T-80U坦克装甲揭秘：聚氨酯蜂窝装甲技术解析
T-80U坦克装甲揭秘：聚氨酯蜂窝装甲技术解析
在1984年，T-80U坦克作为苏联燃气轮机坦克80家族的最终量产型号问世，其先进的装甲系统在当时堪称世界领先。本文将深入探讨T-80U坦克的装甲技术，特别是其独特的聚氨酯蜂窝状模块装甲，以及这种设计如何使其成为苏联时期最具防护能力的坦克之一。
表演中的T-80U主战坦克
引言
在坦克装甲技术的发展历程中，传统的钢装甲早已无法满足现代战争的需求。随着炮弹（尤其是聚能弹）穿甲能力的不断提升，单纯依靠增加装甲厚度来提高防护效果变得越来越困难，这不仅会导致战斗车辆重量的过度增加，还会严重影响其机动性能。
复合装甲的出现，为解决这一难题提供了新的思路。复合装甲通过在金属元素中加入各种密度较小的填充物，不仅能够保持合理的重量指标，还能确保坦克对各类杀伤性手段具有所需的抵抗力。
被动装甲
在苏联坦克制造中，长期以来一直使用可归为被动装甲类别的材料作为轻质填充物。这些材料仅凭借其物理机械特性为坦克提供防护。其中最著名的就是玻璃纤维增强塑料，它由用聚合物物质黏合的玻璃纤维组成。它的密度仅为每立方厘米约两克，在“钢+玻璃纤维增强塑料+钢”这种类型的装甲屏障中，对抗聚能弹药的尺寸系数约为1.6。也就是说，这种材料的100毫米厚度在对抗聚能射流时大约相当于62毫米的钢等效厚度。如果装甲部件的结构是几层玻璃纤维增强塑料与钢板相结合，那么系数约为1.3。
装甲玻璃纤维增强塑料——苏联坦克装甲中最著名的填充物之一。
在当时，这是一种相当不错的填充物，几乎所有苏联的 T-64、T-72（T-72B 除外）和 T-80 坦克的车体前部都使用了它。只是其厚度有所变化，并添加了钢板。它也被用在了 T-80U 上。
在炮塔中，作为坦克最容易遭受射击的部分，在尺寸方面没有太多发挥空间，使用了其他组件。例如，对于 T-64（从 A 型到 BV 型）坦克，是刚玉，它取代了早期“T-64”坦克上使用的铝。它是一种基于铝的高硬度陶瓷，密度略低于每立方厘米四克，对聚能杀伤手段的抵抗力几乎与钢装甲相同。换句话说，它的尺寸系数大约等于 1（鲍曼莫斯科国立技术大学给出的系数为 0.8）。
带有刚玉填充物的炮塔模型。所有的 T-64A/B/BV 坦克和首批 T-80 坦克都配备了它。112 毫米钢+138 毫米刚玉+138 毫米钢，总尺寸（带倾斜角度）为 450 毫米。对聚能弹药的抵抗力为 450 毫米，对次口径弹药的抵抗力为 400 - 410 毫米。
然而，尽管这种填充物很有效，但生产带有它的铸造炮塔在技术上存在很大难度，因此除了 T-64 系列坦克和首批量产的 T-80 坦克外，没有在其他任何坦克上得到应用。在 T-80B/BV 和 T-72A/AB 系列坦克的铸造炮塔中，取而代之的是由非金属成型材料制成的棒状填充物，在浇注前通过金属钢筋固定，也被称为砂棒。
关于后者没有确切的数据，但很可能在密度上比刚玉小，同时其抗聚能能力要低得多。非常大致地说，其尺寸系数约为 1.4。
带有砂质填充物的 T-72A 坦克炮塔。装甲总厚度约为 530 毫米，其中约 120 毫米是沙子。对聚能弹药的抵抗力约为 500 毫米，对次口径弹药的抵抗力为 400 - 420 毫米。T-80B 和 T-80BV 坦克的炮塔也配备了类似的材料，具有相同的抵抗力。
但并非秘密的是，“弹药制造”方面的进步也并非停滞不前——那些在 60 - 70 年代对坦克装甲防护有效的要求，在 80 - 90 年代不可能仍然有效。因此，在开发新的坦克改进型号时，考虑到需要增强对次口径弹药的防护（增加钢质装甲的厚度），不得不采用完全不同类型、更有效且更轻便的炮塔抗聚能填充物。这里说的是半主动装甲，它利用聚能射流的能量来摧毁射流本身。
