複合裝甲（composite armour）系由兩層以上不同性能的防護材料組成的非均質坦克裝甲，一般來說，是由一種或者幾種物理性能不同的材料，按照一定的層次比例複合而成，依靠各個層次之間物理性能的差異來干擾來襲彈丸（射流）的穿透，消耗其能量，並最終達到阻止彈丸（射流）穿透的目的。這種裝甲分為金屬與金屬複合裝甲、金屬與非金屬複合裝甲以及間隔裝甲三種，它們均具有較強的綜合防護性能。
基本介紹
- 中文名：複合裝甲
- 外文名：Anechoic tile
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
簡介,基本原理,發展歷史,套用形式,複合裝甲組合件,滑動式裝甲,無炸藥反作用裝甲,意義,鋁裝甲,鋼板類裝甲,陶瓷裝甲,
簡介
普通裝甲是用單一材料製成的，如鋼裝甲、鋁合金裝甲，又稱均質裝甲。隨著反坦克炮彈、飛彈和火箭彈的穿透力不斷增大，均質裝甲抵禦不了這類武器的攻擊。繼續增加裝甲的厚度固然可以提高坦克的防護力，但增加裝甲度勢必增加坦克的重量，影響坦克的機動性。於是人們想出用不同的製成多層裝甲，這就是複合裝甲。由於所用的材料不同，複合裝甲有多種，有的內外兩用金屬，中間夾一層非金屬材料；有的由四五層金屬、非金屬材料疊合而成。有的複合裝甲各層之間留有空隙，稱為間隙式裝甲。
T-72C坦克的裝甲防護
T-72C坦克的裝甲防護基本原理
複合裝甲有多層，穿甲彈或破甲彈每穿透一層都要消耗一定的能量。由於各層材料硬度不同，可以使穿甲彈的彈芯或破甲彈的金屬射流改變方向，甚至把穿甲彈芯折斷。因此，複合裝甲的防穿透能力比均質裝甲要高得多。在裝甲的單位面積重量相同時，複合裝甲抗破甲彈的能力比均質鋼裝甲提高兩倍。
發展歷史
坦克的發展史，就是坦克裝甲不斷增厚的歷史。坦克的防彈能力不單和裝甲厚度有關，同時也與裝甲的抗彈能力有關。二戰時期，國民黨部隊英制坦克的裝甲，就比日本坦克同樣厚度的日制鎳鉻鋼板更堅固。納粹德國的坦克由於缺乏鎳鉻原料，不得不採用表面滲碳等複雜工藝保證其抗彈能力。而戰爭中期蘇聯生產的坦克，由於戰時簡化工藝，同樣厚度的裝甲，其抗彈能力比戰前生產的坦克差很多，而在中國坦克博物館展出的20世紀50年代的蘇制T-54坦克，其裝甲表面有衝擊的痕跡，據說採用衝擊強化工藝以增強抗彈力。
自從1936年破甲彈誕生以來，坦克被迫不斷加厚裝甲厚度。破甲彈對軋制均質裝甲（RHA）的破甲威力約為其彈頭直徑的6到7倍。一枚120毫米的破甲彈，其破甲厚度為720到840毫米。如果設計師把坦克四周裝甲都搞到這一厚度，那么，坦克的戰鬥全重會大於100噸，會成為真正的鐵烏龜。
20世紀60年代，世界一線主戰坦克前主裝甲厚度發展到了200毫米上下，坦克的重量也接近到一個極限。要維持過橋能力和運載的方便性，主戰坦克的重量和裝甲就不能再大幅度增加。蘇聯首先在其T-64主戰坦克上創造性地使用複合裝甲。具體來說，就是前裝甲共三層，外層為80毫米厚鋼質裝甲，中間層為104毫米厚的玻璃纖維板，內層為20毫米厚的鋼質裝甲，即鋼板中夾帶玻璃纖維板。同厚度的玻璃纖維板的抗彈能力不及同等厚度的裝甲鋼，但同重量的玻璃纖維板其抗彈能力卻要超過同重量的裝甲鋼。這樣，通過採用複合裝甲，蘇聯T-64主戰坦克在重量只增加4噸的情況下，前主裝甲抗穿甲彈能力幾乎增加50%，接近300毫米均質裝甲鋼的防護水準；抗破甲彈能力幾乎增加90%，達到約600毫米均質裝甲鋼的防護水準。
