复合装甲钢铁三明治.docx

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复合装甲钢铁三明治

复合装甲――“钢铁三明治”

　　神秘的“乔巴姆”装甲

　　1976年6月22日，英国著名的《泰晤士报》公布了一条文字不多但很有分量的新闻：

英国研制成功“乔巴姆”装甲！

　　乔巴姆本是英国南方一个很不起眼的小镇，因为在那里发明了一种复合装甲以“乔巴姆”来命名，致使乔巴姆小镇也跟着红火起来。

那么，“乔巴姆”装甲为什么能引起这么大的轰动呢?

　　原来，自从1936年破甲弹问世以来，坦克装甲算是遇到了“克星”。

一枚破甲弹刘均质铜装甲的破甲能力，大约是它弹头直径的5～7倍。

也就是说，一枚100毫米的破甲弹，可以穿透500～700毫米厚的钢装甲；而一枚125～130毫米口径的破甲弹或导弹可穿透900～1000毫米的钢装甲。

如果坦克设计师把坦克四周的装甲都搞成一米厚，这坦克的战斗全重将达到150吨以上，坦克将成为真正的“铁乌龟”了，根本没法打仗。

怎么办?

坦克设计师们只好加强重点部位的装甲厚度。

“装甲落后于弹药”，成为70年代以前甲―弹之争的土旋律。

　　然而，“乔巴姆”装甲的发明，却打破了这一现状，据英国军方人士称，“乔巴姆”装甲对付破甲弹的能力，是原来轧制均质钢装甲的3倍。

也就是说，破甲深度只有原来的三分之一。

装上“乔巴姆”装甲的主战坦克，破甲弹已经很难击穿它。

这也是近年来坦克的主流弹种变为尾翼稳定脱壳穿甲弹的道理。

　　那么，“乔巴姆”装甲为什么有那么大的本事呢?

原来，“乔巴姆”装甲是一种有多层结构的复合装甲，外层和内层是又硬又韧的优质合金钢装甲，中间一层是厚厚的、块状陶瓷装甲，起主要的抗弹作用。

然而，它的各层装甲到底有多厚?

各层装甲的成分如何?

装甲结构和加工工艺上有些什么诀窍?

对此，英国军方近30年来一直守口如瓶，成为“机密牛的机密”。

人们对“乔巴姆”装甲的了解，还仅限于20多年前的苏联一本军事杂志上刊登的“乔巴姆”装甲示意图。

复合装甲的机密性，可见一斑。

　　1+1+1>>3

　　“乔巴姆”装甲为什么能使抗弹能力成倍增加呢?

