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軍事論壇

【軍事論壇】淺論戰車的矛與盾 ─火砲與裝甲

◎李思平

 自從1916年第1輛戰車投入第一次世界大戰之後,戰車就不斷在演化,而在火力、防禦、機動3要素中,使火力與防禦達到平衡和實用化,是最難以技術突破的。為了解決這些難題,科學家近年已運用新科技突破既有限制,邁向全新的境界。透過有條理的分析,會發現並不難理解,甚至可以一目了然運作原理和應用理由。

 簡易定義主砲威力

 口徑與倍徑通常是判斷主砲威力的最直接要素,儘管這2個要素並不是威力的全部,卻是很容易判斷和討論的數字。口徑通常指的是砲管內的直徑,滑膛砲以管璧測量到另一端,線膛砲則以陽膛測量到另一端陽膛,例如105公厘線膛砲就是兩端陽膛直線距離為105公厘。倍徑則是砲管口到砲膛前的距離,通常以口徑的倍數作為測量,例如105公厘線膛砲的倍徑是52,則105乘以52,就得出5460公厘,也就是該砲管長5.46公尺。

 通識上,口徑愈大,彈頭、彈殼和藥室也可做大,從而增加彈頭動能,或者讓彈頭容納更多殺傷軟目標用的炸藥,而倍徑提高,則代表砲管愈長,愈有助於推進藥燃燒完全,當然也能讓初速提升,增加了彈頭動能和令彈道更平直。

 那線膛砲跟滑膛砲又有什麼差異?線膛的用意在於讓砲彈自旋穩定,但它同樣也會折損砲彈的動能和初速,且愈是想要提高初速,膛線磨損就快,因此在性能提升上始終有極限存在。為了突破,各國軍方在冷戰期間積極解決滑膛砲先天的精準度問題。

 無法自旋的砲彈勢必靠尾翼穩定,但尾翼穩定的效能有很長一段時間始終比不上旋膛佳,最終研發人員讓尾翼穩定達成可以實用的程度,令滑膛砲的精準度不比線膛砲差,但是砲彈的動能和初速卻幾乎沒有折損,這讓它在使用動能穿甲彈上更有優勢。

 砲彈賦予主砲意義

 主砲一定要搭配正確的彈種才能發揮最大作用,為了讓大家容易理解並且解釋常見的誤會,大略解釋幾種戰車常用的砲彈。

 動能穿甲彈就是用彈頭的動能去貫穿目標裝甲。目前戰車砲所用的基本上都是尾翼穩脫殼穿甲彈(APFSDS,下稱翼穩穿甲),該彈頭直徑小、彈頭長,命中裝甲時單位面積壓力極大,不易減速和耗損,例如105公厘 M833翼穩穿甲,彈頭包殼直徑達105公厘 ,但包殼片脫離後彈頭僅24公厘 、彈頭長552公厘 ,可以輕易貫穿450公厘以上均質裝甲。在翼穩穿甲出現之後,穿透力較差的脫殼穿甲(APDS)就逐步被淘汰。

 相較於動能穿甲,化學能穿甲的破甲榴彈(HEAT)就比較常用。但容易誤解其穿甲機制是「燒穿」,但其實是利用門羅/伊諾曼效應,讓爆炸藥的能量聚集到彈頭內凹的銅罩上,將其擠壓成一道頂端初速7000m/s以上的高溫射流貫穿裝甲,並在穿透後擴散造成殺傷。破甲榴彈最適合攻擊輕裝甲目標,但由於有部分爆炸效果和破甲深的好處,它同時也是反人員、工事時可用的彈種,而105公厘M456破甲榴彈大約可以貫穿420公厘的均質裝甲。

 塑性榴彈(HEP)則是多數讀者比較不熟悉的,有時甚至被誤稱高爆彈(HE),但它們的原理和目的完全不同。塑性榴彈在於命中裝甲後,會有彈頭變形使炸藥大面積黏著到裝甲板後引爆,導致裝甲板內層大量剝落噴濺而殺傷的情形。相較於破甲榴彈可以貫穿4至6倍於口徑的裝甲,塑性榴彈通常只能破壞1.5倍,且如果裝甲板有防彈纖維內襯,或並非均質裝甲,則效用將大幅降低,因此目前塑性榴彈的主要目標不是裝甲載具,而是防禦工事,也可以用來對付輕/無裝甲載具和人員,但這種砲彈已經很少被主戰車應用,且不能由滑膛砲發射。

