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【校场】造成英国坦克泄密事件的炮盾装甲有多难设计

【校场】造成英国坦克泄密事件的炮盾装甲有多难设计
2021年07月20日 17:12 新浪军事
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  最近,英国陆军闹了一出泄密乌龙。起因是英国陆军的一位挑战者2坦克车长不满俄罗斯战争题材游戏《战争雷霆》中英国挑战者2坦克的实力太弱,故愤而将坦克的使用手册撕下来了几页,来证明《战争雷霆》中挑战者2坦克的建模有问题,实际上该坦克的防护性能要好于游戏中的表现。在游戏中最令这位车长不满的,是挑战者2坦克的炮盾防护,这也引出了我们今天的主题——为什么坦克的炮盾设计几乎从来不能让人满意。

   

  坦克之所以要有炮盾,是因为在正常的设计中,坦克的火炮不能完全固定在炮塔上,而是要有独立于炮塔进行俯仰角调整的能力。为了实现这一功能,必须要在炮塔正面装甲上开洞,这也就导致了炮塔正面防护存在漏洞。为了弥补这一漏洞,坦克设计师们才会为火炮设计随动于炮管的独立装甲,也就是炮盾。类似的设计源于海军火炮,其诞生甚至要比坦克本身早得多。而在世界上最早的坦克——英国一战时期建造的菱形坦克上就已经有炮盾了。

   

  在坦克发展早期,坦克的装甲以铸造或轧制的均质装甲为主,物理厚度普遍不是很大。由其所制成的炮盾也并没有多少重量。加之早期坦克对于火炮的俯仰速度并没有多高的追求,早期坦克的炮盾往往是一块面积不小,厚度也相当不错的均质装甲。其厚度往往与炮塔正面装甲相当,有时甚至超过了炮塔原本的正面装甲。比如德国的虎王坦克,其炮塔正面装甲厚度为185毫米,而圆形炮盾的厚度最薄处为200毫米。此外,这一时期也有不少坦克完全放弃了为炮塔正面敷设装甲,炮塔正面防护完全由炮盾提供。如德国的虎式坦克、美国的潘兴坦克等。

   

  这种情况一直持续到了杆式穿甲弹的出现。杆式穿甲弹的穿甲能力比此前的硬芯穿甲弹、传统脱壳穿甲弹等有了飞跃式的进步,尤其是在面对大角度倾斜装甲时这种进步更加明显。同时,杆式穿甲弹又不像破甲弹一样可以通过反应装甲进行有效防御。在重型爆反出现之前,想要防御杆式穿甲弹的唯一方法就是增加装甲中钢的用量。在炮盾的设计中,这会导致一个巨大的问题炮盾的厚度和重量都会显著增加。重量增大意味着火炮必须有一个更大更重的炮尾来配平火炮的整体重心,这会挤占本就不多的炮塔空间,同时增大火炮俯仰机的负担,使其精确性、稳定性变差并大幅降低火炮的俯仰速度。严重时可能导致坦克在战斗中先敌发现却后敌开火,导致车毁人亡。

   

  杆式穿甲弹带来的炮盾设计难问题在一些早期三代坦克上表现得尤为明显,比如德国的豹2A0~A4主战坦克。豹2坦克的设计衍生自豹1坦克,最初只是为了给豹1坦克装上一门120毫米滑膛炮,后来又逐步改进了炮塔和车体设计。而豹1坦克的炮盾设计则在很大程度上受到了二战后美国援助给西德的M48巴顿坦克的影响。其采用了一个巨大的炮盾,上面除了火炮炮管外,还连接了同轴机枪和备用瞄准镜。这样的设计在美国坦克中非常常见,最初可能只是因为炮盾做的比较大,所以把这些东西一股脑的都塞进了炮盾里,后来则成为了一种设计惯性,为了把同轴机枪和备用瞄准镜塞进炮盾里而把炮盾做的非常巨大。

   

  在早期的豹2坦克上,巨型炮盾的正面投影面积达到了整个炮塔的三分之一左右,同时其装甲厚度还不到炮塔正面其他部位装甲厚度的二分之一。这也成为了豹2坦克正面防护的阿喀琉斯之踵——如果豹2算得上阿喀琉斯的话——实际上在换装C型复合装甲之前,豹2坦克的防护本就很拉跨,这也间接掩盖了豹2坦克的炮盾防护差劲的问题。

