
如果说美国主导的中东、阿富汗“治安战”让坦克装甲车辆对路边炸弹这类非主流反装甲武器的防护提到了一个比较高的重视程度,催生了V型防雷底、减振式防雷座椅等新技术,那么俄乌冲突再次把坦克装甲车辆扔回了更加残酷的野战环境,需要直面各种传统和非传统反装甲武器的威胁,而装甲兵也成为了战场伤亡率较高的兵种,对坦克装甲车辆防护技术未来发展具有重要的促进作用。
坦克装甲车辆防护技术一般是指用于保护乘员和装备免遭或降低反坦克武器损伤的所有技术的总称,本文将从伪装与隐身技术、弹道防护技术、主动防护技术、二次效应防护和三防技术等方面阐述坦克防护技术当前和未来的发展。
威胁来自哪里?俄罗斯钢铁科学研究所无限股份公司总经理、技术科学博士、教授、俄罗斯导弹和火炮科学院院士瓦列里·格里戈良在2012年8月3日军事工业联合体网站上曾经发表了一篇文章——《现代坦克是否需要现代化防护装置》,文章中有这么一段话,“客观地讲,坦克仍然是支援步兵的唯一有效手段,但是现代坦克在很大程度上失去了自身最重要的功能之一——在机动中消灭敌人有生力量的能力,实质上变成了坦克歼击车或突击炮。”看俄乌冲突中被各种空中打击逼得将自己装进“笼子”里的坦克,炮塔甚至已经完全无法转动,彻底地变成了一辆辆坦克歼击车,如果是这样发展下去,那么未来最好的坦克必然是瑞典Strv 103那样的无炮塔坦克了!
在讨论坦克装甲车辆防护技术发展之前,我们首先要了解现代战场上反装甲威胁来自哪里?以下几个地域对坦克装甲车辆的防护系统有不同的考验:
战役区域 纵深达200千米,受到远程武器装备侦察与毁伤作用范围内的区域。在这个区域内,坦克装甲车辆将面临各种远程身管火炮、火箭炮的威胁,这些炮兵武器在无人机的引导下发射精确制导弹药甚至是点对点打击的末敏弹,能够有效毁伤被发现的各种坦克装甲车辆。比如美国将GBU-39小直径滑翔制导炸弹与227毫米火箭弹集成,代替原有的导引头和战斗部,用“海马斯”火箭炮发射,打造为陆射小直径滑翔制导炸弹(GLSDB),增加了对时敏目标的打击效能,同时让原本射程为80千米的火箭弹在装上GLSDB弹药后射程激增到150千米,能够精确打击更远的目标。这种从天而降的“如来神掌”对于坦克自身防护技术而言是完全无法抵抗的,被大口径精确制导弹药直接命中后无论坦克防护力多强都只可能被炸得支离破碎。
战术地域 纵深达10~40千米,受到各种中程空地武器装备侦察与毁伤作用范围内的区域。在这个区域内,坦克装甲车辆面临的威胁众多,强击机、武装直升机、察打一体无人机、巡飞弹、非瞄准线远程反坦克导弹、中口径加榴炮等都可能对坦克装甲车辆造成巨大威胁。特别是俄乌战场上异军突起的巡飞弹,能够自主进行侦察打击和毁伤评估,其速度和精度让坦克装甲车辆一旦被发现就极易被摧毁。比如俄军大量投入战场的“柳叶刀”3巡飞弹,战斗部重3千克,巡航速度80~110千米/小时,最大航程40千米,击毁了大量乌军主战坦克、步兵战车、自行榴弹炮、自行高炮等装甲目标。
直接接触地域 纵深为10千米以内,也就是常说的“火力区”。在这个区域内,坦克装甲车辆面临的威胁更加直接,既有传统威胁,即敌方坦克装甲车辆、反坦克导弹、反坦克火炮、发射末敏弹的迫击炮、地雷、路边炸弹等,也包括新出现的非传统威胁——FPV自杀无人机。在俄乌冲突中,双方都有大量防护性能出众的坦克装甲车辆被FPV追着打,甚至遭到FPV轮番、精确打击,即使是将自己包裹在重重格栅之中也会被FPV找到弱点区域一击毙命。此外,近距离作战仍然没有绝迹,乌军M2A2“布雷德利”步兵战车在反坦克导弹小组的配合下,将一辆俄军T-90M“突破”主战坦克打蒙,最后再由FPV“补刀”的战斗成为各国装甲兵需要认真研究的经典战例。

