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西方世界的崛起-英国篇
    

反观50-70年代的西方,基本还停留在使用传统的单一铸造钢的水平,例如德国的豹1,其正面装甲仅有不足100MM的厚度,即使是美国的M60也只有150MM左右的厚度,在复合装甲发展的第一阶段,西方的脚步大大落后于苏联。西方继续使用单一铸造钢装甲的原因很复杂,除了技术上的原因,也有战术思想的原因,西方在70年代之前一直认为,机动性在坦克三大要素中要高于防护,也就是说他们认为高机动性可以部分替代防护,形成这一观点的原因是当时的火控系统水平还很原始,对于高速机动的目标捕获和跟踪能力有限。但是到了70年代中后期这一观点被打破,于是西方也开始对已经装备的第二代坦克进行改进,德国最先开始对豹1的装甲进行改进,在新型装甲方面德国一直钟情于多硬度钢板混合夹层,在对豹1的改进中,就是通过螺栓加固的方式添加了由双硬度钢板和橡胶组成的附加装甲,此举在一定程度上提高了豹1的防护能力。

英国百人队长型坦克的剖面图,可以看出该型车的主装甲也较为薄弱。

 

而英国人在装备笨重迟缓的奇伏坦之后,从60年代后期开始,便开始研制其后继型号,但该计划在1970年被英国与联邦德国提出的联合研制不来主战坦克(FMBT)计划所取代。后因两国对该坦克的使用时间存在分岐意见导致1977年3月取消了联合计划。英国设想的单独研制MBT-80坦克的计划,又因为经济问题而被取消。不过尽管整车计划不停地发生变化,但是分系统尤其是装甲的研制工作并没有受到计划变动的影响。

 
酋长型坦克装甲较厚,但是过重的重量也导致其机动性较差

1968年,英国军用车辆工程设计院制造了1辆装有外装火炮的坦克样车;1971年在另1辆以奇伏坦为基础的坦克上安装了试验型复合装甲,该坦克型号为FV4211。而1974年,英国按照伊朗的要求相继研制出FV4030/1 、FV4030/2(伊朗狮1型)、 FV4030/3(伊朗狮2型)等三种新型坦克。

眼看着奇伏坦的脚步慢慢的步履蹒跚,英国人决定自己解决问题,英国国防部要求皇家兵工厂在FV4030/3型的基础上,采用MBT-80计划已发展成熟的技术,推出FV4030/4型,并改称"挑战者"。1978年9月,英国国防部和利兹国营皇家兵工厂签订了一项价值3亿英镑的243辆挑战者坦克的生产合同。

某国对酋长进行的实弹测试,图中可以看出,早期125口径的脱壳穿甲弹全部贯穿炮塔正面。

而面对苏联反坦克导弹在中东战争中的辉煌战绩,英国人认识到复合装甲对坦克防护的重要性,十年磨剑,终于在1974年由位于乔巴姆镇的国防部车辆工程局研制出闻名世界的“乔巴姆”复合装甲。此时距离苏联第一代复合装甲的诞生已经过去了十多年之久。英国国防部宣称,装有乔巴姆装甲的坦克可以抵御当时世界上任何一种反坦克导弹的攻击,乔巴姆何以有如此神奇的能力敢夸下如此海口呢?下面笔者将为读者慢慢剖析。

英国的科学家们在60-70年代的研究过程中也发现了氧化物陶瓷具有高的硬度和耐磨性,高的压缩强度和高应力时的优良弹道性能,也认识到陶瓷和金属的防弹机理有很大的不同,金属是由于塑性变形而吸收射弹的动能,而陶瓷是由于其破裂而吸收射弹的动能,在一系列的研究和试验中,发现对氧化物陶瓷的自身的许多性能指标都对防御效果有极大地影响,比如密度和气孔率、硬度、断裂韧性、杨氏模量、声速、机械强度等。看到这里很多读者会有疑问,讲了这么多年的陶瓷装甲,究竟是靠什么原理来防御反坦克弹药的呢?在这里笔者将简单的介绍一下陶瓷的性能指标和部分参数。

气孔率:又称空隙率物体的多孔性或致密程度的一种量度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示。用于鉴定陶瓷耐火材料等制品的烧结程度。对于制作装甲夹层的氧化物陶瓷(例如Al2O3)其气孔率应接近于零,而吸水率不超过0.02%。