这还要从复合装甲的抗弹机理谈起。

我们给出了l＋1+l>>3的不等式，意思是说，一层钢装甲加上一层陶瓷装甲再加上一层钢装甲的抗弹能力，远远大于三层等重量钢装甲的抗弹能力。

　　复合装甲的奥秘，既在于陶瓷装甲特殊的抗弹性，也在于陶瓷装甲千口钢装甲的巧妙组合。

复合装甲的高抗弹性，有两方面的原因。

一方面，用作装甲夹层的陶瓷材料，如氧化铝、氧化锆等，不仅硬度高、耐高温、抗热冲击性好，更重要的是它在高温：

中击下的强度（科学上叫雨果纽强度）要比钢铁高出10多倍，可以有效抵御破甲弹金属射流的冲击。

对于雨果纽强度，一般的读者朋友可能不太熟悉，这里再略费些笔墨，雨果纽强度，是材料在高速冲击下的强度。

在高速；中击下，固体材料变成流变态体，性大大增加，就像高压水龙头冲烂泥巴一样。

陶瓷材料的结晶结构相当复杂，其雨果纽强度值非常高，达到60～150千帕，而钢的雨果纽强度仅为5～30千帕，两者相差10多倍。

这是陶瓷材料耐破甲弹射流冲击的最根本的道理。

另一方面，陶瓷材料易于产生裂纹，但裂纹的传播速度只有每秒几百米，远远低于破甲弹金属射流每秒7000米以上的极高速度，裂纹的产生不会影响其强度。

相反，由于内外两层钢板的约束，以及中间粘结剂的固化作用，使：

中击形成的陶瓷粉末没有“逃出的通道”，和金属射流“对着干”，起到抵消金属射流的作用。

两方面综合作用的结果，使陶瓷材料成为对付破甲弹和导弹的高手。

也可以看出，陶瓷装甲只有在钢装甲的“夹持”下才能发挥作用。

复合装甲的巧妙组合，使这种“钢铁三明治”成为对付破甲弹的高手。

不过，复合装甲对付动能弹的能力则不尽理想，这一点也成为贫铀装甲产生的契机。

　　间隙装甲――空气当装甲

　　间隙装甲，也称为间隔式装甲，即两层钢装甲之间有一定的距离，隔一层空气制成的装甲。

那么，难道说空气也能当装甲吗?

一点不错。

间隙装甲，也叫间隔装甲，是复合装甲的一种。

原来，当破甲弹命中前装甲后，形成强大的金属射流，空气层能使射流拉伸变细，冲到后面的装甲板时就没劲了。

在动能弹命中的情况下，倾斜的装甲布置和不同抗弹介质的变化，使弹芯发生倾斜、偏转，威力也就大打折扣。

当然，这是理论上讲的道理。

间隙装甲的效能比起陶瓷复合装甲来还是要略逊一筹。

再说，坦克的紧凑性，也不允许采用大间隔的间隙装甲。

德国的“豹”2坦克和美国的M2“布雷德利”步兵战车上就采用了旬隙装甲。

　　贫铀装甲的奥秘

　　贫铀装甲，或称铀装甲，是一种以铀合金为主体的复合装甲。

因为铀是放射性物质，只有在厚厚的铜装甲的屏蔽下，才能极大地衰减其放射性，不致对坦克乘员造成伤害。

　　1988年夏季，美国陆军发布了一条爆炸性的新闻：

美国在装甲技术上取得了一项重大的、突破性的成果，1988年以后生产的MIAI主战坦克将不再采用“乔巴姆”装甲，而改用一种以贫铀合金为主体的复合装甲。

采用贫铀装甲的M1Al坦克被称为M1AIHA主战坦克，1988年末开始装备美军驻联邦德国的第7军。

1991年的海湾战争中，M1AIHA坦克是lB0小时地面战的主力，由于它的出色表现而名声大噪。

2003年的伊拉克战争中，MIAIHA坦克继续充当主力，表现不俗。

那么，贫钠装甲到底是怎么一回事?

　　原来，贫铀装甲也好，贫铀穿甲弹也好，用的都是制造原子弹的铀的“下脚料”。

天然铀是由多种铀的同位素成。

用来制造原子弹的是铀235，仅占0.7％:

其余99.3％为铀238“及极微量的铀234。

制造原子弹的核装料，要求铀”的丰度在90％以上，用分离法将铀235富集后，剩下的就是“贫化铀”，简称贫铀，作为尾料排除储存。

不难看出，所谓的贫化铀，“贫”的仅仅是铀235，若按铀238来算，简直可以叫做“富化钠”了。

利用贫铀来制造贫铀弹和贫铀装甲，可以说是独辟蹊径，很有创造性。

它充分利用金属铀及铀合金密度大、硬度高、韧性好的特点，用它来制造坦克的“矛”――穿甲弹，也用来制造坦克的“盾”――装甲，可算是物尽其用。

　　美国从1983年开始研制贫铀装甲，到1988年研制成功，前后用了整整五年，研制经费高达10亿美元。

想当年，它和“星球大战”计划、“隐形”轰炸机计划一样风光，被列为美国国家优先发展计划之列。

美国陆军的发言人宣称，这种铀装甲“不仅能抵御现有苏式坦克炮弹的攻击，甚至能抵御正在研制中的苏联新式坦克炮弹的攻击”。

从两次伊拉克战争的实践来看，这种说法也不完全是吹牛。

那么，铀装甲的奥秘到底在哪里呢?

