[防护]软目标硬伙伴

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  历史篇
  
  赤膊上阵的战斗场面不乏浪漫主义气息(参见法国名画《自由引导人民》),但如果发生在真实战场环境中将会相当相当的悲惨。
  早在遥远的青铜时代,士兵们就开始使用甲、胄、盾等护具来保护自己的生命。但是,此类护具只用于个人防护,效果只能使一人受益,重量也由个人承担。此后,各种金属、皮革制成的个人护具成了士兵的制式装备,在中世纪时期,重甲骑兵和步兵发展到了极致,今天我们仍然可以在不少影视作品中看到它们的样子。中世纪骑士的盔甲制作十分考究,骑士们也对它们的防护作用深信不疑。假使在决斗中被击落于马下,他们宁愿怀疑自己爱错了人,也不愿怀疑自己的盔甲。
  但是热兵器出现后,这些个人护具所发挥的作用就越来越有限。为防护枪弹的威胁,人们又发明了防弹背心。令人遗憾的是,防弹背心并没有很好地完成历史赋予它的使命。1914年6月28日,一颗子弹穿透了奥地利王储斐迪南大公的颈部,他所穿着的丝质防弹衣并没有挽救他的性命,也没有挽回第一次世界大战就此爆发的历史宿命。
  说起来的确是令人头疼,制作枪弹无法穿透的装甲并不困难,只不过人类暂时还没有进化到穿着数百千克铁甲去作战的水平。
  终于,汽车的出现让士兵们看到了一丝曙光。
  
  
  1902年,曾经设计过不少军用车辆的英国人希姆斯将他亲手设计的“摩托战车”开上了路。这不同于以往的“机动巡逻车”,它的车体四周装上了装甲。意大利人最早将装甲汽车投入到同土耳其的战争中去。1914年,英国皇家空军使用装甲汽车去营救战场上处于困境的飞行员。在整个一战中,协约国和同盟国共动用了约30个型号的1500辆装甲汽车。用今天的审美观来看,那个年代的装甲汽车的确和“美”这个字搭不上一点边,但是它们开创了一种全新概念——用汽车运载装甲来保护士兵。
  1918年,英国人将Mark v型坦克作了一系列改装,拆掉了火炮,腾出了运载士兵的空间,第一款履带式装甲运兵车Mark IX诞生了。把坦克改装成运兵车的绝学也就此流传,不少国家都屡试不爽。但Mark Ix并不是成功改造的典范,因为它的行动过于迟缓,坐在车里的速度跟在外面走的速度差不多,因此士兵们坐在里面的唯一原因是为了获得装甲的保护。
  当战车有了更强劲的动力之后,就可以安装更多的装甲了。二战中装甲运兵车大多是受卡车的影响,运载步兵的舱室都是敞篷露天的,坚固的装甲有时候会帮倒忙。如果碰巧一颗子弹从上方飞入车内,就会在舱壁间弹来弹去,对乘员构成巨大的威胁。如果一颗手榴弹飞进来,那就更不用说了。二战末期蘑菇云的腾起,使得在核战阴影下,全封闭战车成了唯一的选择。
  越南战场上遍布的地雷让士兵们领教了M113坚固的车顶,因为一旦触雷,所有乘员的头都会猛地撞上去。所以,一幅奇妙景象出现了,士兵们不再坐在车里,而是在车顶上围起沙袋,自己夹起机枪坐在中间。凝聚了诸多科研人员汗水的第一款全封闭的装甲运兵车,居然成了沙袋运输车。
  
  
  虽然三防装置成为战车的必选配置,但二战结束的几十年来,仗似乎还是按照常规的套路来打。苏制的BMP-1战车虽然火力强大,但是防护很弱,一旦被反坦克武器击中,会立即引爆车内的弹药。多次中东战争、苏军入侵阿富汗、海湾战争已经有力地证明了这一点。一般的弹药在170℃会爆燃,在1000℃、20秒内即发生更严重的爆轰。所以、必须在车内安装可靠的灭火抑爆装置,一方面必须保证在最短时间内(约十分之一秒)将明火扑灭,另一方面所选用的灭火剂也不能导致乘员窒息。
  