声速:陶瓷性能中的声速是指声音在陶瓷中传播的速度,表示陶瓷冲击面上消耗能量的能力,在陶瓷制作工程中,会尽量追求高的声速,因为声速越高,表示陶瓷有良好的致密化和低的封闭气孔。对侵彻物的能量消耗就越高。根据我国科研人员的实际测算,Al2O3陶瓷的声速应大于10000m/s,最好是10500~11500m/s。

断裂韧性:指陶瓷阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量,也是陶瓷抵抗脆性破坏的韧性参数。这个参数越大,陶瓷抵御冲击的能力就越强,防护能力就越好。目前国内外结构陶瓷材料常用的几种断裂韧性测试方法是:单边切口梁法、山形切口法、压痕法和压痕-强度法。

 

在对材料有了充分了解之后,英国科学家开始创立理论模型,任何创造性的发明都必须建立在正确合理的理论模型上。在经过了数年的潜心研究,英国科学家提出了“expansion reaction”理论,翻译过来就是“膨胀反应 ”理论。该理论认为,可以利用装甲的变形和夹层材料的移动对侵入的弹芯或者射流进行切割和破坏,即在装甲被侵入时,被侵入部分的装甲在缓冲材料的缓冲下向内发生移动,并形成一个膨胀区。由于装甲是倾斜放置的,因此侵彻物沿水平方向施加给外层面板的力量在瞬间被分解为水平和垂直的两个方向分量,而复合层在这个时候就产生了针对侵入通道的相对位移,这个位移是针对侵彻通道进行的垂直位移的。因此当复合层瞬间被击穿后它将对分离出大量碎片对通道内的侵彻物实施一个短促但非常剧烈的切割或阻断动作,以此来破坏侵入的弹芯或射流而达到防护的目的。

 

在此理论基础上,设计者们开始了新型装甲的设计工作,他们实验了很多不同材质的氧化物陶瓷,硅化物,不同成分的合金以及大量的橡胶,塑料等缓冲材料。经过多次试验,最终取得了最佳方案,也就是举世闻名的“乔巴姆”的雏形。按照当时新闻媒介的宣传,乔巴姆采用了 钢+陶瓷+铝 这一较为公认的说法,但是笔者认为,应该是出于保密考虑,是媒体在宣传时,将乔巴姆装甲最核心最重要的组成部分---膨胀反应层隐去了。这个膨胀反应层是由铝合金片,特种橡胶和合金钢板组成的,铝合金薄片称锯齿状排列在合金钢板的制成的支架上,由特种橡胶来填充空隙起缓冲作用。

据笔者推测真实的乔巴姆装甲的结构应该是 高硬度合金钢板+膨胀反应层+片状氧化铝陶瓷层+膨胀陶瓷层(早期型号无此层)+高硬度合金钢背板+含铝金属内衬,并呈较大倾斜角度放置,其中缝隙由特种橡胶一类的耐火缓冲材料填充。而绝非是媒体宣传的那么简单的三层叠加。而膨胀反应层则是由数目众多的薄金属片+特种橡胶(粘合剂)+高强度钢套组成。由于射流速度极高,单层金属片的做功距离非常有限,所以通常都采用大数量+层叠的布置方式。

国内对乔巴姆的描述

在随后的试验中,这种新型装甲取得了良好的效果,当射流穿过外层合金钢板后侵入复合层时,装甲在特种橡胶等材料的缓冲下向内凹陷,同时带动侵入通道周围的复合层分离出大量裂片对射流实施强烈的切割或毁伤动作,而经过膨胀反应层损毁的已经分散的射流再接触由陶瓷构成的第三层复合层的时候已经无力再由氧化铝陶瓷构成的第三层装甲夹层来进一步消耗射流的能量从而最终阻断射流的冲击。以达到良好的防护效果。在这里笔者要说明一下,膨胀反应层的膨胀并不是普通意义上的形态膨胀,而是通过装甲材料不停地发生形态变化来消耗射流的能量,这个过程在射流一开始侵入的时候就开始了,在边消耗的同时通过边释放裂片来阻断射流的连续性。

