破甲弹如何克敌致胜——从以色列“梅卡瓦”4坦克被击毁谈起

阿隆过去 2024-03-16 12:21:18

DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2024.01.002

2023年10月7日,经过长期准备和精心策划,巴勒斯坦抵抗组织“哈马斯”下属的“卡桑旅”向以色列发起了代号为“阿克萨洪水”的陆、海、空三栖突袭行动。遭到沉重打击的以色列随后宣布动员,集结重兵对“哈马斯”控制的加沙地带发起代号为“铁剑”的报复行动。令人大跌眼镜的是,素以精锐强悍著称的以色军国防军装甲部队,却在地面进攻中屡屡折戟沉沙。其中最为著名的战例,是10月29日,一位“哈马斯”战士从地道钻出来,发现有辆近在咫尺的“梅卡瓦”4型坦克周边并无以军步兵伴随掩护,便从侧面冲了过去,将1枚反坦克手雷卡在坦克炮塔侧后的窝弹区,拉弦后迅速跑回出发位置,从队友手里接过1具RPG-7火箭筒,朝这辆坦克发射了1枚带串联破甲战斗部的“亚辛”105反坦克火箭弹,成功将其击毁。

破甲机理

破甲弹出现在上世纪30年代中后期,在二战中初显峥嵘,战后得到了极为广泛的运用,并一直发展至今。破甲弹的弹头内有一个空腔。装药前表面有一个锥度一般在60度以下的圆锥形凹槽。凹槽上覆盖着一个由金属制造的药型罩。现代破甲弹一般使用压电引信,起爆药安装在弹底。炸药从底部引爆后,爆轰波不断向前传播,巨大的爆轰压力让金属药型罩从后面顶端处开始,以1 000~3 000米/秒的压垮速度近似地沿其法线方向依次向轴线作塑性流动,药型罩金属颗粒随之依次在轴线上闭合。闭合后的金属颗粒流动速度高达8 000~10 000米/秒,呈细长杆状,称为金属射流。金属射流直径一般只有数毫米,温度达900~1 000摄氏度左右,尚未达到药型罩金属的熔点,所以这股金属射流并非熔化状态的金属流体,而是由金属颗粒组成。 高温高速的金属射流就像用高压水枪冲泥巴一样,硬生生在装甲板上冲出一个洞眼,飞入坦克内部对人员造成杀伤,或引爆弹药和油料。 此外,破甲弹爆炸产生的高压气体也能冲入坦克内形成超压,给乘员组造成伤害。

破甲弹的金属药型罩有非常强烈的能量汇聚作用,其材质及药型罩形状对破甲能力影响很大。理论上说,像金、银这样密度大、延展性好的贵金属非常适合制造药型罩,但却没有哪个国家用得起。各国一般用价格相对低廉得多的紫铜。近年来也出现了用钨合金或贫轴合金制造药型罩的破甲弹型号,但应用得也不算广泛。随着对破甲弹破坏装甲机理研究的深入,传统的等厚度金属药型罩有被变厚度金属药型罩取代的趋势。药型罩单一锥度的传统设计一统天下的局面也被打破,出现了双锥度或变锥度设计。

因为破甲弹威力与着靶速度无关,因此应用得极为广泛。上世纪90年代,破甲弹破甲威力已经超过了8倍药型罩直径。但从那时起直至当下,破甲弹的破甲威力却再没有明显提高。随着研究的深入,人们发现破甲弹实际威力往往和理论计算有较大差距。究其缘由,问题主要出在以下三个方向。

首先,其作用机理决定了破甲弹最好自身不要旋转,因为旋转会令金属射流发生散射,从而严重削弱其破甲能力。鉴于一些弹药必须要依靠一定的自旋来达到相应的射击精度,所以只能采用滑动弹带减缓破甲弹在飞行过程中的自旋速度,尽可能减少破甲威力损失。

其次,金属射流形成过程中堆积金属的质量不断增加,而剩余炸药的能量却在减小,所以最终形成的金属射流前端速度高,尾部速度低,飞行过程中射流始终处在不断拉长的状态中。这一趋势在开始时对提高穿深有利,但是很快射流就会拉断破碎,并最终变成没有穿甲能力的金属颗粒。尤其是当起爆高度超过药型罩直径的10倍距离后,其形成的金属射流便只能“望甲兴叹”了。这个特点决定了破甲弹对起爆高度极为敏感。一些破甲弹为此在弹头处伸出一根细长的炸高棒,以确保破甲能在最佳炸高处起爆,发挥出理论最高破甲威力。

