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路在何方:五問第四代坦克

2024-09-09軍事

自2015年俄羅斯在紅場閱兵中首次展示T-14「阿瑪塔」主戰坦克後,全球掀起—股第四代主戰坦克研制熱潮。法、德兩國於2022年在歐洲防務展上推出EMBT和KF51兩款四代坦克樣車,美國也在當年的陸軍協會年會上展示了「艾布拉姆斯」四代坦克樣車。值得註意的是,目前雖已推出不少四代坦克樣車,但關於其主要技術指標業內卻尚未達成共識。

主炮口徑增大還是減小?

二戰後,坦克主炮口徑一直在不斷增大,從第一代的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。與之相對應,坦克主炮威力也在不斷提升,若延續這一趨勢,四代坦克進一步增大主炮口徑也在情理之中。

為了增強威力坦克炮身管長度不斷加長

增大口徑雖能提升坦克主炮威力,但也衍生諸多弊病。比如,主炮口徑增大,其發射彈藥的重量和尺寸也會增大,在坦克內部空間有限的情況下只能減少備彈量。隨著主炮口徑增大身管重量也會增加,為保證火炮重心在炮耳處,炮身後部就要增加配重以維持平衡。此外主炮口徑增大後 炮口動能隨之增加火炮後坐距離進一步加大,為留出足夠的後坐距離,炮塔的容積也要同步加大。

各軍事強國對新一代大口徑坦克主炮的研發,始於20世紀八九十年代。當時美國、英國、西德和法國決定聯合研制代號為FTMA的新一代140毫米坦克炮,蘇聯則選擇與榴彈炮相同口徑的152毫米坦克炮。然而,隨著增大主炮口徑種種弊端的顯現,加之冷戰結束,各國最終放棄了增大主炮口徑的想法、轉而深挖現有120/125毫米主炮潛力。

第一種投入實戰的第四代主戰坦克俄羅斯T-14主戰坦克

德國萊茵金屬公司在44倍徑120毫米主炮基礎上進一步加長身管,研制了威力更大的55倍徑120毫米主炮。美國則將精力放在彈藥改進上,其最新型M829A4貧鈾尾翼穩定脫殼穿甲彈,用44倍徑120毫米主炮發射時,可在2000米距離上垂直擊穿 900毫米均質鋼裝甲。

那麽,四代坦克主炮口徑有減小的可能嗎?這一可能性還是有的,但前提條件是新概念火炮技術獲得實質性突破。20世紀90年代,西方國家曾設想為下一代主戰坦克裝備新概念火炮,即電磁線圈炮或電熱化學炮。在炮口動能同樣為9兆焦的前提下,電磁線圈炮的口徑可減至90毫米甚至更小。電熱化學炮,用液體發射藥替換了傳統的固體顆粒發射藥,以高壓強脈沖電流作為擊發方式,在60毫米口徑身管上可達13兆焦以上的炮口動能。30多年過去了,無論是電磁線圈炮還是電熱化學炮,都遠未達到實用標準,無法代替常規火炮作為四代坦克主炮。

美軍實驗中的電磁線圈炮

這種情況下,現有四代坦克要麽延續第三代主戰坦克的主炮技術,如美國「艾布拉姆斯」X使用的就是一門源自「未來戰鬥系統」的輕量化120毫米滑膛炮,要麽全新研發更大口徑的主炮,如德國萊茵金屬公司的51倍徑130毫米滑膛炮及法國奈克斯特公司堅持研發的「埃斯卡隆」51倍徑140毫米滑膛炮。當然,也不排除四代坦克在主炮口徑上做「減法」,畢竟火力效能只是坦克綜合效能的一個方面,若四代坦克不再依靠主炮作為主要打擊手段,那麽降低主炮口徑也並非不可能。

坦克更大更重還是更小更輕?

四代坦克的主炮口徑若繼續增加,那麽其尺寸和重量是否要水漲船高?之前三代主戰坦克的發展,確實驗證了這一趨勢。比如,美國第一代主戰坦克M48戰鬥全重49.6噸,第二代主戰坦克M60A1戰鬥全重52.6噸,到第三代主戰坦克M1A1戰鬥全重已漲至57.2噸。

戰鬥全重的增加,確實能給坦克帶來火力、防護及資訊化效能的提升。若反過來看,坦克重量和尺寸的增加,也會大幅降低其機動能力。比如,57.2噸的M1A1主戰坦克可由C-17大型運輸機空運,而M1A2 SEPV4這種近70噸的「巨獸」,只能由C-5 戰略運輸機空運了。此外,過大的戰鬥全重也會對動力-傳動系統、行走系統、懸掛系統等提出更高要求。所以,有著全球軍事力量快速部署需求的美國,首先認識到未來主戰坦克應更輕、更小。在美陸軍下馬的「未來戰鬥系統」中,擔負主戰坦克角色的是「乘車戰鬥系統」(MCS)。按美陸軍規劃,這是一款戰鬥全重在20噸以內、裝備1門輕量化120毫米主炮的新型履帶式戰車,可用C-130戰術運輸機空運。然而,「未來戰鬥系統」2009年全面下馬時,連樣車都未造出來。

