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事實與邏輯

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  • 2017-09-11 18:10

【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介

二戰期間的坦克炮塔裝甲,材質很簡單,就是鋼。針對大批量生產方便而設計的美蘇坦克,如Sherman和T-34,采用最容易的鑄造法;它的好處是可以形成複雜的形狀,利用傾斜面產生側向切力來彈飛入射的炮彈,缺點是强度較低。德國則使用平面的焊接鋼板,所以可以進行各式强化處理,這種熱軋强化的鋼板,叫做Rolled Homogeneous Armor(RHA,硬度大約是300+BHN,Brinell Hardness Number,高於鑄造鋼的200+BHN),後來成爲一切坦克裝甲强度的測量標杆。

二戰後,蘇聯繼續使用鑄造炮塔,北約陣營則較早接納了德國的焊接式裝甲炮塔。但是不論鑄造或焊接,全鋼結構有其極限,平均厚度增加到了200毫米以上,重量就已不勝負荷(當然炮塔正面會更厚些,例如早期型的T-72,炮塔正面的鑄造鋼裝甲厚度為350毫米)。於是在1960年代末期,英國和德國分別開發了兩種獨立的新技術,都在1969年定型投產,前者一般叫做Chobham Armor,後者則是反應裝甲(Reactive Armor)。

這是應用在Chieftain(酋長式)坦克炮塔的第一代Chobham Armor,可以看出它的主要特徵是一系列傾斜排列的Spaced Armor Plates(空隙裝甲板),其防護力來自多層大角度傾斜面,對入射彈丸(APFSDS,穿甲彈)或高溫射流(HEAT,破甲彈)多次施加側向切力。每個裝甲板並不是單純的鋼,而是由幾層不同的材料形成的夾板,所以Chobham Armor被宣傳是一種複合裝甲,其實這些非鋼材質只是次要的改進,主要的防護性能來自它的幾何結構。除了熱軋鋼之外,最早版本的空隙裝甲板還包括了玻璃纖維板來增靭減重和鋁板來抑制破片(Spalling)。後來的版本才用上了陶瓷材料(Ceramics),或甚至貧鈾(Depleted Uranium)。最早的反應裝甲是爆炸式(Explosive Reactive Armor,ERA),圖中顯示它的作用原理,也就是用兩片熱軋鋼包著鈍性炸藥,當穿甲彈或破甲彈穿入裝甲時,炸藥爆炸,將兩片鋼板向外推出,對入射彈丸或高溫射流施以極强的側向切力,藉以扭曲或切斷入射物。它的缺點是只能在裝甲的最外層使用一次。

冷戰期間,北約諸國的軍工部門有很緊密的技術合作,所以英德兩國彼此交換了心得之後,德國人將兩者融會貫通,開發出又一型新式的設計,就是非爆炸式反應裝甲(Non- Explosive Reactive Armor,NERA)。其原理是在Chobham Armor的空隙裝甲板之間,填入橡膠類的彈性材質。當入射彈擊中裝甲板的時候,裝甲板先壓縮後面的橡膠層,然後反彈回來,產生更大的側向切力。NERA的側向力不如ERA,但是强於空隙裝甲,而且可以多層佈置,適合裝甲的内層。

這是巴基斯坦軍方泄露的Al Khalid坦克炮塔裝甲結構,代表著中國坦克工業在90年代後期的第一代複合裝甲設計,應該和96A式的裝甲設計基本一致。共軍在80年代,通過外交通道引進了兩輛Leopard II坦克,因而獲得了德系NERA和ERA技術。同時也通過非正式通道引進了幾輛蘇製的T-72坦克,獲得了蘇聯的玻璃纖維裝甲(即圖中的STEF)技術。HHS是High Hardness Steel,高硬度鋼,硬度可能在600BHN左右。最新的99A式和15式坦克,則應該已經應用了陶瓷材料。這是美國M1坦克的炮盾裝甲解析圖。空隙裝甲板之間的小塊支撐物可能有彈性設計,但是也可能只是簡單的支撐架。美軍的裝甲改進,主要依賴新材料,如前面提過的陶瓷和貧鈾,和德系的動力性設計哲學不同。

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  • 作者:王孟源

引用

迴響(17)

