坦克裝甲車輛綜合防護系統

坦克裝甲車輛綜合防護系統

在未來信息化戰爭中,坦克裝甲車輛仍將是網路中心戰的核心。同時,其在戰場上也將面臨來自陸、海、空等多方位立體攻擊,包括動能彈、穿甲彈、破甲彈、反坦克子母彈、反坦克火箭筒、反坦克地雷和軟殺傷武器(如電、光、波、場、核、生、化等武器)。面對性能不斷提高、種類形式多樣的威脅,坦克裝甲車輛單純依靠增加裝甲厚度等傳統防禦手段已難以抵禦。綜合防護概念的出現,為今後坦克裝甲車輛防護技術確定了發展方向,為其戰場生存力的提高提供了發展空間。

簡要說明

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綜合防護系統是在現有基礎上發展的一種整體式防護手段,通過將坦克裝甲車輛的總體設計、裝甲防護、主動防護、隱身煙幕、三防等多種技術手段有機地結合在一起,做到先敵發現、先敵射擊、先敵壓制、先敵摧毀,形成由外到內的、有效的立體防護系統
目前,坦克裝甲車輛綜合防護概念下所採用的防護技術主要是在提高總體設計的基礎上,採用主動防護技術、隱身技術和裝甲防護技術等。主動防護主要分為硬殺傷、軟殺傷或兩者結合在一起的綜合主動防護系統三種;隱身技術中目前比較受關注的要數新一代隱身技術和隱身坦克技術;裝甲防護技術包括傳統均質鋼裝甲和各類非常規裝甲等。其中,非常規裝甲技術不但可以降低坦克裝甲車輛的整體重量,還能提高其防護力,有一定的發展前景。此外,目前坦克裝甲車輛所採用的防護措施還有煙霧遮蔽技術、二次效應防護技術及核生化防護技術等等。

總體設計

坦克裝甲車輛的總體設計,也就是形體防護。車輛外形是由車、高、履帶著地長、車底距地高,以及車體和炮塔形狀等決定的。相對而言,車輛高度越低,正面面積越小,被命中的可能性就越小。車體易被命中部位的裝甲儘量傾斜,不僅可以增加“跳彈”的可能性,而且可以增大虛擬厚度,即增大彈丸在裝甲內貫穿的距離

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一般是前裝甲較厚,傾斜較大,防彈能力和承受衝擊的能力都較好。以色列梅卡瓦主戰坦克的動力裝置前置,並且前裝甲又有較大的傾斜角度,因而乘員正面的防護得到加強
炮塔處於坦克較易著彈的位置,需有全車最強的防護性能,因而應有較厚的裝甲、較好的傾斜角和矮小的流線型外形。以色列梅卡瓦系列坦克和德國豹2A5/A6坦克的炮塔,從防盾到前部構成了一個楔形體,增加了“跳彈”的可能性,構成了較好的形體防護。
當前,世界已開發國家的坦克裝甲車輛基本完成了第三代改進型的研製,進入了未來第四代的研究。隨著越來越多高新技術在坦克裝甲車輛上的套用,未來坦克裝甲車輛的發展對總體設計提出了新的課題,總體設計必須改變舊的理念、尋求新的思路、提出新的觀點、創建新的方法,以得到不斷提高和發展,才能使部件的先進性能得以充分發揮,各系統之間更加協調匹配

主動防護系統

主動防護系統是坦克裝甲車輛用於攔截摧毀迷惑敵方來襲彈藥的一種近距離防禦技術。該系統的研製始於20世紀60年代,從80年代起開始逐漸列裝部隊,近些年更是備受各軍事強國的青睞。2005年1月,新一代“緊湊型動能飛彈”的試驗成功,對主動防護系統的發展提出了更高的要求,世界各軍事強國同時也紛紛研製並發展自己

