选定将T-72B升级为T-90作为下一代主战坦克。面对西方反坦克弹药不断增强的压力,T-90装甲进行了全面升级:采用第三代蜂窝陶瓷装甲增大炮塔装甲厚度。此种装甲在多排并列的合金框架内布置大量蜂窝状金属套,套内串联众多“凹”形金属碗。射流或弹芯产生的巨大冲击波会使金属碗变形,但因两者存在巨大速度差,金属碗猛烈挤压射流/弹芯,最终阻止其侵彻。T-90也配备“接触-5”爆炸反应装甲。自80年代起,爆炸反应装甲成为苏俄坦克标配。早期“接触”-1反应装甲外壳较薄,小口径弹药穿透易引发殉爆,且钝感炸药对1500~1800米/秒的穿甲弹不敏感。
因此,苏联研制了“接触”-5重型爆炸反应装甲。其装甲盒内含一块铝合金抛板和一块钢抛板。被命中时,外壳钢板和第一抛板被来袭弹药引爆的炸药干扰破坏;接着,两抛板间的陶瓷、玻璃钢继续扰乱来袭物;随后第二抛板切割扰动,使来袭物受力不均发生“翻滚”,极大削弱侵彻力。“接触”-5广泛装备所有苏俄坦克。T-72B和T-90A加装后增重4.5吨。未安装时,T-90对穿甲弹防护等效570毫米,对破甲弹为900毫米;安装后则分别提升至810毫米和1250毫米。
1996年,美军M829A1贫铀穿甲弹在1500米距离未能击毁装备“接触”-5的出口型T-72。1999年德国打击试验中,仅DM53穿甲弹勉强击穿装有“接触”-5的T-72。但“接触”-5无法防御串联战斗部导弹及M829A2/3系列穿甲弹。2006年,全新“化石”爆炸反应装甲服役,防护能力分别达到800毫米/1200毫米等效。试验中“化石”成功抵御“海尔法”重型反坦克导弹,对高速穿甲弹防御能力提高92%。在叙利亚和乌克兰冲突中,配备“接触-5”的T-72B3坦克能有效防御一、二代反坦克导弹及80年代俄制3BM42穿甲弹,炮塔和车首基本未被正面击穿。
战场上被毁的T-90坦克皆因侧面等非重点防护部位被击穿导致。出于成本考量,T-90M坦克未加装“化石”反应装甲,T-14坦克的“阿富汗尼特”主动防御系统也未出现。面对乌军大量“标枪”反坦克导弹的攻顶打击,T-90坦克束手无策,厚重前装甲无从发挥,损失惨重,迫使俄军将仓库中前苏联时期的老旧T-62坦克也投入乌克兰战场。
三:中国早期坦克装甲技术
1951至1955年间,中国购入大量T-34/85中型坦克和IS-2斯大林式重型坦克,开启装甲机械化进程。1955年,中国从苏联获得当时最先进的T-54坦克全套图纸及样车,开始仿制生产59式坦克。59式坦克车体正面采用120毫米MBIIl铸造装甲钢,炮塔则由200毫米MBIIl铸造装甲钢一次浇铸成型,其硬度和淬透性均属世界顶尖。然而中苏关系破裂后,苏联停止供应装甲钢及镍铬材料,导致59式量产陷入停滞。中国决心自力更生,誓要研制国产高镍合金钢。苏制装甲钢含镍量高达3.8%,含铬量1.9%,每辆59式坦克需消耗一吨镍和半吨铬。当时中国无力生产且无法购买镍铬,唯一选择是以稀土替代镍铬。但这种无镍装甲钢流动性差,甚至堵塞钢水口。
经历系列技术攻关后,中国研制成硬度达HB290的601型铸造装甲钢和硬度HB305的603型轧制装甲钢,性能完全达到苏制装甲钢标准。在此基础上又开发出性能更优的601A、622、623型铸造钢以及610、611轧制装甲钢,均用于产量超万辆的59式坦克。此后中国坦克技术一度停滞。1969年珍宝岛冲突中,中国俘获一辆T-62坦克,发现其滑膛炮、火控系统、大功率柴油机及厚重装甲均远超59式,遂决定研制69式中型坦克。69式在火力、火控及机动性方面取得突破,但装甲技术和厚度与59式相比未有显著提升。
