淺談蘇聯/俄羅斯坦克裝甲發展

冷戰時期蘇聯的裝甲洪流讓西方國家感到恐懼,蘇聯坦克獨特的布局,尤其是60年代開始複合裝甲的出現更是令這種恐懼上升到了極致。本文就來說說蘇聯坦克裝甲的發展歷程,本文由外文資料收集整理而成,受本人水平和所用資料的限制,可能存在錯誤,歡迎指正。本文謝絕一切形式的轉載。

首先1966年後蘇聯/俄羅斯/烏克蘭坦克發展線圖鎮樓。

冷戰後的坦克裝甲的發展有一個特點,就是越來越強調坦克正面裝甲的防護性能,首先介紹的是車體前部裝甲,按照防護類型可以分為首上迎彈和首下迎彈,首上防彈就是利用大傾角的首上裝甲作為主迎彈面,特點是在確保防護水平的前提下可以有效減輕重量,防護面積大,代價是減小車內空間,以蘇系坦克為代表。首下迎彈就是利用大傾角的首下裝甲作為主迎彈面,特點是正面防護面積大,車內空間利用率高,有利於布置更多油料彈藥和提高人員舒適度,缺點是裝甲傾角很難做大,同等防護水平需要更重的裝甲,不利於減重,以美系M1坦克為代表。豹2坦克比較獨特,結合了兩者,提高防護水平的同時,帶來的副作用是重量的提升。至於挑戰者,就是個逗逼。

從T-64開始,蘇聯坦克車體裝甲一直使用68°法線角的首上裝甲布局。有人肯定要問首下裝甲又薄傾角又差,抗彈性能如何保證,由於首下裝甲面積較小且位置較低,中彈概率低,為減輕重量,平衡其他性能,故首下裝甲確實較弱,這也是遊戲《坦克世界》中大家喜歡打褲襠的由來。

蘇系坦克首上裝甲發展線圖,豎著看,第一列是T-64,第二列是T-80,第三列是T-72/90,第四列是T-62,第五列是T-55,圖例解釋:粉色(聚氨酯)、藍色(陶瓷)、咖啡色(炸藥)、灰色(鋼裝甲)、黑色(附加鋼裝甲)、橙色(酚醛玻璃纖維)、白色(空氣)、紅棕色(橡膠)、綠色(防輻射襯層)。

蘇系坦克首上裝甲總的發展思路是:鋼酚醛玻璃纖維/陶瓷複合裝甲→間隔裝甲→ERA橡膠複合間隔裝甲。

T-64系列坦克首上裝甲結構圖,裝甲法向厚度稱之為物理厚度,水平截面的厚度稱之為水平等效厚度,下文中將簡寫為LOS,早期T-64首上裝甲為80/105/20mm(鋼/酚醛玻璃纖維/鋼),LOS為547mm,後期T-64B首上裝甲為100/105/20mm,LOS為600mm。1982年蘇聯驚訝的發現以色列的M111尾翼穩定脫殼穿甲彈可以擊穿T-72的首上裝甲,於是1983年緊急執行了ОКР 「Отражаемость」(反射率)升級項目,除T-72A首上加焊了16mm的鋼板外,T-64A、T-64B首上都加焊了30mm附加鋼板,LOS增加至627mm、680mm。T-64BV改變了首上裝甲布局,5片夾心式,60/35/29/35/30mm,LOS降至504mm,但別忘了裝甲外部還有ERA(Explosive Reactive Armor 爆炸反應裝甲)。

值得一提的是T-64時代蘇聯就已經實現自動化生產,T-64生產線大量自動化設備,比如首上裝甲由機械臂自動安裝到位,可以清晰的看出80/105/20的結構。

T-80與T-64A首上裝甲一樣,從T-80B開始換用了新的裝甲布局,60/50/50/45mm,減少裝甲面板厚度的同時增加了裝甲背板的厚度,LOS為547mm。T-80B也在「反射率」項目中被升級,首上加焊了30mm附加鋼板,LOS升至627mm。T-80BV首上裝甲改為5片夾心,50/35/50/35/50mm,LOS為587mm,其外還有ERA,值得注意的是右T-80B升級來的T-80BV首上仍然是老裝甲加裝ERA。T-80U早期首上裝甲同T-80BV(不含ERA)。

