近年來,中國維和行動日漸頻繁,承擔(dān)大國責(zé)任。不過,派遣的維和部隊官兵,自然不是像韓劇那般,而是切實身處錯綜復(fù)雜的戰(zhàn)場。就在7月11日,中國駐南蘇丹維和部隊一輛裝甲車被炮彈擊中,導(dǎo)致2名士兵犧牲,5人受傷。
被擊中的裝甲車是國產(chǎn)92B型6×6輪式步兵戰(zhàn)車,此次擊中這輛步兵戰(zhàn)車的可能是一枚60毫米口徑迫擊炮,炮彈從戰(zhàn)車頂部直接擊穿裝甲,并在車內(nèi)發(fā)生爆炸。
只能說,維護(hù)士兵的運氣并不好。輪式步兵戰(zhàn)車從設(shè)計上,并不是以高防護(hù),而是高機動。不像坦克,步戰(zhàn)車遇上重武器需要借助戰(zhàn)車的高機動規(guī)避。
此外,由于在戰(zhàn)場中,頂部被擊中的概率非常低,所以不管是坦克也好,還是步戰(zhàn)車,頂部是防護(hù)能力最薄弱的部分,基本只能防步槍彈,所以車內(nèi)乘員想全身而退,就很困難了。
話說回來,以前的裝甲車輛,要高防就沒有高機動,要高機動就沒有高防。所以就有突出高機動的輕型坦克和突出高防大火力的重型坦克。不過,在各式各樣的裝甲新材料的努力下,高防高機動也不再是魚和熊掌。
金屬防彈材料可能是裝甲車自誕生起就一直采用的裝甲材料。隨著武器的發(fā)展,金屬防彈材料從普通的鋼板發(fā)展到高硬度鋼、雙硬度鋼,以及鋁合金、鈦合金,其防護(hù)能力不斷提升。
上圖是國外幾種典型高硬度、超高硬度裝甲鋼的性能。
理論上,要想取得更好的防護(hù)能力,把鋼板加厚就可以了。但過重的裝甲使其不易操作,靈活性降低,發(fā)動機故障率升高。二戰(zhàn)期間出現(xiàn)的重型、超重型坦克,實戰(zhàn)證明機動性太差的怪獸們在戰(zhàn)場上發(fā)揮的作用有限。既可以讓裝甲車輛輕起來,又可以“肉”起來,還得靠其他材料幫忙。
除了鋼之外,鋁合金、鈦合金也是很好的裝甲材料。鋁比鋼輕,使用鋁合金裝甲代替鋼裝甲,在不降低抗彈性能的情況下,一般可減重 20% 左右。美國鋁業(yè)巨頭美鋁近年來接到美國陸軍巨額訂單,為其提供鋁合金裝甲解決方案。但鋁合金的熔點低,高溫下容易軟化,鋁顆粒會燃燒,碎裂強度也要低于鋼裝甲。
鈦合金密度僅是鋼裝甲的60%,但其強度可與鈞質(zhì)鋼媲美,韌度也要優(yōu)于大多數(shù)鋁合金裝甲。當(dāng)然,鈦合金也有自己的煩惱——太貴,難加工。
為了提高防護(hù)能力,現(xiàn)在經(jīng)常不使用均質(zhì)裝甲(即該裝甲使用同一種材料制作而成),例如鋁鈦多層復(fù)合、鋁鋼復(fù)合以及陶瓷、復(fù)合材料與金屬材料結(jié)合等等。
陶瓷具有很高的硬度和抗壓強度,有利于抵擋高速穿甲彈,而且它的密度較鋼小,所以有利于減輕裝甲重量。
但是陶瓷是一種脆性材料,所以它不能作為單獨的裝甲材料,而是與金屬或者纖維一起做成復(fù)合裝甲。而且,復(fù)合裝甲通常使用模塊化的陶瓷塊,如此某塊陶瓷被擊碎,其他陶瓷仍然有效。
目前,用于防彈的三大陶瓷材料是氧化鋁(Al2O3)、碳 化硅(SiC)和碳化硼(B4C)。它們的優(yōu)劣勢也非常明顯。