用火箭炮发射的小直径滑翔制导炸弹(GLSDB),已经在俄乌战场上投入实战

卡-52“短唇鳄”武装直升机仍然是俄乌战场上的低空霸主,曾经击毁多辆德制“豹”2主战坦克(上)

FPV无人机被誉为“飞行的RPG”,对坦克装甲车辆威胁巨大(右)
坦克装甲车辆在不同阶段的作战行动中应当得到的防护类型也是不同的。如果说过去坦克装甲车辆一直重视的是正面弹道防护的话,那么随着现代高精度侦察打击系统的出现,如果坦克装甲车辆不重视包括顶部、底部、侧面和后面的全面防护手段发展的话,那么驶向战场的结局必然是被轻而易举地毁伤。比如在战役区域内,面对这些远程打击武器,坦克装甲车辆最重要的并不是加强防护,而是要尽可能降低被发现的概率,外形设计和伪装技术发展至关重要。在战术区域内,面对各种空中打击,坦克需要增强顶部、侧面和后部的弹道防护,并同时尽量减少被发现的概率。在直接接触地域,坦克需要全面加强自身各种防护力量,并通过安装主动防护系统等硬杀伤武器来拦截蜂拥而至的各种反坦克武器。
伪装与隐身技术伪装是最古老的防护技术之一,坦克诞生不久就用上了包括迷彩伪装等技术。现代坦克装甲车辆普遍采用各种迷彩伪装用以减少、改变目标和背景之间波谱反射、辐射特性差异等,以保护自身不被敌方侦察设备发现。比如,我军使用的某型热红外伪装涂料采用不同发射率的热红外伪装涂料形成与背景相协调的热图斑点,用以对抗热成像探测,红外发射率0.46左右;某型防多波段侦察伪装涂料能防敌方光学、红外和雷达探测,具备多波段兼容性;某型伪装网防护波段涵盖了紫外、可见光、近红外、中远红外和1~140G赫兹雷达波段等。这些伪装装备大幅提升了我军坦克装甲车辆的伪装能力。
然而,现代坦克装甲车辆的隐真示假远远不是采用伪装那么简单,而是使用多种技术融合来实现战场“隐身”。冷战时期瑞典的Strv 103坦克采用无炮塔的低矮设计,苏联T-64坦克也采用更加紧凑的外形设计。英国改造了一辆“酋长”SID演示样车,在坦克隐身技术方面做出了首次尝试。在设计“挑战者”2主战坦克的时候,也将车身和炮塔进行了优化设计,以确保雷达反射截面比“挑战者”1主战坦克更低。此外,美国曾在冷战时期设计隐身坦克,法国也研制了AMX-30 DFC隐身坦克,德国则造出了“豹”E01隐身坦克,而真正让人们对隐身坦克印象深刻的则是波兰推出的PL-01隐身坦克技术验证车,其科幻的外形犹如电子游戏中走出来的虚幻战车。这些隐身技术验证车辆不仅仅是外观造得科幻,也采用了多种具有创新性的隐身技术,比如法国AMX-30 DFC隐身坦克在装甲和外部非金属蒙皮层之间不断泵入冷空气,以减少红外特征。
虽然这些采用综合隐身技术的隐身坦克一辆也没有服役,但却极大推动了隐身技术在坦克装甲车辆上的应用,一些已经在实战中取得较好效果。首先是控制车身尺寸。优化车身形态,对坦克几何外形进行隐身优化,并对炮塔以及炮管进行楔形化隐身修型设计,特别是在炮管外加装框架结构,既符合隐身需求又使得颜值提升,这在莱茵金属公司的KF51主战坦克上最为明显。其次是采用新型主动可适应性隐身迷彩系统。比如BAE系统公司瑞典分公司研发的“智能红外隐身瓷砖”已经在CV90步兵战车、PL-01主战坦克上安装测试,其采用许多块6角形变温装甲组成,酷似“瓷砖”。每片“瓷砖”都有独立的半导体,既可以制冷也可以制热,通过电脑设定能够分别调节不同“瓷砖”的温度,有的产生热源有的产生低温,通过资料库中的数据模拟各种不同车辆或自然物体红外特征,还可复制车辆四周的红外影像并投射到车体上,与背景融为一体,达到“隐身”目的。目前德国“拳击手”轮式装甲车上也采用了类似的自适应装甲,并与主装甲之间留有一定的间隙,进一步减少红外信号。第三采用新型伪装网。相比科幻的主动隐身系统,传统的伪装网是一种被动隐身系统,但更加价廉物美。比如近年在西方多种坦克装甲车辆上使用的瑞典萨博公司“梭子鱼”机动伪装系统,这是一种由颜料、涂料和复合材料组成的先进混合织物,可以将被发现的几率降低90%,还能针对紫外线、视觉、近红外线、短波红外线、热红外线和雷达信号的传感器定制专属解决方案。乌克兰战场上已经出现了披挂“梭子鱼”机动伪装系统的CV90-40C步兵战车,俄军将其缴获后很快也推出了同类的伪装网系统,并披挂在送往前线的BMP-2M“别列若克”改进型步兵战车上。最后在注重“隐身”的同时也要注重“隐声”。通过采用新型动力系统和行动机构,降低坦克装甲车辆在行进中的噪音。比如采用电力推进系统代替传统的内燃机,美国“艾布拉姆斯”X主战坦克就是美国首款电动坦克原型车,实现静音行驶。