历经二十年技术沉寂后,中国发现这些装甲面对美苏七十年代列装的大口径滑膛炮、尾翼稳定脱壳穿甲弹及大直径聚能装药战斗部时不堪一击。1979年对越自卫反击战中,59坦克被越军反坦克导弹及单兵火箭筒大量击毁。为研制能在1500米距离击穿T-72坦克的新型火炮,中国耗时一年摸清苏联T-72复合装甲详情,成功仿造出酚醛玻璃纤维织物和氧化铝陶瓷。随后模拟T-72坦克首上装甲制作靶板,被命名为“681复合靶板”,这是中国首种复合材质装甲,为后续坦克复合装甲研发奠定了坚实基础。
1981年,80式主战坦克样车仍采用603/623装甲钢铸造炮塔和焊接车体。其炮塔装甲水平厚度仅230毫米,车体正面装甲仅150毫米,防护能力远落后于同期外国坦克。为提升防护,坦克厂在681/682复合靶板基础上研制683型复合装甲,以螺栓直接固定于首上甲板。该装甲使用的氧化铝陶瓷复合物(亦称铬刚玉)制备困难,烧结成型后加工难度大,只能以片状或条块状置于第一层作为阻挡层,通过碰撞使来袭弹药变形碎裂;第二层酚醛玻璃纤维织物主要干扰射流、衰减应力波;装甲外层壳体由603装甲钢制成,主要防止铬刚玉崩落。总体而言,683型复合装甲对穿甲弹防护等效350毫米,对破甲弹为500毫米。
1987年,炮塔也应用了683型复合装甲,采用此焊接复合装甲炮塔的坦克被命名为85式主战坦克。此阶段是中国装甲技术大发展时期。国内成立数十个研究组,投入大量资源深入研究侵彻力学、材料力学,并探索氧化铝陶瓷、高氧硅玻璃、高密度合金、氮化硅陶瓷等数百种新材料,相继研发出A75瓷、A85瓷、A89瓷、A95瓷、A99瓷、氧化锆增韧陶瓷、铬刚玉瓷、钒刚玉瓷及石英玻璃纤维等。早期装备683型复合装甲的85式坦克对抗翼稳脱壳穿甲弹能力仅350毫米等效。因此,85IIM坦克炮塔采用450毫米膨胀反应复合装甲,由交叉高硬度金属条和橡胶组成。脱壳穿甲弹弹芯射入后,橡胶塌陷带动金属条剧烈多向运动。
弹芯经反复撞击后破碎。若为破甲弹射流,金属条则持续消耗射流能量;射流穿过陶瓷夹层时,崩落的陶瓷碎片不断嵌入射流,使其丧失穿透力。受限于40吨总重,85IIM坦克炮塔装甲防护水平为:对穿甲弹等效400毫米,对破甲弹等效520毫米,车首装甲仅等效350毫米。由于防护不足,设计人员又加挂了一层35毫米陶瓷复合装甲块,但增重3-3.5吨后,仍被乌克兰产T-80UD坦克发射的3BM42穿甲弹击穿,导致其在巴基斯坦招标中败于乌克兰。
四:中国当前坦克装甲水平
此次失利使中国设计人员意识到,40吨级高机动坦克难以应对新型大长径比翼稳脱壳穿甲弹及大直径串联聚能装药导弹。自主研制的96式坦克要求装甲能抵御苏制125毫米及西方120毫米早期型号翼稳脱壳穿甲弹,火力、防护及机动性对标T-72C坦克。设计人员进行大量试验后认为,原有平板夹层结构厚度不足,无法依靠平面材料碰撞有效破坏弹芯。
于是开发了密度为3.583吨/立方米的AD95陶瓷及蜂窝填充式紧约束型陶瓷结构,装甲钢采用1990年研制的617装甲钢。这种复合装甲类似百叶窗结构,蜂窝状钢条以波浪形排列在装甲块内。射流击穿外层617装甲钢后命中陶瓷材料,陶瓷在压缩应力下碎裂,但在紧约束带束缚下产生裂纹消耗射流能量,反射应力波在约束带与陶瓷间反射汇聚;后续射流受倒塌陶瓷干扰变为间断射流,最终失效。实弹测试表明其防护效能提升近30%。
