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总说装甲|主动电磁装甲试验成功 坦克防护走向高大上


来源:总说装甲

在上一期的《总说装甲|后主动防御时代,坦克防护将愈发科幻》中,我们简单了解了电磁装甲的基本构造和工作原理,而除了被动式的电磁装甲外,美国目前正在研制一种“主动式”的电磁装甲,它

在上一期的《总说装甲|后主动防御时代,坦克防护将愈发科幻》中,我们简单了解了电磁装甲的基本构造和工作原理,而除了被动式的电磁装甲外,美国目前正在研制一种“主动式”的电磁装甲,它被称为坦克“全方位防护系统”——电磁感应系统。这套系统从反应速度到安装角度来看,不仅能够防御一般来袭的反坦克导弹,还能够防御攻顶弹药、灵巧弹药等传统附加装甲和主动防护系统难以抵挡的威胁。

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西方某国为坦克设计的防攻顶装甲

所谓的“主动式”电磁装甲是相对于“被动式”而言的,由于“被动式”电磁装甲需要来袭弹药与之发生接触,然后才能运转做功,带有一定的“扰动式”性质。而主动式电磁装甲,主要是利用了电磁加速原理,将干扰来袭弹药的物体发射出去,由于这项技术概念产生于80~90年代,所以看上去与今天的主动防护系统相类似,但二者最大的区别,即在于主动防护系统的干扰弹安装在车辆特定位置,数量较少,防御角度有限;而主动式电磁装甲的干扰弹往往就是以附加装甲的形式安装在坦克的任何部位,所以能够实现覆盖了较高的全方位防御。

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电磁装甲用于坦克装甲车辆的防护

对于世界坦克技术发展比较熟悉的读者会发现,欧美国家在坦克防护技术中,比较喜欢使用雷达作为探测手段。在主动式电磁雷达中,探测器即为车载探测雷达。这在2000年以前一直都是制约主动式电磁装甲有效性的一个重要部件,2000年后随着雷达对于复杂地面环境认知能力的改善和反坦克导弹飞行速度的不断提升,瓶颈逐渐转为处理技术。

对于坦克而言,由于空间有限,不可能像海军那样,舰艇上有足够的空间安装雷达和相应的电气设备,所以必须转变对于来袭弹药探测识别的思路。目前,法国和德国科学家联合研制的主动防护探测手段,就跳过了雷达搜索这个技术瓶颈。

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以色列“梅卡瓦”4坦克上“战利品”系统雷达天线

根据坦克作战的特点,来袭弹药于海军相比体积较小,雷达不易探测。而且由于地面环境比海面复杂得多,雷达反射波复杂,技术实现难度大。再加上反坦克手对于坦克的攻击距离很近,虽然在平原作战中,坦克炮能够在1000~2000米左右发起攻击,此时能留给防守一方将近1秒的反应时间。

但根据美军伊拉克战场和俄军车臣战场的实战经验,未来坦克需要解决的是城市环境下的作战,而城市战中,坦克被攻击的距离,往往是由几十米甚至更短。来袭弹药以飞行速度在300米/秒以下的破甲战斗部为主,留给坦克防护系统的时间非常短。

就目前的技术来看,西方还没有任何一个国家的探测技术能达到这样的水平,所以法德两国科学家“变主动为被动”,绕开雷达探测这个技术难题。总体来说,就是将探测手段有主动改为被动,但是将防护手段由被动改为主动。

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电磁对于接近的物体,具有极快的感应能力,而且在物体接近之前,几乎不受周围环境干扰

当探测与感应装置识别出来袭弹药后,从看得见到出手打击来袭弹药,中间还隔着一层“中枢神经”,这就是处理器。西方国家坦克火炮的初速度一般能达到1200~1600米/秒,将来还可能更高,所以处理器的运算速度必须足够快。从当今技术发展的前沿动态来看,由于雷达探测手段因为各种技术瓶颈,被感应装置代替的趋势越来越明显,探测距离缩短,如果还按照原来雷达探测手段的算法,整个防护系统识别目标和作出反应的时间明显不足,所以处理器的技术要求也越来越高。

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主动式电磁防护装甲原理示意图

主动式电磁装甲的整个工作过程,离不开电能。过去,坦克依靠发动机提供电力,已经占用了一部分发动机功率,如果防护系统的电能仍然依靠发动机供电的话,发动机增加功率后造成的耗油量增大、喘振增大等状况,对坦克在实战中的负面影响十分明显。

所以,需要一种能够为车辆防护系统提供电能的储能设备。目前西方国家主要通过在车内各个角落布置高密度的电容器来使电磁装甲获得电能,将电容器布置在车辆各个角落的好处不仅仅体现在节省车内空间上,因为它使用的都是车内排不上什么用场的狭窄角落。而且将电容器布置在这些角落,从设计使用上来看,能够使电容器位置更接近各自负责的电磁装甲,提高了使用过程中的可靠性。

但是同时也有一个问题需要注意,电容器日常使用后,需要充电,那么电容器之间需要通过在车内重新设计复杂的管路相连接;使用一段时间后,电容器需要取出保养,而复杂的线路又给拆装造成了很多麻烦。这给车辆电气系统的设计带来了一定难度。

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由于主动防护系统存在角度盲区,所以无法完全实现对坦克的“全方位防护”

而且根据目前美国等技术发达国家的实验结果看,如果将一个10~20千克的模拟装甲板以100~300米/秒的时间向外抛射,电容器电能转化率只能达到20%,那么需要的电能就是4.5兆焦,这相当于德国1立方米体积电容器能够提供的能量。这么大的体积,很明显是难以在车内实现布置的,而且这仅仅是推出一块装甲板所需要的能量。

当电容提供的能量达到使用需求后,还需要转换装置将电能转化为自动电磁装甲的动能。转换过后,再由电磁发射器提供电磁防护力,这就是一整套发射装置。电磁装甲的发射装置一般依靠电磁感应线圈的发射器,来控制装甲模块的发射速度。当发射速度达到实战要求之后,使用寿命与可靠性将成为该项技术在初期的竞争热点。而当主动式电磁装甲结束推广,进入成熟期后,实现主动防护的可再现性又将称为新的尖端领域。

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坦克的防护系统需要面对破甲弹、穿甲弹、榴弹(西方称碎甲弹)战斗部的攻击

与爆炸式反应装甲相比,电磁装甲反应时间更短,虽然受到电容器、识别探测速度等技术影响,想要实现它的难度比较大,但是从近20年的发展情况来看,工业基础的进步,正在推着电磁装甲技术不断走向实用,而今天,美国、德国的主动式电磁装甲已经试验成功,扰动式电磁装甲正在逐步走向实战,而且恰逢世界各坦克技术强国向四代坦克跨越的历史阶段,对于包括电磁装甲技术在内的任何新技术的应用与推广,都是难得的历史契机。

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