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路在何方:五问第四代坦克

2024-09-09军事

自2015年俄罗斯在红场阅兵中首次展示T-14「阿玛塔」主战坦克后,全球掀起—股第四代主战坦克研制热潮。法、德两国于2022年在欧洲防务展上推出EMBT和KF51两款四代坦克样车,美国也在当年的陆军协会年会上展示了「艾布拉姆斯」四代坦克样车。值得注意的是,目前虽已推出不少四代坦克样车,但关于其主要技术指标业内却尚未达成共识。

主炮口径增大还是减小?

二战后,坦克主炮口径一直在不断增大,从第一代的90毫米、100毫米到第二代的105 毫米、115 毫米再到第三代的120毫米、125毫米。与之相对应,坦克主炮威力也在不断提升,若延续这一趋势,四代坦克进一步增大主炮口径也在情理之中。

为了增强威力坦克炮身管长度不断加长

增大口径虽能提升坦克主炮威力,但也衍生诸多弊病。比如,主炮口径增大,其发射弹药的重量和尺寸也会增大,在坦克内部空间有限的情况下只能减少备弹量。随着主炮口径增大身管重量也会增加,为保证火炮重心在炮耳处,炮身后部就要增加配重以维持平衡。此外主炮口径增大后 炮口动能随之增加火炮后坐距离进一步加大,为留出足够的后坐距离,炮塔的容积也要同步加大。

各军事强国对新一代大口径坦克主炮的研发,始于20世纪八九十年代。当时美国、英国、联邦德国和法国决定联合研制代号为FTMA的新一代140毫米坦克炮,苏联则选择与榴弹炮相同口径的152毫米坦克炮。然而,随着增大主炮口径种种弊端的显现,加之冷战结束,各国最终放弃了增大主炮口径的想法、转而深挖现有120/125毫米主炮潜力。

第一种投入实战的第四代主战坦克俄罗斯T-14主战坦克

德国莱茵金属公司在44倍径120毫米主炮基础上进一步加长身管,研制了威力更大的55倍径120毫米主炮。美国则将精力放在弹药改进上,其最新型M829A4贫铀尾翼稳定脱壳穿甲弹,用44倍径120毫米主炮发射时,可在2000米距离上垂直击穿 900毫米均质钢装甲。

那么,四代坦克主炮口径有减小的可能吗?这一可能性还是有的,但前提条件是新概念火炮技术获得实质性突破。20世纪90年代,西方国家曾设想为下一代主战坦克装备新概念火炮,即电磁线圈炮或电热化学炮。在炮口动能同样为9兆焦的前提下,电磁线圈炮的口径可减至90毫米甚至更小。电热化学炮,用液体发射药替换了传统的固体颗粒发射药,以高压强脉冲电流作为击发方式,在60毫米口径身管上可达13兆焦以上的炮口动能。30多年过去了,无论是电磁线圈炮还是电热化学炮,都远未达到实用标准,无法代替常规火炮作为四代坦克主炮。

美军实验中的电磁线圈炮

这种情况下,现有四代坦克要么延续第三代主战坦克的主炮技术,如美国「艾布拉姆斯」X使用的就是一门源自「未来战斗系统」的轻量化120毫米滑膛炮,要么全新研发更大口径的主炮,如德国莱茵金属公司的51倍径130毫米滑膛炮及法国奈克斯特公司坚持研发的「埃斯卡隆」51倍径140毫米滑膛炮。当然,也不排除四代坦克在主炮口径上做「减法」,毕竟火力性能只是坦克综合性能的一个方面,若四代坦克不再依靠主炮作为主要打击手段,那么降低主炮口径也并非不可能。

坦克更大更重还是更小更轻?

四代坦克的主炮口径若继续增加,那么其尺寸和重量是否要水涨船高?之前三代主战坦克的发展,确实验证了这一趋势。比如,美国第一代主战坦克M48战斗全重49.6吨,第二代主战坦克M60A1战斗全重52.6吨,到第三代主战坦克M1A1战斗全重已涨至57.2吨。

战斗全重的增加,确实能给坦克带来火力、防护及信息化性能的提升。若反过来看,坦克重量和尺寸的增加,也会大幅降低其机动能力。比如,57.2吨的M1A1主战坦克可由C-17大型运输机空运,而M1A2 SEPV4这种近70吨的「巨兽」,只能由C-5 战略运输机空运了。此外,过大的战斗全重也会对动力-传动系统、行走系统、悬挂系统等提出更高要求。所以,有着全球军事力量快速部署需求的美国,首先认识到未来主战坦克应更轻、更小。在美陆军下马的「未来战斗系统」中,担负主战坦克角色的是「乘车战斗系统」(MCS)。按美陆军规划,这是一款战斗全重在20吨以内、装备1门轻量化120毫米主炮的新型履带式战车,可用C-130战术运输机空运。然而,「未来战斗系统」2009年全面下马时,连样车都未造出来。

