【軍事博評】William:即將來臨的第四世代坦克時代(前傳篇)

2020-11-28 13:46:21
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

美軍的M-1 Thumper坦克,主要用來測試新的自動裝填砲塔及XM291 140MM坦克砲。( 圖片來源:連結)

 

日前,網絡上出現一批相信是美國陸軍第四世代坦克的研究方案,隨即引來世界各國陸軍軍迷的熱烈討論。筆者看到這圖後,不禁想起這一代坦克算是「遲來了三十年」-若不是冷戰終結,類似的坦克基本上可於2000年以前量產了!事實上,我們現時所談論的第四世代坦克,其實在冷戰末期就已開始成形了。

T-72(及T-64)可說第一波量產俄系第三世代坦克及這坦克世代的重要代表。雖然西方有自己的坦克世代分類,但兩者的第三代都有不少共同特點:更大口徑的火砲,採用新結構及不同物料的各類間隔/複合裝甲、重新安排的彈葯放置方法、更高的速度及馬力比等。(網絡圖片)

 

70年代各國第三代坦克進入後期設計甚至試行量產階段時,第四代坦克已經開始前期設計工作。需要留意,由於當時各歐洲國家及美、蘇的坦克主要作為中歐平原大決戰使用(除了中、日,但中國尚未脫離蘇系坦克影響,日本則主要用於國土/山地防禦,而且兩國還沒有進入第三代坦克的設計計劃),大家固然都在追求性能更佳的坦克,但在強度愈來愈高的裝甲作戰下,坦克不單面對對方主戰坦克的炮火,還要面對各種反坦克導彈、戰鬥直升機的樹梢空優,甚至是剛剛開發的火箭砲及榴彈砲用的反坦克熱敏彈等等等等,傳統大型砲塔構形的坦克開始遇上之前二戰各國遇上的問題:防護與火砲愈來愈強,但也愈來愈複雜且重量愈來愈大、愈來愈受不了了。

蘇聯時期西部集群與華約部隊超過五十萬人加近萬輛坦克,衝向萊茵河平原及西歐腹地,是北約長年以來的惡夢。北約與蘇聯坦克的發展理念和特性,主要是針對中歐市場的超大型戰車戰。圖片來源:連結

 

面對這種情況,各方都需要全新構形的坦克,以緩解這個問題(當中由於蘇聯坦克受到的西方反坦克導彈與空優的壓力更大,故更積極研發),加上之前運用時發現的問題,各國的次世代坦克構形變化萬千,裝甲材料也是五花八門,但似乎都有「趨同進化」的傾向,且有更具體的共同特徵:

概念設計的哈爾科夫設計局的T-74 / Object 450二人組坦克,右圖是1991年的論文"ANALYSIS OF TANK COMPONENTS WITH REMOVED WEAPONS"關於頂置火砲坦克的各方案研究,幾乎就是回顧T-74發展中的各個方案,也涵蓋了70-80年代大部分蘇聯四代坦克設計的思路。令人驚訝的是,很多西方四代車的設計意念亦可在這些方案中看到。不過由圖可見,蘇聯也學習了西方坦克砲"大俯角"發射的優點,令坦克在不同地形中更容易作戰。

M1-TTB的自動裝填無人砲塔內構圖,圓筒是非光學接觸式砲長周視鏡。(圖片來源:無人砲塔版M1エイブラムス『TTB』

 

1. 砲塔無人化 / 無砲塔設計,防護能力集中車身;

過去的研究顯示,砲塔是令人又愛又恨的產物,由於需要一定的射界及一定高度的觀瞄系統,砲塔是必須的產物。然而高大的砲塔只能為坦克貢獻不少的重量,且更是全車中最容易「受彈」的目標。1980年代無論是美國的「裝甲系統更新計劃」(Armoured System modernization Program)還是蘇聯的一系列主戰坦克,都開始另一套路:車組員全安置在車身內,而砲塔進一步縮小、輕裝甲化甚至取消 / 砲身頂置化。