俄乌战场对坦克综合防护能力是一场难度非常大的考试。图中前方是2辆披挂“接触”1爆炸反应装甲的T-80BV主战坦克,后方是1辆被击毁的披挂“接触”-5爆炸反应装甲的T-90A主战坦克
弹道防护技术弹道防护简言之就是保护坦克装甲车辆不受弹药命中效应的影响,弹道防护最主要的是与装甲技术的发展和应用有关。
坦克装甲经历了均质钢装甲、间歇装甲、屏蔽装甲、复合装甲、爆炸反应装甲、贫铀装甲以及用各种附加装甲和辅助装备来加强主装甲的发展历程。目前新型主战坦克装甲防护能力已经比冷战时期最先进的坦克装甲防护力提高了50%甚至100%,但面对未来动能穿甲弹、大威力破甲弹、反坦克导弹多级串联破甲弹头、新型反坦克地雷的爆炸成型弹丸以及绑着大炸弹的FPV无人机等威胁,仍然要求装甲防护技术有更大幅度提升,并通过综合应用材料特性、角度设计、厚度尺寸、间歇特性、爆炸干扰驱动等综合考量抗弹效应,同时积极研制防护效益更高的新型反应装甲、复合装甲、新概念装甲,满足坦克装甲车辆不同防护部位的防护需求。