第三,研究表明,当对付厚度在100毫米以下装甲时,破甲弹金属射流击穿装甲后形成的有效破片及融溅物发散角大体在120度左右。当装甲厚度增至100毫米以上时,其破甲后形成的有效破片及融溅物发散角急剧降低到30度左右。而且破甲弹的金属射流在凿穿装甲后必须有80~200毫米的剩余穿深,其产生的有效破片及融溅物才能较为有效地破坏车内设备。可即便如此,只有在现代坦克灭火抑爆系统失效后,破甲弹金属射流才有可能引爆车内弥漫的燃料蒸汽,继而引发车内弹药殉爆,最终彻底摧毁坦克。也就是说,破甲弹对付薄装甲目标的效果要更好一些。这也是为什么在此次巴以冲突中,不少以军坦克在被破甲弹凿透了一个个细小的孔洞后,仍不影响正常使用的原因所在。

防护升级

随着反坦克破甲弹的兴起,旨在削弱破甲弹效能的间隔装甲应运而生。破甲弹形成的金属射流破甲能力高低与起爆高度休戚相关,各型破甲弹都有各自的最佳炸高。间隔装甲的防护机理就是通过远离坦克主装甲安装,用以提前引爆来袭破甲弹,使之形成的金属射流对主装甲的威胁程度大大降低。

以色列“梅卡瓦”坦克在炮塔尾部安装的钢锁链,瑞典S型坦克在车体前部安装的一排钢栅栏,诸多型号的坦克在炮塔两侧及后部安装的兼有储物功能的格栅,T-14“阿玛塔”坦克在车尾发动舱两侧安装的屏蔽栅栏,以及坦克车体侧面安装的侧裙板等,都属于间隔装甲。结构简单、安装拆卸均很容易,且付出的重量代价很少的间隔装甲,可谓以极小的代价实现了最大技术收益。

随着反坦克火力的增强,坦克需要进一步增强自身的防护力。早在二战时期,就有不少国家将备用履带板和备用负重轮挂在车体正面或炮塔正面携行。这些物品能在一定程度上增强坦克的防护力,算是附加装甲的雏形。所以,人们便将在坦克基本装甲之外额外安装的均质装甲块、复合装甲块及爆炸式反应装甲都统称为坦克的附加装甲。在一些治安战中频频见到士兵们将沙袋堆在坦克装甲车辆上,借以增强防护力。从广义上讲,这些沙袋也属于附加装甲的范畴。 附加装甲既有紧贴坦克炮塔和车体表面安装的,也就装在坦克侧裙板及炮塔两侧储物栅栏上的,因此它和间隔装甲的界限绝非泾渭分明,很多情况下都存在“你中有我,我中有你”的“跨界”现象。

爆炸反应装甲概念最早是由苏联人于1949年提出的,其原理是在金属盒中填充钝感炸药,当破甲弹金属射流以一定角度撞击在反应装甲上时,钝感炸药起爆,爆炸产生的冲击波驱动金属面板沿法线方向运动,从而切割、干扰金属射流,降低其对主装甲的侵彻能力。

不过,由于当时难以解决小口径武器引爆这种装甲的问题,苏联的爆炸反应装甲研发工作一度停滞不前,最终反倒让以色列抢到了率先将“夹克衫”爆炸反应装甲投入实战的殊荣。这种爆炸反应装甲有两种规格,一种长305毫米、宽305毫米、厚51毫米,重8.6千克;另一种长472毫米、宽305毫米、厚51毫米,重12.7千克。根据测试,“夹克衫”能为坦克提供约250~350毫米的防破甲弹能力。

1982年,“夹克衫”爆炸反应装甲在以色列入侵黎巴嫩的战争中一战成名,各国随即加速了各自爆炸反应装甲的研发力度,新产品层出不穷,但其作用原理是一致的:当金属射流穿透外壳和抛板后,引爆钝感炸药,爆炸波将抛板向外推出,将背板向相反方向推出,由抛板将金属射流最尖锐的部分切断并消耗其能量,再由背板进一步干扰射流。这种“掐头去尾”的工作模式巧妙利用了楔形放置的钢板让钝感炸药产生不对称的爆轰波,推动钢板快速而剧烈地切割和消耗金属射流。 为解决相邻爆炸反应装甲的“殉爆”问题,人们在相邻的爆炸反应装甲之间用声阻抗性能各不相同的三、四层材料填充间隙,形成一种旨在层层削弱爆轰波的“复合装甲”,从而保护让成片安装的爆炸反应装甲不至于“一损俱损”。

