反應(yīng)裝甲與主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

張虎生　張寶金

裝甲與反裝甲武器，長(zhǎng)久以來(lái)，既針?shù)h相對(duì)地激烈競(jìng)爭(zhēng)，又相互促進(jìn)發(fā)展。隨著微電子技術(shù)、激光技術(shù)和紅外等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，各種反坦克武器的威力有了極大的提高。在未來(lái)的15年～20年內(nèi)，主戰(zhàn)坦克迎面所面對(duì)的不僅有大口徑反坦克導(dǎo)彈的攻擊，而且還將有140mm～150mm口徑反坦克火炮所發(fā)射的長(zhǎng)桿穿甲彈的攻擊。前者的破甲威力將由目前的900mm～1000mm提高到1300mm～1400mm,而140mm口徑火炮所發(fā)射的長(zhǎng)桿穿甲彈的著速可望達(dá)到1800m/s～2200m/s，穿甲威力可望達(dá)到850mm～950mm；正在研制中的電磁炮和電熱炮能將穿甲彈的初速提高到3000m/s，其穿甲威力則更強(qiáng)。此外，近些年來(lái)研究和發(fā)展的反爆炸裝甲串聯(lián)戰(zhàn)斗部技術(shù)也已使得老一代三明治式的反應(yīng)裝甲防護(hù)技術(shù)黯然失色。因此，作為地面主要進(jìn)攻武器的坦克裝甲車(chē)輛將面臨著嚴(yán)重的威脅，增強(qiáng)其防護(hù)能力已迫在眉睫。為此各國(guó)紛紛采取了有力措施，其中主要是普遍采用反應(yīng)裝甲和主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（也稱(chēng)主動(dòng)裝甲）。

反應(yīng)裝甲

近些年來(lái)，世界各國(guó)對(duì)反應(yīng)裝甲開(kāi)展了五花八門(mén)的研究與探索，其概念上已經(jīng)有了很大的發(fā)展，不再局限于傳統(tǒng)的三明治結(jié)構(gòu)的爆炸反應(yīng)裝甲，出現(xiàn)了密閉容器、陶瓷基增強(qiáng)纖維復(fù)合材料中埋入炸藥球的結(jié)構(gòu)單元等。在能量的利用方面，不再局限于炸藥的化學(xué)能，還利用了電磁能或其它一些能量，有的甚至利用力學(xué)轉(zhuǎn)化原理將彈藥本身的能量轉(zhuǎn)化為對(duì)抗其侵徹的能量。其功能也有了加強(qiáng)，除能對(duì)付空心裝藥破甲彈之外，還能對(duì)付長(zhǎng)桿穿甲彈和串聯(lián)戰(zhàn)斗部。下面介紹的是一些新型的反應(yīng)裝甲。

高壓密閉容器反應(yīng)裝甲這是美國(guó)陸軍發(fā)明的一種對(duì)付桿式動(dòng)能穿甲彈的反應(yīng)裝甲。這種反應(yīng)裝甲單元為一高壓密閉容器（圖1），其內(nèi)部分布有各種形狀和尺寸的顆粒，其反應(yīng)作用能量來(lái)自于高壓氣體，當(dāng)彈丸在容器壁上穿孔后，容器內(nèi)的高壓氣體便驅(qū)動(dòng)容器內(nèi)的大量不同形狀和尺寸的顆粒向穿孔處運(yùn)動(dòng)，撞擊穿甲彈以抵抗其繼續(xù)侵徹。

沖擊波效應(yīng)反應(yīng)裝甲瑞典AFFA公司發(fā)明了一種非爆炸式不可壓縮夾層反應(yīng)裝甲。它利用了夾層材料和前后兩塊鋼板之間密度差別以及彈藥著靶時(shí)的沖擊波效應(yīng)，可使空心裝藥射流本身的一部分侵徹能量轉(zhuǎn)化成反應(yīng)裝甲夾層和前后裝甲板中的不同沖擊波壓力，推動(dòng)穿孔周?chē)摪逑蛲夥珠_(kāi)，從而起到對(duì)抗射流的干擾作用。