美國「艾布拉姆斯」X 主戰坦克重量有所降低

當前,新一代主戰坦克輕量化的趨勢已漸成共識。比如,日本研發的10式主戰坦克戰鬥全重(44噸)就比90式主戰坦克輕了6.2噸,而美國「艾布拉姆斯」X 的設計戰鬥全重只有49噸。即便是法、德推出的兩款四代坦克樣車EMBT(61.5噸)和 KF51(59噸),也都比德國現役的「豹」2A7+(67.5噸)輕不少。這主要得益於自動裝填機、無人遙控炮塔、車體整體式乘員艙等技術的套用,令四代坦克在尺寸和重量上有了進一步下調的空間。

依靠主動防禦還是被動防禦系統?

從第一代主戰坦克到第三代主戰坦克,其防禦主要依靠自身裝甲構成的被動防禦系統。目前第三代主戰坦克的被動防禦系統已由主裝甲、復合裝甲、附加裝甲、格柵裝甲及爆炸反應裝甲模組等多部份構成。然而無論裝甲技術如何發展,只要為坦克增加新的裝甲模組,都會增加重量和體積, 那麽有沒有新技術可在增重有限的情況下,大幅提升坦克的防禦力?主動防禦系統的出現為解決這一問題提供了可能。

南韓的K2「黑豹」炮塔正面兩側安裝有多面陣毫米波雷達天線

其實,主動防禦系統已出現多年。冷戰期間,蘇聯曾研制過多種主動防禦系統最著名的是試裝在T-55主戰坦克上的「鴉」,後來俄羅斯還研發了「競技場」等型號。全球首款從一開始就裝備主動防禦系統的主戰坦克,是南韓的K2「黑豹」。該型坦克在炮塔正面兩側安裝有多面陣毫米波雷達天線用於探測來襲反坦克武器,炮塔後部則安裝有1具8聯裝發射器,用於發射軟殺傷型幹擾彈。主動防禦系統最完備的是俄T-14 主戰坦克,其采用水平方向硬殺傷攔截彈與垂直方向軟殺傷幹擾彈結合的模式,在相當程度上彌補了以往主戰坦克車頂方向防禦薄弱的缺陷。

目前看,以主動防禦系統代替部份被動防禦系統已成為大部份四代坦克的選擇。除T-14外,「艾布拉姆斯」X、EMBT和KF51 這三款四代坦克樣車都裝備了主動防禦系統。從俄烏沖突的經驗看,主動防禦系統未來可進一步升級,增加對微型無人機、巡飛彈等新威脅的攔截能力,從而形成更完善的近程防禦體系。

隱身能力對四代坦克重要嗎?

借鑒第五代戰機的隱身技術,軍事專家們曾討論,四代坦克若實作全面隱身,那面對敵方非隱身坦克時,能否形成戰場絕對優勢。

其實,對於坦克隱身技術的研究,早在20世紀80年代就開始了,但直到近些年才拿出研究成果。比如,英國BAE系統公司與波蘭防禦控股公司在2013年聯合推出的PL-01隱身輕型坦克。作為一款戰鬥全重35噸的輕型坦克,PL-01確實有令人眼前一亮的設計,如外觀簡潔的隱身設計、雙發射架主動防禦系統、車體前部3乘員座艙、無人遙控炮塔、炮管全包絡以減少熱訊號,甚至還帶有一個可容納4名士兵的載員艙。英國BAE系統公司曾設想,以PL-01為基礎發展成一個龐大車族,作為波蘭陸軍未來裝甲部隊的主力裝備。然而,波蘭根本無力采購如此「高大上」的坦克,PL-01最終在2015年終止研發。

PL-01隱身輕型坦克

PL-01的失敗也折射出,實作坦克的隱身化設計遠比戰機的隱身化設計更難。因為主戰坦克作為一款地面作戰車輛其特征訊號復雜得多,包括可見光目視辨識特征、紅外熱訊號、雷達反射訊號、雜訊訊號等。不僅如此,主戰坦克行駛時產生的地面輕微震動,也會啟用高度靈敏的智能化反坦克武器。因而要采用各種手段削弱這些訊號特征,其難度可想而知。比如,針對可見光目視辨識特征,法國奈克斯特公司曾推出被稱為「變色龍」的主動光學迷彩系統,其原理就是在戰車炮塔及車體上鋪設一層類似於馬賽克的小型顯示器模組,光學傳感器可根據戰車周圍環境,變換顯示器模組的顏色,使其與周圍融入一體。針對紅外熱訊號。BAE系統公司曾研發過一款由大量六邊形半導體「變溫瓷磚」組成的紅外隱身系統,其與「變色龍」系統類似,可根據外部環境即時改變自身溫度,以便融人環境。此外,在高溫燃氣排出車體前混入冷卻空氣,也能大幅降低坦克紅外訊號。

