裝甲戰車打破“戰場無用論”的新希望——萊茵金屬“打擊盾”分布式主動防護系統

隨着反坦克制導武器的日益普及，重型機槍和重型裝甲的被動防護已不足以抵禦RPG型反坦克火箭彈的攻擊。尤其在當前多數坦克裝甲車輛頂部防護薄弱、難以抵禦攻頂彈等威脅攻擊的情況下，僅通過被動裝甲或反應裝甲已無法滿足裝甲車輛防護的需求。而且，在某些情況下，裝甲戰車設計本身存在限制，這也為防護性能的提升提出了挑戰。因此，主動防護系統成為裝甲戰車防護的重點發展方向。對此，萊茵金屬公司研製出一種模塊化、分布式硬殺傷主動防護系統——“打擊盾”防護系統。

自2017年以來，萊茵金屬公司在成功研製第二代主動防護系統(ADS)的基礎上研發出“打擊盾”系統。該系統傳感器和效應器的工作原理與第二代主動防護系統相同，但採用全新的引信系統、配備新型通信總線和消息協議的新型體系架構以及電子接口和電纜，並解決了第二代主動防護系統中電子元件老化的問題。

從2020年10月開始，由美國陸軍資助，對“打擊盾”系統展開了為期幾個月的廣泛實彈射擊試驗。試驗的目標是收集性能數據，為未來任何特定平台選擇最適合的主動防護系統技術提供支持。美國陸軍認為，試驗結果將為其裝備的新型車輛，如多用途裝甲車（AMPV）、機動防護火力車（MPF）和可選有人戰車（OMFV）提供主動防護系統方案。可以說，此次試驗為該系統可能安裝到美國陸軍現有車輛以及未來車輛開闢了道路。

系統配置

“打擊盾”防護系統採用模塊化混合配置方案，將主動防護技術與被動防護技術融合到一個單獨的集成式設計中。模塊實現了集成方案：被動防護部件同時作為主動防護系統部件的接口和防護層。主動防護系統部件嵌入彈道功能和特徵信息，外部防護層保護這些部件免受炮彈破片、輕武器和其他機械應力的攻擊。“打擊盾”從外側嵌入到第一層防護板中，同時作為第一層被動防護的一個組成部分，系統傳感器嵌入二者之間。

該系統集成創新高性能傳感器、對抗裝置、高速計算元件，從而使分布式主動防護系統足夠靈活，可集成到各種地面戰車和戰術車輛上。系統可摧毀車輛近處的威脅，確保車輛損傷最小化。360度防護可為車輛提供在城市作戰和其他動態戰場環境下的安全性，確保車輛受到的附帶損傷最小。

“打擊盾”防護系統與“山貓”履帶式步兵戰車採用的間隔被動裝甲組件相結合，旨在安裝到“拳師犬”8×8步兵戰車或“山貓”步兵戰車等中型裝甲戰車上。在歐洲聯合軍備合作組織（OCCAR）的規劃下，該系統目前已與德國聯邦國防軍和荷蘭陸軍的試驗型“拳師犬”步兵戰車相集成。該系統還被安裝在RG32防雷裝甲車以及萊茵金屬公司生產的卡車防護型駕駛室內。同時，美國陸軍正在研究將其作為“斯特賴克”8×8裝甲車及其他平台的潛在主動防護系統方案。針對這些平台，“打擊盾”系統正在與“戰利品”主動防護系統的衍生品進行競爭。

