《出鞘》2020-04-28：以火救火方主妙：反应装甲为何能大幅提升坦克的防护力

源济

以火救火方主妙：反应装甲为何能大幅提升坦克的防护力
新浪军事  2020年04月28日

经过长达数年的测试，巴基斯坦采购VT-4主战坦克的事宜最终尘埃落定。令人欣慰的是，此次巴基斯坦采购的VT-4主战坦克与此前出口泰国、尼日利亚的VT-4坦克不同，在车体前部和炮塔顶部安装了三防爆炸反应装甲。这一改动将大幅提升VT-4主战坦克的正面防护性能和对攻顶弹药的防护能力，将该型坦克的防护性能提高到了同类坦克中的先进水平。




或许大家会好奇，为什么单单换了一个反应装甲，坦克的防护性就会大幅提升呢？这还要从反坦克弹药的穿甲原理讲起。一般而言，长杆形反坦克弹药（包括杆式穿甲弹和破甲弹的金属射流）侵彻装甲板的过程都可以分为三个过程，即：开坑阶段、侵彻阶段和穿透阶段。在开坑阶段，长杆形穿甲弹的弹丸头部接触靶板后会产生高达数十GPa的压强，这远远高出了任何装甲材料的屈服强度。在超强的压力下，穿甲弹与靶板接触部分的金属会开始产生流动并向外喷溅。这也就是我们看到的靶板切面都沿着靶板较薄一侧呈喇叭状的原因。




在开坑阶段后，靶板较薄一侧金属材料流失，因此穿甲弹将开始偏转，并在惯性的作用下继续前进。直到装甲板背面开始出现强度不足的问题，穿甲弹将开始进入第三个阶段——穿透阶段。此时由于靶板在各个方向上的强度并不相同，穿甲弹将偏转向强度最低的方向穿出。这也就是靶板切面穿出一侧也会朝着穿入一侧的反方向呈喇叭状的原因。




为了尽可能简单的模拟这一过程，人们往往直接把穿甲体近四成一个简单的圆柱体，而经过一系列的数学换算后，整个穿甲过程可以直接用流体力学公式来概略表示，这就是我们常听到的穿甲经验公式L=l（ρp/ρt）^0.5，其中L为穿甲弹的穿深，l为其长度，ρp为穿甲弹材料密度，ρt为靶板密度。需要注意的是，这其实只是一个定性公式，并不能直接拿来计算各种穿甲弹的穿深。其更多的是说明了这样一个道理：当圆柱体长度变长、密度变大时，穿甲弹的穿深也会变大；而对抗更强力的穿甲弹的最有效途径，就是增加装甲的面密度，也就是增加其厚度。




不过熟悉纳粹德国坦克发展史的朋友们肯定都清楚，装甲的面密度不可能无限制的加厚，不然就成了永远开不到战场的老鼠，或者连造都造不出来的P1000。因此，本着“我菜，我就要让你变得比我更菜”的逻辑，通过降低穿甲弹的长度（l）来降低其穿深的反应装甲也就呼之欲出了。




不过反应装甲的诞生倒并不是沿着我们上文的逻辑一步步发展出来的，相反，其诞生其实充满了偶然。早在1944年，苏联人就发现了炸药对于穿甲弹有一定的削弱作用。后来，基于这一现象，苏联人在1960年，研制出了一种实验型的反应装甲。不过，与预想的不同，这批反应装甲的测试非常失败。因此，在军队的官僚主义和工业界眼高手低的双重打击下，苏联的对这种划时代的装甲的研制也戛然而止。




在不久之后的1967年，随着六日战争的结束，以色列人请到了西德弹药物理学家曼弗雷德·海尔德为其测试新型聚能装药破甲弹对苏联T-55坦克的杀伤效能。在测试中，海尔德偶然发现，虽然新型破甲弹可以轻易的把T-55坦克“对穿”，但如果破甲弹引爆了T-55坦克车体内存放的弹药，那么其在坦克另一边的穿透力将会大幅下降。海尔德随即对这个现象展开了深入的研究，并在1970年提出了一种“两片金属板夹一层炸药”的新型装甲设计思路，并旋即在西德申请了专利。这也就是后来反应装甲的鼻祖。




不过，这种划时代的装甲设计思路并没有引起西德及北约的重视，他们拒绝用海尔德的专利生产新型装甲。因此，郁郁不得志的海尔德与1974年返回了他梦开始的地方——以色列。与北约的官僚们不同，以色列人政府如获至宝的将这种反应装甲命名为了Blazer，并指示其军工部门大量生产这种Blazer装甲模块以将其安装在M48、M60、百夫长等以军坦克上。1982年，第五次中东战争爆发，这一次战争也成为了反应装甲发展的转折点。据统计，Blazer反应装甲的应用，减少了以军装甲部队约50%的损失。而这一惊人现象也自然不可能不引起其他坦克大国的注意。自此开始，北约、苏联两大阵营开始独立发展出了数个不同的反应装甲家族。




