中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

重型装甲平台的选择

伴随科技的发展,进入21世纪后,一场新的军事革命浪潮正在形成,以美国为首的世界主要西方军事大国的武装力量正在进行着适应这场新军事革命的变革。变革中,美国已经一骑绝尘地将西欧和俄罗斯等国留在了上一代战争的模式中。在高技术远程精确制导攻击武器日趋成熟的今天,战争模式已经发生了重大变化。从近10年来的局部战争可以看出,陆军的地位和作用在下降,而恰恰相反的是,空军的地位和作用出现了以前从来没有过的上升趋势。在这种潮流的冲刷下,陆军的结构、装备和传统的编制体系正发生着深刻的变化。

我国地域辽阔,且周边环境复杂,根据不同地区的地形特色和假设作战对象的装备特点,因此笔者以为,即便是在依托空地一体联合作战条件下,未来陆军仍会保持相当的整体规模。但在保持世界第一陆军的前提下进行质的精简,是未来陆军能否胜任在空地一体联合作战条线下所担当的角色必须要跨越的分水岭。而要越过这条分水岭,必须遵循的准则是:要确定打什么样的仗,然后确定发展什么样的武器平台,最后根据这两者整合出合理的编制体制。

从未来的战争模式上看,大规模机械化兵团已经不适应新型战争的要求,装甲机械化部队的规模将在合理的范围内进行缩减,编制体制也将发生新的变化。在这种情况下,发展什么样的装甲作战平台和相对应的编制体制成为摆在我们面前的一个亟待解决的课题。

客观地讲,通过50年的发展,我们已经掌握了设计制造具有一定先进水平装甲战斗车辆的能力。但从今后10~l5年内可预见的威胁看,目前陆军现有的装甲作战平台还无法完全满足未来战争的需要。因此,在现有基础上发展适用于未来作战需要的装甲作战平台,是保障我陆军完成历史使命的物质基础。以下,是笔者就我国未来装甲作战平台发展的设想与拙见,仅供读者参考,并敬请广大同好指正。

未来装甲作战平台的分类

如上所述,在发展武器平台之前,首先要认清作战对象和确立作战方针,然后才能根据需要制定相应的武器研制发展规划。就陆军在未来10~15年内可预见的战争模式看,重装部队大规模卷入战争的可能性不大,但小规模(旅级)装甲部队依托空优条件下,对敌武装冲突的可能性是存在的。尽管三北地区适于重装作战区域的外来威胁呈消减趋势,但不能因此放慢陆军装甲机械化、信息化的发展步伐。只有确立强大,合理、适当的武装部队规模,才能确保未来的国土安全。从可预见的作战对象而言,10~15年内,我陆军所面对的敌方装甲作战平台仍以目前世界第三代或三代半装甲力量为主,因此,在规划未来装甲作战平台对,其战技性能一定要高于目前假想敌拥有的第三代或第三代改进型装甲力量的发展水平。在确定对敌的技术优势后,陆军未来的编制要根据未来装甲作战平台进行相应的调整以达到完美的结合。

我国地域辽阔,且周边环境复杂,根据不同地区的地形特色和假设作战对象的装备特点,笔者以为,在规划我军未来装甲作战平台时,应分别发展重型和中/轻型(28吨以下)两类装甲作战平台。其中重型装甲作战平台包括:新型主战坦克、重型步兵战车(既可以是使用新型坦克底盘,也可以是利用59、79、88式坦克底盘改装)。中/轻型装甲作战平台包括:新型履带式步兵战车(战斗全重不超过24吨)、新型履带式坦克歼击车/突击炮(主炮口径采用105、125毫米口径,战斗全重不超过28吨)、新型履带式双120毫米自行迫击炮;以新型8×8轮式多用途装甲车底盘为基础发展或改装的步兵战车(战斗全重不超过22吨),新型轮式坦克歼击车/轮式突击炮(主炮口径采用105、125毫米口径,战斗全重不超过26吨),新型轮式双120毫米自行迫击炮。注:在发展主要装甲作战平台的同时,利用通用底盘发展的辅助车辆也是必不可少的,由于其内容不属本文范畴,因此不再添笔。