T-80U首上裝甲經過了多次更改,首先是增加了空氣間隙,布局調整為51/35/31/20(空氣)/35/50mm,ERA改為嵌入式,外表還有25mm裝甲鋼,LOS為854mm(含ERA),後期的T-80U將此前一直使用的酚醛玻璃纖維夾層改為陶瓷夾層,裝甲面板厚度增加4mm,空氣間隙減少15mm,LOS為824mm(含ERA),略有減小。

早期的T-72與T-64A首上裝甲相同,80/105/20mm,LOS為547mm,T-72A調整了裝甲面板和裝甲背板的厚度,改為60/105/50,LOS為573mm,物理厚度比T-64A多了10mm,這也是「反射率」項目中T-64A、T-64B、T-80、T-80B首上都加焊了30mm附加鋼板,唯獨T-72A首上只加焊了16mm的鋼板,加焊鋼板後的T-72A首上裝甲LOS為616mm。

後期的T-72A採用全新設計的間隙式首上裝甲,60mm裝甲面板與50mm裝甲背板之間有三個15mm厚的裝甲隔板,還有四個15mm的空氣間隙,LOS為574mm。由T-72A升級的T-72AV首上裝甲與T-72A相同,表面加裝ERA。T-72B首上裝甲改為8/60/10/10/10/10/10/20/10/20/10/50mm,共五個10mm空氣間隔,LOS為608mm(不含ERA)。T-72BA和T-90採用了全新的裝甲,25/37/50/5/3/19/3/5/60/10/60mm,非常複雜,兩個5mm的橡膠層,一個10mm的防輻射襯層,19mm的空氣間隙,嵌入式ERA,LOS高達739mm(含ERA)。

說了那麼多首上裝甲,讓我們來看看戰爭中因為殉爆漏出的首上裝甲,看裝甲識型號。烏克蘭頓巴斯地區的坦克殘骸,猜猜是什麼坦克?

這個又是什麼坦克?

還有這個?

再來說說蘇系坦克的炮塔,從T-64開始,蘇系坦克都採用外形低矮的偏心圓形炮塔,外形低矮是為了降低被命中的概率,但是更有意思的是炮塔裝甲的分布,下圖為偏心圓形炮塔裝甲分布圖,之後長達三十年的時間裡,蘇聯/俄羅斯一直使用這樣的炮塔布局。

這樣的炮塔展現了蘇聯設計師的兩個重要思路,一個是可以有效隱藏炮塔兩側靠後處薄弱的裝甲,設計師將兩側靠後的裝甲向中心收攏,這樣炮塔在水平面-30°至+30°的迎彈面均為正面主裝甲,裝甲薄弱的地方被有效的隱藏了起來,另外一個優點是在水平面-30°至+30°的迎彈面裝甲厚度均勻,以減少弱點。下圖為T-80和豹-2的正面-35°至+35°的迎彈面示意圖。

T-64之前蘇系坦克普遍使用半球形鑄造炮塔,圖為T-62炮塔裝甲物理厚度分布圖,不難看出炮塔前部極限厚度也僅為235mm。為了在增強炮塔防禦能力的同時盡量控制住重量的上升,從T-64開始基本所有的蘇系坦克炮塔都採用複合裝甲,炮塔前部裝甲內有空腔用於安裝低密度複合材料,蘇系坦克炮塔裝甲的發展,主要是空腔內填入的複合材料的發展。

蘇系炮塔最具代表性的複合材料發展歷程,T-64B使用陶瓷球陣列充填材料,T-72B使用多層鋁板與橡膠交疊而成的間隙夾層材料,T-80U使用帶孔的「蜂窩」裝甲板,T-90使用類似T-72B的間隙夾層材料,外加軋制裝甲鋼焊接炮塔。

70年代初,T-64B炮塔使用了陶瓷球裝甲,圖為陶瓷球裝甲炮塔示意圖,陶瓷球直徑約70mm,陶瓷球之間充填玻璃纖維增強樹脂,陶瓷球在炮塔中排成兩層,通過兩次鑄造,第一次鑄造預製成模塊,第二次在炮塔鑄造時將模塊嵌鑄在炮塔內。