美国「艾布拉姆斯」X 主战坦克重量有所降低

当前,新一代主战坦克轻量化的趋势已渐成共识。比如,日本研发的10式主战坦克战斗全重(44吨)就比90式主战坦克轻了6.2吨,而美国「艾布拉姆斯」X 的设计战斗全重只有49吨。即便是法、德推出的两款四代坦克样车EMBT(61.5吨)和 KF51(59吨),也都比德国现役的「豹」2A7+(67.5吨)轻不少。这主要得益于自动装填机、无人遥控炮塔、车体整体式乘员舱等技术的应用,令四代坦克在尺寸和重量上有了进一步下调的空间。

依靠主动防御还是被动防御系统?

从第一代主战坦克到第三代主战坦克,其防御主要依靠自身装甲构成的被动防御系统。目前第三代主战坦克的被动防御系统已由主装甲、复合装甲、附加装甲、格栅装甲及爆炸反应装甲模块等多部分构成。然而无论装甲技术如何发展,只要为坦克增加新的装甲模块,都会增加重量和体积, 那么有没有新技术可在增重有限的情况下,大幅提升坦克的防御力?主动防御系统的出现为解决这一问题提供了可能。

韩国的K2「黑豹」炮塔正面两侧安装有多面阵毫米波雷达天线

其实,主动防御系统已出现多年。冷战期间,苏联曾研制过多种主动防御系统最著名的是试装在T-55主战坦克上的「鸦」,后来俄罗斯还研发了「竞技场」等型号。全球首款从一开始就装备主动防御系统的主战坦克,是韩国的K2「黑豹」。该型坦克在炮塔正面两侧安装有多面阵毫米波雷达天线用于探测来袭反坦克武器,炮塔后部则安装有1具8联装发射器,用于发射软杀伤型干扰弹。主动防御系统最完备的是俄T-14 主战坦克,其采用水平方向硬杀伤拦截弹与垂直方向软杀伤干扰弹结合的模式,在相当程度上弥补了以往主战坦克车顶方向防御薄弱的缺陷。

目前看,以主动防御系统代替部分被动防御系统已成为大部分四代坦克的选择。除T-14外,「艾布拉姆斯」X、EMBT和KF51 这三款四代坦克样车都装备了主动防御系统。从俄乌冲突的经验看,主动防御系统未来可进一步升级,增加对微型无人机、巡飞弹等新威胁的拦截能力,从而形成更完善的近程防御体系。

隐身能力对四代坦克重要吗?

借鉴第五代战机的隐身技术,军事专家们曾讨论,四代坦克若实现全面隐身,那面对敌方非隐身坦克时,能否形成战场绝对优势。

其实,对于坦克隐身技术的研究,早在20世纪80年代就开始了,但直到近些年才拿出研究成果。比如,英国BAE系统公司与波兰防御控股公司在2013年联合推出的PL-01隐身轻型坦克。作为一款战斗全重35吨的轻型坦克,PL-01确实有令人眼前一亮的设计,如外观简洁的隐身设计、双发射架主动防御系统、车体前部3乘员座舱、无人遥控炮塔、炮管全包络以减少热信号,甚至还带有一个可容纳4名士兵的载员舱。英国BAE系统公司曾设想,以PL-01为基础发展成一个庞大车族,作为波兰陆军未来装甲部队的主力装备。然而,波兰根本无力采购如此「高大上」的坦克,PL-01最终在2015年终止研发。

PL-01隐身轻型坦克

PL-01的失败也折射出,实现坦克的隐身化设计远比战机的隐身化设计更难。因为主战坦克作为一款地面作战车辆其特征信号复杂得多,包括可见光目视识别特征、红外热信号、雷达反射信号、噪声信号等。不仅如此,主战坦克行驶时产生的地面轻微震动,也会激活高度灵敏的智能化反坦克武器。因而要采用各种手段削弱这些信号特征,其难度可想而知。比如,针对可见光目视识别特征,法国奈克斯特公司曾推出被称为「变色龙」的主动光学迷彩系统,其原理就是在战车炮塔及车体上铺设一层类似于马赛克的小型显示屏模块,光学传感器可根据战车周围环境,变换显示屏模块的颜色,使其与周围融入一体。针对红外热信号。BAE系统公司曾研发过一款由大量六边形半导体「变温瓷砖」组成的红外隐身系统,其与「变色龙」系统类似,可根据外部环境实时改变自身温度,以便融人环境。此外,在高温燃气排出车体前混入冷却空气,也能大幅降低坦克红外信号。

