台湾媒体揭秘中国坦克复合装甲|战车世界闪电战

　　[编者按]中国对军事装备一向保密甚严，以至于海外媒体经常会凭借一些不着边际的流言蜚语，发表“中国军情重大进展”等言论，一再闹出国际笑话。近期，台湾《军事家》杂志就刊出了有关中国主战坦克复合装甲的报道，号称揭秘中国坦克复合装甲。本刊将文章转载如下，本刊对文章内容不作证实和点评，仅供广大读者参考。
　　
　　矛与盾的竞争
　　
　　从某种意义上讲，坦克的发展史，就是坦克装甲不断增厚的历史。坦克的防弹能力不单和装甲厚度有关，同时也与装甲的抗弹能力有关。二战时期，国民党部队英制坦克的装甲，就比日本坦克同样厚度的日制镍铬钢板更坚固。纳粹德国的坦克由于缺乏镍铬原料，不得不采用表面渗碳等复杂工艺保证其抗弹能力。而战争中期苏联生产的坦克，由于战时简化工艺，同样厚度的装甲，其抗弹能力比战前生产的坦克差很多，而在中国坦克博物馆展出的上世纪50年代的苏制T-54坦克，其装甲表面有冲击的痕迹，据说采用冲击强化工艺以增强抗弹力。
　　上世纪60年代，世界一线主战坦克前主装甲厚度发展到了200毫米上下，坦克的重量也接近到一个极限。要维持过桥能力和运载的方便性，主战坦克的重量和装甲就不能再大幅度增加。为解决这一难题，苏联首先在其T-72主战坦克上创造性地使用复合装甲。具体来说，就是前装甲共三层，外层为80毫米厚钢质装甲，中间层为104毫米厚的玻璃纤维板，内层为20毫米厚的钢质装甲，即钢板中夹带玻璃纤维板。同厚度的玻璃纤维板的抗弹能力不及同等厚度的装甲钢，但同重量的玻璃纤维板其抗弹能力却要超过同重量的装甲钢。这样，通过采用复合装甲，苏联T-72主战坦克在重量只增加4吨的情况下，前主装甲抗穿甲弹能力几乎增加50％，接近300毫米均质装甲钢的防护水准；抗破甲弹能力几乎增加90％，达到约600毫米均质装甲钢的防护水准。
　　同一时期，美国等西方国家也开始研制复合装甲。70年代，英国首先研制出“乔巴姆”复合装甲。美国在M1主战坦克上采用了“凯夫拉”和钛板夹层复合装甲，后来又采用贫铀加以强化。70年代，中国也开始研制复合装甲。从80年代开始，中国为其主战坦克配备了两种早期的复合装甲，用于加强主战坦克车体前上装甲的抗弹能力。
　　多年来，各国主战坦克的真实抗弹能力成为高度机密。英国的“乔巴姆”、美国的“凯夫拉”和钛板夹层复合装甲以及贫铀复合装甲，其真实情况至今没有公开。我们看一看中国主战坦克复合装甲的原理和技术吧。
　　
　　现代装甲防护技术
　　
　　现代装甲防护技术是融合了装甲防护材料技术、装甲结构单元技术和装甲防护集成技术基础上发展起来的技术系统，涉及力学、末端弹道学、材料学、模拟试验技术、计算技术和相关制造工艺技术等基础技术。中国在复合装甲方面进行了大量的理论探索和实践，专家认为：弹与靶相互作用的基本原理，是发展近现代装甲的基础。装甲陶瓷是现代复合装甲的重要组成部分，在抗中、高速弹头冲击中提供高效的抗侵蚀能力，在过去30年来被广泛应用于装甲防护设计，对装甲陶瓷的抗穿甲侵蚀机理的研究具有现实的军事需求。现代陶瓷复合装甲是一种具有特定结构的多层介质；而应力波则是弹与靶作用过程中的重要现象，研究应力波在多层介质中传播，对复合装甲设计具有重要意义。
　　装甲材料是装甲防护系统的物质基础，中国研究的氧化铝基抗弹陶瓷已用于各类复合装甲。研究的抗弹陶瓷性能进一步提高，已用于主战坦克防护。中国还研制了芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维增强的热塑性抗弹复合材料，并成功应用于车体、炮塔等装甲结构构件。另外还积极开展了仿生叠层抗弹复合材料、PBO纤维和玄武岩纤维增强的新型抗弹复合材料等探索性研究工作。
