反应装甲与主动防护系统

张虎生　张宝金

装甲与反装甲武器，长久以来，既针锋相对地激烈竞争，又相互促进发展。随着微电子技术、激光技术和红外等高新技术的飞速发展，各种反坦克武器的威力有了极大的提高。在未来的15年～20年内，主战坦克迎面所面对的不仅有大口径反坦克导弹的攻击，而且还将有140mm～150mm口径反坦克火炮所发射的长杆穿甲弹的攻击。前者的破甲威力将由目前的900mm～1000mm提高到1300mm～1400mm,而140mm口径火炮所发射的长杆穿甲弹的着速可望达到1800m/s～2200m/s，穿甲威力可望达到850mm～950mm；正在研制中的电磁炮和电热炮能将穿甲弹的初速提高到3000m/s，其穿甲威力则更强。此外，近些年来研究和发展的反爆炸装甲串联战斗部技术也已使得老一代三明治式的反应装甲防护技术黯然失色。因此，作为地面主要进攻武器的坦克装甲车辆将面临着严重的威胁，增强其防护能力已迫在眉睫。为此各国纷纷采取了有力措施，其中主要是普遍采用反应装甲和主动防护系统（也称主动装甲）。

反应装甲

近些年来，世界各国对反应装甲开展了五花八门的研究与探索，其概念上已经有了很大的发展，不再局限于传统的三明治结构的爆炸反应装甲，出现了密闭容器、陶瓷基增强纤维复合材料中埋入炸药球的结构单元等。在能量的利用方面，不再局限于炸药的化学能，还利用了电磁能或其它一些能量，有的甚至利用力学转化原理将弹药本身的能量转化为对抗其侵彻的能量。其功能也有了加强，除能对付空心装药破甲弹之外，还能对付长杆穿甲弹和串联战斗部。下面介绍的是一些新型的反应装甲。

高压密闭容器反应装甲这是美国陆军发明的一种对付杆式动能穿甲弹的反应装甲。这种反应装甲单元为一高压密闭容器（图1），其内部分布有各种形状和尺寸的颗粒，其反应作用能量来自于高压气体，当弹丸在容器壁上穿孔后，容器内的高压气体便驱动容器内的大量不同形状和尺寸的颗粒向穿孔处运动，撞击穿甲弹以抵抗其继续侵彻。

冲击波效应反应装甲瑞典AFFA公司发明了一种非爆炸式不可压缩夹层反应装甲。它利用了夹层材料和前后两块钢板之间密度差别以及弹药着靶时的冲击波效应，可使空心装药射流本身的一部分侵彻能量转化成反应装甲夹层和前后装甲板中的不同冲击波压力，推动穿孔周围钢板向外分开，从而起到对抗射流的干扰作用。

冲击波发生器反应装甲美国陆军正在研究一种冲击波发生器抗弹机理的装甲技术，它主要是用来对付串联战斗部。在选定的复合装甲层内预制出多个微型气泡，将冲击波发生器置于气泡中。装甲上的传感器系统将探测到的有关弹药的数据迅速传入控制器，由控制器启动相关微型气泡内的冲击波发生器，在所要求的方向上产生定向冲击波，主动改变金属射流的方向。

陶瓷基纤维复合材料反应装甲美国发明了一种用陶瓷基纤维复合材料制造的反应装甲（图2）。复合材料基体中均匀分布着许多炸药球。当空心装药射流侵入该装甲时，其运动通路上的炸药球被引爆，产生向前推进的爆轰波，阻断和干扰射流侵彻，另外其陶瓷基体还能对抗动能穿甲弹。

