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东西方坦克技术发展特点

作者:jnscsh   时间:2021-06-28 10:03:17   浏览次数:

西方第三代主战坦克技术发展特点

战后西方发达国家共发展了三代坦克。第一代坦克(1946年~1963年)乘员4人~5人,动力传动装置后置,火炮口径90mm,钢装甲车体,整体铸造炮塔,发动机功率650hp~850hp,最大速度45km/h~48km/h。第二代坦克(1963年~1980年)乘员4人,动力传动装置后置(“梅卡瓦”坦克除外),火炮口径增大至105mm(“酋长”坦克除外),发动机功率提高到700hp~900hp,多数坦克安装整体式铸造钢装甲炮塔,后来的改进型逐步安装了自动化火控系统和微光夜视仪。第三代坦克(1980年~)采用了大量先进技术,性能有大幅度提高,与第二代坦克相比,技术水平提高了约1倍。

1. 火力更强

●火炮威力增大火炮口径增大到120mm,身管长42倍~55倍口径;用高强度钢和自紧加工工艺制造火炮身管,增大火炮膛压,最大安全膛压可达700MPa,火炮发射动能弹的炮口能量达到9MJ~11MJ。

●改进弹药在增大火炮口径的基础上进一步发展破甲弹,使它的破甲厚度达到800mm左右。作为坦克主要弹种的穿甲弹更是有了长足的发展,一方面不断改进穿甲弹芯的材料,先后发展了钨合金、粉末冶金、贫铀和变密度弹芯的穿甲弹;另一方面,不断提高穿甲弹芯的长径比,长径比已由最初的12∶1提高到20∶1甚至30∶1。结果,尾翼稳定脱壳穿甲弹的穿甲威力有了显著的提高。例如,“豹”2主战坦克最初采用的DM13型尾翼稳定脱壳穿甲弹,在2200m距离上仅能击穿北约三层重型靶。M1A1坦克采用的由DM13改进而成的M827型尾翼稳定脱壳穿甲弹在2200m距离上可击穿350mm厚的均质钢装甲板;而它发射的M829A1贫铀穿甲弹的弹芯更长、更重,初速1675m/s,长径比20∶1,弹芯长615mm,弹芯重7.16kg,结果在2000m距离上可击穿550mm厚的均质钢装甲板。后来,美国为M1A2坦克研制的M829E1弹可击穿600mm厚的均质钢装甲,M829E2弹甚至可击穿700mm厚的均质钢装甲。

●采用指挥仪式火控系统,提高射击精度20世纪七八十年代,随着电子技术的发展,使得独立稳定车长/炮长瞄准镜成为可能,因此,于20世纪70年代出现了指挥仪式火控系统,并被第三代主战坦克普遍采用。这种火控系统的特点是,分别独立稳定炮长瞄准镜和火炮。炮长通过瞄准镜操纵装置控制瞄准镜,使瞄准线始终对准目标;火炮借助伺服系统随动于瞄准线;数字式火控计算机根据测距仪和各修正传感器输入的数据计算射角,并将计算出的射角直接传送给火炮/炮塔伺服系统,炮长只需始终使分划板的瞄准指示对准目标,火炮轴线就可自动到达计算出的射角位置;当炮长按下击发按钮后,一旦射击门电路接通,即在瞄准线精确对准目标的瞬间,火炮便发射炮弹。这种火控系统采用了激光测距仪、数字式火控计算机、火炮双向稳定器、多种弹道修正传感器及双向稳定的昼/夜观瞄装置,大大提高了坦克行进间射击运动目标的命中率。

在此基础上发展的“猎—歼”式指挥仪式火控系统,分别独立稳定车长和炮长瞄准线,在车长发现目标并把目标交给炮长后,车长可以立即去搜索新目标,而不影响炮长的瞄准和射击。这种火控系统大大缩短了系统的反应时间(可缩短50%),提高了坦克行进间的射击精度,十分便于使用。目前,“勒克莱尔”和M1A2等主战坦克均采用了这种火控系统。“勒克莱尔”主战坦克火控系统的反应时间只有6s~8s,停止间射击2000m距离上的目标的命中率达90%,行进间射击1500m距离上的目标的命中率达80%以上。