　　PBO纤维主要特点是耐热性好、强度和模量高。北京某新材料公司在PBO纤维制备领域进行了数年的探索研发，并已取得多项技术成果。目前该公司已经初步形成较为成型的工艺，并在基础上建立了小规模测试生产线。
　　总体而言，中国进行了装甲陶瓷抗侵蚀机理和应力波在多种复合装甲结构中(如抗弹陶瓷+夹层材料+装甲材料、纤维／陶瓷复合材料板与装甲钢背板的组合等)的研究，并在压力波传播特性的研究中得到一些初步的规律和认识。目前中国正将不同的装甲材料以一定的结构形式组成防护结构单元，以寻求最佳防护性能。
　　
　　装甲陶瓷抗侵蚀原理
　　
　　当弹头撞击轻型陶瓷复合装甲时，在碰撞区陶瓷表面产生应力场，使陶瓷材料表面产生细微的裂纹，并从碰撞区向外延伸。这个应力场跟随着碰撞区压缩波阵面前进，深入到陶瓷的内部。在陶瓷背面很快产生裂纹，裂纹分布区呈锥形，破坏主要在断裂锥内发生，断裂锥内的陶瓷在复杂应力下破坏成碎块。穿甲弹头破碎使得弹／靶的作用面增大，从而分散了作用于陶瓷板上的载荷。弹头侵蚀使陶瓷进一步发生破碎，产生的陶瓷碎块从弹头周围飞散出去。当弹头冲击陶瓷表面时，大部分动量都分散到陶瓷断裂锥底的圆面积上，其直径取决于弹头和陶瓷面板材料的性能和几何尺寸。
　　复合装甲结构中，透射波的强度可以作为评价复合装甲结构抗弹性能的表面参量，透射波强度越低，复合结构抗弹性能越高。叠层设计(抗弹陶瓷+夹层材料+装甲材料)中装甲材料的排列顺序应是声阻抗大的加声阻抗小的，且相邻材料声阻抗差越大越好；在相同装甲材料层之间应夹上声阻抗相差较大的薄层材料。反射应力波性能好的夹层材料，可以提高陶瓷复合结构的抗弹性能。根据冲击波传播n层以后的透射系数，可得到削减爆炸冲击波透射强度的最优排列次序，从而确定坦克装甲双层内衬材料的排列结构。
　　纤维／陶瓷复合材料板与装甲钢背板的组合间隙也对其抗弹性能具有重要影响。组合间隙对复合材料板抗穿甲弹侵扰能力存在一个快速转变区，组合间隙会降低纤维／陶瓷复合材料板抗弹性能，其影响程度与陶瓷片的厚度有关。橡胶是复合装甲中广泛采用的夹层材料，但是其作用机理仍然有较多争议。橡胶具有良好的弹性和较低声阻，一般认为良好弹性可以起到一定的缓冲作用，阻碍和延缓应力波向背板材料的传播，但由于其模量较低，刚性不足，无法为表层脆性的陶瓷层提供有力支撑。弹头在侵冲防弹结构材料时，弹性橡胶材料层透过其较好的弹性变形使弹头侵冲过程延长，防弹材料吸收了相当多的弹头能量，弹头侵冲阻力增大，从而提高防弹效果。
　　复合结构要求背板材料具有较高的声阻，所以，可在面板和背板之间置入刚性梯度层，既可以增强背板对陶瓷面板的支撑作用，又使背板具有较好的变形能力。研究表明，背板波阻抗大于或接近陶瓷面板阻抗时，有利于提高复合靶板的整体抗弹性能；波阻抗较大的材料，有利 于压缩波的透射，合适的黏结层厚度能使陶瓷保持完整性，延缓陶瓷锥的形成，并扩大背板塑性变形区。
　　综上可以看出，复合层状结构装甲中，应力波传播特征正成为装甲设计中重要研究内容，复合装甲结构中夹层材料声阻变化将改变复合结构中应力波传播，从而影响复合装甲抗侵冲和抗毁伤性能。
　　
　　研发进展
　　
　　当前，复合装甲研究的重点是层状复合装甲结构的优化研究，确定一定的结构形式组成防护结构单元乃至装甲系统，实现其防护性能的最优化。功能梯度复合装甲、约束结构陶瓷复合装甲正得到快速发展。