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的新型主動防護系統。比較典型的產品有俄羅斯的第五代主動防護系統產品——“競技場”-E(Arena-E
主動防護系統、美國針對“未來戰鬥系統”進一步研製和完善的“綜合陸軍主動防護系統”(IAAPS)、以色列性能卓越的“戰利品”(TROPHY)主動防護系統和歐洲航空防務和航天公司聯合研製的先進MUSS主動防護系統
俄羅斯“競技場”-E主動防護系統 該系統採用毫米波雷達探測來襲威脅,一旦發現威脅就會引發安裝在炮塔周圍的一個破片匣,匣內裝有防護彈藥,防護彈藥在距離目標幾米遠處引爆,形成一個定向的碎片區。“競技場”-E主動防護系統能全天候24小時使用,能保障戰車在任何戰鬥條件下搜尋和摧毀目標,包括移動目標。新型搜尋控制系統和武器系統能夠保障戰車超高速運轉,從發現目標到摧毀目標的反應時間不會超過0.07秒。另外,系統目標計算法還能排除假目標或遠離自己的目標干擾。
美國“綜合陸軍主動防護系統”(IAAPS)IAAPS研製的目的是用於保護美國陸軍“未來戰鬥系統”中有人駕駛車輛免受各種反坦克武器的威脅。該系統中的被動感測器系統發現來襲的目標後將提示計算機,由其對目標進行分類,而後選擇多種方式打擊目標。通過急促發射小型低速彈丸來摧毀來襲高爆彈藥,同時,這種防護系統不會傷害附近的己方部隊,可以安裝在各種類型的地面戰鬥車輛上。
以色列“戰利品”主動防護系統 “戰利品”主動防護系統是一個針對多種反坦克飛彈威脅的先進系統,它可快速探測和跟蹤任何反坦克威脅,對其分類並計算空中最佳攔截點。整個系統重量不超過545公斤,有兩個主要組件,第一個組件為4台平板雷達,車輛前後及兩側各有一台,用於探測和跟蹤各種威脅。如果威脅物即將擊中平
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台,硬殺傷裝置將被激活,從車輛任意一側的一個或兩個發射裝置中發射攔截裝置。
歐洲航空航天公司(EADS)MUSS主動防護系統 MUSS主動防護系統核心是1台計算機,系統的控制功能及目標信息可以顯示在車內顯示器上。在戰場上,當MUSS系統報警感測器發現飛彈和照射在戰車上的雷射束後,就會立即報告中央計算機。隨後,相應的對抗系統激活來防止己方戰車被敵方飛彈擊中。

隱身技術

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車輛的隱身技術是由飛機隱身技術發展而來,通過降低其信號特徵,進而達到使其難以被敵發現的目的。近些年來,由於高技術條件下作戰,該項技術發展十分迅速。新一代隱身技術的出現,尤其是隱身坦克的問世,對車輛避免被發現/探測的技術發展起到了更為深遠的影響。俄羅斯法國美國在這方面發展較為成熟

