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兩棲裝甲車關鍵技術與發展趨勢
送交者: 三把刀 2025年04月14日14:30:49 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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兩棲作戰的重要武器系統包括兩棲攻擊艦、兩棲登陸艦、兩棲運載艦、兩棲裝甲車等。其中兩棲裝甲車是進行海上登陸作戰的重要武器裝備,包括兩棲突擊車、兩棲指揮車、兩棲戰車和兩棲救護車等,在進行兩棲登陸作戰、近海作戰時都發揮着重要作用。隨着全球經濟發展,陸地資源逐漸匱乏,各國將資源的競爭重心轉到海上,各軍事強國也在爭相發展各自的兩棲裝甲車以應對海洋挑戰。 

筆者通過總結近些年來國內外兩棲裝甲車的最新研究進展,對其關鍵技術做出總結,並對未來的發展趨勢進行展望,從輕量化、制導化、智能化等多個方向結合領域內的高新技術進行探討,以望對中國兩棲裝甲車的未來發展方向提供參考。

1 國內外研究現狀

1. 1 美國研究現狀 

1972 年,美國的 AAV-7 型兩棲突擊車( 原名 LVTP-7) 最初列裝部隊,這是一種履帶式兩棲裝甲車,淘汰了原先的 LVTP5A1 及其變型車。如今正在服役的兩棲突擊車( AAV-7A1) 為 LVTP-7 的改進,預計 AAV-7A1 該型號戰車將會服役到 2025 年。2020 年中旬,在加州聖克萊門特島沿岸海域,美國海軍陸戰隊已制式化的 AAV-7A1 由於進水發生 “沉車”事故,造成多人傷亡,使人對美軍兩棲戰車的安全性提出質疑。

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自 1988 年起,美國開展了遠征戰車(EFV) 計劃,這是一種更為先進的新型兩棲攻擊車。遠征戰車採用類似衝浪板的結構,高速行駛時各部位滑板打開,兩側滑板覆蓋履帶以防止產生過大的阻力,從而達到 46 km /h 的海上速度。同時,擁有着 3 倍 AAV-7A1 海上航速的遠征戰車也有着許多的不足,比如,質量相當於兩棲突擊車的 1.5 倍,體積也更大,使得每艘兩棲突擊艦可承載量變少; 最重要的是 EFV 薄弱的防禦能力,甚至不如一輛輕坦,採用的鋁合金、陶瓷複合裝甲,具有一定的可燃性,受到打擊會危及乘員安全; 加之無法接受的成本,繼而在歷時九年並花費 150 億美元後美國取消了遠征戰車計劃。但這輛史上最昂貴的兩棲戰車( 單價 2000 萬美元) 仍然是“超地平線裝備”,被其他國家作為未來兩棲戰車的雛形。 

為了替換現役的 AAV 型兩棲突擊車,美國海軍陸戰隊於 2015 年與 BAE 系統公司和國際科學應用公司達成合作,研發一種新型高技術兩棲戰車 ( ACV)。ACV 是一種輪式兩棲戰車,與 EFV 相比,ACV 對一些高技術性能指標做出了適當下調,以換取更低的成本; 但相比 AAV 而言,ACV 又有着近乎兩倍的水上速度,更加強力的複合裝甲,各項指標都有所上升。ACV 作為一種簡化版的遠征戰車,從另一種程度上可以看作是 EFV 項目的復活。

1. 2 韓國研究現狀 

在韓國,三星公司花高價引入了美國 AAV-7A1 的生產線,對其進行改裝生產了一種變型車,如 KAAV-Ⅰ兩棲突擊車,安裝了更加先進的遙控武器站,但總體指標與 AAV-7A1 沒有太大區別。2019 年,韓國首爾國際航空宇宙及防衛產業展上,亮相了 KAAV-Ⅱ型兩棲戰車。總體設計上來講,KAAV-Ⅱ型兩棲戰車與美國遠征戰車幾乎一樣,可乘坐 3 名車組人員,20 名士兵,採用 CTA 國際公司提供的無人炮塔,安裝一門40毫米埋頭彈機關炮, 質量更輕,炮塔尺寸也大幅縮小。不過水上速度只 有 EFV 的一半不到,僅 20 km /h。可見即便是模仿EFV,也只能做個大概,無法復現到 EFV 那麼強大。 