這思路無疑是加強乘組員的保護並進一步減輕重量。減輕的重量一方面可讓車身較輕,另一方面也可在保持整車重量下大幅強化車身及正前方的防護,令乘組員更好應對大口徑坦克砲與大型反坦克飛彈的傷害。

一般被視為豹III型坦克/Kampfpanzer III的概念車VT-1-2型無砲塔低矮構形二人組坦克,火力是兩門Rh-120坦克砲,但也可換成更大口徑的單管砲。來源:網絡連結

 

2. 二人 / 三人車組:

減少車組員也起到減少人員訓練成本之餘,也同時減少車輛所需體積與車內空間,或者把更多空間用於裝備或防護的加強的作用;同時,透過自動化與電腦化作業,其實仍可維持車組的戰鬥力(當然,代價可能是應急維修作業時缺乏人手,但這個可依靠進一步強化的戰場維修團隊及更模組化的引擎 / 變速箱來完成)。

資料來源:無人砲塔版M1エイブラムス『TTB』 及 SOLDAT.PRO

 

以西方(美國)而言,主要是透過選用自動裝彈系統,扣去裝填手成為3人車組(車長、砲長、駕駛員);蘇聯由於早已使用自動裝彈機,這波發展中各方案主要維持3人車組水平,不過亦有更激進的2人方案,即車長/駕駛員+砲手/無線電操作員2人,部分通訊工作借全自動化通訊與戰場資訊系統完成,加上新的觀瞄系統,例如全周視的車長與砲長鏡,令車長更易專心駕駛。就互相配合而言,兩名成員的確更為容易,而且更易安置於完全獨立的戰鬥室中,變相可分享更多的防護。

1993年坦克設計大賽的勝選者,提供另一種坦克乘員組設計的思路:同樣是3人車組,但其中一人只是候補乘員,以增加坦克的長時間作戰能力。(來源:The Crewing and Configuration      of the Future Main Battle Tank)

 

德國豹2A4型坦克,1980年時堪稱最強北約坦克(當時美國只有M1)。不過其雖然有砲塔彈艙,但仍有大約2/3彈葯要放在車體的儲存箱中,中彈後仍有不少機會殉爆。(照片來源:連結)

 

 

3. 彈艙隔離化、車身化、裝彈自動化

東西方第三代坦克的最大突破,就是彈葯的集中管理,即蘇聯系的彈盤式彈艙和西方坦克的砲塔尾彈艙。當時前者更能配合新興的自動裝彈機設計,且彈葯集中布置性更好(尤其是T-72的彈盤更低矮、破片命中率也更低),安全性理論上比前代蘇聯坦克有很大提高,不過由於採用可燃性較高的可燃葯筒,令彈葯保護能力下降之餘,更嚴重的是基於空間問題,蘇軍仍在彈盤外不同地方擺放多發備用彈葯,且彈葯保護不足,坦克中彈後往往成為最先殉爆的源頭(註:備用砲彈的爆炸才是T-72/80系最危險的地方,而不是較低矮及較多保護的彈盤本身);

美蘇比較主流的主流四代坦克三隔艙體制,以M1系列的試驗車M1-TTB及蘇聯的Object 477/477A為代表,前者是駕駛室 / 無人砲室+彈葯艙+自動裝填裝置 / 引擎艙的較傳統設計,而477A則是更獨特的駕駛艙+砲室+自動裝彈機 / 具活動裝填門及洩壓板的封閉彈艙 / 引擎艙的設計。(圖片來源可見前段的連結)

西方國家則走兩條路,即豹2系列車身集中配置的防火彈葯箱及砲塔尾部的防爆彈葯隔艙,而美軍的M1系列坦克則把砲塔後部進一步加大,以容納90%的彈葯。兩種風格各有所長,例如歐式的砲塔沒需要造得過大從而影響重量,至少一半砲彈可得到完善保護,但車身彈箱仍然是較大的隱患;M1所能做到的防護更為全面,就算彈葯艙被擊中,擋板也能擋著爆炸防止殉爆。只是巨大的砲塔也令M1系列坦克「不是一般的重」。