  材料篇
  
  用作装甲的材料是很有讲究的——既不能太软,太软了容易被反装甲武器贯穿;也不能太硬,太硬了被击中后会碎裂,即使没被击穿,在装甲板背面也会发生崩落。所以说,装甲材料必须是软硬适中,且具有韧性的。
  钢在这里要引入材料力学中一个五星级的概念——布氏硬度(简称BHN)。BHN值是经过标准化的压力试验得出的,值越大,硬度也就越大。硬木的BHN约为7,纯铝的为15,碳钢的为120。
  最早在战车上安装的装甲是低碳钢,布氏硬度值达到了390。但是这种装甲比较薄,因为以一战时的工艺,无法焊接如此硬的钢材,只能采用铆接,所以没法用厚装甲。为了满足焊接的要求,后来不得不降低硬度,
   使用了BHN值为220的厚装甲二战中,钢装甲的厚度发挥到了极致,甚至达到了200-300毫米。其间,全世界的工程师们在钢材的成份、加工、焊接等等方面挖空了心思,钢装甲几乎已无潜力可挖。但是,装甲除了防弹之外,还必须充当车体的结构,这一点,钢材还是首当其冲。
  铝合金 在越南战场上,一队M113正搭载着美国大兵缓慢地前进。忽然,周围哨声四起,越军士兵如潮水般冲来。许多手榴弹和枪榴弹在车队四周爆炸,但并没有穿透M113的装甲。于是,越军搬出了从坦克上拆下来的12.7毫米机枪向美军战车扫射,一场噩梦顿时来临……
  铝合金是一种轻质装甲材料,它在战车上的使用起源于20世纪50年代,M113的车体便采用了铝镁合金材料作为装甲。苏制BMP战车为了调整车辆浮渡时的重心,也在车体前部使用了铝合金装甲。“布雷德利”步兵战车的首上装甲也采用了铝合金材料。在同等的安装倾角下,铝合金装甲抵御炮弹破片的能力要优于钢装甲,防御穿甲弹的能力却不如钢。而且,若被击中,铝和铁的碎屑在高温下容易发生剧烈的氧化反应,释放大量热能,二次损伤相当严重。
  陶瓷 美国海军陆战队的AAAV是一种高速两栖突击车,为保证车辆的水上性能,对重量锱铢必较,所以,轻量化的陶瓷附加装甲成了它的不二选择。
  陶瓷具有极高的硬度、较低的密度、良好的耐热性和抗腐蚀性。但是陶瓷有一个致命的缺陷,就是太脆了,不能作为结构件使用,抗二次打击的能力也不强。而且陶瓷材料无法焊接,一旦烧结就永久成型,非常不易于加工。所以,陶瓷一般是作为“三明治”复合装甲的“馅”,夹在两层金属板的中间。因为其抗二次打击的能力不强,所以不适宜充当主装甲,作为附加装甲似乎更合适,一旦战损可以很方便地更换。另外,陶瓷装甲的价格是钢装甲的10~20倍,属于战车装甲中的奢侈品。
  防弹玻璃 一辆日军2593型装甲车正在密集的火网中穿行,而编织这道火网的,正是他们曾叫嚣要三个月灭亡的中国军队。铅芯枪弹无法击穿2593的装甲,只是发出“当”“当”的响声。为了观察外界情况,车内的一名日本军曹把眼睛凑近观察窗,然而“当”的一响过后,这个日本军曹忽然像触电一般蜷缩起身体,以手掩面,发出一阵鬼哭狼嚎……
  这是一个真实的案例。二次世界大战时期,防弹玻璃并没有得到广泛应用,一般的坦克装甲车辆都是在装甲上开缝作为观察窗。虽然普通枪弹无法穿透装甲,但是子弹以高速击中装甲后,弹丸的铅芯会熔化并溅入观察窗,伤及车内乘员的眼睛。
  早期出现的所谓防弹玻璃就是用液体橡胶粘在一起的若 干层玻璃板。这种玻璃厚达100-120毫米,而且相当重。过重的玻璃装在车上会使车辆重心提高,导致翻车的几率大增现在的防弹玻璃仍然采用多层结构,但是采用了更轻的聚碳酸酯纤维(一种透明塑料)作为防弹玻璃的夹层,厚度一般50-70毫米。当子弹击中玻璃后,较脆的玻璃层会碎裂,而极具韧性的塑料夹层可以阻止子弹前进,这也是防弹玻璃被击中后会变得不再透明的原因。另外,透明陶瓷和蓝宝石也是制作防弹玻璃的良好材料,然而阻止它们推广的最大阻碍是高昂的价格。
  
