中国兵器家首席科学家曹贺全“盾”与“矛”的较量——浅谈装甲防护技术...

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2018年11月4日,在CCTV-1综合频道播放的《加油!向未来》节目中,一辆猛士装甲车霸气出场,引起了现场观众的拍手惊呼。猛士外挂的装甲看上去像是家里院子的栅栏,实际却是由带特种结构的金属和柔性绳索组成的一个网状防护机构,称为“柔性格栅装甲”。
柔性格栅装甲,是专门为了对付RPG而设计的,叫做“结构甲”,利用它的结构效应来破坏的弹体结构。柔性格栅装甲防护不是硬碰硬的防护,而是用巧劲,其每平米只有20公斤左右(普通的金属格栅每平米100~200公斤),防护概率却极高,真所谓“四两拨千斤”。这一款目前代表着世界先进水平的柔性格栅装甲已装备了多种战车,如我国在南苏丹的维和部队的战车。
实战兵器搬上央视舞台并不多见,
它是国防科技走近大众的一种方式,也
是我国国防科技水平的一种展现。可以
自信地讲,我国装甲防护水平已达到了
世界先进水平,有的甚至已达到领先
水平。
何为装甲防护?
装甲车辆是矛和盾的统一体,以陆
战之王的坦克为代表,它具备四大性
能:火力、防护、机动性和电子信息。
四大性能是衡量一个国家坦克水平的标
准,直接关系到坦克的战斗力,而其中
防护性能,即传统意义的装甲防护,直
接决定了坦克的战场生存力,是战场上
作战人员的生命防线。因此,2012年国
际装甲会议将防护性能确定为四大性能
之首。
装甲防护技术则是典型的交叉学科
领域,它涉及材料科学、工程力学、爆
炸力学、弹药工程等多种学科和理论,
需要开阔的思路、缜密的逻辑思维以及
系统的科学思想和创新思维。装甲防护
研究,首先必须要有扎实的理论基础,
不能只顾眼前利益而重型号、轻基础,
在研究“盾”的同时必须研究“矛”的
穿、破甲机理,从而更深入地研究“盾”
的结构和防护机理。其次装甲防护研究
要重视创新思维,创新=发明+应用,
要根据市场需求去确定研究方向,并把
研究成果应用于实践,从而获得经济效
益和军事意义。
当今时代,军事实力是一个国家独
立自主的重要象征,而装甲防护直接
“盾”与“矛”的较量——浅谈装甲防护技术中国兵器家首席科学家曹贺全:
■ 文 / 曹贺全 周士猛
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中国高新科技
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关系到装甲车辆的战场生存力,从某种程度上来说也是一个国家军事实力的标志,世界各国都不断地投入大量资金和人力开发研制。
我国装甲防护的发展与现状我国装甲防护历经了均质装甲-复合装甲-反应装甲-主动装甲等几个阶段的飞跃,使我国的坦克装甲防护能力达到国际先进水平,同时推动了国际装甲防护及反装甲弹药技术的发展。
复合装甲
复合装甲是由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质坦克装甲,一般来说,是由一种或者几种物理性能不同的材料,按照一定的层次比例复合而成,依靠各个层次之间物理性能的差异来干扰来袭弹丸(射流)的穿透,消耗其能量,并最终达到阻止弹丸(射流)穿透的目的。
起初国内外的复合装甲,基本都是金属和非金属材料的,即中间用陶瓷、玻璃钢等,两侧用装甲钢板。但此类装甲工艺复杂、成本高,于是我们尝试研究金属管状间隙复合装甲。通过“管壁效应”现象,我们设计了一种钢管夹层结构,中间不再是非金属材料,而是直径两三厘米的钢管,壁厚两三毫米。金属射流穿过圆形钢管时,射流及金属飞溅物碰到钢管内壁后会反弹,而且是向心反弹,从而连续不断地干扰后续射流,使它断裂、失稳,最终降低射流的侵彻能力。这种作用过程我们称其为”管壁效应“现象。
这种钢管夹层结构,可以代替当时国内外复合装甲普遍采用的玻璃钢、陶瓷等非金属材料,不仅成本低,且工艺性好,抗弹能力达到国外先进复合装甲
水平。
反应装甲
1982年,以列入侵黎巴嫩,反应装甲首次出现并名声大振。反应装甲就是在坦克装甲上安装含有的金属盒体,当反坦克武器攻击坦克时,接触到金属盒体,就会向外爆炸,从而降低反坦克武器的破坏效果,即“以爆抗爆”“以矛攻矛”。
很快,我国便研制出反应装甲专用,突破了结构单元等集成技术,研制出了我国第一代反应装甲,
填补了我国反应装甲的空白。但第一代反应装甲只能防御聚能装药破甲弹,不能防御动能。于是我国正式立项,开始研制既能防御破甲弹,又能防御大口径的“双防反应装甲”。通过研究感度和比动能的关系,我们研制出了既保证引爆性能、抗弹性能又具安全性能的反应装甲专用改型,建立了使弹丸偏转及断裂的工程计算模型,研究了总体结构、各部件材料、加工工艺等。首次实现了对大口径的防御,使其具备了“双防”功能,这是我国反应装甲领域第一个具有自主知