   

  既然早期豹2坦克炮盾防护不足的问题是归根到底是从美国人那里继承来的,那么美国自己的三代坦克——M1会好一些吗?答案是好一些,但是并没有好很多。与早期豹2相同,M1坦克的炮盾也要用来容纳同轴机枪和备用瞄准镜,所以投影面积自然也小不到哪去——约占炮塔正面投影面积的五分之一,比豹2略小。在厚度方面,M1炮盾装甲厚度也只有炮塔正面装甲的一半不到。在与炮塔正面装甲采用了相似结构的复合装甲时,炮盾装甲的防护能力大致可以认为只有炮塔正面装甲的一半左右。而与豹2坦克、M1拥有相似问题的还有以这两款坦克为参考设计出的一众坦克,如法国勒克莱尔、意大利公羊、韩国K1、日本90式、印度阿琼等。

   

  唯一与众不同的西方坦克当属这次泄密事件的主角——英国的挑战者系列主战坦克。在整个冷战期间,英国都保持了自己独树一帜的坦克设计。其中之一便是炮盾内置的设计思路。即炮盾的位置位于炮塔正面装甲之下。这样设计的好处是正面装甲的开口非常小,不太容易中弹。比如挑战者1坦克正面装甲开口占整个炮塔正面投影面积的比例只有七分之一左右。但其缺点也相当明显——内置炮盾不可能像美德的外置炮盾一样采用大厚度的复合装甲,防护性能相比美德的外置炮盾更加差劲。挑战者1坦克的内置炮盾只有一层50毫米厚的均质装甲,只能防御一些小口径机炮的攻击。

   

  鉴于这两类设计的实际使用体验都不尽如人意,德英两国都在后续的坦克升级过程中对炮盾的设计进行了优化。德国人将炮手备用瞄准镜移到了炮管上方,避免其占用炮管侧面的空间,并将同轴机枪尽量靠近炮管布置。这极大缩小了炮盾的投影面积,降低了其被击中的概率。英国人则在挑战者2坦克上放弃了内置炮盾的设计,并将整个火炮耳轴包裹在了装甲之中。但代价是上文我们说过装甲重量上升带来的火炮俯仰灵活性的降低——挑战者1坦克的火炮俯仰速率约为21°/s,挑战者2坦克的火炮俯仰速率仅约8°/s。而前者的L11火炮的整炮质量仅比后者的L30火炮轻了约20公斤,显然造不成如此大的差距。

   

  与西方坦克相比,苏联坦克的炮盾设计则更加独树一帜。其不仅完全不考虑安装备用瞄准镜的问题,甚至连同轴机枪的安装位置都不需要考虑。从苏联战后的第一款中型坦克T-54坦克开始,苏联坦克的同轴机枪就是在炮盾旁边的炮塔装甲上单独挖孔的。这样的设计在最大限度上缩小了炮盾的投影面积,使之可以在不显著增加炮塔装甲重量的前提下,使用厚度足够的装甲钢包裹住炮管根部。即使炮弹命中炮盾装甲较薄的部位,也有相当大的概率因为炮盾装甲的超大角度而被弹飞。

   

  然而,苏联坦克的设计也存在一定的弊端。因为同轴机枪需要在厚重的炮塔正面装甲的纯钢部分挖孔,这会导致苏联坦克应对核生化危害的能力比西方同行稍逊。此外,苏联坦克酷爱使用纯钢炮盾的唯一防护材料,也没有向西方坦克一样在耳轴前方覆盖复合装甲。这使其炮盾及炮盾两侧部分区域对穿甲弹防护性能尚可,但对化学能弹药起不到良好的防护,使之非常容易被化学能弹药击穿并破坏其后的火炮耳轴、俯仰马达等装置,甚至是直接杀伤炮塔内的人员。

   

  与这些火炮独立于炮塔进行俯仰的坦克不同,如法国AMX-13、德国三轴稳定试验车等采用摇摆炮塔的坦克则完全不需要考虑炮盾的问题。然而诸如炮塔空间过小、炮塔俯仰速度过低等问题早早地便将摇摆炮塔坦克丢出了历史舞台。随着现代坦克装甲重量的不断攀升,未来也不大可能再次出现使用摇摆炮塔的坦克了。这也意味着我们可能还要在到底应该如何设计坦克炮盾的问题上纠结很久。

英国
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