圖右是蘇聯頂置砲坦克 / 多用途載具Object 299的透視圖,展示其特殊的引擎 / 乘員艙及砲室架構,其車頂和駕駛室前方有厚重裝甲。圖中及圖左則是更為瘋狂的Object 490B型兩段履帶式坦克的全尺寸模型及中間的隔艙架構,分別是前引擎艙、後引擎艙(有兩個引擎)、砲室、彈葯艙及最後方的駕駛艙。(圖片來源 Object 490BObject 299)

 

基於之前提到砲塔輕量化、無人化的需要,砲塔裝彈似乎又不再是一個好選擇,而基於新世代坦克的普遍方案都是130-152MM砲,坦克砲及砲彈的體積、重量與威力更巨大,砲彈也無可避免地回到車身之內。然而之前不是說過砲彈儲存車身內更容易殉爆的嗎?答案就在於車身內的彈艙同樣隔艙化並同樣裝備洩壓板;這點可說一拼用在M1 Block III的驗證車M1-TTB與蘇聯的477 / 477A坦克內。不過蘇聯還有更為激進的構想:Object 299與Project 490B,前者安裝後置的頂置主砲,主彈葯艙也是在車身最後方和人員艙完全隔離的艙內;後者則是更瘋狂的二人組二段式車身設計,主彈艙被前裝甲板及引擎、砲塔等完全擋著,極難貫穿,而且竟然還有洩壓板(不過在車底),而人員艙不但和其他主艙完全隔離,且逃生門更在座位後面,生存性其實更強。

ASM通用底盤(左)基本是由M1發展而來,原為美軍二十一世紀裝甲力量核心;Object 299的模組化更強,野心可說更大。(圖片來源:維基Object 299)

4. 模組化、車族化

無論是後勤便利性還是降低成本考量,一輛裝甲車輛能車族化是相當吸引的事,不過這亦為設計帶來相當大的問題,是故整個冷戰時代坦克的車族化通常只限於坦克及其工兵車、裝甲搶修車等,就算有成為自走砲底盤的,通常也是該車定型生產一段時間後才開始計劃。縱觀冷戰末期,大部分四代主戰坦克也以這種形式發展,唯獨美軍的ASM計劃與同期的Object 299才是真正的車族化。

以ASM計劃為例,Block III M1坦克將發展成工兵戰車、重步兵戰車及自走榴彈砲的底盤;不過更誇張的是Object 299可衍生出15種以上的車型,由坦克、自走砲、(導彈)驅逐戰車(正常版與長頸鹿構形)、重步戰、工兵車、搶救車、補給履帶貨車、防空導彈/大型雷達載台等一應俱全,且幾乎涵蓋所有20噸以上重型載具。

一種較傳統構形的豹3型坦克方案,除140MM主砲外,很傳統,不過卻有一個當時原本新設給懸臂反坦克導彈驅逐戰車的"長頸鹿式"懸臂電子觀瞄鏡。(圖片來源:博客截圖)

 

5. 更依賴電子系統進行觀瞄

其中最多出現的就是車長及砲長全周視鏡。這種利器大約是在豹2A4坦克上才開始大量出現,但當時只是小型的白光鏡而已,而同期東西方第三代坦克大都未有裝備。但到次世代坦克中,由於普遍都改成無人砲塔,在車長 / 砲長傳統視野變差的情況下,更大型化而且車長 / 砲長獨立周視鏡便更大行其道,而且這種周視鏡更整合紅外線與夜間增光鏡頭,進一步強化坦克的全天候觀瞄能力,配合射控電腦及車長更為完備的觀察與光瞄系統,讓新世代坦克有更強的獵-殲能力(即以周視鏡觀察四周的車長可超越砲手控制,而將主砲直接瞄準甚至射擊他看到的目標),同時對戰場環境有更全面的了解。

