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随着科学技术的发展,坦克应用技术日趋走向成熟。带有明显机械特征的传统坦克正在接近发展的物理极限。一种全新的电气化坦克正向我们驶来。它融合了当今世界的尖端技术,是一种全新意义上的坦克。

优越无比的电传动

传统坦克的动力传动装置是根据机械原理制成的。按照“动力-齿轮组-推进装置”的方式传动机械能。这种传动方式不但效率低、动力传动特性差、噪声大,而且体积庞大、可靠性差、不便于维修。未来电气化坦克的电传动装置是按照“电能-导线-电机-推进装置”的方式传输电能。它几乎克服了机械传动的所有毛病。电能在导线中传输损耗很小,如果使用超导材料传输,损耗甚至可以忽略不计,所以传动效率极高。电传动装置可以根据需要随意调整动力传动特性,以满足各种地形条件的需要。它可以制作得十分精巧,重量轻,体积小,可大大节省占用的空间,且没有噪声,维护保养也很方便。目前,美国、德国、法国、日本等国家在电传动的研究上已经取得突破性的进展。具有代表性的是美国研制“卡曼”电传动系统,已进入了实车实验阶段。据资料介绍,虽然 “卡曼”系统还不尽完善,有一些技术性的问题需要解决,但已经显示出无与伦比的优越性,预示着良好的发展前景。

威力巨大的电(热)磁炮

电气化坦克不再使用传统的靠发射火药推动弹丸的火炮。取而代之的是电磁炮或电热炮。这是火炮发展史上一场革命性的变革。

电磁炮是一种利用电胶力来发射弹丸的炮,是一种新型动能武器,发射弹丸的初速极高。据报道,美国已能将317克重的弹丸在电磁炮上以4.2公里/秒的初速度发射出去。在实验室利用电磁炮发射的弹丸可以轻而易举地击穿俄罗斯T-72主战坦克的复合装甲。电热炮是近年来一些发达国家发展研究的新型火炮。它有普通的电热炮和CAP电热炮(燃烧扩张型等离子电热炮)两种。目前,CAP电热炮的发展尤为迅速。CAP电热炮综合了液体发射药和电磁推进的先进技术,利用磁脉冲所产生的等离子压力和液体发射药所产生的能量一起将弹丸发射出去。这种火炮很容易将高质量弹丸的初速提高到3公里/秒以上,杀伤的效能可为传统火炮两倍以上,可在4公里的距离上轻易击穿现有的任何装甲,其威力是常规火炮无法比拟的。

异常坚固的电装甲

电气化坦克不再使用匀质钢或复合装甲防护,安装的是一种全新概念的电装甲。它能承担坦克主动防护的功能。目前研究的电装甲主要有电磁装甲、主动电磁装甲和电热装甲。

电磁装甲技术尚处初期阶段。电磁装甲有两块保持一定间隔的金属板。当来袭弹丸或导弹的金属射流导致两块金属板电路短路时,电容组件瞬间释放电能,在金属射流中造成磁力不稳定和导致金属射流破碎。钢板中被“激励”后所形成的单向强磁场能够造成空心装药战斗部偏转和减弱其侵彻效能。

主动电磁装甲包括探测弹丸或导弹来袭的传感器、计算机控制系统和发射器3个部分。当探测装置探测到反坦克导弹或弹丸来袭时,传感器及时将信号传输给计算机控制系统,由计算机控制系统发出指令,金属板发射器便向来袭弹丸或导弹发射一块金属板,两者发生碰撞,引起反坦克导弹提前爆炸和使次口径穿甲弹击毁或偏离预定弹道,从而收到主动防护的效果。

电热装甲是在两块金属板之间填一层特殊的绝缘材料。该装甲被反坦克导弹攻击时,绝缘层瞬间被“激活”,通过电流的热效应对装甲及其人员进行有效的防护。

电装甲是根据现有的反坦克武器的反装甲机理设计的,具有很强的针对性,可对电气化坦克起到很好的保护作用,是电气化坦克坚不可摧的盾牌。

先说盾

为什么电装甲受青睐

在甲与弹的对抗中,目前的形势是有利于进攻者的.装甲在重量上已难以增加,而攻方却还有发展的余地.英国政府的国防科技实验室近年来研制的电装甲可以对付各种类型和口径的破甲弹药,它的重量很轻,只需增加约2吨的重量,就能提供相当于近20吨均质轧制钢装甲的防护力.据称,它能将破甲弹的冲击减到接近零,不仅能对付反坦克火箭弹,连坦克炮的破甲弹也能对付.(其实,俄罗斯也是最早提出这个设想的)

电装甲的正式名称为"脉冲能量系统".它的原理非常简单,就是在装甲车辆外增加了一层蒙皮,可以迅速通电,产生数千伏高压.当破甲弹的成型装药炸出的高速铜射流穿过这层网格时,也被通上了数千安的电流,因而立即被分散,剩余的碎片由原有的装甲就可以应付.而且该系统的电源可以利用车辆上现有的供电系统,负荷不超过寒冷天气下启动发动机所需的电能.这使它在现有的车重和能量条件下就能被改装到"武士"等战车上.因此,它的最大价值在于可望使现有轻型装甲战车的防护力大大提高.美国FCS系统中的步兵战车车重不能超过12吨,无法靠增加传统装甲来防护反坦克火箭,因此美国陆军海军陆战队都非常关注这一系统的进展。

再看矛

目前,以火药为发射能源的传统火炮,把几千克的弹丸加速到 2km/s左右的炮口速度,已经接近了理论上的极限速度。火箭速度虽然不受滞止声速的限制,但是这种发射方式仍有许多不足。化学火箭发动机由于燃料中氧化剂的分子质量大和自然燃烧时的火焰限制,其比推力上限小,而比推力很大的核能火箭发动机由于受核电装置重量的限制,其推力/质量的比率很小。通过改善气体动力学特性可以提高其速度,但是从工程的角度考虑,这种方法也将受到一定限制。其次,火箭每次发射成本也很高,技术也非常复杂[1,2]。

在此情况下,提出了电磁发射技术,所谓的电磁发射技术是把电磁能转化为动能,借助电磁力做功,实际上它是一种特殊的电气传动装置。原理上,使用电磁发射装置可以把弹丸加速到十几甚至几十km/s。按照结构的不同,电磁发射装置可以分为导轨式、同轴线圈式和磁力线重接式三种[3,4]。其中导轨式由于大电流对导轨的烧蚀严重、寿命短和效率低;同轴线圈式大电流对线圈烧蚀严重,而且在较短的距离内很难达到超高速。重接式电磁发射装置综合了同轴线圈式能发射大质量弹丸,以及导轨式能发射超高速弹丸的优点,因此重接式电磁发射装置被认为未来超高速电磁发射装置的结构形式。

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