1. 3 日本研究現狀 

日本自衛隊也在為所謂的“離島作戰計劃”進行採購與研發。2016 年,日本採購了美國的 AAV-7A1 型兩棲突擊車,擁有着同美國海軍陸戰隊相同的配置。由於該型號的過時,日本在引進的基礎上進行自主研發新型履帶式兩棲裝甲車,隨後這項任務交付給了日本三菱重工。日本三菱重工正在研發的三菱兩棲戰車(MAV) 是一種日本遠征戰車,非常類似失敗了的美國遠征戰車,無論推進方式還是滑板類型,都與美國遠征戰車如出一轍。在海上高速機動模式,車首的弓形滑板向前撐開,履帶通過液壓控制略微回收,側下方滑板外翻,蓋住履帶下端,以避免海面對履帶產生巨大阻力,尾部 的橫梁滑板放下,撐起車尾,通過噴水推進器,該車可以達到 37 km /h 的水上速度。海上過渡模式時,各個滑板收起,阻力急劇上升,同時縮減發動機馬力,其航速迅速下降到 19 km /h 左右,以用於更安全平穩的登陸。日本遠征戰車也較為注重防護性能,採用了側板裝甲和反應裝甲,底部安裝了 V 形附加裝甲,防禦性能大為提升。

1. 4 俄羅斯研究現狀 

美國、日本、韓國都在研製新型兩棲戰車,俄羅斯也不例外。現役的 BTR-80AM、BMP-3F、BTR-80, 無論是速度還是其他各項指標都難以與其他發達國家的兩棲戰車相比,於是在俄羅斯鄂木斯克運輸機器製造廠開發出了一種新的高速兩棲裝甲戰車 族概念,即海軍兩棲步兵戰車( BMMP) ,該車採用了一系列的新設備和新技術。 

受美國遠征戰車的啟發,該車在水中靠噴水推進器推動,同樣使用滑水車體,以實現高速與遠程水上航行能力。水上滑行最高航速可達 37 km /h,兩棲滑行機構與美國遠征戰車類似。BMMP 的基礎車體與增強裝甲的 BMD-4M 的車體地盤相似,是一個質量約 35 t 的通用底盤系列車型,車上可乘坐 3 名乘員,10 名步兵。為獲得更高的性能,BMMP 將安裝戰備功率高達1102.5 ~ 1 837.5 kW 的燃氣輪機,將功率傳輸給兩個噴水推進器。相較而言,BMMP 擁有着較強的防禦能力,採用鋁合金、聚合合成裝甲,可以在正面防禦 300 m 射程上的 30 mm 口徑彈,側面防禦 100 m 射程上的 12.7mm機槍彈,履帶能抗高達 6 kg 的地雷爆炸。

即使 BMMP 擁有着更高的性能,但鑑於國防經費局限,新技術的不成熟性,該車只能作為俄羅斯對未來幾年的兩棲戰車的設想逐漸實現,BTR-80依舊是俄軍的兩棲主力。 

1. 5 國內研究現狀

中國自2005年開始服役的履帶式兩棲戰車 ZBD-05 式擁有着全世界現役兩棲戰車最快的速度,水上全速可達 40 km/h,是美國 AAV 的 3 倍,性能指標接近下馬的 EFV。採用滑板 + 水翼減阻技術,搭配新型的 1200 kW 大功率發動機,以及可以 自由收縮負重輪,收放履帶的懸掛系統,使其在水中的阻力大大減小,加之滑板尾翼,做到水上滑行。在 2015 年俄羅斯國際軍事比賽的“裏海賽馬”項目和 2018 年中國東海舉行的海上登陸比賽中,ZBD-05 式兩棲戰車大為出彩,取得各國的好評,俄羅斯也是借鑑中國的兩棲戰車及美國遠征戰車,作為本國的兩棲戰車方向。 