　　第一、铀装甲的成分。

金属铀的密度极大，为19.05克／厘米3，是钢（7.9克／厘米3）的2.5倍，这也是铀作为装甲材料的“本锥”。

不过，纯金属铀是一种软金属，不适于直接制造装甲，但是，在铀中加入某些合金元素，就会使它的机械性能大大提高。

例如，在铀中加入o.75％的钛制成铀―钛合金，其强度极限高达150千克／毫米2，比优质合金装甲铜-40铬铜还要高出50％，比纯铀提高了1～2倍。

估计贫铀装甲的主体是铀―钛合金或碳化铀一类材料。

　　第二、铀装甲的工艺。

即使知道了铀装甲的成分，如果不知道它的加工工艺，也是白搭。

根据铀装甲具有极高的硬度和强度的特点，国外有的专家推测，这种铀装甲不是用烧结方法制成的，而是用拉制方法制成的单晶体，这种单晶体几乎没有晶格缺陷，强度和硬度相当高。

人们都知道，金刚石是自然界中的一种单晶体，其硬度是天然物质之冠，而和金刚石同为碳元素的石墨，软得只能做铅笔。

　　第三、铀装甲的结构。

关于这方面的信息，国外的报告稍多些，但也有一些推测的成分。

国外的专家认为，M1AlHA坦克的贫铀装甲为网状结构。

网状结构的铀合金在复合装甲中起骨架作用，它既可以防止使坦克增重过多，又可以在网格之间加入防止铀合金氧化的材料，取得更好的材料匹配性能。

因为铀极易氧化，铀块在350℃就可以着火氧化，而铀粉甚至在250℃就能自燃铀的这一特性，作为“连钻带烧”的穿甲弹是个优点，对于装甲材料就是个必须克服的缺点。

网状结构中加入一些防氧化的材料，就是一个合理的选择。

此外，蜂窝状结构中还可以加入吸能材料，靠“软硬兼施”的手段来吸收穿甲弹的动能。

所以说，贫铀装甲既能对付穿甲弹，也能刘付破甲弹，是复合装甲中的后起之秀。

不过，除了美国之外，至今还没有第二个国家用上了贫铀装甲。

这也许是考虑了铀的放射性问题。

　　也许你会问，这铀不是放射性物质吗?

拿来作铀装甲，那还得了!