同一時期，美國等西方國家也開始研製複合裝甲。1976年6月22日，《泰晤士報》發布了這樣一條新聞：英國研製成功喬巴姆裝甲。（喬巴姆為英國一小鎮，那兒有英國皇家裝甲研究院）。喬巴姆的出現，使得“甲-彈鬥爭”的天平第一次向裝甲一方傾斜。喬巴姆裝甲是一種多層結構的複合裝甲，中間是陶瓷裝甲，兩邊是優質合金鋼裝甲。破甲彈對付喬巴姆已經顯得十分吃力，這也使得主戰坦克的主流彈種轉變為尾翼穩定脫殼穿甲彈。
陶瓷材料在高速衝擊下會產生裂紋，裂紋傳播速度約為幾百米每秒，而破甲彈金屬射流傳播速度高達7000米每秒。因此其強度不會受到影響。但是動能彈彈丸在命中時速度要比破甲彈低很多，這使得陶瓷材料防動能彈效果不佳。美國在M1A1主戰坦克複合裝甲基礎引入貧鈾裝甲，網狀的鈾合金在複合裝甲中起到了骨架的作用。20世紀70年代，中國也開始研製複合裝甲。從20世紀80年代開始，中國為其主戰坦克配備了兩種早期的複合裝甲，用於加強主戰坦克車體前上裝甲的抗彈能力。
各國主戰坦克的真實抗彈能力成為高度機密。英國的“喬巴姆”、美國的“凱夫拉”和鈦板夾層複合裝甲以及貧鈾複合裝甲，其真實情況尚未沒有公開。
套用形式
複合裝甲組合件
亦稱模組裝甲，它是複合裝甲的一種套用形式。將複合裝甲製成組合件的主要優點是能降低炮塔和車體的製作成本，可採用螺栓或鐵筐盛裝的辦法將其固定在車體或炮塔的相應部件上，同時可根據敵方武器破甲威力的發展，隨時增加或減少複合裝甲組合件的掛裝數量、另外在非戰時可將其卸下(總重量一般為2噸以上)以降低油料的消耗。
滑動式裝甲
該裝甲由6層組成，外面兩層為鋼板，中間兩層為先進的陶瓷板，內面兩層為鋼板。當坦克被穿甲彈擊中時，外面兩層鋼板先使彈芯速度減慢，待彈芯碰到中問兩層陶瓷板時，這兩層陶瓷板同時左右來回滑動，使彈芯運動方向發生改變，甚至可把彈芯剪成3段受到損傷的彈芯動能急劇減小，殘存的功能很快就被內面兩層鋼裝甲板吸收。這種裝甲可以防禦貧鈾彈攻擊。
無炸藥反作用裝甲
美國原FMC公司發明了一種無炸藥作用的被動式箱形反作用裝甲單元，其特點是：在一個單元中設定若干飛板層，它們由許多獨立的飛板(嵌入反作用裝甲單元的小鋼塊)構成。穿甲彈或破甲彈射入該單元時，飛板破碎或燒蝕，從而干擾和破壞射彈的侵徹能力。這種箱形反作用裝甲單元重量輕，體積小，用於保護裝甲車輛的車體部分，效果較好。
意義
複合裝甲的出現，是坦克防護技術史上的一次革命，它的誕生使得坦克走向了靠新的材料技術而不是單純增厚裝甲提高防護的道路，某種程度上也使得坦克從反坦克武器的致命威脅下走出來，重新奪回了陸戰之王的寶座，可以毫不誇張的說，複合裝甲拯救了坦克這一兵器。
鋁裝甲
由於鋁的硬度和強度要小。所以此種裝甲主要用於輕型裝甲車輛。輕型戰車用裝甲一般用來防禦小口徑彈片和彈丸。鋁製裝甲的材料一般為鋁鎂錳合金，其對比與同體積的軋制均質裝甲鋼來說，最大的優點在於密度小，重量輕。高標號的7XXX系航空鋁合金抗彈能達到RHA（勻軋制裝甲鋼）的50%，低標號的5XXX系鋁合金也能達到RHA的40%左右，比重卻只有鋼的1/3多一點。現代新型的步戰基本都是鋁合金或者至少部分鋁合金的，比如M2/3、武士、BMP-3都是如此，相比於老式的鋼裝甲步兵戰車，如BMP-1/2之類，防禦強了不少。
但是，需要指出的是：鋁合金作裝甲也有缺點，一是高標號的航空鋁合金造價不斐，也很難加工成大厚度，限制了高標號鋁合金的套用，導致大厚度裝甲用的基本是5XXX系低標號鋁合金；
