地雷防护技术的最新发展

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  第二次世界大战期间,因地雷而损失的坦克大约占坦克损失总量的20%;而在山区(例如意大利),这个比例提高到30%;在大量使用装甲战车的大规模进攻作战(例如在库尔斯克战役)中,这个比例高达40%。在朝鲜战争和越南战争中,因地雷威胁所造成的损失比例更是达到大约70%。同样,由地雷造成的人员伤亡的百分比也在持续上升,从第二次世界大战中的2%提高到朝鲜战争中的10%,直至越南战争中的30%。
  当时,最常用的反坦克地雷是压发地雷。它利用高能炸药爆炸产生的冲击波(冲击波还通过高速飞射破片而使毁伤能力进一步加强)对车辆造成毁伤,但通常仅限于行动机构。在冲击波的作用下,履带式车辆的履带、负重轮和悬挂部件,轮式车辆的车轮、悬挂部件、车轴和转向臂,将会被炸断、炸碎、炸飞或炸偏。从外观上看,这种类型的损伤效果令人触目惊心,但却并不一定会给机动性造成太大的损伤。特别是履带式车辆,有些损伤能够较快修复,如在1973年的赎罪日战争中,受地雷损伤的大约半数以色列坦克在24小时之内就得以修复并重返战场。
  
  日趋增大的地雷威胁
  
  最近20年来,反坦克地雷变得更具杀伤力和更难对付,其布置日益杂乱,很难辨别雷场。游击队员、恐怖分子和叛乱分子全部利用反坦克地雷(同时还有大威力的简易爆炸装置)进行针对车辆的伪装伏击,这类伏击还经常使用防排雷装置或其他形式的诱饵雷。反坦克地雷的这种使用方式,不仅对装甲战车,而且对后勤和运输车辆也构成了非常严重的威胁。
  此外,目前的维和行动及其他海外干预行动的性质,也决定了需要高度重视乘员的生存能力,因而也需要车辆具备足够的地雷防护能力。与过去相比,各国目前非常重视地雷防护问题。
  反坦克地雷的形式和种类多种多样,既有尺寸相对较小的地雷(最多就是炸断履带或炸掉车轮,使车辆暂时丧失机动能力),也有名副其实的“杀手地雷”(重量超过10公斤,可完全摧毁主战坦克和杀死乘员);毁伤机理也从最初的冲击波效应发展到现在的多种不同类型的穿甲效应。同样,激发机构也已从最初的压板激发发展到现在的机械、机电和电子引信激发。这些发展促成了针对整个车辆底部起爆的全宽度攻击地雷的出现。
  
  履带式装甲车的地雷防护
  
  在没有采取地雷防护措施的情况下,若全宽度攻击反坦克地雷在履带式车辆底板下面爆炸,首先底板会产生一个明显的向内的塑/弹性变形,破裂或断裂长度最大可达数十厘米。这种变形对车内的乘员,特别是那些直接位于爆炸点上面或离爆炸点很近的乘员(例如驾驶员)会造成严重的伤害。紧接着,焊接或拴接在底板上的座椅及其他所有安装件将被从座椅基座上扯掉。因此,乘员会猛烈地从座椅上朝着侧面或顶部方向弹出;蓄电池和油箱发生破裂,内部物质开始泄漏;电缆被拉断,引起短路;武器、弹药及其他内部装备,就像危险的“炮弹”一样以极高的速度在战斗室内飞射;舱盖和舱门与锁定部位和铰接部位分离,而且可能造成舱盖和舱门被堵死。
  采用成型装药战斗部或自锻破片战斗部的地雷所造成的损伤,与穿甲战斗部所造成的损伤非常相似。唯一的差别是:由于能够安装到车辆底板上的装甲板的厚度不能太厚,而成型装药射流又具有90度角的最佳穿甲路径,因此,只需消耗一小部分的主装药能量即可穿甲,进而大量的残余能量可以用于穿甲后的二次效应。
  在不能完全避免这类损伤的情况下,要降低损伤程度,就要采用双层地板(两个间距适当的地板)+中间塑性材料层(用来吸收部分爆炸能量)的底板设计,降低因地雷爆炸所引起的变形以及由此而引起的加速度。底板的双层结构中必须装有防碎片内衬,以减小破片进入战斗室的二次效应。当然底板的材料必须采用弹道钢。如果只是简单地加装一个底部弹道钢装甲板的话,这样将会导致车辆的重量增加数吨。除了底板的夹层结构外,还必须取消设置在地板上的所有舱盖和检修门;加强位于行动机构上方的凸起,以避免出现履带破片射入车内的危险;弹药,特别是主炮弹药,存放的位置必须尽可能远离车辆底部和炮塔吊篮,以避免出现因地雷爆炸而引爆或点燃发射药的危险;座椅必须悬挂在车辆的顶部,而且离车辆地板之间的距离必须确保车辆地板的塑性变形不会影响到车辆乘员;座椅一定要进行精心设计,采用舒适的衬垫,以降低传递给乘员的加速度(例如通过减震式悬挂系统),而且即使车辆被爆炸抬起然后猛然落下时,也必须使受到横向作用力的乘员身体仍处于正确姿态;必须给所有乘员配备可快速解开的4点式或5点式安全带;驾驶员的踏板和搁脚板自然是连接到悬挂式座椅上,一定不能直接安装在车辆地板上;电气系统和油箱一定要采取防爆措施,如果可能的话,尽量将其设置在安全位置。
  