中國的 05 式兩棲戰車家族包括 ZBD-05式兩棲戰車、ZTD-05 式兩棲突擊車,以及兩棲裝甲指揮車、兩棲裝甲輸送車、兩棲裝甲補給車等。ZBD-05 式兩棲戰車裝備有技術成熟的武器系統,105 mm 坦克炮源自引進英國L7型線膛坦克炮的技術,30 mm 機關炮借鑑蘇聯的 2A72 火炮技術,經過多次性能的改進,已經實現系列化。 

2 兩棲裝甲車水上作戰關鍵技術研究 

兩棲裝甲車是以水上性能為主,陸上性能為輔,強調在兩棲地帶使用,主要用於海上登陸作戰。其水上快速性是一個重要指標,所以如何做到減阻增速便成為了一個極其重要的技術要求。

2. 1 水上減阻技術 

水上減阻技術是高速兩棲車輛的核心技術。兩棲車輛隨着速度的提升會出現嚴重的“埋首”現象,即出現工程上所謂的“阻力牆”和“速度極限”,導致阻力急劇增大,限制了速度的進一步提高。 

兩棲裝甲車在水上行駛時最主要的航行阻力是水阻力,水阻力可以分為摩擦阻力、興波阻力和形狀阻力。兩棲裝甲車要想擁有更快的水上速度,就不得不克服減阻技術這個難題。高速行駛的兩棲裝甲車,摩擦阻力相對占比較小,需更多的關注興波阻力與形狀阻力。 

鑑於兩棲裝甲車的車型不能更好地達到流線型車體,故水會對車體會造成極大的形狀阻力,這也成為了兩棲裝甲車在水上速度提高的最大限制。近年來隨着各國兩棲裝甲車的研究發展,以美國的 EFV 兩棲戰車為代表使用的高航速滑行技術可以有效地減小形狀阻力,依靠水產生的升力而不是浮力支撐兩棲裝甲車,通過各部位滑板撐開,將 EFV 底部變成一個大型水上衝浪板,實現水上滑行。雖然 EFV 項目並沒有實施下去,但是滑行技術給日、韓等國做出了參考,中國的 ZBD-05 式採用的“滑行 + 水翼”減阻技術也借鑑了此技術。

兩棲裝甲車在水上航行會產生波浪從而改變車體周圍的壓力分布,形成興波阻力,隨着水上航速的提高,受到的興波阻力也會相應增大。興波阻力需要由發動機提供的動力去克服,所以使用更大功率的發動機也會利於航速的提高,但一味地增加發動機功率也難以實現,還是需要從多方面優化以減小阻力,提高航速。 

近年來也衍生出了一些減阻增速的新技術,如: 仿生葉輪技術、動力氣墊技術、地效翼技術等。仿生葉輪技術依靠仿生葉輪與水的高速作用產生向上托舉力和向前的推進力,將兩棲車體托舉出水面,進入高速滑行狀態,從而避開“阻力牆”現象,達到減阻的目的。動力氣墊技術利用動力裝置產生的螺旋槳滑流或噴氣流引入船身下部空間,產生支承質量的動力氣墊,將船身大部分抬離水面,從而大大減少水動阻力。地效翼技術是在動力氣墊基礎上增加機翼,使車體進一步與水面分離,甚至完全離開水面,進入飛行狀態,成為真正的地效飛行器。利用水上減阻新技術,有望研製出更高性能的超高速兩棲車輛,進一步提高中國兩棲實力。 

2. 2 推進技術 

要保持車輛在水上能以一定速度航行,必須提供能克服阻力的推力。推力靠能源產生,並通過一定的裝置才能實現,這類裝置叫做推進器。兩棲車輛是把車輛本身與推進器兩者的結構特點結合起來,將車輛的推進劃分為: 履帶式推進裝置、輪胎推進裝 置、螺旋槳推進裝置、噴水推進裝置。 