　　为防止陶瓷在冲击时发生弯曲破坏，采用“碳复合材料／芳纶复合材料”的层合结构制造刚性和柔性统一的防弹背板，提高了刚性的同时，具有拉伸强度高、断裂延伸率适当的特征，达到最佳的防弹效果。从夹层构形方面建立3层间隙装甲模型，中间层分别为平板夹层、波纹夹层和蜂窝夹层，研究认为，可以从改善夹层构形、厚度配比等方面来提高复合装甲的抗弹性能。对不同夹层材料层状结构(花岗岩一夹层一钢纤维混凝土)中的应力波传播特征进行分析，表明多层介质中的泡沫材料，不懂能够改变应力波的幅值与作用时间，而且具有显著的吸能效果，改变了应力波传播过程中在各层介质中能量与动量的分配；其中含泡沫混凝土的多层介质具有较好的消波作用，含泡沫铝的多层介质具有较好的吸能性能。
　　功能梯度复合装甲是轻质复合装甲的重要发展方向。为了提高陶瓷面板的韧性，延长陶瓷面板断裂锥体的形成时间，多采用混杂结构设计的层状复合陶瓷。梯度结构能有效控制弹靶作用过程中应力波的传播和弹头侵冲过程，从而实现对功能梯度复合装甲的优化设计，近来研制的氮代硅／铝功能梯度复合装甲综合防护性能明显优于传统陶瓷复合装甲。
　　装甲防护集成技术是多种防护材料及防护结构单元的集成。根据不同的防护对象采用何种材料和结构配置可以取得最佳防护效益是该技术最重要的环节。装甲结构中的内部结构直接影响现装甲的抗弹能力及其效益，装甲内部各类结构、材料的配比、排列顺序及所处的位置，称为装甲的结构配置。装甲结构和装甲材料之间存在着交互作用，同装甲结构与材料之间互相匹配的差异而产生的不同抗弹效果，称之为材料、结构综合抗弹效应。
　　
　　最新发展
　　
　　装甲防护集成技术的研究重点之一是动态装甲结构单元的应用研究工作。动态装甲结构单元是一种主要依靠结构和材料在运动中对弹头、射流实施干扰，从而实现抗击弹头、射流侵冲的装甲结构单元。
　　中国曾以内置式反应装甲结构单元为主单元，开展装甲防护集成技术研究。所谓内置式反应装甲结构单元，即把传统的平板装药反应装甲作为一个结构单元，内置于复合装甲内部，采用“闭毁效应”进行设计。由复合装甲的面板、内置平板反应装甲、复合装甲的背板形成闭毁结构，当穿甲弹穿过时，闭毁结构对穿甲弹形成纵向约束，内置反应装甲受冲击后起爆，前、后面板沿闭毁结构表面方向产生相对运动，对穿甲弹形成高效剪切，大幅度提高了复合装甲的抗穿甲能力。这种结中国9 9式主战坦克补充弹药(左)构在防护力相同的条件下，与传统的外挂反应装甲相比，能够减轻装甲重量，并大幅度提高反应装甲的厚度系数。同时通过将内置反应装甲结构单元、双板单元、高效抗弹陶瓷单元、高硬度装甲钢的集成应用，利用闭毁效应、间隙效应、接口效应、尺寸效应、密度效应、约束效应等进行合理设计，充分利用装甲材料结构单元各自抗弹性能的优势特点，进行最佳优化匹配，实现了最大综合抗弹效能。通过采用上述技术研制的高效模块装甲在同等重量和厚度的条件下，对穿甲弹、破甲弹的防护性能均提高50％以上。