波的反射作用反应装甲瑞典1991年发明了一种爆炸式反应装甲结构（图3），它利用了波的反射作用原理。它把传统的三明治式爆炸反应装甲块制成密闭容器结构，这样就可利用各侧壁表面对爆轰波的反射作用，对垂直入射的射流施加一个反复作用的横向力。当射流垂直穿透爆炸块前装甲板时，引爆炸药产生爆轰波。爆轰波沿垂直于射流的方向朝侧壁传播，并被其表面反射回来。反射的爆轰波在侧壁与射流之间反复作用，使射流断裂、偏转，最终沿正弦波形状的路线前进。而当该密闭爆炸块的前后两块板彼此分离后，压力释放，反射波随即消失，这种横向作用也随即停止。

计算机控制反应装甲德国发明的这种反应装甲（图4），其反应能量来源于炸药装药，可用来对付破甲弹、穿甲弹和串联战斗部。三个平行间隔放置的飞板立装于有槽的基座上，槽中装有炸药和起爆装置。前两块飞板背表面纵横交错分布着传感网络，后两块飞板之间装有V型切割装药，它若爆炸可以对入侵弹药施加高速横向作用力。其作用原理是:当穿（破）甲弹着靶侵彻时，计算机按设定的程序分析来袭弹药的直径、速度、方向和类型，然后根据结果发出选择性指令，如“不对抗”、“引爆全部装药（以干扰、切割破甲射流或穿甲弹杆）”或“引爆V型聚能槽装药等等，对入侵的弹丸或射流施加足够的作用力，毁坏弹药。

电磁装甲法、德圣路易斯研究院发明了一种电磁装甲，它利用了电磁炮的作用原理。其结构如图5所示，在电磁装甲中有两块平行分布的导电板，它们之间有一定间隔距离，并且并联有一电容器。它的作用原理是：当弹丸穿透这两块导电板时，造成了短路状态，电容器放出电荷，使得弹丸中通过强电流，产生与弹丸飞行方向垂直的电磁力，使弹丸折断。如果是空心装药射流侵彻电磁装甲，射流中通过的强电流可以使它全部或部分汽化，并且沿与侵彻方向垂直的方向移动，从而减小了射流的侵彻作用。

“排弹”反应装甲图6是法国人提出的一种称为新型装甲的专利。这种装甲的原理是：在弹丸快要击中目标的刹那间，给弹丸前部施加一种强烈的侧力，使弹丸倾斜一定角度，从而降低它对主装甲的侵彻效果。这种装甲是一块厚金属板，其上布满了长方形的凹槽，这些凹槽呈梅花形分布以防止形成防护空挡区。凹槽中装有子弹形的所谓“排弹”弹药，弹壳嵌入甲板凹槽中，弹头露出主动装甲表面。该弹药的发射是由攻击弹丸撞击“排弹”弹头引起的，“排弹”弹头内装有一种爆炸装药，弹头遭撞击后立即起爆，这样它就能尽可能地攻击动能弹丸离重心远的前部。图中显示，整个主动装甲盒的底板上密密麻麻地布满了这种“排弹”弹丸。当攻击弹的弹头猛烈撞击一“排弹”弹头时，后者将撞击力通过击针瞬间传递给弹壳内的火药和炸药，“排弹”起爆，其弹头从侧面冲击动能弹的前部。

一体式爆炸反应装甲一体式装甲就是在设计坦克装甲时，把爆炸反应装甲考虑进去，使它成为复合装甲的一个组成部分（图7）。它既可使聚能破甲射流分散，又能使动能穿甲弹折断。

主动防护系统

反应装甲是一种被动防护系统，它只能在弹丸入侵装甲时才发生作用，因而具有一定的局限性。而作为主动防护系统的主动装甲则是一种最先进和最有前途的装甲技术，它是由一个探测系统和发射装置组成的。它能够探测、鉴别和定位来袭弹丸，向它发射爆炸物、箔条、炮弹等，在弹丸到达坦克之前将其摧毁，避免敌方发射的导弹等落在坦克上。近些年来，世界各国都在积极研究坦克的主动防护系统，坦克主动防护技术的发展十分迅速。但是，只有俄罗斯已经从主动防护系统的原理阶段发展到应用阶段。