在与我们本文的主角同年被采用的 T - 72B 坦克中，这种装甲是反射板，它是由钢板和它们之间的橡胶夹层组成的“三明治”。但在T80U 中是聚氨酯蜂窝状模块。
聚氨酯蜂窝
这种坦克抗聚能防护方法早在 20 世纪 70 年代就由苏联科学院西伯利亚分院流体动力学研究所积极提出，其基于这样一个事实：以极高速度运动的聚能射流几乎没有自身强度，可以被封闭在小体积内的装甲填充物破坏（撕裂）。
换句话说，如果取一个体积小且完全封闭的容器（蜂窝），里面放置可压缩材料，那么当聚能射流穿透时，在这个材料中应该会产生压缩冲击波。冲击波从蜂窝壁反射回来，引起填充物向射流轴线方向运动，通过使射流穿孔塌陷来使射流减速并撕裂它。
当然，这有一些条件。
例如，根据其形状，蜂窝应该具有一定的直径。蜂窝直径太大，会导致其中冲击波的形成和运动过程延迟，从而使射流的破坏开始得太晚。直径太小会减少填充物的有效质量。因此，最佳直径是聚能射流穿深的 10 - 13%。至于蜂窝壁的厚度，应该约为聚能射流穿深的 5 - 6%，以便承受压力。
蜂窝材料本身不仅应具有高的波速和低的断裂强度，还应具有良好的使用特性。由于这个原因，像混凝土或石蜡这样在蜂窝装甲中对聚能射流表现出相当不错效果的填充物却没有得到应用。而在这方面最平衡的聚醚聚氨酯却被采用了。它不易在寒冷中发生脆性破坏，在被炮弹多次击中时仍能保持其完整性，并且与金属的附着力也很好。
图 1. 蜂窝状抗聚能防护作用原理图：
聚能射流在穿透13毫米钢+20毫米蜂窝层+20毫米钢的障碍物后的状态。
同时，考虑到聚氨酯的密度实际上约为每立方厘米 1 克，填充有聚氨酯蜂窝的装甲屏障的重量将明显小于具有类似厚度的钢板。而关于这种蜂窝的抵抗力可以从下面的表格中了解到。
对具有不同蜂窝直径和蜂窝壁厚度指标的蜂窝状屏障进行测试。红色表示用聚能弹药射击屏障的结果。绿色表示弹药对钢装甲的穿甲能力。蓝色表示蜂窝状屏障的尺寸系数。紫色表示屏障的平均密度，其中综合考虑了聚氨酯和蜂窝壁的密度。在几乎所有情况下，它都低于实心钢板的密度。
实际上，蜂窝状聚氨酯装甲的抗聚能等效性与具有类似厚度的钢装甲相同（尺寸系数正负相差等于 1），与实心钢相比，在质量上的优势可高达 60%，这从屏障的平均密度可以看出。这些情况决定了在当时新的 T - 80 改进型号中选择“蜂窝”作为抗聚能防护的基础。
当然，关于为 T - 80U 制造的蜂窝模块的任何较为准确的信息都不存在。然而，有乌克兰“堡垒”坦克炮塔填充物的照片——它的防护方案类似，所以考虑到网上流传的装甲方案，“八十”（T - 80）很可能有类似的东西。
乌克兰“堡垒”坦克的带有蜂窝状填充物的装甲板。
T-80U 坦克炮塔中蜂窝状填充物的示意性布局。
如果谈到防护性能，考虑到蜂窝状填充物由于其高尺寸效率而较为紧凑，设计师们能够将它们安装在 T-80U 坦克炮塔前部的凹槽中，排成两排（靠近侧面部分为一排），并在总装甲厚度约为 520 毫米的情况下用高硬度钢板进行补充。考虑到炮塔的外部和后部装甲部件，整个组件对聚能弹药的防护等效值约为 600 毫米，对次口径弹药约为 500 毫米。
这足以防护大部分次口径弹药以及所有 105 毫米和 120 毫米口径的火炮聚能弹药，也能抵御大多数单块式反坦克导弹。在使用内置重型反应装甲的情况下，这个数值对聚能弹药增加到 1000 - 1100 毫米，对次口径弹药增加到 600 - 625 毫米，所以 T-80U 坦克被称为苏联最具装甲防护的坦克之一并非没有道理。