至于雷达反射信号和噪声信号,也有一些相应的措施。比如,尽量减少车体及炮塔外部凸出设备并敷设吸波隐身涂层,或把一些外部凸出设备设计成升降式,平时隐藏在炮塔内,隐身效果会提升。减少坦克噪声信号的主要手段,是为其换装混动系统。当坦克进入战区后,可关闭燃油发动机,只利用自身蓄电池的电能为全车提供能源,从而实现静默行动。

KF51主战坦克的迷彩涂装

尽管隐身技术可大幅提升四代坦克的作战效能,但其付出的代价也不容小视。一方面,这会让坦克整车成本大涨;另一方面,大量应用隐身技术后将大幅降低坦克的可维护性,特别是英、法研制的主动型光学/红外隐身系统恐难通过严酷的战场考验。所以,四代坦克是否采用隐身设计,要设计师根据实际需求综合考量。

车组成员是2人、3人还是4人?

纵观坦克发展史,其车组成员数一直呈减少趋势。比如,一战中德军装备的A7V 重型坦克有18名车组成员,除车长、炮长、驾驶员、装填手外,还有12名机枪手和2名机械师。二战时期,典型的中型坦克基本为5人车组,即车长、炮长、驾驶员、装填手和无线电员。战后,随着车载通信系统的发展,新出现的主战坦克已不再需要专门的无线电员,于是车组成员减至4人。全球第一款第三代主战坦克——T-64因采用自动装填机,故取消了装填手,自此主战坦克车组成员进入3人时代(注:西方多数主战坦克仍采用4人制车组)。

T-14主战坦克两人车组

前文提到的几款第四代主战坦克中,俄T-14 和美「艾布拉姆斯」X均为3人制车组,因采用无人炮塔,故车长、炮长、驾驶员都在车体乘员舱内。而EMBT和KF51这两款欧洲四代坦克颇为另类,采用3+1的车组成员配置,除车长、炮长、驾驶员,还可额外容纳一名多任务操作员。该操作员主要负责控制无人机、巡飞弹及其他无人装备,为车长提供情报信息支持,必要时可参与对敌目标攻击等任务。

那么,四代坦克可否继续减少车组成员人数?随着技术的发展,无人坦克是可以实现的。目前,各军事强国研发的诸多型号的无人战车,已可视为「迷你版」无人坦克。既然无人坦克已不存在技术上瓶颈,那么单人车组也能实现。不过,上述两种方案均有待技术的进一步提升,在现有技术水平下,双人车组仍是最可行的方案。 对于已装备先进火控系统可实现「歼-歼」功能的坦克而言,必要时车长可兼顾炮长的工作,从而取消炮长,由车长与驾驶员组成双人车组。

不过,坦克车组成员并不仅仅是战斗人员,也担负一定的坦克后勤保障及维修工作。比如,坦克要把一发发弹丸和药筒从补给车上卸下来,拆包装、整理,再陆续从车下运到炮塔内,正确安装在自动装填机的储弹架上,再操作自动装填机复位,装填下一发。整个流程要车组成员配合完成,体力消耗可想而知。若将现有的3人车组或4人车组换成双人车组,势必大幅提升补给弹药的工作强度。其实,补充弹药只是坦克后勤保障中较轻松的工作,更复杂的如更换履带、吊装更换动力舱及动力-传动系统的简单维修等,由3人车组完成尚且吃力,更不要说双人车组了。

早期苏式坦克的自动装弹机

最早提出主战坦克双人车组的是美国,即「未来战斗系统」中的MCS。美陆军提出这一要求,主要是为了控制MCS的尺寸和重量。至于后勤保障和维修工作,可交给专门的后勤保障部队负责,双人车组成员只负责作战。这种模式类似于航空兵部队,飞行员只负责作战及起飞前的检查工作,完成任务返航后飞行员就可回去休息,余下的工作全部交给地勤人员完成。如果决心对装甲部队编制结构进行调整,扩大后勤保障部队规模,使其负责坦克所有保障和维修工作,那么四代坦克采用双人车组也未尝不可。