说到复合装甲,其是指由多层不同材料组成的装甲,能利用不同装甲层物理性质的差异,达到实际防护力远超同等厚度均质装甲的效果。各国对所拥有的复合装甲具体结构及材料配方均严格保密,足见其重视程度。但有一点是完全可以肯定的,即早期的复合装甲主要针对尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯进行优化设计,但现在的复合装甲不仅抗穿甲能力突出,而且防破甲弹金属射流的能力也不容小觑。

上述几种装甲本质上都是“以静制动”,坐等敌方破甲弹来袭的被动防护手段。为争取主动,各国都十分重视坦克主动防护系统的研发。其探测雷达主要针对反坦克导弹和火箭弹这类飞行速度远逊于尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯的相对慢速目标进行了优化。一旦成功捕捉并锁定来袭目标,系统会朝威胁方向发射拦截弹,靠爆炸后产生的大量预制破片或预装在战斗部中的钨珠、钨块催毁来袭目标。此次深入加沙地区作战的以军“梅卡瓦”4主战坦克上,就配有该国研发的“战利品”主动防护系统。

针锋相对

你有张良计,我有过墙梯。现代主战坦克相继披挂上附加装甲、间隔装甲、爆炸式反应装甲、复合装甲,并加装主动防护系统后,破甲弹也发展出了串联战斗部予以对抗。本文开头所述战例中,“亚辛”105就是这样一款拥有串联破甲战斗部、最大弹径为105毫米的反坦克火箭弹。此外,一些反坦克导弹将炸高棒设计与前置破甲战斗部融为一体,靠前置破甲战斗部引爆爆炸式反应装甲,为后面的主破甲战斗部扫清障碍。

有鉴于此,人们又在破甲弹药型罩材质上作起了文章。研究表明,要想爆炸后形成的金属射流破甲能力更强,破甲弹药型罩材料的密度越大越好,且同时要具备良好的延展性。如果仅仅就材料性能而言,金、银其实是最适合用于制造药型罩的。但是,武器设计不能仅考虑性能,还要充分考虑效费比及勤务性能等诸多因素。破甲弹战场应用广泛,装备数量极大,哪怕是“家中有矿”的“土豪”,也用不起黄金或白银药型罩。因此性能过得去且价格可承受的紫铜便成为自破甲弹问世以来的药型罩主流制作材料。不过,随着军工科技的发展,人们已经成功研发出钨合金药型罩和贫铀合金药型罩。钨合金和贫铀合金的密度要比紫铜大得多,而且如果材料配方及热处理工艺处理得当,这两种高密度材料的延伸性能达到甚至超出紫铜的水平,价格也不至于令人望而却步,因此十分有望在不久的将来全面取代紫铜,成为制作破甲弹药型罩的主流材料。

除了在破甲弹结构及材料上做文章,进一步发掘其性能潜力,合理利用战术也是令破甲弹在“甲弹之争”中胜出的重要手段。因为无论是爆炸式反应装甲,还是坦克主动防护系统发射的拦截弹,其爆炸产生的冲击波及破片会殃及为其提供近距离保护的步兵。所以我们看到在此次以军装甲部队进攻加沙地区时,以军步兵害怕被自家坦克的防护系统误伤,因此都躲得远远的,听任“梅卡瓦”主战坦克孤军深入街区,这就给本文开头所举的那个战例提供了发生的条件。

现代坦克虽配备了不少先进观瞄器材,但坦克乘员组的车内对外观察视角仍十分狭窄。尤其在巷战中,坦克所面对的威胁可能来自前、后、左、右、上、下等任何方向,且威胁产生具备突然性,这就更加需要伴随步兵作为坦克乘员组的“车外观察触角”,来弥补坦克战场态势感知能力的不足。但是,先进的坦克主动防护系统和能极大削弱破甲弹效能的爆炸式反应装甲,却硬生生毁了步坦协同。加之坦克主动防护系统从探测、跟踪、识别、计算弹道,再到将发射指令传给拦截弹,都需要反应时间。拦截弹也要飞离坦克一定距离后方能解脱保险。因此对于极近距离上飞来的“亚辛”105火箭弹,“梅卡瓦”4型主战坦克上的“战利品”主动防护系统压根就来不及作出反应。

综上所述,“亚辛”105火箭弹本身在技术上并无过人之处。其之所以能在巷战中建功,是成功利用了现代坦克先进防护体系的弱点。从这个角度来说,在未来的“甲弹之争”中,除需一如既往地注重技术升级之外,如何合理利用战术克敌致胜也不应被忽视。

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