至於雷達反射訊號和雜訊訊號,也有一些相應的措施。比如,盡量減少車體及炮塔外部凸出器材並敷設吸波隱身塗層,或把一些外部凸出器材設計成升降式,平時隱藏在炮塔內,隱身效果會提升。減少坦克雜訊訊號的主要手段,是為其換裝混動系統。當坦克進入戰區後,可關閉燃油發動機,只利用自身蓄電池的電能為全車提供能源,從而實作靜默行動。

KF51主戰坦克的迷彩塗裝

盡管隱身技術可大幅提升四代坦克的作戰效能,但其付出的代價也不容小視。一方面,這會讓坦克整車成本大漲;另一方面,大量套用隱身技術後將大幅降低坦克的可維護性,特別是英、法研制的主動型光學/紅外隱身系統恐難透過嚴酷的戰場考驗。所以,四代坦克是否采用隱身設計,要設計師根據實際需求綜合考量。

車組成員是2人、3人還是4人?

縱觀坦克發展史,其車組成員數一直呈減少趨勢。比如,一戰中德軍裝備的A7V 重型坦克有18名車組成員,除車長、炮長、駕駛員、裝填手外,還有12名機槍手和2名機械師。二戰時期,典型的中型坦克基本為5人車組,即車長、炮長、駕駛員、裝填手和無線電員。戰後,隨著車載通訊系統的發展,新出現的主戰坦克已不再需要專門的無線電員,於是車組成員減至4人。全球第一款第三代主戰坦克——T-64因采用自動裝填機,故取消了裝填手,自此主戰坦克車組成員進入3人時代(註:西方多數主戰坦克仍采用4人制車組)。

T-14主戰坦克兩人車組

前文提到的幾款第四代主戰坦克中,俄T-14 和美「艾布拉姆斯」X均為3人制車組,因采用無人炮塔,故車長、炮長、駕駛員都在車體乘員艙內。而EMBT和KF51這兩款歐洲四代坦克頗為另類,采用3+1的車組成員配置,除車長、炮長、駕駛員,還可額外容納一名多工操作員。該操作員主要負責控制無人機、巡飛彈及其他無人裝備,為車長提供情報資訊支持,必要時可參與對敵目標攻擊等任務。

那麽,四代坦克可否繼續減少車組成員人數?隨著技術的發展,無人坦克是可以實作的。目前,各軍事強國研發的諸多型號的無人戰車,已可視為「迷你版」無人坦克。既然無人坦克已不存在技術上瓶頸,那麽單人車組也能實作。不過,上述兩種方案均有待技術的進一步提升,在現有技術水平下,雙人車組仍是最可行的方案。 對於已裝備先進射控系統可實作「殲-殲」功能的坦克而言,必要時車長可兼顧炮長的工作,從而取消炮長,由車長與駕駛員組成雙人車組。

不過,坦克車組成員並不僅僅是戰鬥人員,也擔負一定的坦克後勤保障及維修工作。比如,坦克要把一發發彈丸和藥筒從補給車上卸下來,拆包裝、整理,再陸續從車下運到炮塔內,正確安裝在自動裝填機的儲彈架上,再操作自動裝填機復位,裝填下一發。整個流程要車組成員配合完成,體力消耗可想而知。若將現有的3人車組或4人車組換成雙人車組,勢必大幅提升補給彈藥的工作強度。其實,補充彈藥只是坦克後勤保障中較輕松的工作,更復雜的如更換履帶、吊裝更換動力艙及動力-傳動系統的簡單維修等,由3人車組完成尚且吃力,更不要說雙人車組了。

早期蘇式坦克的自動裝彈機

最早提出主戰坦克雙人車組的是美國,即「未來戰鬥系統」中的MCS。美陸軍提出這一要求,主要是為了控制MCS的尺寸和重量。至於後勤保障和維修工作,可交給專門的後勤保障部隊負責,雙人車組成員只負責作戰。這種模式類似於航空兵部隊,飛行員只負責作戰及起飛前的檢查工作,完成任務返航後飛行員就可回去休息,余下的工作全部交給地勤人員完成。如果決心對裝甲部隊編制結構進行調整,擴大後勤保障部隊規模,使其負責坦克所有保障和維修工作,那麽四代坦克采用雙人車組也未嘗不可。