其实，铀的自然放射性很微弱。

美国军方发言人宣称，一辆坦克上的贫铀装甲仅有2.2吨重，即使坦克乘员连续在这样的坦克里呆上三天，所受到的辐射剂量，还不如一次x光透视所受到的照射剂量大。

倒是贫铀穿甲弹的破片的危害性更大些。

1991年海湾战争中，有一些美国大兵得了奇怪的“海湾综合症”，有人认为可能跟美英联军大量使用贫铀弹有关。

　　各国坦克复合装甲管窥

　　尽管各国对装甲技术“守口如瓶”，但是，我们还是可以从各种公开报道中，觅得各国主战坦克装甲的蛛丝马迹。

　　“豹”2坦克的装甲“豹”2坦克的车体和炮塔均采用间隔式复合装甲、由多层高强度、高韧性台金钢及其它金属材料焊接而成。

是否采用非金属材料的陶瓷装甲，不详。

改进型的“豹”2A5／A6以及瑞典引进的StlWl22坦克上，在炮塔和车体正面均加装附加装甲；在Strvl22上，甚至在炮塔顶部也加装了附加装甲。

这使“豹”改进型的防护水平接近了“挑战者”和MIAIIIA坦克的水平。

　　刚系列坦克的装甲车体和炮塔为合金铜装甲全焊接结构，装甲的中间层为氧化铝陶瓷装甲，类似于“乔巴姆”装甲；M1AI上的陶瓷材料改为碱化钛，抗弹性能更好。

M1A1HA坦克为带网状贫铀的复合装甲，其正面防护水平为：

对动能弹为600毫米均质钢装甲，对破甲弹为1300毫米均质钢装甲。

　　“勒克莱尔”坦克的装甲主要部位采用模块式复合装甲，可升级换代。

这种复合装甲包括高硬度合金钢装甲（外层）、高韧性合金钢装甲（内层）和中间的多层“凯夫拉”陶瓷层。

车体前部侧面有6个咐加装甲箱，比单层的侧裙板有更强的防护力。

法国军方人士宣称：

德国和美国的主战坦克耍达到“勒克莱尔”坦克的防护水平，至少要增加5～6吨的装甲重量。

“孩子是自家的好”，看来法国人对“勒克莱尔”的防护性也充满了信心。

　　“挑战者”坦克的装甲英国人首先在“酋长”900和“挑战者”1坦克上采用了“乔巴姆”装甲，开创了复合装甲的先河。

“挑战者”1坦克的炮塔正面及侧面、车体正面60°弧度内，都采用了“乔巴姆”装甲，其余部位为普通合金铜装甲“挑战者”2坦克的炮塔更进一步采用了二代“乔巴姆”装甲，防破甲弹子口动能弹的能力更强。

　　1991年海湾战争刚结束时，美英坦克兵曾互相参观友军的坦克。

英国皇家坦克兵在参观了MIAI坦克后认为：

与其用MIAl坦克，不如用“挑战者”坦克更让人放心，而美国大兵在参观了“挑战者”坦克后则说：

若是MIAI坦克具有“挑战者”坦克的防护性能，那就“盖了帽”啦!

两方面的评价很有意思，但都认为“挑战者”坦克的防护性能的确超群。

　　90式坦克的装甲日本90式坦克的炮塔和车体正面采用复合装甲，其余部位为间隙式复合装甲。

其复合装甲的内外层为冷压含钛高强度合金钢，中间层为含有芳纶纤维的蜂窝状陶瓷夹层，内侧还罩有轻金属板。

这是日本独立研制的复合装甲。

早在半个世纪前，日本人就研制出被称为“G装甲”的复合装甲，一度想用到74式主战坦克上。

这说明日本在复合装甲的研制上是有技术储备的。

　　“梅卡瓦”坦克的装甲“梅卡瓦”坦克被誉为“最重视生存力的坦克”。

它那“另类”的动力―传动装置前置的总体布置，极大地增强了坦克乘员的生存能力。

其车体和炮塔均为双层结构，属于间隙式复合装甲一类。

双层装甲之间，放置了工具备品箱和燃油箱一类，构成了特殊的防护层。

也就是说，它比一般的间隙装甲的中间“间隙”要大得多。

尤其是车体首上装甲，有三层钢装甲，再加上一层特种装甲，防护力更强。

炮塔正面也是三层钢装甲。

底甲板也是双层间隙装甲，并：

中压成浅v型结构，提高了防地雷能力“梅卡瓦”坦克号称是“把75％的车重都用于防护上的坦克”，而一般的主战坦克用于防护的重量约占50％。

　　T-80坦克的装甲其车体及炮塔正面为多层复合装甲。

车体首上装甲的前两层为钢装甲板，间层以增强玻璃纤维为主体，内层为钢装甲，最里层为含铅泡沫意料层，除了有防崩薄作用外，还有防γ割线辐射的作用。

车体首上装甲的倾角为22°，这使得200毫米厚的复合装甲相当于533毫米的水平厚度。

车体首下甲板也是复合装甲结构。

炮塔为钢装甲和非金属材料，组成的复合装甲，总厚度约为540～580毫米。

T-80U及其它改进型上，在炮塔及车体外面常常挂装反应式装甲。

　　从上面的介绍可以看出以下几点。

第一，当代最先进的主战坦克的主装甲都采用复合装甲，但具体采用什么材料和结构，却是“八仙过海，各显神通”。

第二，各改进型上无一例外地都在防护性上作了文章，说明提高坦克防护性的重要性。

第三，西方主战坦克多数未采用反应式装甲，而T系列主战坦克多数用上了反应式装甲，这说明西方先进主战坦克对其主装甲的防护性仍充满信心，并留有进一步提高的余地。