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俄系坦克殉爆原因分析
送交者: 一劍破天 2024年09月12日19:38:35 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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  不知不覺中,俄烏衝突持續時間已超過了數年。在這場曠日持久的戰事中,對陣雙方的機械化部隊皆損失慘重。一些俄系坦克被炸得“身首異處”的戰場照片在網絡媒體上廣泛流傳,不僅彰顯了戰事之殘酷激烈,而且似乎又印證了一個此前西方媒體刻意營造的觀點:蘇俄第三代主戰坦克採用的轉盤式自動裝彈機無法做到彈藥與戰鬥室物理隔離,所以一旦被反坦克彈藥貫穿裝甲,就特別容易引發彈藥殉爆,炸飛炮塔。不過,事實果真如此嗎?轉盤式自動裝彈機當真應該為“飛炮塔”負主要責任嗎?

  危險因素

  現代反坦克彈藥主要有尾翼穩定脫殼穿甲彈、破甲彈、自鍛成型彈丸,碎甲彈則因難以對付複合裝甲,故越來越式微了。但無論是尾翼穩定脫殼穿甲彈的穿甲體、自鍛成型彈丸形成的杵體、破甲彈形成的金屬射流,還是碎甲彈在坦克裝甲背面崩落的碎片,皆能破壞坦克車內設備,殺傷車內人員。這種直接毀物傷人的毀傷效果被稱為一次殺傷效應。

  上述各彈種中,尾翼穩定脫殼穿甲彈所產生的一次殺傷效應最為可怕,本質上也屬於穿甲彈家族的自鍛成型彈丸。次之,破甲彈的一次殺傷效應則較差。至於曾風光一時,大有同時取代榴彈和破甲彈的碎甲彈,在複合裝甲普及後已再難對坦克構成重大威脅。不過對於坦克來說,當裝甲被反坦克彈藥擊穿後,穿甲體或聚能金屬射流裹挾着大量裝甲碎片在坦克內部高速飛濺,通過破片和超壓等直接殺傷手段毀傷設備、殺傷乘員組只不過是其殺傷後效的一小部分。更大的損害在於熾熱的裝甲碎片或金屬射流破壞液壓設備管路及燃油管路,造成高壓的液壓油或燃油泄漏並汽化,繼而引發油氣火災。火苗或熾熱的碎片、金屬射流還可以引發存儲在車內的坦克主炮彈藥殉爆,即產生的二次殺傷效應。只有引發二次殺傷效應,才會導致坦克炸飛炮塔。

  早期的坦克普遍裝備汽油發動機。揮發性極強的汽油貯存在見縫插針安置的各種大大小小油箱中。因此時間稍長,坦克車體內便瀰漫着一股刺鼻的汽油霧氣。如果通風條件不佳,坦克乘員組在車內違規點香煙都容易造成車內油霧炸成一團火球,就更別遑論被各種反坦克彈藥擊穿裝甲後引發二次效應了。當然,現代坦克多採用柴油甚至煤油作燃料,安全性要比汽油好得多。不過,柴油也好,煤油也罷,也同樣具備一定的揮發性,只是不及汽油的揮發性那般強烈而已。如果車內溫度高到一定地步,柴油和煤油霧氣超過一定濃度,便照樣會被引燃。

  早期坦克和戰後第一、第二代主戰坦克,皆由液壓系統驅動炮塔和炮控裝置。操縱系統、傳動系統、備用應急系統也都靠液壓裝置來力傳導。第三代主戰坦克上的液壓系統也不少。所以坦克內部分布着液壓系統的各種管線、泵線和儲備液壓油的鋼瓶,以及潤滑油箱及油路。液壓油和潤滑油也屬於易燃品。至於坦克內部不可避免存在的塑料把手、沾滿油污的緩衝海綿、各種電源和信號控制線路外敷的絕緣皮、橡膠密封圈等,遇熱亦可能發生化學反應。當然,和坦克內部儲存的主炮彈藥相比,這些危險源就是小巫見大巫了。

  在主炮配套彈藥各彈種中,榴彈和破甲彈內皆裝填了炸藥。雖說現代軍用炸藥在追求猛度的同時,也在極力降低鈍感度,一些烈性炸藥的鈍感度甚至可以達到被槍彈直接命中而不被引爆的程度,但是坦克主炮彈藥的發射藥卻不可能達到這樣的鈍感度,基本上是一點就着。

