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造成英國坦克泄密事件的炮盾裝甲有多難設計
送交者: 力挽狂瀾 2021年07月20日17:37:31 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  最近,英國陸軍鬧了一出泄密烏龍。起因是英國陸軍的一位挑戰者2坦克車長不滿俄羅斯戰爭題材遊戲《戰爭雷霆》中英國挑戰者2坦克的實力太弱,故憤而將坦克的使用手冊撕下來了幾頁,來證明《戰爭雷霆》中挑戰者2坦克的建模有問題,實際上該坦克的防護性能要好於遊戲中的表現。在遊戲中最令這位車長不滿的,是挑戰者2坦克的炮盾防護,這也引出了我們今天的主題——為什麼坦克的炮盾設計幾乎從來不能讓人滿意。

   

  坦克之所以要有炮盾,是因為在正常的設計中,坦克的火炮不能完全固定在炮塔上,而是要有獨立於炮塔進行俯仰角調整的能力。為了實現這一功能,必須要在炮塔正面裝甲上開洞,這也就導致了炮塔正面防護存在漏洞。為了彌補這一漏洞,坦克設計師們才會為火炮設計隨動於炮管的獨立裝甲,也就是炮盾。類似的設計源於海軍火炮,其誕生甚至要比坦克本身早得多。而在世界上最早的坦克——英國一戰時期建造的菱形坦克上就已經有炮盾了。

   

  在坦克發展早期,坦克的裝甲以鑄造或軋制的均質裝甲為主,物理厚度普遍不是很大。由其所製成的炮盾也並沒有多少重量。加之早期坦克對於火炮的俯仰速度並沒有多高的追求,早期坦克的炮盾往往是一塊面積不小,厚度也相當不錯的均質裝甲。其厚度往往與炮塔正面裝甲相當,有時甚至超過了炮塔原本的正面裝甲。比如德國的虎王坦克,其炮塔正面裝甲厚度為185毫米,而圓形炮盾的厚度最薄處為200毫米。此外,這一時期也有不少坦克完全放棄了為炮塔正面敷設裝甲,炮塔正面防護完全由炮盾提供。如德國的虎式坦克、美國的潘興坦克等。

   

  這種情況一直持續到了杆式穿甲彈的出現。杆式穿甲彈的穿甲能力比此前的硬芯穿甲彈、傳統脫殼穿甲彈等有了飛躍式的進步,尤其是在面對大角度傾斜裝甲時這種進步更加明顯。同時,杆式穿甲彈又不像破甲彈一樣可以通過反應裝甲進行有效防禦。在重型爆反出現之前,想要防禦杆式穿甲彈的唯一方法就是增加裝甲中鋼的用量。在炮盾的設計中,這會導致一個巨大的問題炮盾的厚度和重量都會顯著增加。重量增大意味着火炮必須有一個更大更重的炮尾來配平火炮的整體重心,這會擠占本就不多的炮塔空間,同時增大火炮俯仰機的負擔,使其精確性、穩定性變差並大幅降低火炮的俯仰速度。嚴重時可能導致坦克在戰鬥中先敵發現卻後敵開火,導致車毀人亡。

   

  杆式穿甲彈帶來的炮盾設計難問題在一些早期三代坦克上表現得尤為明顯,比如德國的豹2A0~A4主戰坦克。豹2坦克的設計衍生自豹1坦克,最初只是為了給豹1坦克裝上一門120毫米滑膛炮,後來又逐步改進了炮塔和車體設計。而豹1坦克的炮盾設計則在很大程度上受到了二戰後美國援助給西德的M48巴頓坦克的影響。其採用了一個巨大的炮盾,上面除了火炮炮管外,還連接了同軸機槍和備用瞄準鏡。這樣的設計在美國坦克中非常常見,最初可能只是因為炮盾做的比較大,所以把這些東西一股腦的都塞進了炮盾里,後來則成為了一種設計慣性,為了把同軸機槍和備用瞄準鏡塞進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積達到了整個炮塔的三分之一左右,同時其裝甲厚度還不到炮塔正面其他部位裝甲厚度的二分之一。這也成為了豹2坦克正面防護的阿喀琉斯之踵——如果豹2算得上阿喀琉斯的話——實際上在換裝C型複合裝甲之前,豹2坦克的防護本就很拉跨,這也間接掩蓋了豹2坦克的炮盾防護差勁的問題。

   