各国在隐身坦克上作出的探索。图中分别是英国“酋长”SID坦克、法国AMX-30 DFC坦克、德国“豹”E01坦克、波兰PL-01坦克

KF-51作为西方第四代主战坦克,从外形隐身设计到弹道防护技术都花了很大的功夫
主装甲 钢装甲仍然是各种坦克装甲车辆最基础的防护依靠,包括均质钢装甲、高硬度钢装甲、双硬度钢装甲等,虽然包括铝合金装甲、陶瓷装甲、贫铀装甲等新型装甲材料已经广泛应用到坦克装甲车辆上,但钢装甲价廉物美的特性仍然难以取代,因此各国对于钢装甲的研制发展并没有停止。对于防护力要求最高的主战坦克,目前已经基本上舍弃了单一的钢装甲作为主装甲,而采用由多层结构、不同装甲材料组成的复合装甲代替,其各层材料、厚度、连接方式、细微结构和形状的不同可以得到不同的防护效果,防护性能明显优于普通均质钢装甲。从苏联T-64坦克上的最早期复合装甲,到英国的“乔巴姆”复合装甲,到美国M1A1HA“艾布拉姆斯”主战坦克上的贫铀复合装甲,为坦克提供了强大的防护能力。目前已经推出的多款第四代主战坦克也采用了新型复合装甲,其材料和结构均是各国的绝密而让其他国家难以窥得,比如“豹”2A7主战坦克采用先进模块化装甲防护技术(AMAP),其中复合装甲使用了钛合金、纳米钢和纳米陶瓷等低密度高性能抗弹材料。
附加装甲 附加装甲是主装甲外敷设的一层额外防护装甲,各国对于附加装甲的设计理念都不相同,比如德国人喜欢安装间歇装甲,比如“豹”2A7主战坦克炮塔前部的楔形装甲模块内部实际上是空心的,但仍然能够大幅削弱来袭弹药对主装甲的侵袭。俄罗斯人更倾向于安装爆炸反应装甲这类主动反应装甲,比如T-90M、T-80BVM主战坦克上均挂载了新一代的4S23 “化石”重型爆炸反应装甲,以应对能够穿透而非触发旧式爆炸反应装甲的新型动能弹药。“化石”反应装甲使用新型敏感炸药,大型壳体内的两块重型炸药板向相反方向爆炸,以提高对串联破甲弹头和动能弹药的防护,可将对尾翼稳定穿甲弹的防护能力提高至700毫米,将对破甲弹头的防御能力提高至1100毫米。俄罗斯还开发了用于轻型装甲车辆使用的4S24爆炸反应装甲,乌克兰也开发并使用了类似的“刀”反应装甲,使用密集排列的聚能装药破坏来袭弹药。

在莫斯科展览的被俘虏的乌军CV90-40C步兵战车,披挂有“梭子鱼”机动伪装网

俄乌战场上的T-80BVM主战坦克,装有“化石”重型爆炸反应装甲
格栅装甲 格栅装甲诞生之初是为了防止火箭筒发射的聚能装药破甲弹头,其历史可以追溯到二战末期,阿富汗战争时期苏军又在部分T-62中型坦克上安装格栅装甲,伊拉克战争后美军也开始在装甲车上大量加装条形格栅装甲。近年来,不少新型格栅装甲被做成升级套件搬上国际军贸舞台进行销售,受到追捧。比如BAE系统公司研制的长杆型格栅装甲,用高强度铝合金杆代替钢条,已经装在了“野牛”扫雷车上。瑞典研制了LASSO线网装甲,用4毫米高强度钢丝组成菱形网,覆盖在装甲车上。同类的还有美国的PRGNet线网装甲,采用复合纤维制造。在俄乌冲突爆发前,为了应对乌克兰装备的美军“标枪”攻顶反坦克导弹,俄军在主战坦克顶部用格栅装甲和爆炸反应装甲相配合搭建起了装甲“天棚”,而在面对FPV无人机袭扰后,又进一步加大了格栅装甲的覆盖面积,与钢板等组成了更大覆盖范围的“笼子”,基本上将整辆坦克都罩在其中,被媒体戏称为“乌龟”坦克。这种乌龟坦克虽然牺牲了炮塔的旋转特性,但却拥有极强的防护能力,加装上扫雷滚一般充当装甲车队的头车,能够抵御来自反坦克导弹、火箭筒、FPV无人机的打击。