日本的90式和以色列的“梅卡瓦”3主战坦克的火控系统还安装了自动跟踪装置。当捕捉到目标而且目标落入瞄准镜的自动跟踪框内后,车长/炮长只需按下自动跟踪按钮,自动跟踪装置便控制瞄准镜自动跟踪目标。如果目标暂时消失,例如目标运动到遮蔽物后面,瞄准镜仍以相同的跟踪速度继续跟踪目标,因此,当目标重新出现时,车长/炮长能迅速地再度跟踪目标。实现目标自动跟踪后,能消除车体振动和人工跟踪不稳定导致的跟踪/精瞄误差,从而提高坦克行进间跟踪运动目标的精度和缩短跟踪/精瞄目标的时间,进一步缩短反应时间,提高命中率,大大减轻车长/炮长的工作负担。目前使用的自动跟踪装置都是视频自动跟踪装置。工作时,热像/电视瞄准具的目标视频信号或热特征信号输入计算机,计算机根据瞄准镜自动跟踪框内的目标图像信号计算图像的形心和跟踪误差,然后自动控制瞄准线跟踪目标的形心。

总之,坦克火控系统的发展使第三代主战坦克的火力得到了较好的发扬。发挥坦克火力的另一重大发展是采用热像仪,提高坦克夜间作战的能力。

●热像仪──坦克力量的“倍增器”西方发达国家的第三代主战坦克和第二代步兵战车均安装了第一代热像瞄准镜,大大增强了车辆的夜战能力。它的工作波长为8μm~14μm,不需要外部光源,靠探测物体发射的红外光来探测目标,因此,不会暴露自己,而且在恶劣气象条件下和烟雾弥漫的环境中仍有良好的探测性能,所以70年代以来得到了迅速的发展,并在坦克装甲战车上得到了广泛的应用。

目前使用的第一代热像仪的探测距离为2000m,改进型的探测距离达3000m,因此,装备它的坦克装甲战车在夜间和恶劣气象条件下作战占尽了优势。如在海湾战争中,伊军T—72坦克的炮长主动红外瞄准镜的视距只有700m,车长的视距仅为300m,常常是挨打后还发现不了敌人在哪里。因此,从某种意义上说,夜视仪/热像仪对坦克装甲车辆作战效能及生存力有决定性的影响,甚至比火炮和装甲的影响还要大。所以,采用热像仪,夜战能力有了根本的提高,已成为西方先进坦克装甲车辆的重要特征。

⒉防护更好

●普遍采用复合装甲自60年代末英国研制成功“乔巴姆”装甲以来,复合装甲得到了重大的发展。第三代主战坦克均采用以复合装甲为基础的被动装甲防护,能有效地抵御动能弹和化学能弹的攻击。例如“挑战者”2和M1A1主战坦克,在正面防护弧度范围内能抵御破甲深1000mm(轧制均质钢装甲)的化学能弹的攻击。甚至M1A1坦克的贫铀复合装甲的防护性能,达到了M1A1坦克发射的最好的反坦克炮弹都不一定能击毁的程度。

虽然反应装甲起源于西方,但是西方先进坦克并没有采用这种装甲。一方面,反应装甲存在一定的安全问题,另一方面,正如法国陆军专家所说的那样,“勒克莱尔”的装甲本身足以抵御各种威胁,因此,不需要反应装甲。但是,随着装甲防护技术的发展,坦克的重量也在不断增加,M1A2主战坦克63t的重量已接近极限,车首装甲的单位重量已超过3.5t/m2。因此,只有减小坦克的体积,120—L44120—L55图2莱茵金属公司的三种坦克炮NPzK—140提高装甲的面密度,才能用被动装甲来进一步提高坦克的防护能力。

●内衬第三代主战坦克的车体/炮塔内部均安装有内衬,既能防中子辐射,又能避免车体/炮塔被击穿后产生的弹片/碎片造成二次杀伤。如“豹”2改坦克安装了由15层~20层芳香族聚酰胺材料机织布做成的高弹力阻燃内衬,试验证明其防护效果相当理想,基本消除了二次效应,避免了火灾和车毁人亡现象的发生。