以往的美國兩棲車輛,曾廣泛使用履帶式推進裝置,由於履帶式推進裝置的單位拖樁推力較小,不能進一步提高車輛速度,故後期逐漸改用了噴水推進裝置。輪胎推進裝置依靠輪胎的迴轉來推進車輛,結構簡單,不需要專門的水上推進和傳動機構,但只能獲得不大的運動速度,限制了兩棲車輛的速度提升。螺旋槳推進裝置具有工作可靠、推進效率高的突出優點,是兩棲車輛廣泛使用的一種推進裝置。由於螺旋槳推進裝置安裝在車體後方,陸地淺灘行駛或者受到攻擊容易損壞,故近年來各國逐漸採用噴水推進器作為推進裝置。

如今各國現役的兩棲裝甲車以及對未來兩棲裝甲車的發展方向大多使用噴水推進器,噴水推進器可以提供車輛更快的水上速度,能確保車輛具有較好的機動性,且對水面狀態的敏感性很小,有利於車輛在淺灘中行駛。噴水推進器由輸水管道、推進器裝置( 推進泵) 和換向裝置組成,其中換向裝置可以實現倒車和轉向。噴水推進技術是一種高安全性、高可靠性的推進技術,具有更高的推進性能,更有利於兩棲裝甲車速度的提高,相比之下,噴水推進技術更適合未來在兩棲車輛上的使用。 

2. 3 車輪收放技術

研究表明,車輪在水中產生很大的渦流損失,其在水中的阻力約占總阻力的 25% ,所以對於高速兩棲裝甲車的設計,如何將車輪所形成的阻力減小到最小,是兩棲車輛研究的關鍵問題之一。 

車輪收放技術是指車輛在水中航行時,將車輪收至密封底板以上,從而減小阻力,登陸時,再將車輪放下來,進行陸上行駛。現有的車輪收放技術有兩種,一種是垂直升降車輪,另一種是翻轉式車輪,兩種都是通過對懸架導向機構進行改進,從而達到收放車輪的目的。 

液壓系統也是車輪收放裝置的重要組成之一,主要靠液壓缸活塞杆的伸縮來控制車輪的收放。如某兩棲裝甲車在入水後,懸掛系統把行動裝置抬升至車體底部以上,車前部滑行板通過液壓驅動方 式降低以覆蓋整個車體前底部和行動前部,底部滑行板向兩邊展開覆蓋履帶,車體後部安裝的滑行板也降至車底並鎖定在工作狀態。履帶和行動裝置都被蓋住,大大降低了附加阻力,減小了能量損失,提高了流動效率。

3 發展趨勢及展望 

未來戰爭是智能化戰爭,既比拼武器裝備,更比拼 算 法。戰場上擁有最優算法即擁有“制智權”,在“觀察 - 調整 - 決策 - 行動”環節搶占優勢,掌握戰場主動權。有了人工智能的參與,未來的武器裝備也將更遠距、更快速、更細小。現今的兩棲裝甲車仍需不斷改革創新以應對未來戰爭, 輕量化、智能化、制導化、集成裝甲及快速機動是未來兩棲裝甲車的發展趨勢。 

3. 1 輕量化 

兩棲裝甲車整車質量直接關繫到排水體積,相同外形尺寸的車輛,質量越大吃水深度越大,阻力也就越大。因此為了提高高速兩棲裝甲車的水上航速,在兩棲裝甲車整車輕量化上需要做出大量工作。無論是水上滑行技術還是水翼技術都是在減小兩棲裝甲車的吃水線,減小阻力,提高航速。 