俄军很快仿制出新型伪装网系统,并应用到坦克装甲车辆上,注意该车顶部还安装有无人机干扰系统

FPV等空中威胁让T-90M主战坦克也装上了大量格栅装甲
除了上述现有装甲技术外,从上世纪80年代,美国、苏联就开始研制新概念装甲,比如电磁装甲、灵巧装甲、滑块装甲等,但都因为技术成熟度和能量积聚和转换等问题而进展缓慢,无法达到实用阶段。在可预见的近阶段,上述坦克装甲车辆的弹道防护技术仍然将以现有装甲技术为基础来发展。
主动防护技术主动防护系统是当前坦克装甲车辆上实现防护和轻量化的最佳选择,可以在增重不多的情况下较大幅度提升坦克装甲车辆对抗各种反坦克弹药的能力。在过去一段时间里,俄罗斯和以色列在主动防护技术领域投入了大量资金,取得了较显著的成果,比如俄罗斯的“鸫”、“竞技神”、“霞石”等主动防护系统和以色列的“铁拳”、“战利品”等主动防护系统。其他国家近年也投入巨资开发主动防护系统。比如德国迪尔系统公司研发了“奥维斯”模块化主动防护系统,采用三联装或四联装拦截弹发射器,可以探测75米内的来袭目标,并在10米距离上发射拦截弹将其击毁,近年该公司与以色列军事工业公司合作还研发了AVePS主动防护系统。莱茵金属公司也研制了AMAP-AD主动防护系统,与“战利品”主动防护系统类似,发射爆炸成型拦截弹丸摧毁或引偏目标。上述主动防护系统安装在“豹”2主战坦克、“黄鼠狼”2步兵战车等车辆上,可拦截包括穿甲弹在内的多种反坦克弹药。此外,美国CICM系统和“铁幕”系统、法国“鲨鱼”系统、奥地利LEDS系统、韩国KAPS系统、土耳其AKKOR系统、意大利SCUDO系统、乌克兰“屏障”系统、波兰“大黄蜂”系统等,都是近年来各国最新研制的主动防护系统,已经形成了百花齐放的局面。
随着战场环境的快速变化,坦克装甲车辆面临了更多威胁,特别是巡飞弹、FPV自杀机等一系列新质兵器的出现,使得坦克装甲车辆依靠传统装甲已无法在对抗中存活,只有安装更先进、更全面的主动防护系统进行应对。未来新一代主动防护系统必须是软硬兼具的复合防护系统,如俄罗斯“霞石”系统一样,在重视发展拦截功能的同时不放弃对干扰压制功能的开发,两者融合在一起共同应对战场威胁。其中,在压制功能中,更加重视对无人机、巡飞弹、FPV自杀机等空中无人兵器的对抗和干扰能力,将反无人机电子战系统融入新一代主动防护系统,帮助坦克装甲车辆应对现代战场无处不在的无人兵器空中威胁。其次,新一代主动防护系统的雷达和火控系统将拥有识别快慢两类目标的能力。一方面,能够拦截脱壳尾翼稳定穿甲弹这类高速小目标,必须做到雷达系统快速识别、火控系统快速反应,确保在短时间内激发拦截弹进行拦截。另一方面,将能够对“低慢小”目标进行预警发现、精准识别,发射拦截弹将其击落。再次,新一代主动防护系统将配备不同弹头的多种拦截弹以应对复杂威胁,比如采用拦截更精准、毁伤更彻底的爆炸成型拦截弹,并选用冲击波效应拦截弹作为辅助,确保用不同战斗部应对多种不同战场威胁。最后,新一代主动防护系统将更加小型化、模块化,提供不同级别的主动防护系统来应对高中低战场环境,即提高在不同武器平台上的适装性和作战效能,也做到了成本控制。

乌军缴获的首辆“乌龟”坦克,以舍弃战场态势感知能力和火力机动性,来大幅提升防护能力
二次效应防护技术坦克装甲车辆的装甲被击穿后,破片造成的机件毁坏和乘员损伤,以及车内起火和弹药爆炸统称为二次效应,在俄乌冲突中经常看到T系坦克飞炮塔的情景,这事实上就是二次效应的显著表现。二次效应对坦克装甲车辆造成的损失非常大,轻者导致乘员受伤、机件受损,重者导致车毁人亡。在第四次中东战争中,以色列参战坦克中有的先后三、四次中弹都未引起火灾和爆炸,修复后继续投入战斗。据以色列统计,未采取二次效应防护的坦克被击中后约有31%起火燃烧,起火后85%~90%的坦克被完全烧毁;采取二次效应防护的坦克被击中后只有15%起火燃烧,但不会被烧毁。因此,二次效应防护对于提高坦克装甲车辆的生存力具有重要意义。

