《校场》2020-10-14：口径即正义：下一代坦克有无必要继续增加火炮口径？

源济

口径即正义：下一代坦克有无必要继续增加火炮口径？
新浪军事  2020年10月14日 14:07

在之前的《校场》栏目中有一位ID为新桥散人的读者提出了一个一直以来都备受争议的问题：法德的下一代主战坦克将采用130毫米主炮，而俄罗斯的T-14坦克目前安装了新型的125毫米火炮，未来则有换装152毫米火炮的计划。那么保持现在的125毫米口径、提升到130~140毫米的中等口径以及提升到更大的152~155毫米口径哪个才更适合未来的第四代主战坦克呢？




之前我们经常强调这样一个事实，坦克在大多数情况下需要面对的并不是对方的坦克，而是各种各样的掩体、工事。因此大部分时候，坦克的备弹中，榴弹、破甲弹一类多用途弹药的装载数量都是最多的。但榴弹也好、破甲弹也好，其本身对火炮口径的要求较小，通过增大火炮口径来增强榴弹、破甲弹威力的做法存在边际效应。此外，增大火炮口径意味着弹药装载数量的减少。因此，在现在的基础上继续增大火炮口径对于坦克的攻坚能力其实是弊大于利的。




与之相对的，尾翼稳定脱壳穿甲弹自诞生之日起就是坦克在面对敌方坦克时的绝对主力弹种。而这种炮弹的穿甲原理说白了就是利用弹芯的动能强行穿透对方的装甲。一般来说，穿甲弹的动能越大穿透力就越强，同时火炮的口径越大，其发射的炮弹的动能也就越大。加之反坦克作战往往不需要携带数量过多的穿甲弹，因此增大口径对于提升坦克的反坦克能力来说绝对是利大于弊的。




说完了增大火炮口径对于坦克火力的种种影响，我们现在来谈谈坦克是否有增大火炮口径的需求。以目前最经典的高防护性三代坦克豹2（A5之后的重装型号）为例，其炮塔防护套件和车体防护套件都衍生自1995年的豹2 Imp。炮塔和车体的防动能弹能力分别为800毫米和700毫米以上。其他如俄罗斯最新的T-14、我国的99A，在防护体制上也要比豹2A7更加先进，防护性能至少不逊于豹2A7。




与坦克的防护性能形成鲜明对比的是穿甲弹发展的疲软。目前除了下文将要提到的俄罗斯“真空-1”以外，现役最强穿甲弹当属美国的M829A4。根据其炮口初速和穿杆结构估计，M829A4的穿甲能力应略大于700毫米。结合上文来看，即使是强如M829A4，对现役重装甲坦克的威胁依旧不足。至于DM63、铅-1/2、三期弹、K279之流的表现则要更差。未来第四代坦克整车架构升级，防护能力也会随之提升，甲强于弹的问题会更加严重。因此，现役坦克增强反坦克火力确实非常有必要。




在提升坦克的火力方面，莱茵金属的Rh-130 L/51滑膛炮和俄罗斯的2A82滑膛炮是两个非常成熟的方案。但关于俄罗斯T-14坦克装备的2A82主炮，网上充斥着大量真假难辨的消息。众所周知，俄罗斯人除了耍宝喝伏特加以外，最大的爱好就是吹牛。因此俄国媒体和网友也炮制了大量诸如2A82发射真空-1贫铀穿甲弹，穿甲威力高达1000毫米一类的“卫星”。另一些专以黑俄罗斯装备为乐的网友则觉得2A82无非就是2A46套皮，穿甲威力不会高到哪里去。这些五花八门的论点不可避免的会对我们产生一定的干扰，但我们想要探讨未来坦克炮的发展趋势，不彻底研究一下这门目前世界上最强力的125毫米滑膛炮却是万万不行的。




熟悉我国坦克发展史的观众基本都知道，苏式125毫米坦克炮的药室容积约为13.4升，远远大于Rh 120的9.8升。但即使两者的潜力分别挖掘到极限（铅-1/2,、M829A4），穿甲能力也仅仅只在伯仲之间，甚至125炮还往往赶不上120炮。这主要是因为西方120炮为整装炮弹，东方125炮为分装炮弹，分装弹药限制了火炮的穿杆长度。穿甲弹穿杆长度受限，重量自然也受限，那么提升动能就只能靠提升初速。然而当炮弹初速超过1900m/s后，其外弹道会变得非常不稳定（也就是打不准了），也并不可行。换句话说，铅-1/2、三期弹问世后，中俄坦克炮的问题并不在“发射药药力不行”，而是整车设计压根就不允许炮弹有更高的动能。因此俄罗斯T-72/80/90系列坦克和我国的99/96系列坦克的火力已经接近极限，并不适合未来作战需要。而俄罗斯的T-14坦克，正是解决了这一问题。