# re: 【陆军】现代坦克装甲原理简介
据称美国海军各类舰艇服役前都要做毁伤实验,不知道陆军、空军装备有没有类似的试验,王老师有这方面咨询介绍一下吗?
如果一艘航母在试验中被炸成内伤,出现各种内部裂纹什么的,会不会得不偿失。
只有海軍如此。

造艦用的鋼是很靭的,有損傷會先扭曲,可以簡單識別。
# re: 【陆军】现代坦克装甲原理简介
亲,我又来了。

https://www.youtube.com/watch?v=qYtR6ds_lrw

下半部视频呢?
美國觀衆請付費。

大陸觀衆到《王孟源吧》去找找看吧,説不定有。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
1986到87年間,分派到金防部戰車群服役,那時外島配置的是25噸重的M41A3輕型戰車,雖然早已是老爺戰車,妥善率還不錯。我對戰車裝甲沒有任何研究,但因為和戰車共度一年半的時光,所以也有一些實務上的了解。

請教一下版主,我覺得戰車脆弱的地方是履帶和承載輪,只要一故障或被打壞,戰車失去動力,成員就只好下車戰鬥了。請問現代履帶戰車是如何克服這個弱點?
那一年,我在金西師炮兵營當少尉觀測官,隔壁就是著名的金門軍中樂園,有時我會帶隊到去幫他們掃路。

坦克的履帶一直是弱點。現代坦克有一大堆觀瞄設備暴露在外,更是禁不起爆炸的衝擊波。你如果讀過《泥濘中之虎》(Otto Carius的自傳),就會知道,虎式坦克雖然不怎麽怕對方的直射炮火,對蘇方的曲射炮兵(也就是蘇聯炮兵的少尉觀測官向後方呼叫來的火力打擊)卻必須小心防備,否則履帶被打壞了,輕則必須退出戰綫,重則會被遺棄在戰場上。像Carius這樣有責任心的坦克車長必須連夜勘察防禦陣綫,把每一個路上的彈坑都記錄下來。一旦戰鬥開始,他的駕駛只管全速飆車,打了就跑。

現在的坦克還是一樣的,在前綫敵人視距内停下來不走就是找死。還好現代坦克有運動中射擊的能力,完全沒有停車的必要。當然,這是野戰,巷戰又是另一回事。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
原來版主是砲兵觀測官! 當時的編制,每個戰車連14部戰車中,僅次於連長車的第二部車就是砲觀車(砲兵前進觀測官的戰車),可見砲兵和戰車的協同作戰多麼重要。

不過我在金門一年半期間,好像沒有真正操練過與砲兵協同作戰(步戰協同到是和南雄師的步兵連演練過幾回)。不知道版主有沒有坐過砲觀車,感受一下其震撼。
我只和步兵協同演習過一次,兩天一夜,在冬天野地裏露天睡了一晚。第二年師部發現我是全師最大的書呆子,調我過去寫情報研究。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
現代的陸戰因為大型武器的長射程和火力驚人, 還有來自空中的攻擊, 所以我在以前類似的討論中就提過; 不管攻防, 疏散的隊形是保障戰場存活的第一要素.
特別是坦克, 那是眾矢之的, 他的對頭有武裝直升機, 大口徑的火箭炮 (發射末敏彈), 便攜式的反坦克導彈, 武裝的無人機, 如果要集群攻擊的話, 想想都怕. 所以除了本身的裝甲防護之外, 戰場戰術情報鏈的整合對坦克來說就至關重要. 因為不了解戰場情況, 就無從發現潛在的威脅. 然而坦克先天的一個弱點就是在封閉的環境下觀測不良死角很多, 尤其是在崎嶇的地形下. 所以我覺得像99式坦克雖然有激光壓制觀瞄系統, 但在短距離內最好還是能夠多有幾雙眼睛以來觀察戰場情況. 譬如每輛坦克前後各有一輛有裝甲防護的摩托車隨行以為耳目, 因為步戰車一則目標太大, 而且還是有視界窄的缺點. 他們只適合在遠距離用導彈提供己方坦克火力支援. 另外就是在突破後用來掃蕩敵方的步兵和火力點以保衛坦克的後方. 但是它們不能在進攻時就近保護坦克的安全(等發現狀況放出步兵時已經太晚).
坦克在野戰,還是非常可怕的,可以在一般步兵的視距/射程之外開火,同時隨行的步兵戰車從側翼迂迴。一旦火力壓制/打擊有了成效,所有戰鬥車輛進行高速突擊,近距離消滅殘餘的敵方兵力。