●隔舱化为了提高乘员的生存能力,第三代主战坦克大部分实现了隔舱化布置。把主要弹药储存在炮塔尾舱中,并用隔板与乘员舱隔离开;同时,在尾舱顶部设置一泄压板,在弹药发生爆炸时能把爆炸气浪泄向车外,从而保证乘员的安全。海湾战争证明,实现隔舱化布置是避免车辆被命中后出现车毁人亡后果的有效措施。战争中,未实现隔舱化的T—72坦克被击穿后,常引发车内弹药大爆炸,造成车毁人亡。因此,俄罗斯于最近也研制成功了实现弹药隔舱化的“黑鹰”主战坦克,并小批量装备部队。

●三防装置第三代主战坦克是冷战时期的产物,面临着严重的核、生、化威胁,因此,第三代坦克均采用了性能优良的三防装置。通常三防装置包括报警装置、滤毒通风装置和防中子辐射层等设施,并要求车辆具有较好的密封性能,使车辆能有效地产生超压。

●火灾探测与自动灭火/抑爆系统第三代主战坦克不再采用二氧化碳灭火器手动灭火,安装了先进的自动探测和自动灭火系统。该系统包括火情探测报警器、控制装置和灭火设施,能有效探测并扑灭乘员舱和动力舱的火灾,并防止出现爆炸。例如M1A2坦克的“哈龙”灭火装置能在0.2s内将火灾消除。

●综合防御系统第三代主战坦克普遍采用包括激光报警装置和烟幕榴弹发射器的简易综合防御系统。一旦坦克受到测距激光或制导激光照射,能向车内乘员发出报警,使乘员做出反应或使坦克自动作出响应;发射宽频烟幕,对可见光和红外光的遮蔽作用持续时间达几十秒,以此提高坦克的生存能力。上述这些只是较为简易的综合防御系统,西方国家目前正在研究先进的综合防御系统。先进的综合防御系统使坦克难以被击中,而且大大提高其生存力,例如,美国宣称,安装车辆综合防御系统的坦克的防护水平相当于仅靠装甲提供防护的100t重坦克的装甲防护水平。

⒊高战术机动性与低战略机动性

西方第三代主战坦克发动机功率猛增,达到1200hp~1500hp,比第二代坦克提高了近一倍。但是发动机自身重量增大,动力舱体积较大,加上坦克防护能力增强,所以第三代主战坦克的单位功率提高幅度较小。例如,“豹”2主战坦克功率(1500hp)较“豹”1坦克(830hp),提高80%,但单位功率仅由19.6hp/t提高到27.2hp/t,提高30%。除美国采用燃气轮机外,其余都采用废气涡轮增压中冷柴油发动机。燃气轮机虽然自身的结构简单,体积小,重量轻,但是油耗高,与之匹配的热交换器和空气滤清器尺寸较大,所以,并未得到普遍采用。西方第三代主战坦克无一例外地都采用了先进的液力行星综合传动装置。带闭锁离合器的液力变矩器的使用,既克服了液力变矩器效率低的问题,又大大减少了所需排档数(一般为4档~5档),提高了坦克的操纵性和越野机动性。

西方第三代主战坦克机动性普遍较高,其最大行程达400km~500km,涉水深4m~5m。这样的机动性较好地满足了战场作战的需要。但是,西方第三代坦克是冷战时期的产物,在强调前沿存在、前沿部署的作战思想指导下,主要用于长期驻扎一线与苏联坦克对抗,追求的是技术先进性和质量优势。相对而言,对战略机动性考虑不够。因此,西方第三代主战坦克普遍较重,一般都超过50t,M1A2坦克高达63t,严重削弱了它们的战略机动性。而在发展第四代主战坦克时,西方则把战略机动性放在十分重要的位置予以考虑。

⒋开创车辆电子化建设的先河

随着科学技术的深入发展,西方坦克界提出了车辆电子学的概念,并加强了坦克车辆电子化建设。主要是建立以管理计算机为核心,以数据总线为纽带,把乘员、车辆各子系统及整个战场指挥控制系统有机地联系在一起的综合体系结构,使车辆“聪明”起来。西方第三代主战坦克普遍采用数据总线,建立起了初步的车辆电子体系结构,使车辆的性能有了大幅提高。最先进行这方面研究的是美国。1982年,它把从70年代中期开始研究的多路数据传输系统在M1坦克上进行了试验。后来,为适应车辆电子技术发展的需要,首次提出了“车辆电子学”的概念,并从80年代末期开始研制标准陆军车辆电子体系结构。M1A2坦克利用这项研究成果,依靠MIL—STD—1553B数据总线和计算机对车长独立热像仪、车长综合显示器、导航系统、无线电接口、车体/炮塔电子设备及炮长稳定式瞄准镜等实施电子技术改造后,进攻能力提高50%,防御能力提高100%。