  此外,隨着技術進步,現代坦克主炮彈藥多採用半可燃藥筒。藥筒的主要成分是惰性纖維、硝化棉、二苯胺、樹脂等混合而成。其中,硝化棉本身就是各種發射藥的重要成分,且遇火即燃。一旦遇到二次殺傷效應引發的火災,半可燃藥筒被點燃後,會引起發射藥猛烈燃燒,持續高溫會引發彈藥引信動作,引爆裝填在彈藥內的炸藥。

  蘇俄2A46系列125毫米坦克炮配用的半可燃藥筒,主要成分為硝化棉、紙纖維、黏合劑及二苯胺穩定劑。黏和劑主要是醋酸乙烯脂的共聚物乳液、聚乙烯醇縮甲醛等材料。為防止受潮和微生物侵蝕,藥筒外表面還塗有一層油膜。這種藥筒具有燃燒殘留低、可靠性高、便於使用等優點,但硝化纖維和紙纖維的含量過高,因此在較低的環境溫度下就有發生起火和燃燒的可能性。

  反觀西方坦克配用的半可燃藥筒外殼,往往摻有鋁製金屬纖維,以提高彈體強度。更重要的是,西方通過將網狀金屬纖維和改進過的惰性纖維混合起來製造半可燃藥筒的外部裹筒,既可滿足藥筒在膛內有效燃燒的要求,又可以在一定溫度範圍內保證藥筒不會被引燃。

  為進一步保護彈藥,不少型號的坦克將主炮彈藥儲存架做成俗稱“水套”的夾層結構,內部灌滿滅火劑,以此來降低彈藥殉爆的可能性。不過,“水套”夾層的容量極為有限,而且必須被外力擊破後,滅火劑才能流出來起到非常有限的作用。若是二次殺傷效應引發的坦克內部火災蔓延到彈藥儲存架,恐怕等不到大火燒穿“水套”,彈藥早就殉爆了。

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  布局優劣

  因為歷史上蘇聯各大坦克研發單位嚴重內耗,故此蘇軍第三代主戰坦克竟發展出T-64、T-72、T-80三大系列,每個系列還衍生出數款乃至十餘款子型號,給部隊後勤保障帶來了無盡的煩惱。蘇聯解體後,俄羅斯又將T-80系列的炮塔嫁接到T-72底盤上,發展出T-90作為統型坦克,希望藉此結束坦克部隊型號繁雜、保障不易的被動局面。

  上述四個系列的蘇俄坦克均採用了轉盤式自動裝彈機,雖具體結構上有所差異,但主炮彈藥存儲方式卻基本一致。以裝備及出口數量最為龐大的T-72坦克為例,其攜有39發主炮彈藥,型號配比一般為尾翼穩定脫殼穿甲彈12發、尾翼穩定榴彈21發和尾翼穩定破甲彈6發。其中有22發彈丸及其配套的半可燃藥筒存放在轉盤式自動裝彈機里,且分兩層存放,上層為藥筒,下層是彈丸。此外,位於炮塔吊籃後方的彈架上存有9發炮彈,車體前部駕駛員右邊存有4發炮彈,戰鬥室旋轉底板存有4發炮彈。其中3發直立存放,另1發臥放。

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  雖然多達56.4%的主炮彈藥存放在轉盤式自動裝彈機內,車長和炮長實際上是“坐”在一堆炮彈上,但蘇俄卻並不認為這麼布置會令坦克的安全性低於西方同類產品。理由是自動裝彈機位於車體中部底板上,這個位置非常低,距離地面僅有約0.3~0.4米高,不僅被反坦克彈藥直接命中的可能性極低,而且自動裝彈機四周有車體、炮塔各部位裝甲的保護。就算是被時興的攻頂彈藥擊破較為薄弱的炮塔頂部裝甲,位於戰鬥室內的主炮炮尾裝置及各種車內設備、設施亦能為自動裝彈機提供一定的遮蔽,以免被直接命中自動裝彈機儲彈機構,繼而引發彈藥殉爆。

  有觀點認為轉盤式自動裝彈機無法實現與戰鬥室物理隔離,但實際上這並非技術上做不到,而是這麼做根本沒有意義,或者說得不償失。因為就算是花費不菲代價,實現了轉盤式自動裝彈機與戰鬥室間的物理隔離,可一旦啟動彈藥自動裝填程序,就必然要破壞這種物理隔離。也就是說,這種物理隔離只有當坦克處於非戰鬥狀態時才能實現,但這又有什麼實際意義呢?退一步說,就算坦克被擊穿時,轉盤式自動裝彈機和戰鬥室之間恰好處於物理隔離狀態,但分散儲存在車內各處的備用彈藥卻依舊存在殉爆風險。