如果對方有空優,而且已經有攻擊機/直升機在臨近,那麽就只好儘快接敵,近距離打混戰。

打巷戰,則還是由步兵當前鋒比較合適,確定敵方的防禦陣地後,再讓坦克選擇發射地點進行炮轟。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
坦克作为一个靠脸抗揍的武器又偏偏依赖于过于脆弱的传感器来维持基本战斗能力,这真是非常矛盾的,而且未来的双人制无人炮塔坦克发展一定是更加依赖密集的传感器和电子系统堆积。以后会不会出现一发105榴弹击中炮塔之后,坦克毫发无伤的丧失战斗能力退出战场。
別說105毫米直接命中,炮塔頂部20毫米左右的裝甲根本擋不住。美國軍方做過研究,只要是60毫米以上的榴彈在附近空炸,就足以摧毀觀瞄設備,使坦克退出戰鬥。

手機的技術發展,使得可見光攝影頭極度小型化,未來必然會使坦克能有大數量的備份,但是像遠程激光和遠紅外綫攝影頭等等,仍然會是很脆弱的。所以坦克的戰術運用,仍然講究機動和疏散,戰鬥隊形裏兩車間距是50-100公尺,並不像電影裏那樣,用閲兵隊形衝鋒。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
坦克的观测手段应该像五代机的学习,让车长驾驶员带着苍蝇头,直接看穿天花板。车长可以用头瞄锁敌射击,把所有信息整合到头显里,驾驶直接像用ar玩开车游戏一样开坦克。只不过这就更依赖遍布车体的传感器和电子系统了,以后的坦克可能战斗力是上去了,但当真是变成了摸不得的瓷器。。
只要坦克做合理的機動,要用曲射武器打擊它,還是有相當難度的。

坦克並不是刀槍不入的神器,仍然是消耗品,只不過強於任何其他地面車輛和人員罷了。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
不好意思,上次发言忘记格式了,没能好好表达疑问。主要是想了解从王先生的观点来看目前世界上综合性能最好的会是哪种现役主战坦克呢?以及想请教一下王先生对以色列主战坦克梅卡瓦的评价,是否其更能说明外形设计对防御的提升更比装甲重要呢?
最佳的主戰坦克是M1、Leopard 2和99式,其中以Leopard 2火力最弱、M1最重、99式的側面防護最差。野戰Leopard 2會喫虧,99式不適合巷戰,M1則有過橋的困難。

以色列只打治安戰,Merkava的設計不適用於其他國家。

為野戰設計的坦克,正面越小越好,從設計角度來説,最好的辦法就是盡量減低高度。坦克的發動機是車身最高的地方,所以應該放在後面。Merkava的發動機前置,使它的高度過大,在野戰面對敵方的APFSDS彈丸十分不利。因爲以色列的對手只有過時的破甲彈,所以Merkava才能這樣佈置。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
其实坦克方面的知识科普,我还是非常推崇707炮霸的。对坦克方面有兴趣测朋友可以去阅读707炮霸的微博或是观察者网的文章。

说到共军最新的15式轻坦,按照707和其他一些有内部消息的军迷的说法,这款坦克算是共军陆军装备体系中第一款以境外作战为目标的坦克,也难怪海军陆战队想要。并且这款坦克的某些分系统具有第四代坦克的一些性质:比如说对坦克进行过红外和雷达的隐身处理;为了解决高原作战人机效能降低的特点,大幅度提升信息化水平、自动化水平和人机工效,听说打算上AR系统;又比如,为了增强坦克面对反坦克导弹的对抗能力,增加了软杀伤主动防御系统,大大提高了机动性能,并对坦克的态势感知能力进一步提高。所以这也算是具有实验性质的坦克,个人判断未来的四代坦克会变成类似于双人操控的战斗机,而不是传统意义上的坦克了。

请教一下,不知道王先生怎么看待未来的四代坦克?
現代戰爭是體系的對抗。而坦克在體系裏的角色,遠沒有隱身戰機重要。

美軍的觀點是,先占據空優,然後由空中力量壓制打擊敵方的坦克集群,所以M1眼看著要服役40年了,仍然沒有發展下一代坦克的必要。

當然,這是沿襲冷戰期間,對抗7萬輛華約坦克的策略。而共軍則反過來,繼承了蘇聯的戰術思想,對坦克集群野戰衝鋒有較大的依賴和重視。這樣的軍事理論偏好,對99式和96式的設計有很大的影響。