匈牙利將成為“打擊盾”混合裝甲解決方案的首家客戶，屆時，該系統將安裝到匈牙利於2020年採購的209輛“山貓”裝甲戰車的絕大部分車輛上。“打擊盾”系統的技術準備等級為TRL7級，但計劃在2022年裝備匈牙利時達到TRL8級。萊茵金屬公司目前尚未披露安裝到匈牙利“山貓”步兵戰車上的“打擊盾”系統配置細節，但根據公司展示的“山貓”典型配置，該系統可能包含最多15個雷達傳感器、35個光電傳感器、33個效應器。有2個模塊安裝在車輛後部，以保護車輛免受攻頂彈的攻擊。系統由安裝在車體上的裝甲模塊組成，每個模塊約厚140毫米，是由用作宿主的車輛被動裝甲底板、主動防護系統元件和被動裝甲外層組成的密封單元。每個模塊內都裝有一個雷達與光電傳感器、一個硬殺傷對抗裝置和必要的電纜。模塊外部包括外層和附加被動裝甲層。效應器和傳感器的定位取決於車輛配置，從而決定車輛的具體防護範圍。

模塊配置根據在車輛上安裝位置的不同而不同：一些模塊可能配有兩個效應器，或者傳感器具有不同的模式和啟動方式。各個模塊之間存在一定程度的重疊，從而使得當一個模塊和對抗裝置在戰鬥中被破壞或失去功效時，還有冗餘的模塊可以使用。

“打擊盾”系統旨在破甲戰鬥部擊中車輛之前使其失效，摧毀戰鬥部，從而防止車輛被擊穿。該系統使用雷達預警器，一旦探測到威脅，就會向光電傳感器發出提示，以在進行威脅分類之前確認威脅是否存在於車輛附近。隨後，系統從分布式裝甲系統中選擇適當的對抗裝置並進行啟動，在距離車輛1～1.5米處或撞擊前約2～8毫秒（具體取決於威脅的飛行速度）使非常輕的破片加速進入戰鬥部路徑。攔截發生後，未參與攔截的模塊可以繼續掃描威脅，從而使敵方必須增加進攻次數才能摧毀系統。就STANAG等級而言，該對抗裝置與小型殺傷性地雷相似，這意味着車輛操作人員可以在戰場上更換對抗裝置。萊茵金屬系統公司主動防護系統產品部門負責人StefanHaase稱，每個對抗裝置的爆炸物質量都小於典型的爆炸反應裝甲，旨在確保系統不會對車外人員增加淨風險。

瑞典國防物資管理局對“打擊盾”系統的前身——ADS防護系統進行了試驗並在報告中稱，摧毀RPG型反坦克火箭彈等射彈時產生的破片和爆炸效應並沒有超過引爆RPG本身產生的效應，這意味着當系統攔截射彈時，附近人員和裝備面臨的危險不會淨增加。“打擊盾”系統保持了ADS防護系統的可靠性和有效性。據稱，其威脅探測和確認率達到95%，對RPG型反坦克火箭彈的攔截率達到90%，對反坦克制導導彈的攔截率超過了80%。

分布式防護

“打擊盾”系統的功能與埃爾比特系統公司的“鐵拳”系統或拉法爾公司的“戰利品”系統等採用發射器的主動防護系統的運用方式不同，但目的相同。

採用發射器的防護系統需要相當長的探測距離，以預測威脅的飛行路徑，再將該路徑編程到火控系統中，然後通過電機使發射器旋轉至合適角度，並啟動對抗裝置。作為分布式系統，“打擊盾”系統和俄羅斯“競技場”系統旨在極近距離防禦。系統必須探測威脅，並觸發位於最佳位置的對抗裝置以進行攔截，在車輛被攻擊距離為15米或更近的情況下，分布式防護系統的響應時間更短。這避免了因發射器移動而產生時間和穩定性方面的問題；尤其在考慮車輛可能也處於移動狀態的情況下，這無疑是一個巨大的優勢。

此外，採用發射器的系統生成電磁信號，以實現必要範圍（可能是50米以上）內的探測。但這可能需要雷達傳感器長時間處於運行狀態，從而使宿主車輛暴露於電子情報探測之中。

2020年，萊茵金屬防護系統公司在一份報告中指出，輸出功率為200瓦的S波段主動防護系統雷達可在500千米範圍內被機載電子情報系統探測到，而輸出功率為100瓦的X波段雷達會在400千米範圍內被探測到。2019年，該公司在有關ADS防護系統的一份文件中稱，其戰術雷達輻射距離約為0.35千米，戰略輻射距離約為6千米。