未来重型装甲作战平台的火力选择

笔者以为,我军未来装甲作战平台的选择应该立足于现有技术储备,重点是将新研制和引进的高新技术成果融入其中,以便迅速完成新一代重型和轻型装甲作战平台的定型。在发展新一代装甲作战平台时,我们没有必要追求每一项战技指标都要领先于未来的作战目标,但是,在对重型和轻型装甲作战平台配用火力的要求上,我们必须要大大领先于未来的作战对象、压倒它们,这样才能体现我军坦克装甲车辆的发展原则。况且,这种要求也是根据我军现有条件和技术储备的实际情况来制订的。

图1:利用MBT-2000底盘改装的未来新型主战坦克(验证方案一)

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

战斗全重:52吨

主要改进:1,改用新型尾舱式自动装弹机

2,采用新型尾翼稳定脱壳穿甲弹

3,加装车际信息通讯指挥系统

一、重型装甲作战平台火炮口径的选择

在重型装甲作战平台之一——主战坦克的火炮选择上,笔者以为,2010年以前应以125毫米改进型高膛压火炮为主。这是因为,早在二十年前我们就已经确定选择125毫米口径的火炮作为第三代主战坦克的主要武器,并在设计之初给未来提升火力留下了一定的发展空间,这就给125毫米坦克弹药未来的改进提供了非常有利的技术依托。而通过改进弹种和改进125毫米火炮的炮身材料,完全可使其威力在2010年以前领先千西方的120毫米系列火炮,况且目前西方国家基本上都将精力投入到段进120毫米系列火炮及弹药的改进中,对140毫米坦克炮的需求不是很迫切,因此,我军在2010年之前还应以改进型的125毫米口径火炮作为新型重型装甲作战平台的主要武器,换装140毫米火炮似乎也没有太大的必要。

尽管如此,考虑到事物的多变性,作为储备,我们必须要在2010年以前全力进一步完善140毫米坦克炮的技术性能,以确保其整体水平的先进性。其威力应明显高于西方140毫米坦克炮的水平。

之所以持上述观点,是因为经过几十年的努力,我们坦克火炮的火力已经走到了世界前列,这些年的成果和经验为下一代火力的研究打下了良好的基础。另外,西方的140毫米坦克火炮利用的是上世纪8 0年代的技术,而我们用的是当今和今后几年内能达到应用程度的技术成果。所以说,我们的下一代坦克炮,完全可以比西方国家的更新、更强。

从历史的经验来看,一代坦克至少要在部队服役30年乃至更长的时间。在使用的过程中,需要对它进行不断的改进,以提高坦克的性能(特别是其火力性能),选样才能适应不断变化的情况,满足作战的需求。因此在设计未来装甲作战平台时,对坦克的火炮威力影响较大的一些参数,如设计膛压、后坐阻力、药室容积、装填机构对弹药的约束条件等,不应该满打满算,应该给未来进一步提高威力留下进一步的发展空间。

从我国的科技水平出发,在今后的二十年内,坦克的火炮仍将是以火药为能源的传统的加农坦克炮。不过笔者认为,在常规火炮领域取得领先地位的同时,我们仍然要加大高新技术领域的投入,否则,一旦人家取得在非常规领域如电磁炮、电热炮(又分为纯电热炮和电热化学炮)技术上的突破,我们具有的优势就会在一夜间丧失殆尽。

目前,以色列对固体发射药电热化学炮方而的研究取得了较大的进展,因此,笔者建议茌该领域加强与以色列的合作,争取早日推出实用成果。如能盼研制出体积与现125毫米火炮尺寸接近,且炮口动能达到20兆焦的固体发射药电热化学炮的话,就可以考虑将传统的140毫米火炮计划冻结。但从目前世界各国的研究进展来看,在2015年以前要想让固体发射药电热化学炮达到实用化,恐怕有一定的难度,而电磁炮研究成果的实用化所需要的时间还要更长。