15式的重量上限的確是爲了能上戰術級運輸機而確定的,所以除了在山地等特殊環境保持高機動能力之外,對海外做快速反應也是未來的主要用途之一。不過這類海外任務,不會是和美軍這樣的對手硬碰硬,而會有或多或少的治安戰成分。下一代的坦克改爲雙人,並且高度信息化已經是必然的,但是是否也隨歐美朝治安戰傾斜,傾斜的幅度有多大,還有待觀察。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
王先生,你说99侧面弱是不是因为99最 轻但是解放军的装甲技术却和美国, 俄罗斯差不多,所以为了精简 重量才减少侧面的
那还要问一下,模块化装甲能不能让96装99的装甲

还有比起99,15式岂不是更不适合巷战Σ(ŎдŎ|||)ノノ
共軍的裝甲技術遠優於俄軍;與美軍路綫不同,但各有千秋,例如美國坦克就不用ERA。所以共軍的第四代APFSDS和美軍的第五代APFSDS就完全不一樣:前者是為擊穿貧鈾裝甲而優化,所以沿徑向用了不同的材料,後者則是針對ERA和NERA,所以沿軸向用不同的材料。

99式爲了控制重量和價錢,必須做若干取捨,最大的犧牲就是側面裝甲。這是因爲以往共軍的Doctrine(基礎理論)是戰略防禦,而且是機動防禦,所以99式坦克是純為集群野戰而設計的。側面裝甲就可以靠Maneuvering(機動)和隊形來彌補。

M1的側面裝甲必須特別厚實,除了美軍常打治安戰之外,還有另一個原因,就是M1的彈藥全部裝在炮塔後部,如果炮塔側面被擊穿,那麽彈藥有殉爆的危險,成員必須馬上逃命,這輛坦克只能等戰鬥結束後再回收了。99式的彈藥全都裝在底盤上,炮塔側面被貫穿不一定會强迫坦克推出戰鬥。

一般的所謂坦克正面,包括左右各30°之内的扇面裏的所有敵軍火力,都應該受最强大的裝甲保護。99式似乎在這方面也偷斤減兩,有最高級保護的角度不到±30°。當然這並不是說敵軍坦克在30°側面就可以輕鬆擊毀99式的炮塔,而是會有稍大於0的機會能避開正面裝甲。不過以這種角度入射的彈丸,基本不會傷及乘員和要害。

96式的尺寸、懸吊和發動機都承受不起99式級別的裝甲。

15式的裝甲保護,應該是接近96B的水平,絕對不如99式。不過共軍原本就重視步兵,如果在海外打巷戰,大概不會像西方軍隊一樣純靠坦克打前陣。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
谢谢先生上次的回复。不过我不明白为何王先生不认为自卫队的10式坦克是优秀主战坦克呢?我记得当年10式坦克的前一型坦克90式曾经一度被评价为综合排名第一的战车(唯一的缺点是过于重以致于只能部署在北海道,不过对付苏联的装甲部队是正好),理论上作为继承者应该也不会差吧……

另外您觉得台湾方面有能力自行设计制造下一代主战坦克吗?又或者台湾是否可能在近期更换外国新式坦克呢?个人感觉其实国军的装备放在全世界范围内200个国家中也算很好了,但主力坦克确实是拖后腿了。
過去30年,坦克技術的進步集中在彈藥、裝甲和發動機這三方面。日本很明顯地完全沒有自己的新技術,美國也不可能賣給他,所以必然是落後的。

臺灣連無人機都造不好,坦克就算了吧。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
以前在坦克砲塔室裏,看到大約70幾枚戰車砲彈很巧妙的配置於坦克底盤,圍繞著砲塔室四週,所以無論砲塔怎麼轉,裝填手(loader)都可以很容易取得砲彈裝填。剛剛了解 M1 的彈藥全部裝在炮塔後部,上網一查也只能放 42 枚砲彈,感覺這樣的配置並沒有很好(1.彈藥集中於一處, 2.容量有限)。但我想這樣的設計一定有其原因,能否請版主說明一下。
主要是如果殉爆,炮塔中間有裝甲隔板,爆炸力直接向上發散,不會對坦克主體結構有大的損害。如果是配置在底盤上,一旦殉爆,不但無人生還,而且炮塔會被爆炸力掀開,這輛坦克就是個Total Loss。