  那種將蘇俄坦克頻頻“飛炮塔”歸咎於轉盤式自動裝彈機,同時非常推崇西方坦克普遍採用的炮塔尾部彈艙設計,認為這將極大減輕坦克中彈後二次殺傷效應對乘員組帶來的傷害的觀點是頗為值得商榷的。

  首先,西方坦克普遍在炮塔尾部設置彈艙的首要出發點並非是為了提高坦克的生存能力,而是為了努力保持炮塔平衡。眾所周知,無論是哪款坦克,炮塔正面的裝甲都是最厚的。厚實的裝甲在提供了超強防護的同時,也令炮塔重心急劇前移。加之現代坦克主炮炮管又長又重,令炮塔重心進一步前移,如果不採取技術補償措施,炮塔轉動時便會特別費勁。尤其是由靜止開始啟動時,會特別卡頓,極易貽誤戰機。如果坦克正好位於斜坡上,嚴重時甚至很難令炮塔轉動。二戰末期,英國為美制M4“謝爾曼”坦克換裝本國研發的17磅坦克炮,改裝出“螢火蟲”坦克時,因為火炮身管重量從此前的400餘千克猛增至900餘千克,從而不得不在該型坦克炮塔尾部加焊了一個儲物箱,往裡面放了1噸多鐵塊作為配重,由此才保持了炮塔平衡。這些鐵塊毫無其他用途,屬於“死重”,因此後來被炮塔尾部彈艙取代。

  其次,西方坦克炮塔尾部彈艙並不能容納所有的主炮彈藥。以西方戰後第二代主戰坦克“豹”1為例,雖然其擁有堪稱巨大的炮塔尾艙,但卻只有區區13發105毫米主炮彈藥存儲在其中,其餘42發彈藥皆存儲在車體內。當然,西方戰後第三代主戰坦克炮塔尾部彈艙容量較第二代主戰坦克明顯提高,但仍有相當一部分主炮彈藥不得不存儲在車體內。其中,美制M1系列主戰坦克從M1A1起,只有6發主炮彈藥存儲在炮塔右側下方的彈架上,算是最少的。而德國“豹”2、法國“勒克萊爾”、意大利C1“公羊”、韓國K2、日本90式和10式主戰坦克,分別有27發、18發、27發、24發、24發和21發主炮彈藥存儲在車體內。這些數量可觀的彈藥根本沒法和戰鬥室作物理隔離,一旦被反坦克彈藥直接命中或被車內油氣火災延燒到,照樣會發生殉爆。

  第三,也是最為關鍵的是,西方各型坦克中,只有M1系列坦克炮塔尾部彈艙才算是理論上與戰鬥室實現了某種意義上的“物理隔離”。西方媒體對M1A1之後的M1系列坦克炮塔尾部彈艙與戰鬥室之間有塊由電動機驅動的複合材料防爆板不吝溢美之辭。但實際上,這塊防爆板的象徵意義遠大於實際意義,屬於商業宣傳噱頭。因為這塊由複合材料製造的防爆板非常薄,怕是很難頂住威力巨大的主炮彈藥殉爆後產生的衝擊波。美軍操作規範要求裝填手取彈時,在整個取彈過程中都必須用膝蓋頂住防爆門開關。一旦膝蓋鬆開開關,防爆門就會自動關閉。綜合這些年各種渠道披露的信息,該防爆門在實際使用過程中經常出現不能正常關閉的現象。這既有可能是相關機電系統在頻繁使用中出現了故障,也可能是因為裝填手嫌麻煩,而用撬棍、扳手之類的物品一直頂住防爆門開關,方便自己取彈。

  非但如此,對於坦克來說,敵反坦克彈藥威脅方向從高到低分別是前方、側方、頂部、尾部和底部。因此炮塔尾艙無論是側面、頂部還是後部,裝甲都較為薄弱。以M1系列坦克來說,其炮塔尾部彈艙尺寸大體為長1米左右,寬近2米,高度約0.5米左右,其側面、頂部和尾部裝甲厚度不超過50毫米,尤其是彈艙頂部的兩塊泄壓板,從公開視頻看可謂薄得驚人,能毫無懸念地被各種反坦克彈藥輕易貫穿。加之從俯視角度看,這個體積不菲的炮塔尾部彈艙正好緊挨着紅外信號特徵異常明顯的發動機艙,很容易被末敏彈的戰鬥部擊中,一旦存儲在其中的主炮彈藥發生殉爆,不僅會波及到戰鬥室和動力艙,令坦克徹底喪失作戰能力,而且那塊薄薄的防爆門斷難護佑乘員組。