识产权的项目。
此后,我们又打破传统反应装甲结构模式,突破反击系统及系统集成等关键技术,设计定型了某型装甲,不仅大幅提高了反应装甲的“双防能力”,还使其具备了抵御世界上最先进的反坦克串联战斗部导弹的能力。2009年10月1日,装备了该装甲的新型坦克在国庆六十周年的阅兵式上亮相,它能使穿深一米以上均质装甲钢的美国陶氏导弹完全失效,使我国坦克装甲防护能力达到国际先进水平。
后来我国又相继研制了“聚能式反应装甲”,显著提高了在“小倾角”条件下反应装甲对大口径和破甲弹的防护能力;设计了新型装药结构,解决了防护垂直入射小口径破甲射流的难题,以抵御“攻顶”弹药技术带来的巨
大威胁;研制了专门对付反坦克的某型装甲,以适应反恐和城市作战的需求。
主动装甲
随着时代的发展,对武器装备的要求也不断提高。进入21世纪,为了更有效地抗击和破甲弹,研究新型
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主动装甲已成为装甲防护的主要手段。
“主动装甲”是一种“以矛代盾”的对抗手段,准确地说是“主动防护系统”或“主动防护装置”,因为它已经没有了“甲”,靠的是探测、识别和拦截、干扰,将来袭弹丸半路消灭掉或引向他处。系统中的雷达传感器可以探测到逼近的威胁,当来袭弹药距被防护装甲车几米到十几米时,发射器可发射出榴弹等干扰弹丸到来袭弹药面前,瞬时爆炸形成防御“盾牌”,产生大量预制破片将来袭弹药摧毁在被防护体之外。
然而,已有的主动装甲只能防御低速的破甲弹和反坦克导弹,对速度大于1km/s的丸则无法抵御。对抗时间太短,是坦克主动防护系统研制的最大难点。在来袭弹丸中,尾翼稳定脱壳的飞行速度达1600m/s以上,想拦截它十分困难。如何防御成为装甲防护面临的主要瓶颈,我们现在要做的就是向这一世界难题发起冲击。
于是一个全新的项目开始启动,其目的就在于突破对高速的防护这一技术瓶颈,目前该项目已
取得重要进展。
综合防护
随着电子信息技术和反装甲弹药技
术的发展以及战场环境的变化,今天的
“防护性能”应该有一个“大防护”的
概念,即综合防护,也可称为系统防护,
它被认为是未来装甲车辆提高战场生存
力的有效途径。我国的装甲防护研究团
队也已经发展成多专业、多学科、多领
域的综合防护技术研究团队,研究内容
从单一的装甲防护扩展到主被动结合的
综合防护研究。
综合防护技术,包括六个重要环节:
第一,不被遭遇。利用现代电子信息技
术,先敌发现,先发制人。第二,不被
发现。采用各种伪装措施、隐身技术,
减少车辆特征信号,降低被发现、被探
测的概率。第三,不被捕获。采用多谱
段烟雾发生装置、光学干扰发射机、激
光干扰发射机、雷达干扰发射机等干扰
敌方的观瞄系统,达到不被捕获的目的。
第四,不被命中。采用红外诱骗及主动
干扰防护系统,探测敌方的来袭弹药,
躲避敌方攻击。第五,不被击穿。利用
传统的被动装甲,如均质装甲、复合装
甲、反应装甲等组成的组合装甲,力求
不被击穿。第六,不被击毁。采取有效
措施减少被击穿后对乘员和设备仪器的
伤害,尽量保持车辆被击穿后仍具有一
定战斗力,不致被击毁。
实现装甲车辆的综合防护,提高车
辆战场生存力,装甲防护材料是重中之
重,是综合防护技术发展的基础。因而,
研发新型高强、高韧轻质材料及新型复
合材料,以提高综合防护性能与车辆轻
量化水平,是目前装甲防护研究的重中
之重。
科研从不止步,国防科研更是如此,
为适应作战需求,我国装甲防护技术不
断革新、不断升级,使我国装甲防护能
力达到国际先进水平,而我国国防科研
人员还将继续奋斗,在国防科研一线继
续探索和实践,使我国装甲防护水平在
未来战争中立于不败之地。
【人物简介】曹贺全,男,1945年
9月出生于河北省丰润县,1969年大
学本科毕业于西南交通大学起重运输
机械专业,中国兵器家首席科学家,
长期从事装甲防护技术研究。他主持
了多种装甲研究工作,开拓了我国反
应装甲研究领域,实现了我国装甲防
护技术的系列化发展,由单一的被动
防护发展到主被动结合的综合防护技
术,使我国装甲防护技术达到国际领
先水平。先后获国家发明二等奖1项
(第一发明人)、国家发明三等奖2
项(均为第一发明人)、省部级成果
多项,获何梁何利基金科学与技术进
步奖等,并以第一发明人获得国家发
明专利二十余项。著有《爆炸式反应
装甲》《装甲防护技术》《装甲防护
技术研究》等专著及国内外论文多
篇。1992年获国务院特殊津贴,另获
全国优秀科技工作者、科学中国人
(2011)年度人物、2012年度国防科
技工业十大“科技创新之星”、山东
省先进工作者、浙江省特级专家等荣
誉称号。
2021年第01期
36中国高新科技

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