二、挖掘现有坦克炮火力潜力,加快新型大口径高膛压坦克炮的研制工作

我军现有和即将装备的105、125毫米坦克炮弹种的性能已经处于世界先进水平,其中新型的125毫米火炮弹药完全能够满足陆军对付未来5年内可能出现的装甲作战目标的要求(由于120毫米口径的坦克火炮是作为反坦克火炮而设计的,在一些结构特点上不适用于主战坦克,因此,该口径不适用于本章论述的范围)。笔者以为,现有的105毫米坦克炮和125毫米火炮的威力均有进一步的潜力可挖,如采用新型发射药,125毫米火炮炮口动能有突破13兆焦的可能性。但在挖掘这两种火炮潜力的同时,也应该加紧140毫米口径坦克炮的试验工作,争取在140毫米口径上继续领先和加大对西方国家同口径火炮的威力优势,以对付2010年以后可能出现的外军重型装甲作战平台。但在140毫米坦克炮定型之前,在新一代轮式和履带式装甲作战平台上,可以根据需要暂时先安装105毫米和125毫米火炮。当然,在重型装甲平台上也可以暂时安装125毫米坦克炮,但要充分预留安装140毫米坦克炮的空间。虽然在2010年以前换装140毫米坦克炮的必要性呈衰减趋势,但140毫米坦克炮及相关弹药的研制和进一步改进工作仍要进行,以便于技术储备。如有需要,就可迅速投入批量生产。

三、加快与提升火炮及弹药性能密切相关的先进材料技术的研究工作

常言道:“巧妇难为无朱之炊”。没有好的材料就不会有好的产品。这里应该特别提出的是,应重视新型高强度高韧性炮钢、穿甲弹弹芯材料和弹托材料的研究工作。具体表现在: 1、采用更好的高强度高韧性炮钢材料

炮钢是研制火炮的物质基础,除了设计水平之外,炮钢综合性能的好坏,也是火炮研制成败的关键之一。目前我国炮钢的综合性能虽然达到了国际先进水平,但也存在一些问题,因此我们应在当前炮钢的基础上继续加大对研究成果的应用,使我们的炮钢达到一个新的水平。新一代140毫米坦克炮应该使用强度更高、韧性更好的炮钢,使其重量和外型尺寸要基本上保持在现有的125毫米高膛压火炮的水平。火炮威力要力争比西方同口径火炮高出20%左右,进一步确保我国火炮在威力方面的领先地位。

2、采用更新型的穿甲弹弹芯材料

30年来,我们的穿甲弹威力不断提高,弹芯材料性能的提高起了很大的作用。但目前的弹芯材料也有一些弱点,就拿其低温强度来说吧,车来,我国低温度系数装药技术的发明,能大幅度提高弹丸在常温、低温条件下的初速,但由于弹芯低温强度差强人意,不得不降低低温膛压,导致低温初速也相应降低,使低温度系数装药技术的优势不能充分发挥。这样,本来完全可以做到在低温使用环境条件下具有同样的穿甲威力,由干弹芯低温强度问题,使得在低温使用时无法完全达到使用要求,实在可惜。因此,我们在重视弹丸结构研究的同时,也应重视弹芯材料的研究。

当谈到弹芯材料时,我们就要面对是选择钨合金材料还是贫铀合金材料的问题。长期以来,在这两种材料的选择上,国内外学术界均存在着不同的观点和争论。争议双方就两种材料的来源、成本,可生产性、安全性、长储性及作用目标的多方面进行了分析对比,除对目标的作用性能有不同的认识外,其他方面基本一致。支持钨合金材料的人认为,钨合金动态屈服强度优于贫铀合金,如弹体设计能充分发挥钨合金材料特性的优势,钨合金作用目标性能可能会优于贫铀合金。美国海军水面武器中心/达勒葛莱思实验室做过一次试验,发现当所有穿甲弹弹体着靶速度一样时,钨合金弹体的出靶速度高,这就是说钨合金弹体的后效破坏性大。支持贫铀合金材料人认为钨合金材料弹性模量高,刚度特性大,选样在膛内或撞击目标时易断裂。而贫铀合金材料具有的高强度,高韧性,低弹性模量等特性,可使弹体出现弯曲时也不会断裂,特别是对付未来战场上多种目标,要求弹体的长细比更长,选一点可能贫铀合金材料更适合,从这一点上看,贫铀合金材料优于钨合金。