  轮式装甲车的地雷防护
  
  轮式装甲车对地雷的易损性明显低于履带式车辆,因为轮式装甲车直接暴露在爆轰波冲击之下的车体下表面较小,同时,其较宽的横向开阔空间和车轮轮毂使得冲击波能够从侧向泻出。此外,轮式装甲车通常易于实现针对地雷防护的总体优化设计和/或增加具体的地雷防护装置。
  提到轮式车辆的地雷防护问题,就不能不提到南非米切姆公司在过去20多年(上世纪70年代初至80年代末)所进行的大量研究和试验的重要性。这些研究和试验的结果对于南非及世界其他国家地雷防护概念的发展具有十分重要的意义,特别是演示了深v形底板设计的有效性。南非工业界在这些概念的基础上,推出了数种地雷防护车辆,其中包括最著名的“卡斯皮”系列车辆。由于采用的是承载式结构楔形弹道钢车体、刚性车桥和叶片弹簧悬挂,“卡斯皮”系列车辆能够经受住18~20公斤TNT/RDX装药的爆炸,而在加装一种附加型间隔装甲组件之后,即可抵御成型装药地雷和自锻破片地雷(TMRP一6)的攻击。
  试验表明:高抗弹性钢制车体的狭窄V形底部,可有效致偏9.5公斤高能炸药在任何车轮下面或车辆底板下面爆炸所产生的冲击波的大部分。同时,精确设计的座椅和安全带不仅可在车辆越野期间为乘员提供良好的舒适性,还可为乘员的脊柱提供最佳的保护。如今,越来越多的地雷防护车辆采用了V型底板结构,例如“大毒蛇”4×4。为了将V型底板概念与车辆可用C-130运输机进行空运所要求的车辆高度这两者结合起来,“大毒蛇”4×4的整个传动系(包括差速器)都容纳在承载式车体的内部,车体安装在独立悬架之上。
  轮式装甲车的综合地雷防护设计必须从车体的总体结 构,特别是从行动机构的总体结构入手。装有泄气保用支撑体的大尺寸轮胎能够吸收相当一部分的爆炸能量,有助于致偏冲击波,而且还能通过衰减冲击力来减小车体的振幅。悬挂系统吸收另一部分爆炸能量,而麦弗逊式悬挂(其上臂连接车体上部)在这方面特别有效,能够在不影响车辆下部的情况下卸载车轮下的反作用力。最后,若车辆上安装了爆轰波致偏板,而且车轮拱罩形状合适的话,也有助于将爆炸能量引离车辆。
  如果车辆采用高度可调的液压悬挂,在怀疑有地雷时,可选择最大的车底距地高度。车底距地高越大,爆炸时传递到车体的冲击波就越小,从而爆轰波的致偏效果就越好。
  总体结构强度高(外加根据需要进行局部加强)是地雷防护设计的基本要求,此外,还要求车体外部没有聚集冲击波的“爆轰波口袋”,车体底板要能够经受住8~10公斤TNT炸药爆炸而损伤仅限于弹性变形。底板若采用前文提到的双层底板设计(主钢板+用泡沫/可压扁材料或铝制蜂窝材料制作而成的能量吸收层)就能达到良好的效果。如在底板的下面再加装一个爆轰波致偏板,则可进一步提高防护能力。在某些情况下,爆轰波致偏板为浅V形,而且附加一个内部支撑结构,这不可避免地会影响到车底距地高度和车辆的有效载荷。
  轮式车辆战斗室采用的地雷防护措施与履带式车辆非常相似:安装防碎片内衬及采用悬挂式座椅,座椅的支撑应当具有较高的减震性能并能降低加速度性能。
  
