出品:科普中國
作者:蒼山論劍
策劃:金赫
監制:光明網科普事業部
1991年蘇聯解體、冷戰結束,但解體后俄羅斯社會制度由社轉資并不能改變美俄兩國間的利益糾葛。所以在國內局面稍稍穩定之后,俄羅斯迅速恢復軍事工業。一方面在主流軍工科技上瞄準美國奮起直追,另一方面考慮到自身實力遠不如蘇聯且國內經濟尚在恢復,俄羅斯積極研發能夠“蚍蜉撼大樹”的“黑科技”。這些“黑科技”往往極具針對性,價格低廉,科技含量不高,但在科技運用上極富創新。
圖注:蘇聯解體后15個加盟國家豪分武器和軍工產業
主動防御系統VS制導甲彈
古語有云:最好的防守就是進攻。這句原本用在作戰上的戰術俚語卻被演繹到了坦克技術上,這便是主動防御系統。
另辟蹊徑—主動防御系統問世
二戰成就了坦克“陸戰之王”的美譽。戰后各軍工強國為針對這個能在戰場上橫沖直撞而毫發無傷的“大家伙”,開始研究專門針對坦克裝甲的甲彈。應運而生的穿甲彈、破甲彈逼迫坦克安裝上更硬、更厚的防護裝甲。
可是當精確制導技術越來越成熟,原本早已不堪“重負”的坦克裝甲更加雪上加霜。也許坦克通過犧牲機動力,可以將自己的側面、后面甚至是頂部裝甲配置的和正面裝甲一樣厚實,但類似履帶、上下裝連接處、觀瞄裝置這些裝甲無法覆蓋的微小地方又該如何抵擋導彈的攻擊呢?
圖注:防護裝甲最全的梅卡瓦4坦克也有遮不住的薄弱位置(上下裝結合部與觀瞄系統)
當大多數人將目光停留在材料技術上,希望研發出質地堅硬,密度較小,而且方便加工的“萬能材料”作為坦克裝甲時,蘇聯卻另辟蹊徑,1977年在T-55D坦克上安裝了世界上第一款主動防御系統——"鶇"。這種主動防御系統的技術理念不再是“硬碰硬”,而是信息化。
圖注:安裝"鶇"式主動防御系統的坦克模型
以攻代守—坦克防護進入信息化
傳統的被動防護為什么難以抵御制導甲彈的攻擊?挖掘深層次的原因,那就是技術理念的代差。用最堅硬的盾擋最銳利的矛,這是冷兵器時代的防護理念,可是制導甲彈中融入的卻是雷達技術、傳感器技術、計算機處理及控制技術等信息化元素,兩者在技術理念上不可同日而語。主動防御系統正是突破了傳統防護理念的束縛,將信息化元素也融入到坦克防護中,才有了與制導甲彈一較高下的資本。
主動防御系統工作原理一般可分為三步。一是捕捉。通過安裝在坦克上的雷達準確鎖定來襲威脅。二是解算。根據雷達捕捉到來襲威脅的特征,利用車載計算機解算出最佳處置方案。三是處理。依據解算結果,車載計算機控制主動防御系統實施處置方案。
研發最早的主動防御系統“鶇”是一種攔截式主動防御系統。它主要由毫米波探測器、雷達設備組件、控制系統和攔截彈發射器組成。其中,炮塔兩側各安裝1個毫米波探測器和4個雙聯裝攔截彈發射器,炮塔后側安裝雷達設備組件,控制系統內置于車載系統中。在雷達設備組件向來襲目標發射雷達波后,控制系統利用毫米波探測器捕捉返回的雷達波,根據多普勒效應解算出來襲目標的速度、軌跡等運動特征,然后控制攔截彈發射器發射107毫米攔截彈,在距離坦克7米的位置上引爆來襲目標。
鳥槍換炮—俄羅斯競技場-E主動防御系統
在經歷了從蘇聯到俄羅斯的國家劇變后,俄羅斯的主動防御系統也從“鶇”系列的主動防御系統發展成了“競技場”系列的主動防御系統。目前俄羅斯最先進的“競技場E”主動防御系統可以說也是世界上最先進的主動防御系統。
首先是探測范圍更廣,過去的“鶇”安裝有一套多普雷雷達組件和2個毫米波探測器,只能探測炮塔前方60度的區域。但“競技場E”安裝的是多功能雷達,傳感器遍布坦克四周,最大可探測范圍可達270度。
圖注:“競技場E”主動防御系統遍及周身的傳感器
其次車載計算機運算速度更快。20世紀末恰恰是計算機技術飛速發展的年代,“競技場E”的計算機性能幾乎是“鶇”的幾十倍。“競技場E”從發現目標到消滅目標所需時間不超過70毫米,而兩次攔截的間隔也小到0.2-0.4秒。所以即便“鶇”的雷達探測距離遠至300米,而“競技場E”的探測距離只有50米,但“競技場E”依舊能夠攔截飛行速度小于700米/秒的目標。
第三就是識別精度更準。探測距離從300米減小到50米,這并不是意味著“競技場E”的探測能力下降,反而意味著“競技場E”識別精度的提升。就好像人的眼睛,目標越近,探測器所能“看到”的特征也越明顯。最早的“鶇”,人們曾經調侃“你在坦克邊上扔塊磚頭都會觸發攔截彈”,但“競技場E”卻能夠準確區分來襲威脅到底致不致命,種類是導彈、炮彈還是炸彈。
再則就是攔截能力更強。一套“鶇”只能攔截8次反坦克攻擊,但是一套“競技場E”最多可以攔截28次反坦克攻擊。而且現在的攔截彈安裝有高爆彈頭,在指定區域內引爆來襲目標的成功率更大。
除了這些主要性能有質的躍升外,“競技場E”在智能程度、攔截成功概率等方面也遠超“鶇”。
模塊融合—主動防御系統發展前景
現如今的主動防御系統除了在防護理念上打破了傳統的藩籬,它在設計理念上也跟上了信息化潮流,這就為其未來發展開辟了新天地。
現代主動防御系統在設計理念上融合了系統與模塊的思維。系統本身是坦克這個大系統里的一個模塊,所以系統可以安裝在各式坦克上。而系統自身又包含很多模塊,隨著科技發展,這些模塊可以不斷更新,同時新的防御技術又可以設計成新的模塊融入到老系統中來。
圖注:主動防御系統攔截效果圖
這就意味著未來的主動防御系統能夠接收到的預警信息來源將不僅僅是自身的坦克雷達,能夠處置的威脅也不僅僅是來襲的反坦克導彈、炮彈和炸彈,而處置的手段更不僅僅只有發射攔截彈藥。像現在的“三防”系統和干擾彈幕都可以融入到主動防御系統中,讓主動防御系統的防護能力更全面。