沖擊波發(fā)生器反應(yīng)裝甲美國(guó)陸軍正在研究一種沖擊波發(fā)生器抗彈機(jī)理的裝甲技術(shù)，它主要是用來(lái)對(duì)付串聯(lián)戰(zhàn)斗部。在選定的復(fù)合裝甲層內(nèi)預(yù)制出多個(gè)微型氣泡，將沖擊波發(fā)生器置于氣泡中。裝甲上的傳感器系統(tǒng)將探測(cè)到的有關(guān)彈藥的數(shù)據(jù)迅速傳入控制器，由控制器啟動(dòng)相關(guān)微型氣泡內(nèi)的沖擊波發(fā)生器，在所要求的方向上產(chǎn)生定向沖擊波，主動(dòng)改變金屬射流的方向。

陶瓷基纖維復(fù)合材料反應(yīng)裝甲美國(guó)發(fā)明了一種用陶瓷基纖維復(fù)合材料制造的反應(yīng)裝甲（圖2）。復(fù)合材料基體中均勻分布著許多炸藥球。當(dāng)空心裝藥射流侵入該裝甲時(shí)，其運(yùn)動(dòng)通路上的炸藥球被引爆，產(chǎn)生向前推進(jìn)的爆轟波，阻斷和干擾射流侵徹，另外其陶瓷基體還能對(duì)抗動(dòng)能穿甲彈。

波的反射作用反應(yīng)裝甲瑞典1991年發(fā)明了一種爆炸式反應(yīng)裝甲結(jié)構(gòu)（圖3），它利用了波的反射作用原理。它把傳統(tǒng)的三明治式爆炸反應(yīng)裝甲塊制成密閉容器結(jié)構(gòu)，這樣就可利用各側(cè)壁表面對(duì)爆轟波的反射作用，對(duì)垂直入射的射流施加一個(gè)反復(fù)作用的橫向力。當(dāng)射流垂直穿透爆炸塊前裝甲板時(shí)，引爆炸藥產(chǎn)生爆轟波。爆轟波沿垂直于射流的方向朝側(cè)壁傳播，并被其表面反射回來(lái)。反射的爆轟波在側(cè)壁與射流之間反復(fù)作用，使射流斷裂、偏轉(zhuǎn)，最終沿正弦波形狀的路線前進(jìn)。而當(dāng)該密閉爆炸塊的前后兩塊板彼此分離后，壓力釋放，反射波隨即消失，這種橫向作用也隨即停止。

計(jì)算機(jī)控制反應(yīng)裝甲德國(guó)發(fā)明的這種反應(yīng)裝甲（圖4），其反應(yīng)能量來(lái)源于炸藥裝藥，可用來(lái)對(duì)付破甲彈、穿甲彈和串聯(lián)戰(zhàn)斗部。三個(gè)平行間隔放置的飛板立裝于有槽的基座上，槽中裝有炸藥和起爆裝置。前兩塊飛板背表面縱橫交錯(cuò)分布著傳感網(wǎng)絡(luò)，后兩塊飛板之間裝有V型切割裝藥，它若爆炸可以對(duì)入侵彈藥施加高速橫向作用力。其作用原理是:當(dāng)穿（破）甲彈著靶侵徹時(shí)，計(jì)算機(jī)按設(shè)定的程序分析來(lái)襲彈藥的直徑、速度、方向和類(lèi)型，然后根據(jù)結(jié)果發(fā)出選擇性指令，如“不對(duì)抗”、“引爆全部裝藥（以干擾、切割破甲射流或穿甲彈桿）”或“引爆V型聚能槽裝藥等等，對(duì)入侵的彈丸或射流施加足夠的作用力，毀壞彈藥。

電磁裝甲法、德圣路易斯研究院發(fā)明了一種電磁裝甲，它利用了電磁炮的作用原理。其結(jié)構(gòu)如圖5所示，在電磁裝甲中有兩塊平行分布的導(dǎo)電板，它們之間有一定間隔距離，并且并聯(lián)有一電容器。它的作用原理是：當(dāng)彈丸穿透這兩塊導(dǎo)電板時(shí)，造成了短路狀態(tài)，電容器放出電荷，使得彈丸中通過(guò)強(qiáng)電流，產(chǎn)生與彈丸飛行方向垂直的電磁力，使彈丸折斷。如果是空心裝藥射流侵徹電磁裝甲，射流中通過(guò)的強(qiáng)電流可以使它全部或部分汽化，并且沿與侵徹方向垂直的方向移動(dòng)，從而減小了射流的侵徹作用。