安装在以色列“梅卡瓦”4主战坦克上的“战利品”主动防护系统,多边形的是其相控阵雷达,小方块则是爆炸成型拦截弹,爆炸后形成3个小型穿甲弹丸,对来袭弹药进行打击,毁伤效果远远优于爆炸破片,并大幅降低附带伤害
二次效应防护主要有:装甲衬层、自动灭火抑爆装置、车内实行隔舱化等。装甲衬层是装在战斗舱内的一种柔性粘合或缝合的纤维织物(通常为尼龙、芳纶或聚乙烯),安装厚度为10~30毫米。对衬层的要求是要具有较高的抗拉强度、良好的耐疲劳能力、能防火、不易熔化、重量轻,易于加工成型。衬层的主要作用是减少破片的数量、降低破片的速度,同时还可起到隔热、降噪的作用。在衬层中加入防辐射的材料,还可起到防中子、防射线的作用。
自动灭火抑爆装置通常由火焰探测器、控制盒及灭火瓶组成,布置在动力舱和战斗室中,当探测器探测到火焰信号后即把信号传递至控制机构,控制机构发信号打开灭火瓶进行灭火。这个领域西方走在了俄罗斯的前面,上世纪80年代中国仿制以色列的自动灭火抑爆装置并安装到了出口到伊拉克的69-II中型坦克上,使得该型坦克在海湾战争中虽然曾经被击毁,但很少被完全焚毁或者“飞头”,相比而言更加先进的T-72M1主战坦克却屡屡被炸飞炮塔,这就是自动灭火抑爆装置优劣的表现。通过几次战争,俄罗斯也认识到了自己在自动灭火抑爆系统上的技术差距,在学习西方灭火抑爆技术后,T-72B3/T-90M都安装了更新型的ZETs13-1自动灭火抑爆系统。该系统在战斗室装有三个新型直喷式灭火瓶,灭火剂为13B1型,其中两个位于驾驶员身后的旋转弹仓旁,一个位于车体右前侧的弹药架油箱处,舱内还有10套OD1型光学传感器,反应时间不超过2毫秒,而“豹”2A4坦克上的传感器反应时间为2.5毫秒。动力室内还装有两个老式的导流管式灭火瓶,灭火剂为114B2型,传感器为5个老式的TD1型热电传感器。
不过,目前看来俄军坦克在遭到打击后,仍然比较容易炸飞炮塔,这又与其将自动装弹系统装在战斗室底部有关,难以进行隔舱化和泄压设计。未来新型坦克必然会实行隔舱化设计,把弹药舱与战斗室隔离开,并在隔板上预设裂点,以便当压力达到一定限度时从该处爆开排出压力,这也催生了新一代无人炮塔的诞生,将乘员全部集中在底盘前部的装甲防护隔舱中,而将火炮和弹药顶置于车体之上,彻底解决弹药殉爆威胁乘员这一问题。此外,动力舱也将采用隔舱化设计,与战斗室分开,并采用自封油箱,当油箱被击穿出现小孔时可自行闭合,防止油料外泄。
核生化防护技术核生化防护即防核、生物毒剂和化学战剂,通常称为“三防”。虽然目前尚无核战争威胁,但“三防”系统仍然是坦克装甲车辆必备的防护设施之一,对过滤战场上的有毒气体等也有很大的帮助。
按照结构形式,“三防”装置可分为超压式、个体式和混合式三类。超压式三防装置通常也称作集体式三防装置,主要由核辐射告警器、毒剂告警器、控制机构、关闭机构、滤毒通风装置和密封件组成。坦克壳体也是密封件的组成部分。当坦克遭到核、生物、化学武器袭击时,告警器告警,控制机构迅速关闭车辆的门窗,并使滤毒通风装置开始工作。车外的染毒空气经净化后进入车内,供乘员呼吸,同时在车内形成一定程度的超过大气压的压力,一般称作超压,以阻止车外污染空气从车辆缝隙进入车内。装有超压式“三防”装置的车辆,其乘员不需佩戴个人防护器具,对操作没有影响,但对车辆的密封性要求较高。个体式“三防”装置与超压式“三防”装置相比,没有关闭机构,但增加了面罩及导气管等设备。面罩通过导气管与全车乘员公用滤毒通风装置相连。需要时乘员佩戴防毒面罩即可。这种“三防”装置对车辆的密封性无特殊要求,缺点是车内会被污染,且乘员佩戴面罩影响操作。混合式“三防”装置是超压式和个人式的结合体,通常以超压式工作状态工作,当车辆密封性遭到破坏时,乘员戴上面罩转入个人防护状态。
结语
目前现有的装甲防护技术已经无法全面、有效地应对日益严峻的战场形势,只有通过先进的材料技术、结构技术、主动防护技术以及其他先进防护技术,推动未来坦克装甲车辆防护技术向着轻量化、专业化、有效化方向发展,以应对各种战场威胁。
★王笑梦