坦克金钟罩|主动防御系统

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以色列轻量化铁拳主动防御系统,被美国M2步兵战车采用

“魔”高一尺,“道”再难高一丈,只得另辟蹊径

过去几十年,反坦克武器“魔”高一尺,装甲防护就“道”高一丈。可如今重型反坦克导弹使用串联战斗部,破甲厚度已经超过1米,空中发射的“地狱火”导弹甚至不用战斗部就能将坦克砸穿,装甲的发展已经陷入瓶颈。继续强化装甲防护,无论是坦克重量(受使用环境、桥梁承重、铁路机动限制),还是技术储备,留下的空间都捉襟见肘。相比之下,海军反导武器的发展很有借鉴意义,无论是箔条弹、有源干扰弹等被动手段,还是近防炮、导弹(如海拉姆与海红旗-10)等主动手段,都卓有成效,可谓花开两朵、各有特点。

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重型反坦克导弹动辄1米的破甲威力让坦克很无奈

想必坦克设计师也很受启发,与其费力不讨好地提升装甲防护能力(比如从1000提升到1200毫米),不如另辟蹊径,将新一代复合装甲、新一代爆炸反应装甲、新一代主动防御系统结合起来,综合提升坦克防护能力。从日本10式坦克、中国15式坦克身上,我们也能看出坦克设计思路的转变,机动、防护、火力更加均衡,全面提升信息化能力和火控系统,及时感知战场态势,力争首先发现、首发命中。防护方面,更加倚重主动防御系统和新型装甲,摆脱了牺牲机动性提升装甲防护的死循环。

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卡什坦弹炮结合近防武器系统

主动防御系统(Active Protection Systems,APS),是指通过探测装置获得来袭弹药(反坦克导弹、RPG等)的运动特征,然后通过计算机控制对抗装置,使来袭弹药无法直接命中被防护目标的系统。目前主流的APS属于拦截型(这也是本文的重点),通过发射拦截火箭或抛射拦截弹丸摧毁来袭弹药,属于杀伤;再扩大一些,APS还包括激光压制等软杀伤手段,但因其无法对抗尾翼稳定脱壳穿甲弹(最主要的反坦克弹药之一),不是APS发展的主流。

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铁拳主动防御系统与拦截弹药

APS可分为三大渊源:一是俄罗斯与乌克兰,两国技术基础均源自苏联,当然也包括与俄乌关系密切的韩国、土耳其;二是以色列,以色列两大防务集团拉斐尔与埃尔比特系统公司分别推出了“战利品”和“铁拳”主动防御系统,成为畅销产品,美国图省事直接引进了以色列的两款APS用于坦克、装甲车辆;三是德国、瑞典、中国等传统强国,这些国家装甲车辆在国际市场均有较强竞争力,通过自主创新走出了自己的道路。

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中国GL-5型主动防御系统拦截来袭弹火箭弹

软杀伤主动防御系统工作原理

软杀手段包括红外干扰器、激光点模仿器、雷达干扰器等,每种设备都是针对特定威胁。如红外干扰装置能够利用特殊方式调制出与红外制导弹药接收频率相似的干扰脉冲,干扰制导系统使导弹偏离目标。最著名的红外干扰器当属T-90的“窗帘”-1主动防御系统,该系统号称能够大大降低“陶”、“米兰”等反坦克导弹的命中率。“窗帘”-1既能使用ТШУ-1-7光电对抗设备干扰敌方的红外制导导弹,还能释放气溶胶云,干扰敌方的激光制导弹药。

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T-90坦克装备的窗帘-1软杀伤主动防御系统

“窗帘”-1完全不需要发射拦截弹,整个设备的重量大大降低,成本也降低到足以成为T-90的制式装备;缺点是无法对抗RPG等无制导武器,外露的光电对抗设备也容易遭到损坏。叙利亚陆军一辆T-90A主战坦克就曾在实战中被2枚“陶”-2反坦克导弹命中,该坦克的“窗帘”-1主动防御系统并未发挥任何作用,据说是因为不在工作状态,T-90S的“窗帘”-1确实有耗电量过大、无法长时间开机的问题。