由于炸药本身对坦克的装甲也有很强的破坏作用，因此，各大坦克强国在研制反应装甲时也并不拘泥于一定要用炸药驱动钢板。比如美国，其在购买了以色列的反应装甲专利后，以其理念为基础，自行研发了一种用高压空气驱动大小、形状各不相同的金属碎屑的反应装甲。不过，想想也知道，这种装甲只适合在实验室里使用，因此美军对其研究也浅尝辄止。而在进行了无数次类似于高压空气反应装甲的试错后，各国相继发展出了三种较为成熟的反应装甲类型，即：传统的以化学能驱动的爆炸反应装甲、以应力波驱动的非爆炸式反应装甲和以电磁能驱动的电磁反应装甲。受篇幅所限，这里我们先对我国使用较为广泛的爆炸反应装甲做简要介绍。




其实根据上文我们提到的理论，反应装甲在理论上是可以同时对穿甲弹和破甲弹都有较好的防护效果的。但在实际使用中，我们能发现，不论是以色列的Blazer、苏联的“接触”还是我国的FY-1都无法提供令人满意的防穿甲性能。后来，苏联专家们发现，“接触”爆反对穿甲弹的防护性能不佳最主要的问题是炸药不够劲、抛板不够厚，不能对穿杆进行有效的切割。因此，苏联人对“接触”爆反进行了一系列“魔改”并最终成为了大名鼎鼎的“接触-5”。从结构上讲，接触-5与老“接触”并没有太大的区别，都是一个金属盒内封装了呈V形布置的平板装药。不过与老“接触”不同的是，接触-5显著增加了金属盒的面板和背板厚度，同时也增加了平板装药抛板的厚度并使用了更高性能的炸药。




据苏联人估计，老“接触”可以使破甲弹的威力降低50%，而接触-5可以在防破甲性能与老“接触”相当的情况下，让坦克的防穿甲能力提升20%~40%。事实也确实证明了接触-5的强大性能：1996年，美军使用M1A2坦克装备的M829A1穿甲弹在500米处对装备了接触-5的T-72M坦克进行了射击实验，发现这种号称“银弹”的弹药无法对其进行有效毁伤；3年后的1999年，德国也使用多种反坦克弹药对安装了接触-5的T-72坦克进行了测试，发现只有最新型的DM53可以勉强击穿；不久之后，美国人还使用更先进的M829A2穿甲弹对韩国装备的T-80U进行了打靶测试，发现这次并没有比96年那次好到哪里去。这些实验也最终导致美国在苏联坦克强大防护性能的压力下，自M829A3开始，走上了“串联穿甲弹”的不归路。




与苏联人相似，我国的军工人也很快发现了加厚抛板可以让爆反获得对抗穿甲弹的能力。不久之后，我国的FY-2型反应装甲问世。这型反应装甲在外观与尺寸上与此前的FY-1型完全一致，不过因为抛板结构和装药类型的改变，FY-2型在防破甲性能相较于FY-1还有所提升的基础上，获得了能够降低穿深为460mm RHA的105毫米穿甲弹30%穿深的防穿性能。这一成绩虽然相比于苏联接触-5还有一定的差距，但也已经相当不错了。




虽然FY-1和FY-2总体性能还算不错，但可能是出于防止爆反背板损伤复合装甲面板的考虑，在我国自用的主战坦克中，只有“钢坦克”59D安装了这两型爆反。而爆反再次出现在我国的自用型坦克上，就要等到本世纪初才问世的96A型和大改后的99式了。此时，原本的第二代双防爆反也已经被第三代的三防爆反所取代。




此次出口巴基斯坦的VT-4上所安装的，即为我国的第三代“三防”爆反FY-4型。长期以来，军迷们关于FY-4到底采用了何种结构一直众说纷纭，一种说法认为其同乌克兰的“利刃”爆反一样，采用了线型装药EFP结构。不过从96A型等坦克首上爆反的切角形态来看，其更像是类似于苏联接触系列的封装平板装药结构。其防串联装药的原理也很可能是利用隔爆层隔开了封装的多层平板装药结构。不过，不论其为何种结构，至少有一点是清楚的：根据验收标准，FY-4型反应装甲能够将800型标准破甲弹的破甲深度降低70%以上、将穿深为600毫米的125穿甲弹的穿深降低30%以上，将120毫米火箭炮的串联装药战斗部的破甲深度降低70%以上。不管从防穿、防破、还是防串联装药的角度上来看，FY-4型的防护能力均已达到世界先进水平。




当然，这也并不意味着我国对于坦克反应装甲的研究会就此止步。未来，如何提升反应装甲的抗多次打击能力、如何提升其对抗美军M829A3/4这样的“串联穿甲弹”的性能等都将成为新的课题。此外，我国部分相关高校已经开始在跨专业，让电光探测专业的专家研究反应装甲。因此，就算以后我国的坦克上出现了用反应装甲实现主动防御的“黑科技”，大家也不要太过惊讶。