图2

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

伴随观点和见解的不同,对钨合金和贫铀合金材料的选择争议在整个学术界也几乎从来没有停止过。一部分人认为目前贫铀合金材料的性能优于钨合金,可利用其优势把弹体直径设计得更细更长以增大比动能。贫铀是一种密度极高的材料,密度是铅的1.5倍,在其穿透装甲的过程中,贫铀“自身会变得越来越锋利”,这种特性要比钨好得多——后者在侵彻装甲的过程中会慢慢地被磨损掉。此外,贫铀是可自燃的,这就意味着贫铀弹芯在侵彻装甲的过程中变得越来越锋利时,其所飞溅出来的细小微粒可在空气中发生自燃。自燃所产生的火焰常常能引起目标内所储放燃油或弹药着火,从而使贫铀弹具有在自身不爆炸的情况下引起目标爆炸的能力。同时,贫铀合金材料来源于天然铀浓缩的副产品,其原材料成本低,贫铀合金材料的放射性对人体影响不大,化学毒性小于铅,长储性能可通过多层镀层来解决,可满足长储的要求。但另一部分人认为,贫铀合金虽然不是什么原子弹,但毕竟还是有一定的放射性和化学毒性(贫铀合金穿甲弹撞击目标后虽然不发生核裂变和产生新的放射性物质,但它会产生大量的气溶腔粉尘,会对自然环境和人畜构成威胁),这样会给生产和使用带来麻烦,特别是在很多国家没有特定的部队训练场和防护措施,部队使用会受到一定的限制。另外,贫铀材料容易氧化,经长期储存还可能会产生氢脆和应力腐蚀,从而直接影响材料的机械性能和穿甲性能。虽然可以对弹体涂“多层防腐蚀镀层并进行严密包装,但其效果如何仍需进行长期的储存试验。所以说,如果钨合金穿甲弹能够解决穿甲成力问题的话,则尽量不采用贫铀合金穿甲弹。 贫铀合金材料和钨合金材料均是目前制造穿甲弹体较为理想的材料,但从世界范围看,钨合金材料无论是应用的国家还是应用的范围都较贫铀合金材料更为广泛和普遍,特别是西欧国家主要是发展钨合金材料(英、法除外)。对于这两种材料我们应该如何发展呢?笔者以为,要回答这个问题绝不能脱离目前的国情和军情,要从原材料来源、生产成本、可生产性以及两种材料特性出发经分析,对比才能得出结论。

军用材料必须立足于国内丰富和可靠的供应来源,这是我们的国策。从目前和可预料的将来,钨合金材料与贫铀合金材料在我国均有可靠的来源。钨矿无论是储量还是年产量我国均占世界第一位,贫铀材料是制造核武器和核动力燃料的下脚料,目前我国也有很多,且无其他用途,可以说是废物再利用。所以,钨合金材料和贫铀合金材料在我国都有可靠的来源。

从加工技术上看,无论是钨合金还是贫铀合金,目前我国在开采、冶炼、加工和制造技术水平方面均较成熟,钨合金和贫铀合金这两种材料的性能均可与国外相比。这也说明上述两种材料在我国均有一定的技术基础,且两种材料同时存在继续改进,提高的必要性和可能性。

从成本上看,虽说贫铀材料成本低,但说材料的加工,废物处理,防护和试验费用较高,最终的结果是,钨合金材料和贫铀合金这两种穿甲弹的成本基本一样。

美军目前几乎所有口径的坦克炮和机关炮部配用了贫铀穿甲弹,尤其是现装备的120毫米穿甲弹均采用贫铀材料。在其带动下,英法两国也为本国装备的主战坦克配备了贫铀穿甲弹,而英国陆军不顾国内的反对,多次强调:在“挑战者”主战坦克上绝不会取消贫铀穿甲弹。

图3:新型主战坦克设想方案(点击观看清晰大图)