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窗帘-1特写,越南T-90s主战坦克

拦截型主动防御系统工作原理

拦截型主动防御系统属于一种硬杀伤系统,它主要通过发射拦截弹药等方式,在安全距离上摧毁来袭弹药,让坦克装甲车辆免遭攻击,它是现今APS发展的重点。如果说把大象装进冰箱分为三步(打开门-装进去-关上门),拦截型主动防御系统工作也可分为三步:开机保持警惕,探测来袭目标,发射拦截弹摧毁或干扰目标。不同APS在拦截方式上略有不同,拿以色列的两款产品为例:“战利品”发射多个爆炸成形弹丸(EFP)对来袭目标进行杀伤;“铁拳”将拦截弹发射到来袭目标下方引爆,利用冲击波切断来袭弹药。

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战利品APS依靠爆炸成型弹丸应对威胁,动画还展现了再装填过程

“铁拳”系统由独立的光学传感器、跟踪雷达、发射装置和拦截弹药组成,拦截弹药中,反动能弹用来拦截导弹、动能穿甲弹,震波弹则用来拦截火箭弹。以色列军队经过比较后,选择了“战利品”主动防御系统(自用版叫“风衣”),一是技术更加成熟,二是进度稍快。虽然“铁拳”号称拥有拦截穿甲弹的能力,如今以色列却鲜有使用坦克硬杠的敌人,大多数只能使用反坦克导弹、火箭弹偷袭,“战利品”就能应对。

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铁拳主动防御系统使用示意图

拦截型主动防御系统存在的问题

与复合装甲、爆炸式反应装甲等成熟产品相比,APS还在使用初期,存在这样那样的问题在所难免。当前的问题主要包括以下几个方面:

  • 一是应对穿甲弹能力不足。坦克主动防护系统的核心探测设备--车载连续波雷达,受限于成本、功耗、体积、控制自身信号暴露特征等原因,对火箭弹、反坦克导弹有效探测距离也就100米左右,对反射特征更小的长杆穿甲弹探测距离更短。“战利品”主动防御系统只有目标距离50米时才开始跟踪定位,目标距离15米时进行拦截,当来袭目标速度超过1200米/秒时,该系统根本来不及反应。如今穿甲弹初速高达1800米/秒(打击2000米外目标,炮弹飞行时间只需1秒多一点),即使以1600米/秒计算,长杆穿甲弹完成末端80-100米飞行仅需50-62.5毫秒。要想在不足10分之一,甚至20分之一秒内,完成从探测目标、(火控系统)下令开火,到拦截弹点火、爆炸拦截全套动作,着实不易!不易绝非不行,只是对技术要求很高,以色列埃尔比特系统公司展示的“铁拳”APS视频中,就出现了拦截穿甲弹的镜头。
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铁拳是为数不多的能够拦截穿甲弹的主动防御系统之一

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火箭弹等“慢”速目标(只是相对慢),铁拳应对更容易

  • 二是应对巷战能力不足。由于巷战大幅拉近了敌人与坦克的距离,在200米或更近距离发射反坦克导弹、火箭弹,现有主动防御系统也是无能为力。
  • 三是对伴随步兵威胁较大。拦截弹往往会产生大量的爆破碎片和冲击波,对车辆周边的步兵造成伤害。
  • 四是抗饱和攻击能力较差。现有主动防御系统拦截弹药基数较少(贵啊!),不管是弹药耗尽时,还是同时来袭导弹超过待发拦截弹时,主动防御系统都会变得毫无用处。
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此时APS启动,对伴随作战的步兵构成巨大威胁