目前，T-14坦克配套的真空-1/2穿甲弹的准确信息非常少，但根据此前流出的真空-1穿甲弹长达700毫米左右的三瓣弹托推测，真空-1/2穿甲弹的飞行体长度大致与美国的M829A3/4相仿，射弹部分重量可能也与其非常接近为10kg上下。在初速方面，较为可信的说法是真空-1/2的初速均为1750m/s，与DM63等高速钨弹类似。据此，我们可以大致计算出2A82发射的真空-1/2射弹部分的出膛动能大致为15.3MJ，高于任何现役穿甲弹（DM63约为13.7MJ，铅-1、M829A3/4约为12MJ）。




之所以能有如此强悍的表现，T-14坦克“三厢车”的架构功不可没。与以往的苏式“两厢”坦克不同，T-14的乘员舱和战斗舱完全分开，自动装弹机的圆盘弹药架不需要为炮塔上的成员让出空间，因而原本躺倒摆放的弹药可以竖起来摆放，装弹方式也从之前的平推变成了斜推。这可以充分利用车体空间，增加炮弹的长度和重量。弹药变长变重了，才有了进一步提升发射药药力的可能性。




但T-14的这种解决方法依旧是缝缝补补又三年。目前真空-1的弹丸段长度仅900毫米出头，只是赶上了西方的120毫米整装弹，就算是152毫米的2A83的这一长度也与2A82类似（这是由坦克的整体布局决定的），哪怕相比于口径更小的Rh-130还有很大的差距。因此，如果我们想要在未来做出能与西方坦克相抗衡的坦克炮，首先还是要彻底抛弃弹药分装的苏式设计。




当然，穿甲弹的穿杆长度也不可能无限延长。以当前的情形来看穿甲弹的长径比（原则上越大越好）已经很难再继续增大。虽然美国已经在研制长径比40一级的弹芯，但目前为止尚未有成功的消息。因此，除了实际长度未知的真空-1，现役穿甲弹中飞行体长度最长的当属美国的M829A4，长达930毫米。除去风帽、尾翼、曳光管等无用组件后，穿甲体物理长度约为837毫米。但这837毫米中贫铀穿杆只有约685毫米，剩下的部分是钢制的（推测真空-1可能也是类似的结构）。换句话说，以现在的技术手段， 120/125毫米常用的22~26毫米直径弹芯的极限长度也就是这样了。想要再增加穿杆长度（这是决定穿甲深度的因素之一）就必须同时增加穿杆的直径，而同时增加穿杆的长度和直径则会导致射弹部分越来越重、越来越大。射弹太重会导致炮弹需要更强更多的发射药来发射，而太大则会导致炮弹的装药量减小（因为药筒总是那么大），这同样是一个恶性循环。




现在，西方坦克遇到的也正是这样一个问题，因此这次莱茵金属选择在Rh-120的基础上开发Rh-130，本质上也是为了增加火炮的药室容积从而提升炮弹的动能。根据莱茵金属公司的官方说法，Rh-130发射炮弹的动能比之之前的Rh-120 L/55提升了足足50%。以上文13.7MJ的DM53标准出膛动能来计算，Rh-130的新炮弹可以达到史无前例的20.55MJ，远迈俄罗斯真空-1的15.3MJ。




说到这里，可能有人会说，那这么说来提升坦克炮威力的关键应该在于增大药室容积而非口径啊。原则上是这样没错，但还是会有一些其他问题影响火炮的口径，这就是膛压。由于气体的压强与其体积成反比，因此更大口径的炮管随着炮弹逐渐向外运动降低膛压的效果会更加明显。也就是说，发射药的化学能能够被更有效的利用起来。举例来说，莱茵金属的Rh-120火炮和Rh-105火炮（其实就是L7）发射穿甲弹时的峰值膛压分别为630MPa和430MPa，但降压曲线更加陡峭，两者在炮弹行程4.8米处的膛压已经基本一致，这其中既有120炮的炮弹发射药燃速较快的功劳，也有120炮口径较大的功劳。




如果限制火炮的口径不变而增加发射药的药力/装药量，那么炮弹对发射药的利用效率就会降低，想要提升对发射药的利用效率就必须加长身管的长度。同样是DM53/63，在L/44火炮上发射初速就只有1670m/s，动能12.4MJ；在L/55火炮上却能达到1755m/s，动能13.7MJ。动能相差整整10%。但炮管显然不能无限延长，因为这又会显著增加火炮的铸造难度和整车的设计难度。所以思来想去，也只有增加火炮的口径比较现实。




不仅如此，增大口径也有利于深度挖掘火炮的潜力。目前Rh-130 L/51的身管长度仅仅只比Rh-120 L/55多出了3厘米，即使今后出现了进一步提升火力的需求，Rh-130也能像之前的Rh-120一样，通过修改炮弹、使用更先进的发射药、进一步拉长火炮的倍径来“续命”。与之形成鲜明对比的是，T-14的2A82-1M火炮倍径已经高达56，身管长度已经长达7米，很难再进一步挖潜。这恐怕也就是俄罗斯人提出为T-14换装152毫米2A83坦克炮的原因所在。因此，考虑到未来第四代坦克的防护革命，继续增加坦克炮的口径也不失为一种明智的选择。