俄罗斯1992年，俄罗斯研制出一种叫“竞技场”的主动防护系统，它是世界上第一个装备部队的主动防护系统。该系统主要用来对付飞行速度为70m/s～700m/s反坦克导弹和火箭。它包括安装在炮塔顶部的圆柱式传感器支架、硬杀伤装置和一台火控计算机。传感器是由6个毫米波雷达发射/接收器组成，它用来探测和跟踪来袭导弹。其杀伤装置是22个或26个破片匣，安装在炮塔四周的带状装甲弹架上，覆盖方位达220°，它与垂直方向呈25°～40°夹角。雷达可探测到所有距坦克50m以内的来袭导弹，跟踪至距车辆20m处，并向火控计算机提供目标的弹道数据，如果火控计算机判定来袭弹能命中装甲车辆，它就会精选跟踪数据来决定在何时发射哪个扇形面的破片匣拦截来袭弹。它并通过控制电缆发出点火信号点燃附在破片匣上的粉状发射药，把破片匣从弹架上发射出去。在破片匣的飞行过程中，控制系统重新计算破片匣的引爆时间，使破片匣在导弹距车辆3m～5m处时被引爆，破片匣向下崩射金属破片，破片射流将使导弹偏离其弹道或使之损坏，从而降低了穿破甲能力。破片匣的两角各装有一小型脉冲发动机，它能够改变破片匣的飞行方向，使得破片匣爆炸时产生的破片能直接对准来袭导弹，增大了每个破片匣的有效防护区域，使得不会出现防御空白。该系统从发现目标到摧毁目标的总反应时间为0.05s，在完成一次攻击到准备好进行下一次攻击只需0.2s～0.4s。

美国美国波音公司根据与美国国防高级规划局签订的合同，正在研制一种小型的低成本的主动防护系统，称之为“小型低成本拦截装置”（SLID）。波音公司的设计方案使用了被动威胁预警探测器、专用火控系统（包括激光测距机与指示器）和一种装有半主动激光寻的头命中即歼毁弹药。它对来袭弹药的摧毁射程达250m以上，可以摧毁反坦克导弹、破甲弹、火炮炮弹和迫击炮炮弹。在1997年3月的一次实验中它成功地在50m的距离上拦截了一枚反坦克导弹。

美国正在研究一种智能装甲系统，系统包括安装在车辆上的传感器、高能主动装甲块和计算机控制系统。传感器安装在主动装甲的外表面，用来测量来袭弹丸的速度、直径和弹着点，并将信息传递给计算机控制系统，计算机系统在恰当的时机启动安装在恰当位置上的主动装甲块，装甲块的爆炸将足以使弹头偏离车辆，使其错过目标。美国陆军实验室还有一种主动装甲方案，它利用的是动量传递原理，用炸药或电磁发射器发射一些惯性弹丸，横向撞击入侵的长杆穿甲弹，使其弯曲或折断。

另外，美国陆军还在研制一种主动防御系统，它包括紫外线探测器、毫米波雷达及安装在车辆后部甲板上的弹药装运箱内防御弹药。它利用紫外线探测器探测敌方武器射击时的闪光，然后利用毫米波雷达跟踪来袭弹丸，当判定来袭弹能击中装甲车辆时，它就垂直向上发射防御弹药，通过指令制导控制防御弹药的飞行参数，以使它能精确地拦截来袭弹。该防御弹药上还装有一个小型战斗部，用以提高拦截效果。

总之，未来地面和空中对坦克的威胁力可能要比现有的提高一倍左右，而且坦克将受到全方位的攻击，只单纯地依靠装甲防护技术已不能满足未来战争对坦克防护的要求。因此，需要把常规的装甲防护技术与各种主动防护技术结合起来，这样才能为坦克提供全方位的防护，提高它在战场上的生存能力。这也是未来几年甚至十几年内世界各国坦克防护技术的主要研究方向。