[科普中國(guó)]-揭秘坦克裝甲的間隙效應(yīng)如何“距離產(chǎn)生美”？

坦克作為地面戰(zhàn)場(chǎng)上突擊作戰(zhàn)的主要兵器，必須要有足夠的防護(hù)能力，而在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，還不能完全依賴主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，而掛載大量附加裝甲的坦克又十分厚重，所以對(duì)于坦克裝甲結(jié)構(gòu)的研究從未停止。

圖注：美國(guó)比較先進(jìn)的坦克附加裝甲在設(shè)計(jì)時(shí)就專(zhuān)門(mén)預(yù)留出裝甲與車(chē)體的間隙

在復(fù)雜的裝甲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有一種設(shè)計(jì)是兩層鋼板之間稍微隔開(kāi)一點(diǎn)距離，形成一個(gè)存在空氣的“間隙”，間隙的大小根據(jù)想要防御彈種的直徑來(lái)判斷，比如來(lái)襲彈藥的直徑是120毫米，那么間隙小于120毫米的就叫小間隙，大于120毫米的就叫大間隙。通過(guò)試驗(yàn)證明，間隙越大、裝甲抗彈性能提升就越明顯。這一點(diǎn)很好理解，比如來(lái)襲的是一發(fā)穿甲彈，當(dāng)穿甲彈的彈桿穿透第一層裝甲板后，原有的慣性作用力方向受到干擾，如果迎擊的第二塊鋼板與第一塊鋼板距離越遠(yuǎn)，穿甲彈飛行時(shí)間就越長(zhǎng)，作用力的角度變化就越大，那么穿甲效果就會(huì)降低。而間隙裝甲的這種效應(yīng)，也被稱為正效應(yīng)。

圖注：仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，車(chē)輛首上裝甲與車(chē)體存在一個(gè)較為明顯的間隙

裝甲板在受到攻擊時(shí)，受彈丸沖擊應(yīng)力影響會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，我們將這種震動(dòng)成為“應(yīng)力波”，應(yīng)力波會(huì)沿著裝甲板表面快速傳遞到背面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)給裝甲板沖出一個(gè)鼓包或者沖破。理論上講，硬度越高的材料應(yīng)力波效應(yīng)就越明顯，所以利用空氣彈性空間大的特性，在裝甲板之間的空氣隔層能夠有效緩解應(yīng)力波。

注：破甲戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)示意圖

在受到破甲彈攻擊時(shí)，裝甲需要承受巨大的外部沖擊壓力，間隙裝甲之間的空氣能夠?yàn)樾箟禾峁┯行У目臻g，裝甲板之間的間隙也讓破甲彈無(wú)法保持在最佳引爆距離發(fā)揮威力，這樣傳遞到第二塊甲板背面的力量就小得多。這種阻隔應(yīng)力波和泄壓的作用原理對(duì)于穿甲彈具有一定的防護(hù)效果，對(duì)于防御破甲彈具有理想效果。在很多研究者認(rèn)為，間隙裝甲還存在碎片干擾、阻止裂紋擴(kuò)散等作用，但這些都是材料結(jié)構(gòu)本身自帶的附加效應(yīng)，以后再做詳解。

圖注：破甲彈命中目標(biāo)的瞬間

間隙裝甲這項(xiàng)技術(shù)固然有它的優(yōu)點(diǎn)，但是運(yùn)用到坦克上，也存在著不可避免的缺點(diǎn)。其中，比較明顯的是對(duì)于彈種具有一定的挑剔性。在受到穿甲彈攻擊時(shí)，大間隙能夠有效降低穿甲彈威力，但在小間隙條件下，負(fù)效應(yīng)表現(xiàn)得尤為突出，這主要是由于小間距時(shí)間隙裝甲對(duì)穿甲彈的防護(hù)呈負(fù)效應(yīng)，隨著間距增大到某一臨界值后，開(kāi)始呈現(xiàn)正效應(yīng)，正效應(yīng)臨界值一般為兩層裝甲板的水平間距達(dá)到或超過(guò)穿甲彈彈桿的有效長(zhǎng)度，而且與裝甲傾角也存在著一定的關(guān)系。因此，間隙距離一定的裝甲板，在戰(zhàn)場(chǎng)上應(yīng)用時(shí)的防護(hù)效應(yīng)正負(fù)是不確定的。

其次，是鋼板厚度與材料性能對(duì)重量的影響。經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，硬度越高的材料制成的間隙裝甲，對(duì)于來(lái)襲彈丸的干擾作用越明顯，而在坦克總體尺寸不變的情況下，較厚的鋼板固然抗沖擊力較強(qiáng)，但鋼板厚度的增加，卻又使間隙距離減小，因此鋼板的厚度與間隙距離又成為了一對(duì)此消彼長(zhǎng)的矛盾共同體。至于重量的影響，如果只對(duì)炮塔前部間隙裝甲進(jìn)行調(diào)整，重量變化一般不會(huì)超過(guò)200千克，在完成坦克總體設(shè)計(jì)后，這點(diǎn)重量增加幾乎可以忽略不計(jì)。

總體來(lái)說(shuō)，間隙裝甲較之傳統(tǒng)的單層裝甲板相比，不僅實(shí)現(xiàn)了性能上的進(jìn)步，更開(kāi)啟了依靠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升防護(hù)能力的新思路，從工程設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)原理兩個(gè)層面，為以后更先進(jìn)防護(hù)手段的誕生提供了可靠的實(shí)踐依據(jù)。

劉曉峰：裝備專(zhuān)家，長(zhǎng)期從事武器裝備論證、預(yù)研制工作，主持軍工企業(yè)省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，為國(guó)防裝備建設(shè)提供決策性重要參考1項(xiàng)，參與新一代裝備關(guān)重件試制工作2項(xiàng)，為裝備研制和使用部門(mén)提供重要建設(shè)性改進(jìn)意見(jiàn)并得到采納2項(xiàng)，擁有行業(yè)內(nèi)著作1部，在《坦克裝甲車(chē)輛理事會(huì)論文集》發(fā)表裝備發(fā)展規(guī)劃論文1篇。

出品：科普中國(guó)

作者：劉曉峰

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