類似的陶瓷球複合裝甲至今仍然活躍在防彈材料中,圖為陶瓷球輕型防彈板,可以抵禦14.5mm高射機槍的射擊。

14.5x114mm高射機槍彈對陶瓷球防彈板進行實彈測試。

從後效背板來看,所有射擊均未擊穿,也側面證明了陶瓷球防彈板防彈性能還是很不錯的,而且裝甲質量密度低。

T-64BV炮塔LOS分布圖。

T-64BV炮塔,由於陶瓷球是嵌鑄在炮塔內,炮塔外表是光滑的,沒有任何焊接的痕迹。

70年代末期,T-80B和T-72A使用了石英砂充填物,主要出於兩方面考慮,一是研究表明石英砂複合裝甲抗彈性能與陶瓷球裝甲相比差距不大,且發展前景較好,二是石英砂不需要像陶瓷球那麼強調陣列位置,製造工藝簡單,僅需要在炮塔鑄造時嵌鑄在炮塔內即可,節約時間和成本。

T-80B炮塔,炮塔是一次性鑄造成型的,從頂部看不到空腔頂板焊縫(炮塔頂蓋是單獨鑄件並焊接的)。

T-72A炮塔也是同樣的情況,一次鑄造成型的炮塔。

T-80BV也是一樣。

一次鑄造成型的炮塔並不一定就是複合裝甲,T-72及出口型T-72M就是不折不扣的鐵疙瘩。

80年代出現的T-72B,採用了全新的間隙裝甲,這種裝甲由21/6/3mm(鋼-橡膠-鋁)夾板間隔22mm空氣組成,與火炮軸線成54°-55°的角度。這種裝甲在西方國家被稱為NERA(Non-Energetic Reactive Armour),字面翻譯是非含能反應裝甲,國內一般稱之為響應裝甲,或者間隙複合裝甲。

NERA其工作原理是當射流擊穿面板的瞬間, 面板產生一定幅度的彎曲變形,這一動作通過橡膠板傳遞到內側鋁合金薄片,並推動薄片產生移動。由於膨脹層與射流來襲方向並不垂直,因此鋁片有切割射流的趨勢。不過在設計T-72B 炮塔裝甲時, 軍方要求該裝甲不但可抵禦射流,而且能切割穿桿。因此夾板設計的厚了一些、 空氣間隙緊了一些。防穿跟防破這兩個難題難以兩全,T-72B 坦克炮塔對破甲彈的防護能力並不理想。

T-72B單側間隙裝甲模塊,各夾板間焊接有支撐板。在每個空腔中,一組20個30mm的夾板,每個夾板之間焊接3個薄金屬板,為相鄰夾板提供 22mm空隙。兩個空腔都有一個45mm的裝甲板,位於裝甲模塊和腔體的內壁之間。兩個腔體的NERA總重量 781公斤。

T-72B不再使用以前的一次性嵌鑄,而是在炮塔鑄造時為NERA預留了位置。

待NERA裝入後加裝頂板焊接密封,可以清楚的看到T-72B炮塔頂部空腔頂板的焊縫。

在NERA同時期應用的還有蜂窩裝甲,T-80U使用的蜂窩裝甲,使用帶預製孔的鑄造鋼板,正面深孔,背面淺孔,孔內填充聚氨酯,一共兩層,孔深略有區別,另夾兩層高屈服力裝甲鋼背板,空隙由聚氨酯填實厚,炮塔空腔頂部加焊頂板。使用蜂窩裝甲代替玻璃纖維可以將裝甲尺寸減小15%,質量減小30%。與均質鋼相比,可以在保持相似的尺寸的同時將重量降低至60%。

T-80U炮塔,頂部有空腔頂板焊接痕迹。

蜂窩裝甲的目前仍在烏克蘭T-84 Oplot-M坦克炮塔上使用,這是其為數不多的實物照片。

90年代的T-90A改用焊接炮塔,其炮塔前部仍有巨大的空腔用於安裝NERA。

T-90A炮塔各部位LOS數值。

1995 年,俄羅斯陸軍對現役最好的T-80U 與 T-90 主戰坦克進行了一系列的抗打擊試驗。測試表明在沒有ERA的情況下,T-90的NERA抗彈性能更優秀。

有很多人問如何檢驗坦克被擊中時乘員是否能存活,除了後效靶板測試方法外,最真實的就是活體測試,只不過使用的是兔子車長、兔子炮長和兔子駕駛員。

以色列人於80年代初率先使用ERA後,蘇聯人於83年推出了Kontakt-1(接觸-1)ERA,外層是3mm的鋼板,中間安放了兩個4C20反應塊,單個厚度為15mm,結構為夾鈍性炸藥的薄鋼板(拋板+背板),ERA整體尺寸為250X138X103mm,鈍性炸藥量約為350克。