上圖為蘇聯當年最有服役機會的第四代坦克Object 477A,具備大型的全周視車長鏡(砲身左方)、同時具備紅外線與光學/微光功能的砲長鏡(砲身右方),具備獵-殲能力;至於M1-TTB甚至還有三個全周視鏡-兩個供車長及駕駛員用,連砲長鏡(非直接光學聯結)也是周視鏡,視界更廣闊,這點是美國的強項所在。(圖片來源:Object 477ATwitter 截圖)

 

更有甚者,部分作戰系統的影像可投射到車內的電視屏幕上(非直接光學聯結),方便車長與觀瞄人員進行獵殺作戰。除此之外,部分新坦克也開始使用目標自動追蹤系統以完成索敵與瞄準的工作;甚至乎連資料鏈及戰鬥管理系統都嘗試運用在坦克上了;另一方面,為應對反坦克導彈的威脅,當時各國都開始發展主動硬殺系統(active protection system),自小型雷達及快速運算的電子設備,找出來犯飛彈並立即射出炸葯塊炸毀之。無獨有偶,這仍是以蘇聯最先實用化(第一及第二種都是蘇聯研發的)。可以說,現在很多第三代坦克的改良裝備,原本都是當時為第四代坦克研發的裝備。

 

 

左邊是Object 477的車長與砲長室,可見已開始電子屏幕化,不過車長與砲長還是需要使用其專屬周視鏡與砲長鏡;右方則為M1-SRV試驗車,主要試驗全電子屏幕(彩色CRT及LCD)的駕駛與目標捕捉/標定系統。資料來自Project 490A Secretproject.co.uk

Object 299的駕駛室。值得留意這是二人車組,第三個座席可以給坦克排長作指揮或者頂替組員之用。除了用比較落後且清晰度一般的CRT屏幕(然而實用彩色LCD屏幕才剛出現),整個概念其實相當先。當然,因為可靠性問題,蘇聯並沒放棄宜接光學觀察窗。(圖片來自Object 299)

競技場系統,圓筒是全周視雷達,而左右側的"內環"就是拋射炸葯塊。(照片來自Defense Blog)

 

結果,這些坦克剛開始早期設計 / 驗證或後期驗證車測試階段,整個冷戰就結束了,基於預想的史上最大坦克戰場的兩邊,都變成信仰同一種社會制度的地方,歐洲大戰的陰影也煙消雲散,龐大的陸軍率先變成無用的廢物,進一步令新世代坦克的開發徹底終止。往後25年歐洲也沒有一架第四世代坦克服役,連帶的技術也只有一部分用在第三世代坦克的改良計劃上。

哈爾科夫設計局Object-477 型前身的490型無人砲塔坦克,具備光學 / 紅外甚至雷達的綜合射控系統。可說是坦克道次使用雷達作射控裝備,其濃霧中的射擊能力其實相當優秀,可惜當時蘇聯國房部更青萊同廠的Object 477;同樣地,部分次世代西方坦克亦亦有加入雷達作為射控單元,甚至使用較高級的相控陣單元,例如上面提到的93年坦克設計大賽的勝選者設計。(來源:Object 490A及The Crewing and Configuration  of the Future Main Battle Tank)

 

段時間並非沒有新概念坦克的研究,不過一邊在遵循過去的發展路徑嘗試發展之時,另一邊卻是一些離經叛道的「邪物」,而且除了一輛算是服役了之外,其餘的還是沒有走到最終定型量產的階段……(續)

當然,四代坦克中西方也不缺腦洞大開的設計,例如豹III其中一種無人砲塔方案,整個炮塔可以液壓臂托到高處發射......瑞典也以其著名的全地形車改成頂置火炮試驗型坦克......(圖片來源自Secretproject.co.ukWarfare Technology)

發佈於 軍事博評
By 2020-11-28

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