兩棲裝甲車輕量化也會提高每艘兩棲攻擊艦的容量。兩棲攻擊艦作為一種集塢式登陸艦,運載更輕的兩棲裝甲車可以實現更大規模的兩棲裝甲車群登陸作戰。 

輕量化材料、優化設計和製造技術是輕量化的 3 個重要環節。採用密度更小、強度更大的材料會大大降低兩棲裝甲車的質量,是實現輕量化最直接的途徑。對車輛內部構造設計進行優化,裝甲鋼板連接採用更先進的技術,避免接縫脆化、應力變化、表面孔縫等問題也會對實現兩棲裝甲車輕量化更為有利。通過採用效率更高的發動機、集成度更高的武器裝備系統、有效的主/被動防護系統、減少乘員等措施,是實現兩棲裝甲車的輕量化以適應遠距離快速投送和現代戰爭戰略戰役機動的需要。 

3. 2 智能化 

隨着第四次工業革命的到來,人工智能、機器 人技術、虛擬現實、大數據、量子信息技術等為代表的新興數字技術飛速發展,遍及到各個領域,逐漸改變着人們的生活。直接關繫到各國實力的武器裝備領域也必須與時代接軌,智能化是世界大多數 武器裝備的發展方向。 

智能化是未來兩棲裝甲車的發展方向。兩棲裝甲車性能關繫到登陸作戰任務的成功與否,擁有智能化的指揮系統、監測系統會提供更加及時準確的命令指示,減少任務執行的失誤率。擁有信息化的瞄準裝置,在裝甲車內可以通過雷達、紅外熱成像、可見光觀瞄具觀察到視野內及遮蔽物後的敵方目標,了解敵我位置、數量等相關信息,贏 得先機。 

人工智能技術同樣可以應用於兩棲作戰上,通 過戰場環境感知進而搜索環境中的攻擊目標,繼而 提取目標特徵,對目標進行識別分類,通過對目標的類型、數量、所處位置的距離等因素進行威脅評估,並自動挑選武器彈種進行自適應打擊,作出毀 傷評估。一系列的操作都不需要人為干預,指揮員只需要進行決策是否進行打擊即可,這樣可以減少兩棲裝甲車上的乘員人數,縮小車內空間,繼而進一步減小裝甲車體積,減輕質量,實現兩棲裝甲車的輕量化。 

從另一個層面上講,當人工智能發展到一定程度上時,無人化也將會成為兩棲裝甲車的一種發展形態。無人兩棲裝甲車可以做到更小更快,在某些作戰任務的執行中能發揮其特殊作用。

3. 3 制導化 

隨着科學技術的不斷發展進步,以及戰場環境的日益複雜化,常規火炮的性能已不能滿足現代智能化戰爭對精度和射程的要求,兩棲裝甲車所搭載的常規制式火炮也需要相應地跟隨時代向制導化發展。其中,制導炮彈是可應用於兩棲裝甲車的 一大方向。 

近些年來,各國大力發展制導技術,將制導技術應用於坦克中實現特種裝備的精確打擊,並已獲得很大成果。兩棲裝甲車作為可在水上參與戰鬥的坦克,應用制導技術執行任務也有其必要性。相對無人智能化來講,制導技術已經很成熟,可以應用在各類火炮中進行發射。兩棲裝甲車的主炮一般為大口徑火炮,除了常規炮彈、破甲彈、殺爆彈 外,也需要發射制導炮彈,如: 炮射導彈、防空導彈、反坦克導彈等,以增大攻擊距離,朝着精確攻擊、超遠程打擊方向發展。 

未來兩棲裝甲車應該將遠戰與近戰相結合,制導武器與非制導武器相結合,形成擁有綜合火力單元的前衛戰鬥平台,以應對未來複雜的戰鬥環境。 

3. 4 集成裝甲

防護是武器系統生存能力中最基礎、最關鍵的組成部分。防護系統在以坦克為代表的裝甲車輛中,起着保證車輛及乘員安全的作用,具有重要的地位。任何一項現代武器裝備都離不開防護,兩棲裝甲車的裝甲防護是其在未來戰場生存的基礎,需要受到重視。在未來戰爭中,由於各種高新技術的產生發展,反裝甲武器及多種形式的攻擊趨於 高效化,對武器裝甲形成了全方位、立體的攻擊。因此必須提高兩棲裝甲車裝甲綜合防護能力,對反坦克武器形成足夠的防護,將生存力轉化為戰鬥力。 