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

通过上述请况分析对比不难看出,贫铀合金的穿甲弹是令后的提升穿甲弹性能发展趋势之一,但不是唯一,因为这要涉及到许多利弊取舍问题。那么我国需不需要发展贫铀穿甲弹呢?在这个问题上,笔者仍然强调利弊的取舍问题。但总的来说,依据笔者个人的看法,如果是用贫铀穿甲弹完全替换钨合金穿甲弹的话,会弊大于利。这是因为,目前我军还没有专门的供部队训练用的贫铀穿甲弹靶场,所以在部队中一般的演习和训练中无法使用;如果长期没有遇到战争,长储不用而又过期的贫铀穿甲弹不能作为有用金属来回收,只能送回原生产厂处理,不但没有回收经济价值,反而是增加了废物处理费用。从这些方面看,我们不宜大量生产和储备贫铀合金材料的穿甲弹。

但从另一方面出发,我们又不能不考虑贫铀穿甲弹的发展潜力和其特有的对目标的优越作用性能。所以,我们难发展贫铀合金穿甲弹的问题上应该采用积极和谨慎的态度。所谓积极,就是要集中一定的精力和人力有选择的(比如说可选择大口径的火炮作为重点,如105、125,甚至预研更大口径的穿甲弹)把我们的贫铀合金穿甲弹搞上去。在技术上而言,这对我们应该不是什么难题。在开发上进口径的贫铀合金穿甲弹的过程中,要不断吃透和进一步挖掘贫铀合金穿甲弹的综合性能,并以此为基础积累贫铀合金穿甲弹往生产、试验、防护、长储和使用等方面的经验。所谓谨慎,是指在尚未完全吃透贫铀合金穿甲弹性能的情况下,不可贸然不加选择地将全部的精力投入进去。较为理智的办法是应以钨合金材料为主、贫铀合金材料为辅的发展原则,一方面继续深挖钨合金穿甲弹的潜力,一方面通过小批量的试制不断积累和丰富制造贫铀合金穿甲弹的经验。需要指出的是,今后贫铀合金的研究重点应该是进一步提高贫铀合金材料的冶金性能和开发新的复合材料(如铀钛合金钨铀合金等),使其更加适应穿甲弹大长细比的要求。同时,弹体的结构设计也要充分利用这种特性,使贫铀合金穿甲弹威力要明显优于钨合金材料的穿甲弹,解决钨合金穿甲弹无法对付的目标,也只有这样才能令贫铀穿甲弹在救国具有真正的生命力,如能够做到这一点的话,为了对付未来战争的需要,完全可以将前面提到的发展贫铀合金穿甲弹时所不利的一面降到次要地位,甚至忽略不计。可能有读者会问:那么究竟贫铀合金穿甲弹的威力达到何种情况时,才可以淘汰同口径的钨合金材料的穿甲弹呢?笔者以为,新型的贫铀合金材料穿甲弹的威力按照口径不同应该分别达到的威力为:l05毫米贫铀合金穿甲弹≥650毫米均质装甲(2000米距离)、l25毫米贫轴合金穿甲弹≥1050毫米均质装甲(2000米距离)、140毫米贫铀合金穿甲弹≥l300毫米均质装甲(3000米距离)。

图4:车内横向成员布局

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

图5:车体纵向成员布局

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

3、应该重视低密度、高强度的弹托材料的研究

弹托的作用是众所周知的,但它飞出炮口时带走的能量也是惊人的。对于初速为l,700米左右的火炮而言,弹托的动能约为炮口动能的45%左右。随着火炮口径的增大,弹托带走的能量就越多。因此,研究新型的、密度比铝合金更低的、有足够强度的弹托材料就显得更为必要。