  此前,M1系列坦克“飛炮塔”的照片之所以罕見,一是裝備該型坦克的軍隊在近30年發生的各種局部戰爭中居於作戰體系全面占優的強勢地位,敗仗打得少;二是因為標榜“新聞自由”的西方媒體,在資本控制下非常講究“政治正確”,什麼該大書特書,什麼該視而不見,西方媒體“心中有數”。

  不過,隨着沙特與西方關係,尤其是與美國關係發生了一系列微妙變化後,人們便能看到沙特軍隊裝備的M1A2S型主戰坦克被也門胡塞武裝打得“身首異處”的照片了。雖說出口型坦克肯定要在美軍自用型號基礎上作技術降級,但這種降級一般集中在彈藥威力、裝甲材質及厚度,以及車載設備和發動機方面。炮尾彈艙的泄壓板和防爆門原始設計已經夠薄的了,還能怎麼降級?

  綜上所述,蘇俄鍾愛的轉盤式自動裝彈機和西方的炮塔尾部彈艙設計初衷各有偏重,優缺點均同樣突出,說不上哪種設計更具優勢。究竟採用哪種設計,得視技戰術要求,綜合各方面因素作出取捨。

  傳感差距

  轉盤式自動裝彈機是蘇俄坦克“飛炮塔”的“元兇”,這個觀點是從1991年海灣戰爭結束後開始流傳開來的。但實際上,在這場戰爭中一敗塗地的伊拉克軍隊,實際上是被長達38天的聯軍高強度空襲給打垮的。雙方機械化部隊直接對抗的戰例少之又少。即便有,伊拉克機械化部隊也處於作戰體系被對方全方位碾壓的降維打擊之下,失敗是必然的,因此坦克被摧毀後“飛炮塔”現象屢見不鮮。但在這場一邊倒的戰爭中,美軍裝備的M1A1坦克也有被伊軍猴版T-72徹底擊毀的案例發生。只不過由於美軍異常嚴格的戰時輿情管控,M1A1被擊毀甚至“飛炮塔”的照片直到90年代末期才被媒體曝光,且流傳範圍不廣,而此時“蘇俄坦克被命中後容易‘飛炮塔’,且轉盤式自動裝彈機是‘飛炮塔’的‘罪魁禍首’”這一謬誤已在西方媒體持續宣傳下成為了主流觀點,哪怕是進入21世紀第2個10年,沙特阿拉伯軍隊裝備的M1A2S主戰坦克在也門戰場上同樣被打得“身首異處”,土耳其軍隊裝備的“豹”2主戰坦克在越境打擊庫爾德工人黨武裝時,不僅“飛炮塔”,而且巨大的車體被殉爆炸回零件狀態,亦很難再扭轉一些人腦海里形成的根深蒂固的偏見了。通過上面的分析,我們不難發現,無論是蘇俄坦克還是西方坦克,其差異明顯的彈藥儲存方式均有發生彈藥殉爆的可能性。但客觀地說,近30餘年來蘇俄坦克“飛炮塔”的案例仍明顯多於西方坦克。筆者以為,造成這一現象的真正原因,是蘇俄坦克自動滅火抑爆系統的綜合性能明顯低於西方同類產品。

  坦克自動滅火抑爆系統的設計原理並不複雜,無非是由自動控制盒自主分析從傳感器發來的報警信號,判斷火情強弱,劃分危險等級,並控制滅火器瓶釋放滅火劑的數量和強度。滅火劑同時具備滅火和抑爆功能。其中,抑爆主要靠降低可燃可爆物的表面溫度,滅火則有隔斷燃燒物氧氣供應、降低其表面溫度或參與其燃燒反應、藉此大幅度降低其活性、從而使燃燒反應停止這三種技術實現途徑。

  如果就滅火劑性能而言,蘇俄坦克是不遜於西方坦克的,但傳感器的水平可謂天差地別。根據公開資料,時值今日,蘇俄坦克自動滅火仰爆系統仍在大量使用雙金屬片式或熱電偶式傳感器。