非常規裝甲

非常規裝甲技術是未來車輛輔助防護的重要手段,近些年來發展也較為迅速。

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爆炸反應裝甲 現在新研製的爆炸反應裝甲與傳統爆炸反應裝甲性能相當,但是減少了對車輛結構的影響。俄羅斯發明了一種由多個相互連線盒單元構成的爆炸反應裝甲,可有效抗擊破甲彈和穿甲彈的攻擊。這種盒單元的特點是:4個側壁採用聲阻抗(即媒質對聲波的阻礙能力)變化的3層或4層複合材料,從接觸炸藥的側壁層開始,每相鄰兩層材料的聲阻抗之比不小於2,衰減消耗了爆炸衝擊波,使相鄰盒單元不會發生殉爆
以色列拉斐爾公司最近研製出了一種新型附加爆炸反應裝甲。這種爆炸反應裝甲塊中使用了一種創新的鈍感低速炸藥,子彈或彈片擊中時不會爆炸或燃燒。據報導,它能夠在360度範圍內抵禦先進成型裝藥戰鬥部、14.5毫米穿甲彈、155毫米榴彈破片和RPG-7反坦克火箭彈的攻擊。據拉斐爾公司透露,該附加反應裝甲系統已運用在M2“布雷德利”步兵戰車、M113裝甲人員輸送車、LAVIII輕型裝甲車和“斯特瑞克”裝甲車上。
電磁主動裝甲 這種裝甲是利用蓄能器能量,通過發射防護元件來實現主動打擊來襲射彈的,其基本結構包括探測器處理器蓄能器轉換器防護元件五個部分。其中,探測器是電磁主動裝甲的“眼睛”,採用現代多模探測器技術實現對100米距離動能穿甲彈的探測。處理器是電磁主動裝甲的“大腦”,能夠精確預測100米距離、速度在1600~2000米/秒範圍內穿甲彈目標的後期飛行軌跡,然後選擇發射相應的防護元件實施攔截。蓄能器當然就是電磁主動裝甲的“心臟”,通常是高能量密度電容器組,其中蓄電量對於防護元件實現電磁加速來說是至關重要的。根據實驗數據,如果防護元件全尺寸重量為10~20公斤,電能轉換率為20%,防護元件被拋射速度為100~300米/秒,那么需要的電能為4.5兆,目前其電磁發射儲能裝置靈巧裝甲的作的容量已達400千焦。轉換器是電磁主動裝甲的“反應器”,可將儲存的電能轉換為防護元件的動能。防護元件是電磁主動裝甲的“盾牌”,分為平板結構和複合結構。複合結構的中、上部為均質裝甲板,中部為反作用夾層,下部為金屬板加中間玻璃纖維增強塑膠的“夾層”結構。
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自動激活電裝甲 自動激活電裝甲由位於主裝甲外側的兩塊間隔一定距離的薄板和高壓電容器組成,其中一塊薄鋼板接地,另一塊與高壓電容器組相連。當射流或彈穿過兩塊薄板時,兩塊薄板連通,引起電容器組放電,通過射流和彈芯的電流引起射流發散或彈芯振動膨脹斷裂,從而避免主裝甲被擊穿
電熱裝甲 電熱裝甲的組成與自動激活電裝甲類似,區別是位於主裝甲前的兩塊薄金屬板之間的間隔較小,而且中間有一層絕緣材料。當射流或動能彈芯穿過兩薄板時,電容器放電,絕緣材料迅速受熱膨脹向兩邊推壓薄金屬板,以干擾射流或彈芯走向。電裝甲需要高能量密度的高壓電容器組。一旦電容器組的能量密度達到20焦/立方米,未來的全電坦克就會採用某種類型的電裝甲,屆時坦克對付動能彈和爆破彈的能力將大大增強。
非動能裝甲 非動能裝甲屬於被動式反應裝甲,能輕易地集成在車輛上。它能有效防禦諸如聚能彈頭之類的化學能彈藥的攻擊,但不能有效防禦動能彈的攻擊。美國陸軍研究實驗室認為,未來新型非動能反應裝甲有望挫敗中口徑動能彈。
靈巧裝甲 它屬於一種創新的反應裝甲技術,由感測器、微處理器和反應裝甲組成。感測器確定彈丸或射流的位置和速度,微處理器確定啟動反應裝甲的最佳時機。為了提高安全性,反應裝甲使用鈍感高能炸藥。
動能轉換裝甲 動能轉換裝甲是一種先進的反應裝甲技術,能夠抵禦動能彈的攻擊。工作原理是:在來襲彈的穿甲軌道垂直方向上發射小鋼條,從而摧毀飛彈、使飛彈偏離飛行路徑或使飛彈發生鏇轉。動能轉換裝甲技術在戰鬥中還沒有得到證實,在實際中也面臨著許多挑戰,譬如如何減輕炸藥的重量以及在對付多種威脅時如何保持可靠的耐久性

煙霧遮蔽技術

煙幕彈依然是最常見的對抗措施。最初的煙幕彈只能提供可見光遮蔽,而目前的多波譜煙幕彈,既能提供紅外波段遮蔽又能提供可見光波段遮蔽,如Galix13煙幕彈,其有效波長為0.3~14微米。紅外波段遮蔽可通過兩種不同

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類型的煙幕劑來實現:一種是本身發出紅外輻射,形成熱粒子幕;另一種是形成煙雲,起吸收散射反射的綜合作用。為了與紅外波長相匹配,熱粒子必須大於可見光遮蔽煙幕劑所形成的粒子。但是,目前使用的一些煙幕劑有毒或對環境有害,因此,國外也在研究採用生物降解纖維和碳粒子來取代金屬粉末

最新型多波譜煙幕彈的一個實例是瑞士魯阿格彈藥公司(前瑞士彈藥公司)和德國萊茵金屬防務技術公司合作開發的MASKE煙幕彈。這種煙幕彈有兩個有效載荷:一個是快速反應組件,能夠在1秒鐘內形成一個由燃燒的紅磷濃密的白煙所構成的熱輻射幕簾;另一部分是禁止組件,形成含碳粒子的紅外波段和可見光波段遮蔽煙幕。快速反應組件的閃光所形成的強烈輻射,能夠使熱像瞄準具和尋的頭飽和,而且還能夠干擾飛彈制導系統的閃光跟蹤器,同時,遮蔽煙幕能夠吸收雷射指示器的雷射束。此外,MASKE煙幕彈沒有使用有成分。
煙幕彈通常在距離車輛25~45米遠、距離地面4.9~10米高的空中爆炸,以便能夠迅速地浮散開,遮蔽瞄準具的視線和威脅武器的飛行路徑。如果煙幕彈以平直彈道來發射,而不由大約45度仰角固定的煙幕彈發射器採用曲射彈道發射,就能更快地實現這一點。
煙幕彈發射器通常安裝在車輛炮塔兩側,在方向和高低向上都是固定的。因此,只能通過轉動整個炮塔來使其對準威脅方向,這樣速度不可能很快,在戰術上也無法接受。為了在威脅來襲方向上迅速而精確地發射煙幕彈,需要採用能快速轉動的發射器,以色列IMI公司已率先推出了轉塔操縱多彈藥發射系統(POMAIS)。