  既然早期豹2坦克炮盾防護不足的問題是歸根到底是從美國人那裡繼承來的,那麼美國自己的三代坦克——M1會好一些嗎?答案是好一些,但是並沒有好很多。與早期豹2相同,M1坦克的炮盾也要用來容納同軸機槍和備用瞄準鏡,所以投影面積自然也小不到哪去——約占炮塔正面投影面積的五分之一,比豹2略小。在厚度方面,M1炮盾裝甲厚度也只有炮塔正面裝甲的一半不到。在與炮塔正面裝甲採用了相似結構的複合裝甲時,炮盾裝甲的防護能力大致可以認為只有炮塔正面裝甲的一半左右。而與豹2坦克、M1擁有相似問題的還有以這兩款坦克為參考設計出的一眾坦克,如法國勒克萊爾、意大利公羊、韓國K1、日本90式、印度阿瓊等。

   

  唯一與眾不同的西方坦克當屬這次泄密事件的主角——英國的挑戰者系列主戰坦克。在整個冷戰期間,英國都保持了自己獨樹一幟的坦克設計。其中之一便是炮盾內置的設計思路。即炮盾的位置位於炮塔正面裝甲之下。這樣設計的好處是正面裝甲的開口非常小,不太容易中彈。比如挑戰者1坦克正面裝甲開口占整個炮塔正面投影面積的比例只有七分之一左右。但其缺點也相當明顯——內置炮盾不可能像美德的外置炮盾一樣採用大厚度的複合裝甲,防護性能相比美德的外置炮盾更加差勁。挑戰者1坦克的內置炮盾只有一層50毫米厚的均質裝甲,只能防禦一些小口徑機炮的攻擊。

   

  鑑於這兩類設計的實際使用體驗都不盡如人意,德英兩國都在後續的坦克升級過程中對炮盾的設計進行了優化。德國人將炮手備用瞄準鏡移到了炮管上方,避免其占用炮管側面的空間,並將同軸機槍儘量靠近炮管布置。這極大縮小了炮盾的投影面積,降低了其被擊中的概率。英國人則在挑戰者2坦克上放棄了內置炮盾的設計,並將整個火炮耳軸包裹在了裝甲之中。但代價是上文我們說過裝甲重量上升帶來的火炮俯仰靈活性的降低——挑戰者1坦克的火炮俯仰速率約為21°/s,挑戰者2坦克的火炮俯仰速率僅約8°/s。而前者的L11火炮的整炮質量僅比後者的L30火炮輕了約20公斤,顯然造不成如此大的差距。

   

  與西方坦克相比,蘇聯坦克的炮盾設計則更加獨樹一幟。其不僅完全不考慮安裝備用瞄準鏡的問題,甚至連同軸機槍的安裝位置都不需要考慮。從蘇聯戰後的第一款中型坦克T-54坦克開始,蘇聯坦克的同軸機槍就是在炮盾旁邊的炮塔裝甲上單獨挖孔的。這樣的設計在最大限度上縮小了炮盾的投影面積,使之可以在不顯著增加炮塔裝甲重量的前提下,使用厚度足夠的裝甲鋼包裹住炮管根部。即使炮彈命中炮盾裝甲較薄的部位,也有相當大的概率因為炮盾裝甲的超大角度而被彈飛。

   

  然而,蘇聯坦克的設計也存在一定的弊端。因為同軸機槍需要在厚重的炮塔正面裝甲的純鋼部分挖孔,這會導致蘇聯坦克應對核生化危害的能力比西方同行稍遜。此外,蘇聯坦克酷愛使用純鋼炮盾的唯一防護材料,也沒有向西方坦克一樣在耳軸前方覆蓋複合裝甲。這使其炮盾及炮盾兩側部分區域對穿甲彈防護性能尚可,但對化學能彈藥起不到良好的防護,使之非常容易被化學能彈藥擊穿並破壞其後的火炮耳軸、俯仰馬達等裝置,甚至是直接殺傷炮塔內的人員。

   

  與這些火炮獨立於炮塔進行俯仰的坦克不同,如法國AMX-13、德國三軸穩定試驗車等採用搖擺炮塔的坦克則完全不需要考慮炮盾的問題。然而諸如炮塔空間過小、炮塔俯仰速度過低等問題早早地便將搖擺炮塔坦克丟出了歷史舞台。隨着現代坦克裝甲重量的不斷攀升,未來也不大可能再次出現使用搖擺炮塔的坦克了。這也意味着我們可能還要在到底應該如何設計坦克炮盾的問題上糾結很久。




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