Kontakt-1在安裝時有方向性,原理是當射流穿透外殼和拋板後,引爆位於鋼板中間的鈍性炸藥,在炸藥爆炸波的推動下,利用爆炸拋出的金屬板側向作用空心裝葯射流和尾翼穩定脫殼穿甲彈從而實現對射流產生極大地擾動和干擾,急劇降低射流對裝甲的侵徹力。

Kontakt-1一般安裝於首上裝甲,炮塔前半部及頂部,裙板兩側,根據車型安裝方式略有不同。下圖為T-64BV首上安裝圖,一排可以安裝13塊,首上裝甲安裝不規則的4排,中部和兩側的安裝方式不一樣,首下裝甲安裝一排,ERA與主裝甲之間均需要預留空氣間隙。

T-80BV首上ERA安裝圖,仍然是4排,每排最多安裝13塊,值得注意的是有2塊是反向安裝的,並且首下取消了ERA,改用一塊擋板。裙板上的ERA由安裝架固定,僅橫向安裝一條,ERA與主裝甲之間均需要預留空氣間隙。

炮塔的ERA安裝方式,由於ERA需要一定的法線角,所以炮塔前部的ERA呈V字型安裝,其他部位ERA安裝方式與首上相同。值得一體的是T-64BV、T-72AV、T-80BV炮塔都採用了這樣的安裝方式,除了T-72BV。

T-72BV的炮塔前部的Kontakt-1沒有採用V字型安裝,主要原因是由於著名的「超級多莉帕頓」炮塔太大了,再安裝V字型Kontakt-1會造成使用上的不便。

從T-80U開始,使用了全新的Kontakt-5 ERA,Kontakt-5最大的特點是針對 APFSDS 進行了優化設計,加大了單個ERA的尺寸,可以有效對抗尾翼穩定脫殼穿甲彈,同時殼體鋼板增厚至15mm,很難被串聯HEAT第一級戰鬥部引爆,可以有效對抗串聯HEAT。炮塔前部仍然是V字型安裝。繼T-80U之後,T-90和T-72B3也採用了Kontakt-5。

Kontakt-5使用了新型4C23反應塊,相對於Kontakt-1的4C20反應塊,尺寸和裝藥量都得到了提升。

Kontakt-5炮塔前部V字型結構與安裝方式。

Kontakt-5在首上採用嵌入式安裝,反應塊安裝至預製位置後,表面覆蓋25mm厚鋼板。

T-80UD首上Kontakt-5安裝圖。

T-90S首上Kontakt-5安裝圖。

裙板上也採用嵌入式安裝,反應塊安裝至預製位置後,表面覆蓋15mm厚鋼板。但只有車體前半部的裙板安裝ERA。

由於裝甲工程是一個複雜的系統工程,至於其抗穿數據到底如何,由於沒有權威資料,不敢妄加評論,本文僅從結構和原理上為大家講解。

最後來介紹下坦克的價格,價格均為1999財年,單位是盧布,價格具有可對比性, 當年美元兌盧布匯率約為25。

T-64B ( 6 075 000 p)

T-64BV (6 250 000 p )

T-72A (5 400 000 p)

T-72B (5 780 000 p)

Т-80BV (7 720 000 p)

T-80U (9 020 000 p)

T-62M (1 740 000 p)

T-62A (1 750 000 p)

T-55M (1 690 000 p)

T-55AM (1 740 000 p)

T-55 (1 340 000 p)

T-54B (892 000 p)

BMP-3 (7 100 000 p)

BMP-2 (1 905 000 p)

BMP-1 (1 280 000 p)

BTR-80 ( 980 000 p)

感謝閱讀。

-end-


推薦閱讀:

欲與T-10試比高——中國坦克史Part II
義大利線可能公開等雜七雜八的新聞
[討論帖]對於《坦克世界》的裝甲改動,你怎麼看?

TAG:坦克 | 军事 | 军事装备 |