120毫米和125毫米的炮彈都很大,現代坦克的載彈量一般在40-45發之間。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
謝謝版主的說明。另外一個問題是關於坦克的重量。重型坦克看起來刀槍不入,雄壯威武,但其實很笨重。長距離移防用鐵路運輸,但是鐵軌,橋梁的承重,車站是否有辦法上下鐵皮,都必須考慮。短距離移防就直接開過去,但以我過去(過時)的經驗,坦克移防時,即使履帶全部上履帶膠塊,小心翼翼,以不超過每小時25公里的速度緩緩移防,還是很可能壓壞路面或路基。

台灣的輕/中型坦克(低於50噸)況乎如此,現代坦克動輒60噸以上,要如何迅速有效率的運送這些大鐵塊呢? 並且,如果這些重型履帶戰車一開出去,路都壓壞了,後面的後勤補給車輛不就很難跟的上了嗎? 不知道這方面是如何總體考慮的。
正確的用法是靠專運坦克的拖車;不過共軍一般靠鐵路做長途運輸,所以拖車沒有普及。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
“玻璃纖維裝甲”在苏联时代是没有资格配备给T72级别的坦克的。
据我所知应该是1993年俄罗斯金融灾难发生后,那段时间俄罗斯想尽一切办法抵偿外债,于是给了韩国当时最好的T80U(应该只有侧面装甲和夜视逊于M1A1HA),也卖给了中共,于是才接触到玻璃纤维装甲技术.
可以看一下wiki上的T80词条:
People's Republic of China: Ordered 200 T-80Us for evaluation in late 1993. 50 delivered.[39][40][41] Tanks were not assigned to combat units. Research is used for the Type 96 tank.

33 T-80Us were ordered in 1995 from Russia and delivered between 1996 and 1997. Two T-80UKs were acquired from Russia in 2005.
我的瞭解是玻璃裝甲最早用在T-64上,後來的T-72雖然是鑄造炮塔,但是在正面Glacis Plate裝入所謂的Combination-K。這是三層夾心板,前後是鋼,中間是玻璃纖維樹脂。

同一個時期的第一代Chobham Armor據稱也是同樣的三層夾心板,前後是鋼,中間是氧化鋁。氧化鋁對破甲彈很有效,但是對穿甲彈還不如玻璃纖維。
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
所以拖車沒有普及。↙↙↙↙↙

中国全国都是大工地,又有基建狂属性,(履带式)挖掘机(台称怪手?)的需求以及存量都很巨大,战时能否调用平时运输挖掘机的板车做坦克运输?
反正是辅助车辆,专业特种性不强,军民融合省钱挺好。

(顺带吐槽,港珠澳大桥香港段前脚有砼强度造假丑闻,今又有隧道爆管飙水戏码,照西式理论来讲,港台的体制原本应该有更好的监管效果......汗颜。

不过这个新湾区的发展前景,二三十年后不知能否媲美王先生如今的择居区域。)
拖車的壽命短,擁有權不集中,徵調不容易。但是民用滾裝船向來是要向軍方登記的(這叫做STUFT,Ships Taken Up From Trade);中國有世界最大的滾裝船隊,一次運量達到15萬名輕裝步兵,或者一個完整的重裝集團軍。是的,共軍如果要打海灣戰爭,集結時間會比1991年的美軍(花了大半年)還短。

珠江三角洲的工業產值,大概再15年就可以達到世界一流之境,居住環境的改善卻要更久一些。
  • 2017-10-16
  • xyz
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
I served in Little quemoy with 158th Infantry Division, arriving on 10/26/86 ( LST204 ), leaving on 5/30/87 (trasport ship #516). I remember that the armored reconnaisance company were equipped with M24. Chaffey tanks. during my stay on Da Don Islet, the two M24s there only had one live ammo practice shooting once at the half mile off shore reef,
# re: 【陸軍】現代坦克裝甲原理簡介
Correction: arriving on 10/26/1985. P.S. : once a two and half ton truck ran over the bank of the very steep road up from the pier, the M24 stationed at the South Hill had to be used to pull it out from the ditch.

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