世界主流APS简介

1.以色列“战利品”。“战利品”主动防御系统主要有3个系列:HV、MV和LV。其中,HV意为重型载具(Heavy Vehicle),全重接近两吨,主要用于以色列梅卡瓦和美国M1A2等坦克。MV即“中型战车防护型”,又叫“战利品-车辆保护系统”(Trophy-VPS),重量低于一吨,性能则没有降低,可用于斯特瑞克车族。之前美国曾计划为斯特瑞克车族装备美国Artis LLC公司生产的“铁幕”主动防御系统,但因为技术和进度原因已被放弃。

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战利品HV型

LV则是轻型载具(Light Vehicle),这一版本专为8吨以下的轻型军用车辆设计,比如4x4高机动车,从重量上来看,整套系统自重仅200公斤,是“战利品”子型号中最轻的。“战利品”自2009年8月开始在以色列国防军部署使用,在多次实战中证明了自己的有效性。在2014年加沙走廊的冲突中,梅卡瓦4坦克装备的“战利品”APS多次拦截来袭的反坦克导弹和RPG。美国陆军也相当满意该系统的测试结果,他们对安装了“战利品”主动防御系统M1坦克发射了48枚反坦克弹药,都被成功地拦截下来。

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战利品MV型

2.俄罗斯“祖孙三代”。苏联早在1977年就研发出了世界上第一种主动防御系统,系统代号“鸫”。“鸫”主要由雷达、控制单元和拦截弹组成。厘米波多普勒雷达可在在330米距离探测来袭弹药并预判其轨迹,107毫米拦截弹爆炸时将产生一个±30°的锥形破片场拦截来袭弹药,每个预制破片重约3克,初速1600米/秒。“鸫”系统单价3万美元,以今天的物价来看并不昂贵,但在当时可以买下半辆T-55坦克,所以陆军并未采购。海军因为新的T-72坦克重量过大,不适合在登陆艇上使用,就订购了“鸫”系统升级250辆T-55坦克,升级后的型号为T-55AD。

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装备了“鸫”主动防御系统的T-80坦克

稍后的阿富汗战争中,T-55AD随海军步兵参战,“鸫”对阿富汗游击队发射的RPG火箭的拦截成功率高达80%,证明了自身的价值。但同时,“鸫”的缺陷也暴露无遗,比如该系统只能提供炮塔侧前方60度(另一说法是炮管两边共110度)的防御,在其他方向上,坦克仍是“裸奔”;雷达过于敏感,子弹也可能触发,误伤周围伴随坦克推进的步兵。为进一步提升性能,苏联在80年代末开始了“鸫-2”主动防护系统的研制,计划用于T-80U坦克。

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装备了“竞技场”系统的坦克

该系统可以探测速度50-500米/秒的反坦克导弹,保护扇面从60度扩大到了120度,不过随着苏联经济陷入困境,“鸫-2”最终下马。90年代,俄罗斯军队在车臣战争中损失惨重,不得不重新审视主动防护系统的重要性。1993年,新一代“竞技场”主动防护系统应运而生。“竞技场”将拦截扇面提高到340度,极大地提升了坦克的生存能力。该系统由3个主要子部件组成,即目标探测和跟踪设备、雷达和发射器。毫米波雷达安装在炮塔顶部的桅杆上,雷达天线呈八角形,每个雷达监视45度的扇面,无论炮塔如何转动,都能360度监测来袭目标。

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竞技场APS的雷达与发射器

发射器被称为“拦截板”(内置炸药及破片),环绕炮塔布置。来袭弹药距离50米时,系统启动,将靠近来袭弹道附近的“拦截板”弹射,在来袭弹道上引爆。“竞技场”从探测到摧毁目标仅需0.07秒,只需要0.2-0.4秒就能做好再次发射准备,该系统可以应对速度为每秒700米的目标。总体来讲,“竞技场”可靠性较“鸫”有了大幅度提升,但也存在“真空”地带,除了后向20度,最大问题出在顶部,在攻顶反坦克导弹和末敏弹大行其道的今天,这不得不说是一种硬伤。