在某些情況下，採用發射器的系統發出更強的電子信號是可接受的，對整個編隊的風險也是較低的，但在一些情況下可能會帶來相當大的風險。俄羅斯使用的電子戰和遠程偵察設備可以有效探測此類系統發出的雷達信號，並利用該信息作為炮擊前偵察鏈的一個組成部分。

被動防護

據萊茵金屬防護系統公司稱，安裝在“山貓”步兵戰車上的“打擊盾”系統，每個模塊都採用符合AEP55標準要求的間隔裝甲設計，為宿主車輛提供一定程度的被動防護。模塊設計考慮到了主動防護系統與聚能裝藥威脅相互作用的殘餘影響，並且可使主動元件免受突擊步槍的傷害。該設計基於從以往試驗獲得的ADS防護系統數據集，優於AEP55標準，將完全符合用戶對現代化步兵戰車的期望。

將“打擊盾”系統作為車輛裝甲的一個組成部分，可以減少不必要的機械重量，並避免因將系統安裝到車輛炮塔上而導致的集成問題。例如，根據美國國防部的測試和評估文件，美國陸軍M1A2SEPv2主戰坦克炮塔安裝“戰利品”防護系統後增重3900千克，由此產生炮塔平衡性方面的問題。炮塔集成面臨的其他挑戰還包括：在車輛或炮塔移動的情況下通過滑環提供電源和信號，並保持發射器的穩定。

由光電系統公司和埃爾比特系統公司聯合開發、安裝到“赤背蜘蛛”步兵戰車上的T2000炮塔從設計之初就集成了“鐵拳”系統，從而緩解了集成方面的問題。但在車輛炮塔上安裝主動防護系統仍會使車輛在整個壽命周期內遭遇難題，例如，發射器和傳感器使炮塔內的空間變得擁擠，而內部計算機又占據了狹窄炮塔結構內的部分空間。與“打擊盾”系統和土耳其M60TM主戰坦克Pulat防護系統一樣，在車體上安裝主動防護系統可解決這個問題。

與早期的ADS防護系統採用專利技術不同，“打擊盾”系統使用標準化專用汽車安全總線，通過轉換器或分流器傳輸電力和數據，可將多個數據源整合成單個輸出或將單個數據源分成多個輸出。由此可在未來實現即插即用，且無需對整車進行改動。此外，萊茵金屬防護系統公司還曾嘗試將基於發射器的效應器集成到體系架構中。

萊茵金屬防護系統公司認為，“打擊盾”系統的隱蔽性在裝甲戰車的設計發展中是一次創新，可滿足尋求主動防護系統解決方案的裝甲戰車採辦計劃的需求。與大多數主動防護系統一樣，“打擊盾”系統可以集成到平台的戰鬥管理系統中，以提供所探測威脅的位置數據，包括車輛雖然經過但沒有遭受到傷害的威脅。關鍵的一點是，之所以要確保信息流受到保護，並盡力確保大部分信息從主動防護系統傳遞給戰鬥管理系統，是為了功能和軟件安全，而非其他原因。但令人擔憂的是，如果在集成此類系統時存在操作上的不當，就可能造成漏洞，導致威脅庫被敵人控制，影響到系統有效性。這對於集成到裝甲戰車計算機系統中的任意主動防護系統而言都可能如此。

未來展望

當前的威脅環境使裝甲戰車在生存力方面面臨着諸多難題。例如，在納卡衝突中被廣泛報道使用的巡飛彈對大多數裝甲戰車而言尤其具有挑戰性。許多裝甲戰車都是在此類攻頂威脅普及之前設計的，因此車頂裝甲通常較薄。對此可使用主動防護系統，但需要採用不同的對抗裝置。同時，針對車輛側面的威脅攔截，首要考慮的問題是減少附帶損傷。