根据皇家军械研究发展局制定的“车辆电子学研究防御倡议(VERI)计划”,英国1990年研制出适合侦察车用的车辆电子静态论证系统;1992年研制出适合车辆安装的车辆电子动态系统,并且进行了演示。现在,“挑战者”2坦克已采用数据总线技术,实现了车辆电子综合化设计。法国在设计“勒克莱尔”坦克时就考虑了车辆电子体系结构的设计,结果该车电子设备的价值超过坦克总造价的50%,但其效果也比较显著,号称“世界最先进的坦克,面向21世纪的电子计算机化坦克”。德国也以MIL—STD—1553B数据总线为基础研制成功了“综合指挥与信息系统”。“豹”2A5主战坦克安装了该系统。目前,车辆电子技术仍为发展最为活跃的坦克技术领域之一。

俄罗斯坦克技术发展特点

俄罗斯是坦克生产大国,历史悠久,坦克发展自成一体。俄罗斯战后发展的第三代主战坦克有T—64、T—72、T—80和T—90主战坦克等,甚至最新推出的“黑鹰”主战坦克和T—95主战坦克也算作是第三代主战坦克的范围。俄罗斯第三代主战坦克生产数量大,使用范围广,虽然不如西方第三代主战坦克先进,但具有鲜明的技术个性,总体上看仍不失为世界先进坦克。甚至从某些方面上看,俄罗斯算得上是坦克技术发展的拓荒者,它率先发展起来的一些技术已成为未来坦克技术发展的方向。

⒈自动装填机

20世纪60年代,苏联率先在T—64主战坦克上采用自动装填机,取消了装填手,乘员减至3名,从而节省车内空间0.9m3。以后发展的T—72、T—80和T—90主战坦克均沿用了这一设计思想。采用自动装填机有利于提高射速,减轻乘员工作负担,但最主要的是能节省车内空间,是减小车辆体积和重量的有效手段。这正是苏联坦克外型低矮、重量轻的重要原因。

西方国家80年代才开始发展自动装填机。只有后期研制的“勒克莱尔”和90式坦克采用了自动装填机。苏联坦克(“黑鹰”坦克除外)均采用转盘式自动装填机,布置在炮塔吊篮下部,弹药和乘员没有实现隔舱化布置。而西方坦克的自动装填机装在炮塔尾舱中,强调弹药与乘员隔舱化布置。

未来坦克要想在减轻车重的同时增强装甲防护能力,必须减少乘员,缩小车辆的体积,因而不可避免地要采用自动装填机。从已知的美、德、英等国的未来坦克方案看,莫不如此。

2. 炮射导弹

美国曾在70年代装备过配用“橡树棍”反坦克导弹的M60A2主战坦克和M551轻型坦克。法国也曾研制过炮射导弹。但是,后来都放弃了这一做法。迄今,西方先进坦克都没有配用炮射导弹。

苏联20世纪60年代初开始研制炮射导弹,迄今有AT—8、AT—10和AT—11三种坦克炮射导弹装备部队,是唯一大量使用炮射导弹的国家。AT—8导弹采用无线电指令制导,主要装备T—64Б和T—80主战坦克,用于打击4000m距离内的装甲目标,采用空心装药破甲战斗部,破甲深达700mm~800mm。AT—10导弹由100mm坦克炮发射,采用激光驾束制导,射程4000m,破甲深550mm~600mm,主要装备T—55AM主战坦克和БМП—3步兵战车。AT—11导弹采用激光驾束制导,主要装备T—72С和T—80у坦克,射程4000m~5000m,破甲厚度650mm~700mm。苏联配用炮射反坦克导弹,可能主要用于打击敌反坦克导弹发射车和攻击直升机,并增强远距离反坦克作战能力。

为了增强远距离打击能力,未来坦克将配用新型炮射导弹,特别是打了不用管的灵巧弹药。目前,西方国家正在积极开展这方面的研究。

⒊综合防御系统

综合防御系统能显著增强坦克的防护能力。在这一领域,苏联走在了其他国家的前面。早在1980年,华约国家的一些坦克就安装了激光报警接收机。该接收机能探测到测距激光、目标指示激光和反坦克导弹制导激光束的照射,并向乘员发出警报。后来,日本的90式坦克和意大利的“公羊”坦克也相继安装了激光报警接收机。