  结构篇
  
  间隙装甲 听起来有些令人费解,相隔几厘米安装的两层薄装甲板的防弹效果甚至比一整块厚装甲要好。这要归功于两层装甲之间神秘的填充物——空气,最普通不过的空气。
  弹丸从出膛到击中目标可以穿透几千米的空气,而且速度几乎没有降低多少,间隙装甲里几厘米厚的空气就能把来势汹汹的弹丸挡住吗?事实正是如此,两块装甲板之间的空气层有效阻挡了破甲力量的传递,巨大的压力使空气剧烈压缩,发挥了非常可贵的缓冲作用。而且,间隙层中发生的飞溅和反射会严重干扰弹丸和射流的前进,外层装甲产生的裂纹也不会扩展到内层装甲上。
  总之,间隙装甲的存在更加有力地印证了这样一句话——“距离产生美”。
  “布雷德利”步兵战车两侧的装甲就是间隙装甲,最外层是6.35毫米厚的钢装甲,第二层为25.4毫米的间隙,第三层为6.35毫米厚的钢装甲,第四层是88.9毫米的间隙,最后一层为25.4毫米的铝装甲背板,总厚度152.4毫米。
  复合装甲俗话说“一个好汉三个帮”,不同的材料面对反装甲武器有着不同的反应,让它们和衷共济,完全可以产生一加一大于二的效果。这也造就了“三明治”装甲一族,钛合金、陶瓷、聚合塑料……防辐射的、防崩落的、防中子流的、衰减爆轰波的、阻燃的等等材料都成了“三明治”装甲各具风味的“夹心”。英国“武士”步兵战车应用了英伦40年不解密的“乔巴姆”复合装甲,防护能力非同一般。俄罗斯的BTR-90在钢装甲内层增加了“凯芙拉”衬里,防止被击中后钢铁碎屑崩落。
  屏蔽装甲当今的反装甲武器无外乎两个类型——速度型和力量型。速度型的选手讲究一个快字,完全靠动能解决问题,一般初速都在每秒1000米以上,各种穿甲弹属于此类。力量型的选手速度不快,初速在每秒一两百米都是常见的,但它在击中目标时瞬间发力,用强射流给目标致命一击,各种火箭弹、破甲弹和已经很少见的碎甲弹都是这个类型的代表。对于速度型的愣头青们,只能用复合装甲硬碰硬。但是力量型就不同了,只要影响它爆发的时机,让它提前发力,打击效果就可以大打折扣。屏蔽装甲就是依据这一原理来设计的,一块橡胶、一面铁网都可以委以重任。
  屏蔽装甲 早在二战时就崭露头角,在朝鲜战场上也经常见到为防御“巴祖卡”火箭而加装屏蔽隔栅的美军战车。这些结构简单得不能再简单的生命守护神,却怎么看怎么像一个“囚笼”。
  反应装甲 反应装甲也是主要用来对付“力量型选手”破甲弹一族的,它的原理可以用四个字来概括——以“爆”制“爆”。你不是靠爆炸产生高速射流来杀伤我吗,我也靠爆炸来破坏你的射流,让你伤不到我的主装甲。
  但是,爆炸反应装甲最初是为加强坦克的防护设计的,如果在运兵车上应用要考虑几个问题:首先,压根没有装甲防护的车辆坚决不能用,您把反应装甲贴吉普车上那不等于自杀吗;再者要掂量一下自己本身的防护力够不够强,一枚RPc火箭弹击中爆炸反应装甲后还可以击穿30毫米厚的钢板,所以低于这个防护标准的部位即使装了反应装甲也是徒劳:最后要考虑四周的环境,如果反应装甲块爆炸时周围有步兵甚至平民的话,势必会增添不必要的伤亡。
  经过了近百年的发展,装甲运兵车的防护取得了长足的进步,电磁装甲、主动装甲都已经逐步走向现实。这些“软”目标的“硬”伙伴们,将继续它们的旅程,满载着士兵冲向未来战场。
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