　　为了使复合装甲在具有一定抗破甲能力的同时，具有更高的防穿甲能力，中国还开展了新型聚能结构单元集成技术研究工作。新型聚能结构单元将“聚能效应”应用于防护，通过聚能装药形成的片状射流束或自锻破片，将能量更加集中地横向作用于穿甲弹体和破甲射流，造成穿甲弹体断裂、穿甲射流不断受到强力横向干扰，因此可以更有效地降低穿甲弹或射流对主装甲的侵冲威力，从而大幅度提高复合装甲的抗弹性能。由于装药结构和作用原理的变化，使之克服了内置反应装甲结构单元的角度效应，扩大了应用范围，可以在小倾角条件下使用。同时，通过将新型聚能结构单元、高效抗弹陶瓷单元、高硬度装甲钢的集成应用，利用高效抗弹陶瓷单元的跳弹效应、约束效应、厚度效应、位置效应等装甲结构效应对抗弹性能影响规律的研究，进行了合理优化设计，实现最大综合抗弹效能。透过采用上述技术研制的新型高效复合装与传统模组装甲相比，在同等重量的厚度条件下，在对穿破甲、破甲弹的防护力均提高20％以上，可用于主战坦克装甲车轮的各个部位。
　　
　　目前中国主战坦克抗弹水平
　　
　　从过去的经验来看，西方公开的武器性能通常都有一定程度的夸大，但中国如今对西方报道的资料不但未加质疑，还特别强调目前中国抗弹复合材料主要性能与国外同类材料约有10％的差距。实际上，中国设计的主战坦克体积小于西方主战坦克，所以即使抗弹复合材料真的略逊于西方，其实际抗弹能力依然优于当今西方主战坦克。
　　中国新的主战坦克车体和炮塔均采用焊接结构，可以更换新型复合装甲。其中正面重要部位采用叠型陶瓷复合装甲加强。中国新型主战坦克的车体首上装甲板为多层复合装甲，具体结构为钢－玻璃纤维板－超硬钢－玻璃纤维板－钢，总厚度为220毫米，倾角22度，其防护能力相当于500～600毫米厚的均质钢装甲。不过作者以为，钢板中夹带玻璃纤维板应该是中国早期主战坦克复合装甲的结构，新型主战坦克的复合装甲应该更复杂，其中应该有防弹陶瓷，还有“凯夫拉”材料。大约10年前，一家生产“凯夫拉”纤维的厂商告诉作者，中国购买了大量产品，从其购买的牌号和数量看，必定用于主战坦克装甲和航天方面。当然，中国公开坦克资料一般是为了出口，但出口型主战坦克的装甲往往比中国自己使用的要差一代。因此，我们也可理解为中国已经研制出性能更好的复合装甲。
　　另有消息称：中国新型主战坦克(99式)的炮塔装甲采用复合材料和特种钢组合而成，两者间的夹层内还夹有特种材料，故又称间隙式复合装甲。其在2000米距离上，抗穿甲弹和破甲弹能力相当于800毫米以上的均质装甲钢。这种复合装甲与美军的贫铀装甲相比，在防护性能相当的情况下，具有较好的安全性和经济性。据信，中国的新型贫铀装甲早已研制成功，如有必要可迅速投入生产。在1997年冬季进行的试验中，中国新型主战坦克(99式)经受了14发尾翼稳定脱壳穿甲弹的攻击，没有一发能够击穿其前装甲。如果披挂上附加装甲，并在炮塔和车体上加装新型双防反应装甲后，抗穿甲和破甲弹的能力可达1000～1 200毫米。另外，中国新型主战坦克顶部装甲也加以强化，更加有效地提高了主战坦克顶部的防护能力。
　　
　　结语：台湾的忧虑
　　
　　按照台湾军方的设想，一旦解放军决定以武力解放台湾，在中国气垫主战坦克登陆艇服役后，开战3小时内，台湾一线陆军部队就会面对中国的主战坦克。由于中国96式和99式主战坦克前装甲都可以很方便地更换，所以战时出现在台湾的中国主战坦克，几乎可以肯定都将配备最新的复合装甲。这样，其正面将可以抵挡台湾目前所有主战坦克的90和105毫米炮发射的穿甲弹，破甲弹的攻击。而且在登陆战中，台湾坦克很难攻击登陆坦克的侧后部。
　　除了被动防护外，中国新型主战坦克上还安装了新型主动防护系统。该系统由控制装置、毫米波雷达、发射系统组成。这样，中国主战坦克足以抵御台湾现有的，包括未来AH-64“阿帕奇”武装直升机发射的各种反坦克导弹和反坦克火箭的攻击。
　　正因如此，台湾军方才更加迫切地希望引进世界上最先进的主战坦克及新一代步兵反坦克武器，以防止在未来主战坦克对抗中完全丧失抵抗力。