  雙金屬片傳感器是將膨脹係數有明顯差異的兩種金屬焊接在一起,一端固定,另一端任由其受熱後自由延展。由於膨脹系統大的金屬片受熱後延展量大,致使雙金屬片會向膨脹系統小的金屬片那一面彎曲。溫度越高,彎曲程度越大。這種傳感器的反應速度取決於金屬的膨脹速度,因此反應速度高達數秒乃至數十秒,早已不能滿足現代坦克的防火抑爆需求。

  熱電偶式傳感器是將兩種不同材料製成的導體或半導體焊接在一起,構成閉合迴路。當兩個導體或半導體產生溫差時,二者之間便形成了電動勢,繼而在迴路中產生電流。這種現象被稱為熱電效應或賽貝克效應。熱電偶式傳感器的反應時間在數百毫秒至數秒之間,較雙金屬片式傳感器有明顯提高,但仍然不夠理想。因為研究表明,從坦克被擊穿到產生二次殺傷效應,時間間隔大體在200~300毫秒之間。很可能熱電偶式傳感器剛剛感應到溫度差,還沒來得及向自動控制盒發出信號,或是剛發出信號,但自動控制盒還沒來得及作出反應啟動滅火器,二次殺傷效應就發生了。

  相形之下,西方第三代主戰坦克的自動滅火抑爆系統已普遍採用雙光譜甚至多光譜光電傳感器。通過光譜分析,人們發現物質在燃燒時會不同程度地向外輻射紫外線、可見光及紅外線等光波。燃料不同,輻射出的光波波段會有差異。燃燒條件不一樣,火焰輻射光波在各波段上的可檢測性也不盡相同。深入研究後發現,火焰的光譜跨越紫外線、可見光和紅外線三個頻譜帶。於是,人們便嘗試着用紅外傳感器或紫外傳感器來探測火焰的紅外輻射光譜或紫外輻射光譜,運用光譜分析的手法來確定火焰的亮度、閃爍頻率、平均輻射強度和溫度等特性。

  由於紅外線、紫外線均以光速傳播,因此光電傳感器的響應速度可壓縮到5~15毫秒之間,可以很好地滿足坦克自動滅火抑爆系統的需求。不過,反應迅速固然可喜,但太過靈敏也帶來了虛警率過高的煩惱。打開車頂艙蓋後照入戰鬥室的陽光、突然打開的車內聚光燈、打開炮閂後退出的滾燙藥筒,甚至乘員使用打火機都有可能觸發早期型的光電傳感器誤報警。如果自動控制盒“不假思索”地對警報信號“照單全收”,在實際並未發生車內火情的情況下啟動了滅火器閥門,瞬間瀰漫在整個戰鬥室里的滅火劑嚴重時能造成乘員窒息而亡。有鑑於此,西方國家便在坦克內部同一個探測點上布置雙光譜甚至多光譜光電傳感器,通過同時探測紅外、紫外波段信號,將數個信息加以比對來剔除虛警信息,降低系統誤報率,取得了良好效果。

  結語

  據悉,由於T-64/T-72/T-80系列坦克自動滅火抑爆系統傳感器的反應速度高達數秒,就連改裝了熱電偶式傳感器的T-72B3和T-90反應速度亦只有秒級,加之在T-72B3和T-90坦克問世前,蘇俄坦克普遍採用的導管式滅火器單瓶噴射完成需要約10秒時間,只能起到自動滅火的作用,而難以制止火災的發生,因此坦克一旦被反坦克彈藥擊穿,車內主炮彈藥發生殉爆的概率較高。

  反觀西方坦克,即便是以色列Spectronix公司於上世紀70年代末研發成功的AFEDSS自動滅火抑爆系統,採用的光電傳感器反應時間僅有5毫秒,直噴式滅火器完成單瓶噴射耗時僅有0.1秒左右,且噴出的滅火劑90%為液態,噴出後立即汽化,在汽化過程中可以吸收大量的熱量,故此能在極短時間內將火情扼殺在萌芽狀態,不使其發展成為火災,滅火抑爆效果遠優於蘇俄同類產品。請注意,這還僅僅是西方上世紀70年代末的水平,而T-72B3和T-90卻還未必能趕得上,就更別奢談超越了。

  綜上所述,自動滅火抑爆系統的拉胯,才是蘇俄坦克中彈後容易“飛炮塔”的根本原因所在。而這一事關坦克安危的重要系統性能之所以低下,是與蘇俄基礎工業水平,尤其是精密測量領域整體水平不高密不可分的。

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