“排彈”反應(yīng)裝甲圖6是法國(guó)人提出的一種稱(chēng)為新型裝甲的專(zhuān)利。這種裝甲的原理是：在彈丸快要擊中目標(biāo)的剎那間，給彈丸前部施加一種強(qiáng)烈的側(cè)力，使彈丸傾斜一定角度，從而降低它對(duì)主裝甲的侵徹效果。這種裝甲是一塊厚金屬板，其上布滿(mǎn)了長(zhǎng)方形的凹槽，這些凹槽呈梅花形分布以防止形成防護(hù)空擋區(qū)。凹槽中裝有子彈形的所謂“排彈”彈藥，彈殼嵌入甲板凹槽中，彈頭露出主動(dòng)裝甲表面。該彈藥的發(fā)射是由攻擊彈丸撞擊“排彈”彈頭引起的，“排彈”彈頭內(nèi)裝有一種爆炸裝藥，彈頭遭撞擊后立即起爆，這樣它就能盡可能地攻擊動(dòng)能彈丸離重心遠(yuǎn)的前部。圖中顯示，整個(gè)主動(dòng)裝甲盒的底板上密密麻麻地布滿(mǎn)了這種“排彈”彈丸。當(dāng)攻擊彈的彈頭猛烈撞擊一“排彈”彈頭時(shí)，后者將撞擊力通過(guò)擊針?biāo)查g傳遞給彈殼內(nèi)的火藥和炸藥，“排彈”起爆，其彈頭從側(cè)面沖擊動(dòng)能彈的前部。

一體式爆炸反應(yīng)裝甲一體式裝甲就是在設(shè)計(jì)坦克裝甲時(shí)，把爆炸反應(yīng)裝甲考慮進(jìn)去，使它成為復(fù)合裝甲的一個(gè)組成部分（圖7）。它既可使聚能破甲射流分散，又能使動(dòng)能穿甲彈折斷。

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

反應(yīng)裝甲是一種被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，它只能在彈丸入侵裝甲時(shí)才發(fā)生作用，因而具有一定的局限性。而作為主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的主動(dòng)裝甲則是一種最先進(jìn)和最有前途的裝甲技術(shù)，它是由一個(gè)探測(cè)系統(tǒng)和發(fā)射裝置組成的。它能夠探測(cè)、鑒別和定位來(lái)襲彈丸，向它發(fā)射爆炸物、箔條、炮彈等，在彈丸到達(dá)坦克之前將其摧毀，避免敵方發(fā)射的導(dǎo)彈等落在坦克上。近些年來(lái)，世界各國(guó)都在積極研究坦克的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，坦克主動(dòng)防護(hù)技術(shù)的發(fā)展十分迅速。但是，只有俄羅斯已經(jīng)從主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的原理階段發(fā)展到應(yīng)用階段。

俄羅斯1992年，俄羅斯研制出一種叫“競(jìng)技場(chǎng)”的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，它是世界上第一個(gè)裝備部隊(duì)的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用來(lái)對(duì)付飛行速度為70m/s～700m/s反坦克導(dǎo)彈和火箭。它包括安裝在炮塔頂部的圓柱式傳感器支架、硬殺傷裝置和一臺(tái)火控計(jì)算機(jī)。傳感器是由6個(gè)毫米波雷達(dá)發(fā)射/接收器組成，它用來(lái)探測(cè)和跟蹤來(lái)襲導(dǎo)彈。其殺傷裝置是22個(gè)或26個(gè)破片匣，安裝在炮塔四周的帶狀裝甲彈架上，覆蓋方位達(dá)220°，它與垂直方向呈25°～40°夾角。雷達(dá)可探測(cè)到所有距坦克50m以?xún)?nèi)的來(lái)襲導(dǎo)彈，跟蹤至距車(chē)輛20m處，并向火控計(jì)算機(jī)提供目標(biāo)的彈道數(shù)據(jù)，如果火控計(jì)算機(jī)判定來(lái)襲彈能命中裝甲車(chē)輛，它就會(huì)精選跟蹤數(shù)據(jù)來(lái)決定在何時(shí)發(fā)射哪個(gè)扇形面的破片匣攔截來(lái)襲彈。它并通過(guò)控制電纜發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)點(diǎn)燃附在破片匣上的粉狀發(fā)射藥，把破片匣從彈架上發(fā)射出去。在破片匣的飛行過(guò)程中，控制系統(tǒng)重新計(jì)算破片匣的引爆時(shí)間，使破片匣在導(dǎo)彈距車(chē)輛3m～5m處時(shí)被引爆，破片匣向下崩射金屬破片，破片射流將使導(dǎo)彈偏離其彈道或使之損壞，從而降低了穿破甲能力。破片匣的兩角各裝有一小型脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)，它能夠改變破片匣的飛行方向，使得破片匣爆炸時(shí)產(chǎn)生的破片能直接對(duì)準(zhǔn)來(lái)襲導(dǎo)彈，增大了每個(gè)破片匣的有效防護(hù)區(qū)域，使得不會(huì)出現(xiàn)防御空白。該系統(tǒng)從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到摧毀目標(biāo)的總反應(yīng)時(shí)間為0.05s，在完成一次攻擊到準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次攻擊只需0.2s～0.4s。