若是尾翼稳定脱壳穿甲弹,其弹芯与陶瓷材料发生碰撞后,头部会出现变形、变钝甚至破碎的情况,陶瓷也会被撞击成细小且坚硬的碎块,以此吸收弹芯的能量。剩余的弹芯经过陶瓷碎片区时,受到约束的陶瓷碎片会持续对弹芯造成破坏。由于装甲内部设置了多层陶瓷,弹芯会反复承受应力疲劳,最终失去侵彻能力。即便有弹芯穿过陶瓷夹层区,还会遇到背板来吸收剩余能量。经过全新设计的96式坦克,对穿甲弹的防御力为550毫米,对破甲弹则是650毫米。96A坦克换装了与99型坦克相同的可更换复合装甲,并加装了楔形附加装甲,其对穿甲弹的防御力达到650毫米,对破甲弹为800毫米,防护水平和未装备反应装甲的T-90型坦克相当,超过了日本的90式坦克,但明显低于M-1A2坦克,不过96式仅重41吨,而M-1A2坦克的重量接近70吨。
96式坦克本质上只是一款在88式坦克基础上加大炮塔座圈,配备自动装弹机及125毫米滑膛炮的“二代半”坦克。但它的火炮威力强劲,具备较好的防护能力且造价低廉,因此从90年代中期开始生产了数千辆,全面替代了59式坦克。96A坦克的楔形爆炸反应装甲是FY-4双防反应装甲,在炮塔正面两侧及车体首上甲板加装后增重3吨,防护指标达到了俄军“接触-5”型爆炸反应装甲的水平,防穿甲弹的能力与装备“接触-5”的T-90坦克相当,可有效抵御55倍口径120毫米滑膛炮的攻击,而96A坦克的造价仅为T-90坦克的一半。
不过96A坦克的发动机功率仅为16.6马力/吨,机动能力比不上T-90坦克。在未来的局部战争中,拥有绝对数量优势的96A坦克能够发挥决定性作用。但96坦克在夜战方面只配备了分辨距离为800米的微光夜视仪,而M1A2坦克的热成像仪夜间发现距离可达3000米。96A坦克增加了新型的凝视焦平面炮长热像仪,夜间发现距离为2000米,虽然缩小了差距,但M1A2坦克仍占据压倒性优势。
为了缩小差距,中国早在1989年就启动了工程代号为WZ123的第三代主战坦克研制工作,研发资金来自此前出口坦克的利润,到1999年研制成功,将其命名为99式主战坦克。99式坦克战斗全重达到51吨,车长7.6米,宽3.5米,高2.37米,比以往的国产坦克大了不少,但相比美国的M1A2坦克还是小很多。99式坦克最引人注目的是那门威力强大的50倍口径125毫米高膛压滑膛坦克炮,美国120毫米稳定尾翼脱壳穿甲弹在2000米内可穿透810毫米均质钢装甲,而99式坦克的125毫米特种合金穿甲弹在2000米距离能击穿960毫米均质钢装甲。这门坦克炮的自动装弹机仿制自T-72坦克,并改进了俄国自动装弹机在零下20°时停止工作、装弹速度慢、可靠性较低的问题。
保护自动装弹机的车体装甲相当于500-600毫米均质钢装甲,炮塔装甲厚600毫米,68度的倾角可增加100毫米装甲防护效果。在1997年的实弹试验中,它连续承受了14发105尾翼稳定脱壳穿甲弹的攻击,没有一发能够击穿。99A型主战坦克加装新型主动反应装甲后,重量接近60吨,炮塔装甲相当于1200毫米均质钢装甲,车体装甲相当于1000毫米均质钢装甲。目前世界主流的120毫米/125毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹在2000米距离上都无法将其击穿,除了重型反坦克导弹外,世界上大多数反坦克导弹也无法击穿其正面装甲。
五:结语
当然,99式坦克防护能力再强也抵挡不住标枪反坦克导弹,好在国产主动防护系统已经相当成熟,装备只是时间问题。冷战结束后的几场战争中,坦克的表现平平,各国越来越重视可快速部署的中型部队,就连解放军在军改后也推出了以轮式战车为主的中型合成旅。不过重装机械化部队仍是解放军陆军的主力,中国地缘政治环境复杂,客观上要求陆军必须拥有较强的装甲部队,由边境守备部队坚守要点,再由重装部队实施反击,只要在战术上不犯大的错误,主战坦克还是能发挥出应有的作用。
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