膨胀反应层的制作和安放的要求较高,首先,起到切割射流作用的薄金属片必须要有很好的韧性,其次,放置密度和层次要经过合理的计算和大量的实验,再者坦克的装甲层内必须有足够的空间来安放这么多的夹层。笔者推测,早期的乔巴姆装甲较厚,结构上应该是4-5个夹层,总厚度应该在500MM左右甚至更多。加上采取了倾角布置,增强防护能力。

拆除了炮塔正面装甲部分的挑战者坦克炮塔。

 

早期安装乔巴姆装甲的“酋长”坦克对破甲弹的防护能力从原来的300多MM提升到了550MM以上,对穿甲弹的防御能力则提升到了450MM左右。而在后期生产的“挑战者I”型坦克上的乔巴姆装甲则进行了一些改进,进一步增强了防护能力,参加海湾战争的“挑战者I”正面防护能力已经增加到了能够抵御750mm破甲弹的能力。在第一次海湾战争中,曾经有两辆挑战者1坦克被伊拉克陆军装备的第一代米兰反坦克导弹命中正面主装甲,但均未被击穿。米兰早期型号的战斗部破甲威力是700MM。由此可见,乔巴姆装甲对破甲弹的防护效果还是非常不错的。而在抵御尾翼稳定脱壳穿甲弹方面,乔巴姆装甲也还算说得过去,尽管没有对付破甲弹那么理想,但是通过夹层中大量布置的陶瓷片对弹芯进行“硬碰硬”的碰撞对其减速和钝化,从而对弹芯造成毁伤。

国外媒体对乔巴姆的描述,但是未能对膨胀层的形态进行描述

尽管挑战者I有着当时世界上最好的防护效能,但是由于是匆匆上马,很多部件的性能不甚完善,因此,也仅仅生产了不足600辆边暂时停滞了。时间到了1987年,皇家陆军有7个坦克团,共600余辆酋长坦克寿正终寝,需要进行更换,英国国防部随即正式发布了“酋长坦克换装大纲”(CRP)。在大纲中对装甲部分的要求如下:能够抵御80年代后期发展起来的苏联新型尾翼稳定脱壳穿甲弹以及使用高精密药罩制造的大直径聚能装药战斗部的打击,同时还要具备后期升级的较高勤务能力。

一时间,维克斯公司的挑战者2方案,德国的豹2改进型,美国的M1A1,甚至连法国陆军还没有完全装备的勒克莱尔都先后加入了竞争的序列,参加竞争的各厂家唇枪舌剑,都说自己生产的坦克最棒,有的厂家还给出了相当优惠的条件,一时间搞得沸沸扬扬。

在竞争过程中,维克斯公司一方面利用本土优势打动评审委员会,另一方面又祭起了“进型乔巴姆”这个杀手锏,改进型的乔巴姆装甲是在原有的结构上在氧化铝陶瓷夹层后面又添加了一层由高硬度金属片和陶瓷晶体组成的复合膨胀反应层,再添加了这一夹层之后,新型乔巴姆装甲抗尾翼稳定脱壳穿甲弹的能力大大提高。当弹芯受到前面的多层膨胀反应层的切割和中间氧化铝陶瓷夹层的陶瓷的碰撞后,再遇到“软”的复合膨胀反应对弹芯上凝聚的应力进行释放,使弹芯产生极大地机械疲劳并开始分解,再由高硬度的陶瓷晶体对弹芯进行碰撞和扰动最终使弹芯彻底分解。

 

挑战者2经过了大幅改进后,具备了世界一流的防护能力。

经过一系列实弹打击实验,新兴乔巴姆装甲证明了自己的能力,在维克斯公司于1988年初向国防部提出了《“酋长”坦克换装大纲建议书》中,就保证自己的挑战者II型坦克的主装甲能够抵御穿甲能力为550mm以上的新型尾翼稳定脱壳穿甲弹和破甲深度在850mm以上的新型聚能装药战斗部的打击,在最后的评分中,挑战者II的防护分数也是独占鳌头。

挑战者,酋长,百人队长,英国坦克的三世同堂

依靠着新型乔巴姆的“钢筋铁骨”挑战者II坦克防护能力在当时的西方坦克中位列榜首,而就在英国人刻苦攻关的同时,其他传统的欧洲陆地强国德国,法国也都在为提高本国坦克防护能力而努力,也都取得了一定的成果,接下来笔者对其他几个陆军强国的战后坦克装甲防护的发展做简单的评述。

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