美國(guó)美國(guó)波音公司根據(jù)與美國(guó)國(guó)防高級(jí)規(guī)劃局簽訂的合同，正在研制一種小型的低成本的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，稱(chēng)之為“小型低成本攔截裝置”（SLID）。波音公司的設(shè)計(jì)方案使用了被動(dòng)威脅預(yù)警探測(cè)器、專(zhuān)用火控系統(tǒng)（包括激光測(cè)距機(jī)與指示器）和一種裝有半主動(dòng)激光尋的頭命中即殲毀彈藥。它對(duì)來(lái)襲彈藥的摧毀射程達(dá)250m以上，可以摧毀反坦克導(dǎo)彈、破甲彈、火炮炮彈和迫擊炮炮彈。在1997年3月的一次實(shí)驗(yàn)中它成功地在50m的距離上攔截了一枚反坦克導(dǎo)彈。

美國(guó)正在研究一種智能裝甲系統(tǒng)，系統(tǒng)包括安裝在車(chē)輛上的傳感器、高能主動(dòng)裝甲塊和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。傳感器安裝在主動(dòng)裝甲的外表面，用來(lái)測(cè)量來(lái)襲彈丸的速度、直徑和彈著點(diǎn)，并將信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)啟動(dòng)安裝在恰當(dāng)位置上的主動(dòng)裝甲塊，裝甲塊的爆炸將足以使彈頭偏離車(chē)輛，使其錯(cuò)過(guò)目標(biāo)。美國(guó)陸軍實(shí)驗(yàn)室還有一種主動(dòng)裝甲方案，它利用的是動(dòng)量傳遞原理，用炸藥或電磁發(fā)射器發(fā)射一些慣性彈丸，橫向撞擊入侵的長(zhǎng)桿穿甲彈，使其彎曲或折斷。

另外，美國(guó)陸軍還在研制一種主動(dòng)防御系統(tǒng)，它包括紫外線探測(cè)器、毫米波雷達(dá)及安裝在車(chē)輛后部甲板上的彈藥裝運(yùn)箱內(nèi)防御彈藥。它利用紫外線探測(cè)器探測(cè)敵方武器射擊時(shí)的閃光，然后利用毫米波雷達(dá)跟蹤來(lái)襲彈丸，當(dāng)判定來(lái)襲彈能擊中裝甲車(chē)輛時(shí)，它就垂直向上發(fā)射防御彈藥，通過(guò)指令制導(dǎo)控制防御彈藥的飛行參數(shù)，以使它能精確地?cái)r截來(lái)襲彈。該防御彈藥上還裝有一個(gè)小型戰(zhàn)斗部，用以提高攔截效果。

總之，未來(lái)地面和空中對(duì)坦克的威脅力可能要比現(xiàn)有的提高一倍左右，而且坦克將受到全方位的攻擊，只單純地依靠裝甲防護(hù)技術(shù)已不能滿(mǎn)足未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)坦克防護(hù)的要求。因此，需要把常規(guī)的裝甲防護(hù)技術(shù)與各種主動(dòng)防護(hù)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，這樣才能為坦克提供全方位的防護(hù)，提高它在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存能力。這也是未來(lái)幾年甚至十幾年內(nèi)世界各國(guó)坦克防護(hù)技術(shù)的主要研究方向。