在用红外干扰/诱骗装置对付光学指令制导反坦克导弹方面,苏联也走在了前面,它的T—80坦克和T—90坦克及乌克兰的T—84坦克均安装了“窗帘”红外干扰装置。它在探测到目标2s内开始起作用,发射波长0.7μm~2.5μm的脉冲辐射干扰来袭导弹。

海湾战争后,法国的AMX—30B2坦克和AMX—10RC装甲侦察车也装上了红外干扰诱骗装置。现在法国正在研制更先进的能对付脉冲调制制导导弹的新型干扰/诱骗装置。

海湾战争期间,美国研制出了AN/VLQ—8A红外干扰装置,但到1996年才把它装到M2A2ODS步兵战车上。后来,进一步把它与光电探测仪综合在一起,发展了新型的红外干扰/诱骗装置,并装车试验,效果很好。

在拦截装置的发展方面,早在1981年,苏联就研制成功“鸫”式主动防护系统,安装到T—55A坦克上。另一种新型的“竞技场”主动防护系统安装在俄罗斯的T—80坦克上。这样的装置均包括毫米波雷达探测装置、拦截弹药发射装置和控制装置。一旦探测到入射弹丸,便在控制装置控制下发射拦截弹药袭击入射弹丸。

综合防御系统能有效提高坦克的生存力,已引起各国的重视。目前,英、法、美、以色列、瑞典等国均在开展这方面的研究。

⒋爆炸反应装甲(ERA)

爆炸反应装甲虽然是德国人发明的,但是,迄今,只有俄罗斯大规模使用,几乎所有坦克都装上了爆炸反应装甲,并且促使爆炸反应装甲有了较大的发展。

最初设计的ERA主要用于对付破甲弹,一般是由一些厚度仅2mm~3mm的钢板和炸药制成的夹层装甲。它防破甲弹的效果相当不错,如俄T—55坦克所装的“接触”型反应装甲防破甲弹的效能是同等重量轧制均质钢装甲的三四倍。但它对穿甲弹基本不起作用。为了克服这一缺点,必须大大增大ERA夹层钢装甲板的厚度,发展重型ERA。苏联最先开展这方面的研究,并从1985年起把研制成功的“接触”—5型重型ERA装在苏联坦克上。这种反应装甲不仅防破甲弹能力有较大的提高,而且防穿甲弹的总质量有效系数达到了1.7,较相同重量的实心钢装甲板的防护力高70%。为了对付ERA,西方研制了采用串列装药破甲战斗部的反坦克导弹。而苏联为了对付这类导弹,曾研制过三层反应装甲。苏联反应装甲的发展不仅促进了反坦克导弹的发展,也促进了西方对反应装甲的研究。例如,法国设计出了一种局部反应装甲。它的中间夹层采用低能炸药,使爆炸反应局限于射流作用的区域,而ERA夹层装甲的各装甲板均不会被炸飞,从而避免了ERA背板飞离对车体主装甲板造成附带损伤的问题。以色列最近研制成功的混合式爆炸反应装甲由爆炸夹层装甲和后夹层装甲组成,其中爆炸夹层装甲的背板同时充当后夹层装甲的面板,并且,后夹层装甲采用惰性中间夹层。这种反应装甲既能进一步降低破甲射流的破甲威力,又能吸收背板的动能,重量较轻,效果很好,已得到广泛应用。美国陆军最新推出的M2A3步兵战车就装上了这种反应装甲。

目前,在爆炸反应装甲领域,出现了一种全新的设计思想,主张在设计坦克装甲时就把爆炸反应装甲考虑进去,使它成为复合装甲的一个组成部分。具体地说就是,在设计坦克装甲时,把坦克的装甲设计成内层装甲和外层装甲,两层装甲之间留出足够的空间,用于安装ERA夹层装甲。未来坦克采用这种“一体式”爆炸反应复合装甲不仅具有较好的外型,而且能有效地对付穿甲弹和破甲弹,甚至串列成型装药破甲弹。美国未来战斗系统方案拟采用这种装甲,防穿甲能力要求达到相当于1000mm的轧制均质钢装甲。

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