  轻型多用途车的地雷防护
  
  冷战结束之后,防护型轻型多用途车辆是装甲战车车队中新出现的唯一一种最重要的车型。美国通用公司的“悍马”可视为第一个面世的轻型多用途车辆。最初推出的两种装甲型“悍马”,仅可抵御小型弹片的攻击,弹道防护水平相当一般。后来随着威胁的不断升级,通用公司又推出了M1114型“悍马”。M1114的底板内装有能量吸收层,底板下面装有加强型爆轰波致偏板。该车采用改进型底盘,提高了乘员舱的生存能力,乘员的高背斗式座椅采用减震的可收缩基座。M1114能够经受住5.5公斤压发地雷在前轮下面爆炸和1.8公斤地雷在后轮下面爆炸的冲击。
  德国装备的“野狗”1地雷防护车辆现已在科索沃和阿富汗得到了广泛使用,该车在防爆底板上又附加了一层底板,防爆能力进一步加强,但对车辆的车底距地高和有效载荷造成了负面影响。为此,德国新推出的“野狗”2地雷防护车采用了一种集成到车辆乘员舱地板内部的,针对反坦克穿甲地雷和反坦克爆破地雷的全新防护系统。此外, “野狗”2还采用了根据最新规范设计的座椅和搁脚板,以提高乘员的生存力和减小乘员受重伤的危险。
  针对轻型多用途车辆的地雷防护,一种日益流行的设计概念是把乘员室视为一个“生存能力舱”,将乘员室设置在最有利的位置,以将装药爆炸所造成的影响降低到最低限度。这种设计概念带来这样一种布置方式:车轮(特别是前轮)的位置要尽可能地远离乘员舱,而车辆前部部件(发动机、变速器、前差速器)和后部部件(分动器、后差速器)的设置必须消除它们在爆炸冲击波作用下“突入”乘员舱的危险。此外,车身部件,例如前发动机罩和后部货舱,不能够连接到乘员舱上,而应当独立连接到底盘上,从而避免在这些部件下面的爆炸效应会传递到乘员舱。
  意大利依维科公司防务车辆分部已将这种设计概念应用在其LMV轻型多用途车辆上。LMV的特点是:整体式结构的地板层能吸收破片杀伤地雷的能量,同时在轮毂位置高度安装了具有爆轰波致偏效果的坚固底板,以降低反坦克地雷的影响。此外,LMV还为乘员配备了专用悬挂座椅及5点式安全带。这种车辆现已被意大利陆军和英国陆军所选用。莫瓦格公司以DURO 2底盘为基础开发的“鹰”Ⅳ4×4装甲车,也采用了类似的设计方案。
  
  卡车与软篷车辆的
  地雷防护
  
  在非对称作战环境下,有简易爆炸装置的地雷对后勤车辆构成的威胁日益增大,这促使人们从根本上对这些车辆的防护要求进行重新评价。
  在过去10年中,由联合国和欧盟负责进行的各种维和行动已突出表明了为后勤车辆提供某种形式的弹道防护和地雷防护的必要性。为此,首先采用的权宜之计是给车辆驾驶室的侧面拴接或焊接附加装甲板,虽然在一些情况下,这类方案对防御弹道威胁是有效的,但在对抗穿甲地雷方面却起不到什么作用。事实上,就平头型驾驶室(驾驶室位于发动机上方)的军用卡车而言,为其提供良好的反坦克地雷防护能力是一件极其困难的事情。由于其底板的结构复杂,要将某种形式的装甲板设置到发动机与前桥之间,以避免冲击波进入发动机舱存在设计困难。
  幸运的是,现在的后勤车辆可采用专用的军用驾驶室,因此可采用如下两个方案来提高地雷防护水平。其一是将前置式驾驶室设置在发动机舱的前面(例如德国曼公司的“猫”1高机动性车辆和美国奥史考士公司的HEMMT);或者是采用长头型(驾驶室设置在发动机舱后面)驾驶室(例如美国奥史考士公司的MTVR和梅塞德斯一奔驰公司的S 2000),长头型布置方式还有另外一个优点就是可将第一桥前移,使“冲击波锥”留在驾驶室的外面。这两种布置方式中的任何一种方式都有一个平坦的驾驶室底板,从而易于实现装甲化(在S 2000上,7毫米厚高硬度钢板为标准配置)。
  在2004年6月的欧洲“萨托利”防务装备展览会上,德国KMW公司和曼公司联手展出了SX32.460 8×8战场支援卡车,其整体式钢制驾驶室不仅能够提供3级弹道防护水平,而且还能够提供3b级地雷防护水平(8公斤TNT炸药在车辆中央底部爆炸)。这是由于该驾驶室采用两个间隔的钢板构成的双层前部底板,在驾驶员和副驾驶员位置配置了安全带,给驾驶员配备了专用搁脚板,在两个车门上设置了防地雷锁及安全开启装置。
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