目前，萊茵金屬防護系統公司正在研究如何通過改進該系統來為主戰坦克提供附加防護層，以抵禦尾翼穩定脫殼穿甲彈的攻擊。防護系統最大的挑戰來自於威脅的速度。即使配有多種傳感器，攔截時間非常短，也需要很高的精確度。總反應時間為300毫秒的主動防護系統將能夠攔截至少從650米外發射的動能彈。該公司表示，如果反應時間縮短到0.5毫秒，那麼主動防護系統就能夠攔截從100米距離內發射的炮口初速為1700米/秒的動能彈。

攔截尾翼穩定脫殼穿甲彈存在多重挑戰，彈丸的速度、長徑比以及對抗裝置的特性都會影響到攔截有效性。有國外研究人員曾使用薄飛盤以傾斜角度撞擊長杆彈芯，並模擬了由此產生的碎裂現象。經研究表明：對抗裝置需要具有很高的速度，以及與長杆直徑相當的厚度（使用鋼板時）。

LiYishu等人在2020年《Materials》雜誌上發表了一篇研究報告，研究中利用線性爆炸式反坦克穿甲彈攔截直徑約10毫米、長徑比在20～35之間的碳化鎢長杆彈藥。試驗發現，無論攔截角是30度還是60度，都會導致長杆彈藥產生不同程度的斷裂和偏航。此外還發現，長杆彈藥以較快速度移動會導致產生較長的中部破片，由於較長破片的角動量會導致穿透力更強，因此，將增大對主動防護系統後方被動裝甲的需求。換句話說，成功攔截長杆穿甲彈是一項艱巨的任務，而且即便攔截成功也並不能確保車輛與乘員倖存下來。

據稱，由於“打擊盾”系統中用於攔截聚能裝藥彈藥的數據總線能夠快速響應，且沒有延遲，因此已被用於針對動能威脅的測試。不僅如此，該公司自2019年以來一直致力於開發新的效應器。主動防護系統無法完全摧毀尾翼穩定脫殼穿甲彈，只能通過使其偏航（改變侵徹角）或碎裂來降低其性能。而這兩種情況都需要大量的被動裝甲來攔截彈藥，並在攔截後保護乘員不受傷害。由於宿主車輛（主戰坦克）已經安裝了大量被動裝甲，因而也使得主動防護系統具有更大的設計自由度。

當前，有效攔截尾翼穩定脫殼穿甲彈依然是大多數主動防護系統設計人員努力實現的目標。埃爾比特系統公司早在2020年宣布，“鐵拳”輕型動能主動防護系統已能夠攔截120毫米尾翼穩定脫殼穿甲彈，而“戰利品”系統也被公認具有這種能力。然而，防禦這種威脅的重任目前仍由被動和反應裝甲肩負。

無論如何，類似“打擊盾”系統的技術似乎可能為裝甲戰車設計帶來革命性發展。長期以來，部隊對殺傷力的關注一直高於防護性能，但儘管如此，在用戶需要車輛承受更多威脅的情況下，使用既能提高生存力，基本又不會改變車輛設計的裝備可能是一種更加合理的解決方案。

我們有理由期待，未來技術能夠防止裝甲戰車受到巡飛彈或攻頂彈的攻擊，但通過被動或反應裝甲來做到這一點很困難，提供攻頂防護以及均勻分布的動態防護，而非只是正面防護，對現代化裝甲戰車提出了更大挑戰。

分布式主動防護系統的進一步發展可推動裝甲戰車在應對多種威脅方面的進步，採用這種系統無需對車輛進行大範圍的全壽命周期改進，這對於尋求現代威脅解決方案的用戶和設計人員來說可能是一種合理有效的方式。