因成本優(yōu)勢而廣泛使用的氧化鋁裝甲,目前最有可能取而代之的是碳化硅。而在不太考慮成本,減重優(yōu)先的領(lǐng)域,碳化硼復(fù)合裝甲得以應(yīng)用。
不過,用于裝甲的陶瓷材料塑性差、斷裂強度低,不能二次仿彈,二次成型加工困難,所以使用局限非常大。因此,當(dāng)前陶瓷裝甲研究的重點是解決其韌性差及成本高的問題。例如現(xiàn)今出現(xiàn)的陶瓷梯度材料,通過特殊工藝讓陶瓷和金屬的復(fù)合物組分、結(jié)構(gòu)能連續(xù)地變化, 使其由陶瓷側(cè)過渡到金屬側(cè)形成一種物性參數(shù)也連續(xù)變化。陶瓷梯度材料比起陶瓷面板與金屬背板組合的復(fù)合裝甲抗彈性要優(yōu)異得多了。
樹脂基復(fù)合材料也是輕量化裝甲材料的良好解決方案。早在二戰(zhàn),美國就已經(jīng)成功研制了玻纖/聚酯裝甲材料。目前樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用纖維主要是E玻璃纖維、S玻璃纖維及芳綸纖維。
高性能玻璃鋼被看作是第一代復(fù)合裝甲材料,早在二戰(zhàn)就開始裝備。它們的抗彈能力可達(dá)鋼的數(shù)倍。最早前蘇聯(lián)研制的T-64主戰(zhàn)坦克車體用的是鋼-玻璃鋼-鋼的復(fù)合裝甲,最早使用復(fù)合裝甲的裝甲車之一。當(dāng)然,它們的重量相對來說在纖維里邊并不占優(yōu)。
芳綸纖維,更為人熟知的名字是美國杜邦的品牌——凱夫拉(Kevlar),在減重方面更甚于玻璃纖維。同質(zhì)量情況下, 芳綸復(fù)合材料的抗彈能力是玻纖復(fù)合材料的 2~3 倍、 鋼的 5 倍左右。 在防護(hù)能力相同的情況下, 用其制成的防彈材料重量至少可減少 1/3 以上。
美國陸軍主戰(zhàn)坦克M1就是用芳綸纖維層壓板與鋼板復(fù)合作為裝甲,可防防破甲厚度約 700mm的反坦克導(dǎo)彈, 還能減少因被破甲彈擊中而在駕駛艙內(nèi)形成的瞬時壓力效應(yīng)。在不僅如此,裝甲車內(nèi)的關(guān)鍵部位也可以裝備芳綸纖維復(fù)合材料,提供后效裝甲防護(hù)。
在已開發(fā)的高性能纖維中,UHMWPE(超高分子量聚乙烯) 比水的密度還低,是芳綸的 2/3、 鋁的 1/3 和鋼的 1/8。除了輕之外,高強度、 高模量、 低伸長,使得它成為目前公認(rèn)的防彈性能最好的纖維,不過在應(yīng)用場景不如芳綸纖維多。
同樣,上面提到的復(fù)合材料,也是不能獨立抵抗穿甲彈等反裝甲武器的。所以復(fù)合材料是作為復(fù)合裝甲中間材料出現(xiàn)。例如最早前蘇聯(lián)研制的T-64主戰(zhàn)坦克車體用的是鋼-玻璃鋼-鋼的復(fù)合裝甲,最早使用復(fù)合裝甲的裝甲車之一。而后的T-80U坦克采用了鋼板與玻璃纖維復(fù)合材交替疊加,共5層復(fù)合。
除此之外,裝甲車輛還發(fā)展了隱身材料、反應(yīng)裝甲、智能裝甲體系來提高戰(zhàn)場生存能力。
以后,裝甲材料應(yīng)該仍然會朝著更輕防護(hù)性能更好的方向發(fā)展。
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