二次效應防護技術

坦克裝甲車輛的裝甲被擊穿後,破片造成的機件毀壞和乘員損傷,以及車內起火和彈藥爆炸統稱為二次效應。二次效應對坦克裝甲車輛造成的損失非常大,輕者導致乘員受傷、機件受損,重者導致車毀人亡。在第四次中東戰爭中,以色列參戰坦克中有的先後三、四次中彈都未引起火災和爆炸,修復後繼續投入戰鬥。據以色列統計,未

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採取二次效應防護的坦克被擊中後約有31%起火燃燒,起火後85%~90%的坦克被完全燒毀採取二次效應防護的坦克被擊中後只有15%起火燃燒,但不會被燒毀。因此,二次效應防護對於提高坦克裝甲車輛的生存力具有重要意義
二次效應防護主要有:裝甲襯層、動力艙自動滅火裝置、戰鬥艙自動滅火抑爆裝置、車內實行隔艙化等。裝甲襯層是裝在戰鬥艙內的一種柔性粘合縫合纖維織物(通常為尼龍芳綸聚乙烯),安裝厚度為10~30毫米。對襯層的要求是要具有較高的抗拉強度、良好的耐疲勞能力、能防火、不易熔化、重量輕,易於加工成型。襯層的主要作用是減少破片的數量、降低破片的速度,同時還可起到隔熱、降噪的作用。在襯層中加入防輻射的材料,還可起到防中子、防γ射線的作用。
發動機開始工作後,動力艙內溫度很高。由於燃油、潤滑油的泄露,動力艙內總是充滿油霧。在這種情況下,即使不中彈也容易引起火災。動力艙自動滅火裝置通常由火焰探測器控制盒滅火瓶組成。當探測器探測到火焰信號後,即把信號傳遞至控制機構,控制機構發信號打開滅火瓶進行滅火。戰鬥艙滅火抑爆裝置的構成與動力艙自動滅火裝置基本相同。
其它二次效應防護措施主要有:車內實行隔艙化,把動力艙與戰鬥艙隔開,把戰鬥艙的備用彈藥用隔艙隔離,並在隔板上預設裂點,以便當壓力達到一定限度時從該處爆開排出壓力;採用自封油箱,當油箱被擊穿出現小孔時可自行閉合,防止油料外泄等。

核生化防護技術

核生化防護即防核、生物毒劑化學戰劑,通常稱為三防。坦克裝甲車輛具有得天獨厚的密封車體,對核爆炸時

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產生的衝擊波、光輻射、貫穿輻射和放射性塵染以及生物毒劑和化學戰劑有良好的防護作用,能防止或減輕核生化武器對乘員傷害和對機件的破壞。
按照結構形式,三防裝置可分為超壓式、個體式和混合式三類。超壓式三防裝置通常也稱作集體式三防裝置,主要由核輻射告警器毒劑告警器、控制機構、關閉機構、濾毒通風裝置和密封件組成。坦克殼體也是密封件的組成部分。當坦克遭到核、生物化學武器襲擊時,告警器告警,控制機構迅速關閉車輛的門窗,並使濾毒通風裝置開始工作。車外的染毒空氣經淨化後進入車內,供乘員呼吸,同時在車內形成一定程度的超過大氣壓的壓力,一般稱作超壓,以阻止車外污染空氣從車輛縫隙進入車內。裝有超壓式三防裝置的車輛,其乘員不需佩戴個人防護器具,對操作沒有影響,但對車輛的密封性要求較高。

個體式三防裝置與超壓式三防裝置相比,沒有關閉機構,但增加了面罩及導氣管等設備。面罩通過導氣管與全車乘員公用濾毒通風裝置相連。需要時乘員佩戴防毒面罩即可。這種三防裝置對車輛的密封性無特殊要求,缺點是車內會被污染,且乘員佩戴面罩影響操作。
混合式三防裝置是超壓式和個人式的結合體,通常以超壓式工作狀態工作,當車輛密封性遭到破壞時,乘員戴上面罩轉入個人防護狀態

參考文獻

http://ls.china.dutie.net/html/20080204/1/1054364.html

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