 另外,亦有噴發大量破片或鎢珠的人員殺傷彈(APERS)和可燒夷和照明的白磷彈(WP),這些砲彈可應用於特殊用途。而得益於編程和感測器科技的突飛猛進,亦有可以感測到近接金屬物就引爆但穿透力與破甲榴彈相似的多用途榴彈(MPAT),和可設定碰炸、空炸和延遲引爆的先進多用途彈(AMP)等出現,能簡化戰車砲彈配置,例如1輛M1A2戰車只能裝載42發砲彈,必須妥善分配彈種。

 裝甲防護的基礎與種類

 均質裝甲通常都是由滾軋焊接裝甲(RHA)或鑄造裝甲(CHA)組成,也是戰車底盤和砲塔的基礎材料,前者因有較高的密度和硬度,防護力略高於後者,但鑄造則有利於大量製造及容易形成曲面的優勢。然而均質裝甲提升防護力的方式幾乎只能靠表面處理或增加厚度,對於製造和機動性有不利影響。

為了更進一步提高裝甲防禦力,各國軍方開始傾斜擺放裝甲或鑄造成曲面,傾角會讓彈頭在命中時單邊受力變大,導致偏轉,且傾角同時也會讓裝甲水平距離增大,例如垂直擺放的50公厘裝甲,在傾斜60度後變成100公厘。間隙裝甲是透過外掛的鋼板與主體保持距離,或者裝甲本身內部就有間隙存在,使動能彈頭或化學能射流在命中外裝甲時偏轉或錯失最佳聚焦距離,使穿透力大幅降低。這些做法雖然可以同時減少重量而提高防護力,但同時也會占用寶貴的車內空間。

 反應裝甲具有易於安裝、重量輕而防護高的特點,並可以大致分成爆炸(ERA)與非爆炸反應裝甲(NERA)兩種。第1種是讓彈頭和射流以高壓觸發裝甲塊中的鈍性炸藥後,引爆裝甲塊內含的傾斜放置鋼板,向外射出切斷和干擾彈頭與射流,但這個過程很可能會誤傷周遭的友軍。非爆炸反應裝甲則是放置可被高壓膨脹的物體(例如橡膠)取代炸藥,原理與ERA類似,但降低防護效能的同時也降低誤傷的風險。

  反應裝甲的概念最早在1949年由蘇聯提出,但卻是以色列在1982年首次應用投入實戰。另外常聽到的複合裝甲,是使用多種材質以不同排列組合組成,例如陶瓷板、衰變鈾或高硬度鋼等,各材料間可能保持間隙或填充其他物質,而此作法可以在降低重量的同時,達到與同等甚至更大厚度的均質裝甲一樣的防護力。複合裝甲的定義雖然簡單,且軍方最早在1918年就製造出複合裝甲,但實用化卻很複雜,各材料的應用和間隙距離都必須透過大量的精算和實驗,一直要到60年代才能得出令人滿意的結果,而現代第3代戰車在正面或側面都大量應用複合裝甲。

 有時我們也可以聽到外掛裝甲、陶瓷裝甲之類的詞彙,外掛裝甲就是在主裝甲外再栓上或焊上額外的裝甲塊,這些裝甲塊可以是任何材質,因此是為統稱。陶瓷裝甲則是指材質為高硬度陶瓷製成的裝甲塊,例如許多輪型裝甲車外會裝掛,這同時也是外掛裝甲的一類。另外還有常見的柵欄式護網,其間距使火箭彈擊中無法起爆而失效,消除或減輕對裝甲的破壞。

 至於最先進的防禦手段就屬主動防禦系統,美、蘇在50年代就開始研究,攔截手段可以分為硬殺和軟殺。硬殺就是打出實際的攔截彈或破片摧毀來襲的彈頭,例如以色列的「戰利品」系統就是發射多重爆炸成形穿透彈(MEFP)摧毀來襲彈頭,而軟殺則是使用光電或電子干擾手段達成,例如俄國的「窗簾」干擾系統就是朝飛彈打出一片紅外線屏幕,讓飛彈尋標器找不到自身的位置而墜毀或錯失目標,而矛與盾的研發永遠不會停止,戰車的未來發展,仍令軍事迷期待。

(作者為軍事作家)

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