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竞技场顶部存在盲区

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竞技场APS作战示意图

2019年,出现了T-72B3M搭载改进款“竞技场-M”主动防御系统测试的照片,据悉韩国K-2坦克搭载的主动防御系统也是“竞技场”的出口型。2015年,新一代T-14“阿玛塔”主战坦克亮相,该坦克安装了新款“阿富汗人”主动防御系统。据称来袭弹药进入坦克周围15-20米范围内,该系统可主动反应,摧毁敌方来袭导弹及反坦克导弹。该系统嵌入全车信息系统之中,通过相控阵雷达及信息模块,可以有效搜索射速不高于1700米/秒的炮弹、导弹,依据来袭弹种的不同,防御系统选择有效的应对方式予以摧毁。

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“阿富汗人”主动防御系统

3.乌克兰/土耳其“屏障”。土耳其最初也计划进口以色列的“铁拳”主动防护系统配备国产阿尔泰主战坦克,但由于土以关系恶化,只能寻求替代方案。土耳其选择乌克兰作为合作伙伴,两国联合研制了“Akkor Pulat”主动防护系统,由土耳其Aselsan公司按许可证生产。该系统源自乌克兰的轻型“屏障”(Zaslon-L),属于“屏障”系列中的轻型系列,每个安装模块对抗单元数量从2个减为1个,可以采用固定安装,更轻、更便宜,并且更容易集成。

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乌克兰屏障APS,每个模块有2个对抗单元,搭配附加装甲使用

车体周边伸出的圆柱状物体就是对抗单元,上面整合了传感器(X波段雷达)与发射器,车体周围只需安装6个模块就能覆盖所有方向。雷达启动后,会检测8-10米范围内的物体,并在车体周边2.5米处设立一条分界线,当目标以不超过1200米/ 秒的速度穿过这个边界时,相应的对抗单元会被激活,拦截弹引爆产生碎片弹幕。制造商声称,系统的响应时间为1-5毫秒;系统需要400米的安全范围,如有步兵伴随坦克作战,需要关闭该系统。

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土耳其卡普兰轻型坦克采用PULAT主动防护系统(小图右),(小图左)乌克兰原版的对抗单元

4.德国莱茵金属AMAP主动防御系统。莱茵金属的AMAP(先进模块化装甲的缩写)系统与“战利品”LV系统类似,该系统最明显的特点不是发射拦截弹,而是将拦截模块安装在载具四周。莱茵金属认为未来主动防御系统的发展趋势是与主装甲集成设计,所以他们的ADS有点像爆炸式反应装甲,但是更为主动和智能。

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莱茵金属主动防御系统示意图1

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莱茵金属主动防御系统示意图2

公开资料显示,这是一种分布式主动拦截系统,类似的还有美国的“铁幕”,探测模块发现威胁时,计算模块自动计算拦截模块的“用法用量”,使用“定向能束”摧毁或干扰来袭弹药,拦截距离达到18米。AMAP技术细节尚处于保密状态,可以确定的是,它具有抗击不同方向或同一方向多次连续打击的能力。

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莱茵金属的AMAP与主装甲集成设计

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坦克装备的AMAP拦截效果

5.美国雷神“速杀”(Quick Kill)主动防御系统。德国莱茵金属公司KF-41“山猫”步兵战车旁展示的正是美国雷神公司“速杀”(Quick Kill)主动防御系统,“山猫”步兵战车可以搭载该系统。该系统采用少见的垂直发射模式,拦截弹起飞后会有一个转向动作,好处是安装限制较少,不用担心射界,坏处是影响反应速度。

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美国雷声公司的“速杀”(Quick Kill)主动防御系统1

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美国雷声公司的“速杀”(Quick Kill)主动防御系统2

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“速杀”(Quick Kill)主动防御系统垂直发射,转向目标


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