四、抓紧对全可燃药筒弹药的研制工作

在过去相当长的一段时期内,坦克兵在战斗中都得穿着马靴,以防止被射击后抽出的灼热的药筒烫伤。另外,使用金属药筒,更突出的问题是射击后药筒在战斗室内的堆积问题,这不但影响乘员的操作,而且还有可能影响到发射速度。更有甚者,由于抽出的杂乱无章的空药筒与炮塔内的旋转部件进行无规律碰撞,容易影响炮塔转动,造成射击受阻。为了解决这些问题,有些坦克采用抛壳机把药简抛出车外的方式。但抛壳过程需要占用战斗时宝贵的时间,抛壳机车身也占用了战斗室本就有限的空间,使战斗室更加拥挤。同时,现有的抛壳机构十分复杂,可靠性差,解决这些问题的最好办法就是使用全可燃药筒的弹药。另外,由于采用全可燃药简,原来需要扔掉的半可燃药筒壳部分均被发射药所替代,选就等于增加了发射药容量。为了适应新型全可燃药筒弹药的开发,还要对主炮进行必要的改进,以充分发挥全可燃药筒弹药的威力。因此,笔者认为,闭气炮闩技术、全可燃简弹药的内弹道(含装药结构)及点火技术等,是影响到整个火炮项目成败的关键。

图6

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

五、关于作战距离及射击精度问题

先敌开火,在敌人的坦克对我们没有构成严重威胁之前就把它消灭,这是保存自己的最好方法。过去由于我们坦克的火力不是很强,火控系统不够先进,远距离开火命中率低,因此,提出更高的要求也没有什么实际意义。近10年来,随着火力性能的提高,以及火控系统的不断完善,在较远的距离上开火已经成为可能。

美军在海湾战争中,其主战坦克对伊军坦克的开火距离多在2,400米——3,400米之间。在这段距离上伊军坦克几乎没有还手之力,所以损失惨重。

远距离能否打得中,火炮和火控是两大要素。就火炮而言,如果它具有良好的射击密集度,就为打得中奠定了基础,尽了火炮的责任。笔者相信,如果下一代坦克火炮穿甲弹的密集度能达到现装备的105毫米坦克炮穿甲弹的水平,在3,000-4,000来距离上对敌坦克射击就不是空谈。再加上我国的火控系统水平基本上已与国外先进水平相当,再辅以优良的昼夜观瞄设备,即可实现在远距离上先敌发现,先敌开火、精确命中的目的。只要能达到这个目的,在衡量新型作战平台的整体设计取舍问题时,可以在其它的要求上做些相应和可以接受的牺牲。

六、关于配备弹种的问题

随着科学技术的快速发展,新的大威力、高精确度的新弹种不断涌现,如云爆弹,末敏弹等的研究,都有了重大突破。因此,未来坦克的火力系统,应该经过认真的论证和验证,不失时机地引进消化新弹种,以提高坦克的作战功能。

从近年来的使用经验看,炮射导弹是增强坦克远程打击的一个有铍发展途径。我们可以利用新技术在现有基础上对其进行改进,使其射程更远,速度更快、精度更高,争取尽快取得超高速动能弹和自寻的导弹上的技术突破。

现有炮射导弹采用激光驾束制导方式,要求射手始终瞄准目标,而导弹飞行时间又较长,因此,射击效果易受影响。发展超高速动能弹,可以解决这个问题。超高速动能弹飞行时间很短,最大射程飞行时间可缩短到2-3秒。这么短的飞行时间,即使仍采用激光驾束制导,对导弹的控制也不会受到多大影响,射击精度会有很大提高。由于是动能弹,其威力也将进一步提高。此外,因为制导方式仍为激光驾束,其技术成熟,美军已在发展l20毫米超高速动能弹,并期望代替现有弹种。近年来,我国在制导炮弹领域取得了可喜的成果,所以,研制高速动能炮射导弹在技术上实现起来相对容易一些。

图7

中国未来装甲作战平台的发展(第一部)(一)

为了提高全天候作战能力,实现“发射后不用管”的目标,研制自寻的炮射导弹是非常必要的。目前,具有自寻的能力的制导方式有电视制导、红外成像制导、毫米波制导和光纡制导等。笔者认为,毫米波制导是目前最佳的制导方式。毫米波制导有两种方式:主动寻的制导和被动寻的制导方式。主动寻的制导方式用于弹道初始段及中间段制导,被动寻的制导用于末段制导。选两种方式复合使用可取得更好的效果。

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