二是鋁合金易燃，容易被貧鈾彈或者穿燃彈（AP-T）這樣的東西引燃。至於鋁合金為什麼不在坦克複合裝甲面板上套用，是因為坦克面板基本都是HHA（硬化裝甲），抗彈性能比起RHA大約要強化20-30%左右，以M1的HY120為例，抗彈約是4340 RHA的120%左右，這樣即便是高標號的7XXX系抗彈也只相當於其的41%左右，重量優勢已經不明顯了，而且坦克裝甲面板很厚，要達到同樣抗彈，那么起碼要接近300mm的7XXX系鋁合金面板，相當難加工而且昂貴；如果用5083之類的低標號型號，那么就要更厚的裝甲，那么連鋁合金最大的防禦/重量優勢都沒有了。
鋼板類裝甲
由於鋼本身機械性能的優越性，使得鋼板類裝甲在坦克的裝甲的套用上可以追溯的第一次世界大戰期間。當時英國的第一輛坦克就是採用的高硬度鋼最為其裝甲材料的。然而實際上，高硬度鋼知識鋼板類裝甲里的一種，由於其他原因，這種裝甲在一戰不久就被廢棄了。知道六十年代後，才被某些輕裝戰鬥車輛重新採用。
事實上，鋼板類裝甲可以細分為：
1.勻壓制鋼板：勻軋制鋼(RHA，又被稱作‘Armor Steel’裝甲鋼) 一般特指RC27鋼板(4340鋼)勻軋制鋼的硬度在250到390BHN之間，鑄造或軋制的厚裝甲通常用它製造。評價一種材料防禦性能時通常與勻軋制鋼相比較。
2.準高硬度鋼 (SHS：Semi Hardness Steel) 硬度在400到450BHN之間。準高硬度鋼的焊接比較困難，一般被用在複合裝甲的模組層次中(例如挑戰者2的喬巴母主模組) 以數十毫米的厚度分塊焊接上去。
3.高硬度鋼 (HHS：High Hardness Steel) 硬度在500到600BHN之間。高硬度鋼的焊接非常困難，通常軋製成許多薄的板塊，然後與其它硬度的鋼板重疊再用螺釘固定到主裝甲板上。萊克萊爾坦克和豹2都使用了此類的設計，重疊250BHN、430BHN和515BHN三種硬度的鋼板。
4.特種鋼材：一般用計算與同等裝甲的厚度比例關係。
a) T72系列出口型~270BHN：防禦效能比例90%~92%；
b) 俄國高鎳鑄造鋼~390BHN ：防禦效能比例112%~118%；
c) M1系列HY 120鋼 350BHN ：防禦效能比例114%；
d) 準高硬度鋼~450BHN ：防禦效能比例120%~125%；
e) 高硬度鋼~600BHN ：防禦效能比例130%~134%；
f) 北約多種硬度重疊模組：防禦效能比例150%~160%。
由於分類較多，作者水平限制，在此不做過多介紹。
陶瓷裝甲
陶瓷裝甲（特種裝甲） 隨著新技術的不斷發展，高性能的陶瓷材料已經成為現代複合裝甲的重要材料之一。個人認為特種裝甲，特別是陶瓷材料是以後裝甲材料發展的一個熱門方向。 陶瓷能成為現代坦克裝甲車輛複合裝甲的重要材料，是因為它是一種輕質防彈材料。在彈丸威力相同的情況下, 採用裝甲陶瓷製造的複合裝甲肯定比鋼裝輕。而且裝甲陶瓷的質量有效係數明顯高於鋼材料的質量有效係數。也就是說,利用陶瓷材料的密度效應、吸能效應、磨損效應等性可明顯地提高坦克裝甲車輛的防護能力。一般來說, 陶瓷材料金屬材料硬度大、密度小。但是其承受的拉伸能力較小, 這意味著裝甲陶瓷不能承受大的彎曲應力, 所以在使用時需為其配備韌性背板。
按照陶瓷種類的不同，可分為：
1.氧化鋁陶瓷：是使用最早也是最廣泛的陶瓷，又叫鋁礬土陶瓷。由美國庫爾斯陶瓷公司、法國德馬爾凱公司等生產。其產品從85%普通氧化鋁陶瓷到99.5%的高性能氧化鋁陶瓷不等。
2.碳化矽陶瓷：由美國塞爾康姆公司生產，該陶瓷成本較高。尚未大規模套用。
3.碳化硼陶瓷：美國塞拉戴恩公司生產，是世界上公認的效費比最好的防護材料，但由於其造價特別昂貴，常用於直升機。坦克上套用較少。