過往的被動式裝甲防護以增加裝甲的質量和厚度為代價,提升防護能力,但是對於兩棲裝甲車來講,過重的裝甲使得機動能力大大降低,且如今反坦克武器的殺傷能力已然超過現有裝甲的防護能力,得不償失。為滿足未來戰爭的防護需求,需要將主動防護作為兩棲裝甲車的主要防護手段。主動防護系統的核心技術是主動防護技術,是指在受到敵方彈藥來襲之前,提前發現來襲目標,採取緊急措施,消除威脅或者減小毀傷的防護技術。 

主動防護系統相對被動防護系統而言,質量更輕,可以使兩棲裝甲車的機動性顯著提高,採用的模塊化設計可以根據戰場態勢和戰術要求改變質量,質量可以進一步降低; 擁有着更強的防護能力,主動出擊的防禦方式,使自身免受打擊; 防護範圍更廣,可以實現 360°全方位防護,使得兩棲裝甲車的生存能力大幅提高。 

隨着日新月異的裝甲防護技術不斷發展,新的防護材料、防護理念和手段也應運而生,例如: 陶瓷基複合裝甲材料、樹脂基複合裝甲材料、鈦合金裝甲材料,智能裝甲、電磁裝甲、靈巧裝甲等,未來的裝甲系統不再是靜止被動的活靶子,而是能動、 主動的防護系統,未來的兩棲裝甲車將會採用多種高新技術,朝着集成化的方向發展。 

3. 5 快速機動 

數年來兩棲裝甲車的更新迭代,快速性一直是兩棲車輛的重要性能指標,其可以決定克服某一水障礙所需的航行時間,快速性越好的車輛,越過水障礙所需的航行時間越短。水上航行速度是許多國家對兩棲裝甲車升級的主要需求。40 ~ 50 km /h的水上航行速度是目前最快的兩棲裝甲車性能指標,能否進一步增強也是是否進一步研究兩棲裝甲車的關鍵。

大多數兩棲車輛的發動機功率根據陸上行駛最高速度決定,水上航行速度主要跟水阻力和推進功率有關,由發動機、推進器和車體外形所決定,所以未來兩棲裝甲車想要擁有更高的快速機動性能, 必須從這三方面入手。近年來,各個國家研究的推進技術、滑行技術、 減阻技術等有效地改進了兩棲裝甲車的機動性,但仍有些不足。還需通過對兩棲裝甲車進行輕量化設計,改進智能化武器裝備,從而減輕質量、減小阻 力,進而提高水上航行速度,突出戰略和火力機動性。採用主動防護技術,全面提升兩棲裝甲車性能,以適應未來複雜多變的戰場環境。 

4 結束語 

兩棲裝甲車是進行海陸兩棲作戰的重要武器裝備之一,敵前登陸、背水攻堅帶來的高難度、高損耗和高風險也是其他作戰無可比擬的。為了適應未來智能化戰爭的要求,提出了兩棲裝甲車輕量化、智能化、制導化等發展趨勢。輕量化是未來武器的必然發展趨勢,兩棲裝甲車的輕量化可以減小阻力,節省能源,進一步提高航速; 智能化的兩棲裝甲車,可以進行實時指揮、敵情監測,在戰爭中取得先機; 制導化的兩棲裝甲車可以做到精準打擊、超遠程打擊,提高了戰鬥能力; 主被動防護裝甲集成的兩棲裝甲車,大大提高了其生存能力; 快速性往往是研究兩棲裝甲車的關鍵,靈活機動的兩棲裝甲車可以做到出其不意,攻其不備,提高戰後奇襲的成功率。 

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