为了不被你炸飞,我先裹一身炸药……这是什么邪门操作?
2022/5/5 18:30:00 科学辟谣

     撰文 七君

     大家可能不知道,在现代战场上大多数坦克身披炸药,美国、俄罗斯的坦克尤其喜欢这种炸药装。坦克不是应该很怕被炸吗,穿着炸药上战场,这是找死吗?

     这听起来很反直觉,但炸药外穿实际上是坦克的自我保护,这种炸药外挂套装叫做爆炸式反应装甲(Explosive Reactive Armor)。

    

     爆炸式反应装甲(Explosive Reactive Armor)| national geographic

     而这是因为,反坦克武器常常使用被称为锥形装药(shaped charge)的攻击手段。

     地球人都知道坦克吨位大防御力强,让它掉血是很困难的。让坦克下线的最佳手段之一就是戳破它们的保护壳。因此,近代出现了锥形装药这种除你武器的武器,专门对付坦克的厚皮。

     先说锥形装药的原理。

    

     锥形装药戳穿钢板 | national geographic

     锥形装药利用的是蒙罗/诺伊曼效应这种物理现象。

     在一般情况下,炸药爆炸时冲击波是呈球形扩散的,因此只有一部分能量能命中打击对象。换言之,普通炸药虽然炸得好看,但是效率却很低。

    

     普通炸药爆炸时,只有一部分冲击波抵达攻击目标 | discovery

     那有没有办法把爆炸能量集中起来呢?

     1886年,美国海军战争学院(Naval War College)的化学家查理斯·E·蒙罗( Charles E. Munroe)发现,带有制造商名字凹雕的硝化棉在金属板附近爆炸时,金属板上也会复刻出制造商的名字。也就是说,凹陷的拓扑形态能够集中爆炸的能量。他的发现后来被称为蒙罗效应(Munroe effect)。

     接着在1910年,德国研究者埃贡·诺伊曼(Egon Neumann)也独立发现,如果把TNT炸药捏成圆锥形,那么炸药爆炸时可以戳穿钢板。这就是诺伊曼效应(Neumann effect)。

     不过,这两人的发现并没有引起多大反响。真正推动这个现象被运用到军事研发中的是约翰霍普金斯大学的一位叫做 R. W. Wood 的学者,因为他的一个新发现让蒙罗/诺伊曼效应具有了军事价值。

    

     加衬凹陷的金属片后,爆炸时金属片会集中爆炸的能量,成为子弹一般的形态 | wikipedia

     Wood 的发现也纯属偶然。当时他听炸药厂的工人说,如果在炸药里加上一个圆锥型的金属片,那么这个金属片在爆炸时就像子弹一样能戳穿很厚的钢板。1936年,有一个人就是被这种圆锥金属片炸弹炸死的,因此 Wood 受邀进行调查。

     Wood 确认,塞入炸药中的金属圆锥体在爆炸时确实会变形,成为如同液体的高速射流。他的发现迅速引起了世界大国的反应,而这种现象也因此被称为 lined-cavity phenomena(空腔金属内衬现象)。

    

     圆锥形金属片(黄色)在炸药(红色)爆炸时,会变形同时产生强大的穿透力 | national geographic

     1944年,苏联科学家 F. A. Korolev 和 G. I. Pokrovskii 发表了相关测试数据,他们发现金属片在爆炸后可达每秒1万米的惊人速度。

     需要指出的是,关于蒙罗/诺伊曼效应以及空腔金属内衬现象的物理原理,学术界目前还没有达成一致,但这并不妨碍各国研发相关武器——锥形装药。

     在各种锥形装药中,最著名的可能是二战期间美国陆军使用的巴祖卡火箭筒(Bazooka)了。如今不少石油钻井平台也会使用锥形装药提高爆炸效果。

    

     巴祖卡火箭筒(Bazooka)| wikipedia

     Discovery 探索频道曾在2020年推出过一期锥形装药的节目。大家可以看一下锥形装药对坦克装甲的透射力。

     所以问题就来了,锥形装药这么强,要怎么除它武器呢?

     实际上,爆炸式反应装甲的发明和锥形装药密不可分,同时也是个意外。

     1967年,挪威武器研究者 Manfred Held 在试验锥形装药时,发现了爆炸式反应装甲的可行性。

     他观察到,一些被锥形装药轰炸的坦克受损情况比较轻,原来这些坦克里还留存了一些炸药,这些炸药被引爆时,抵消了锥形装药的冲击。其实这蛮好理解的,超级赛亚人通过出招来防御的时候用的就是这个原理。

     Manfred 从中得到了灵感,设计了一款坦克版的“防弹盔甲”,并把这种反锥形装药设备命名为爆炸式反应装甲。1970年,Manfred 为爆炸式反应装甲申请了专利。

     爆炸式反应装甲通常是夹心的形态,两层金属板间夹着一层炸药。当锥形装药在坦克上爆炸时,夹心炸药层爆炸,它向外的冲击波会扰乱锥形装药,使其无法突破坦克的厚甲。这种以毒攻毒的方法为坦克提供了保护。

    

     爆炸式反应装甲和锥形装药的对决 | 见水印

     《美国国家地理》称,爆炸式反应装甲是武器和防御之间的分水岭,因为有了爆炸式反应装甲,坦克就可以轻装上阵,而不会成为某些武器专家眼中落后的旧时代古董。

     在21世纪初的伊拉克战争中,美军就使用了爆炸式反应装甲。当然,俄罗斯(和苏联)也十分钟爱反应装甲。俄罗斯的接触系列就是一种著名的反应装甲。

     根据著名政治军事杂志《简氏国际防卫评论》于2007年发表的一篇名为“IMPENETRABLE RUSSIAN TANK ARMOUR STANDS UP TO EXAMINATION(俄罗斯刀枪不入的装甲经受住了考验)”的报道,苏联十分钟爱爆炸式反应装甲,而现在几乎所有的东欧坦克都装备有爆炸式反应装甲。

    

     苏联研发的接触-5(Kontakt-5)爆炸式反应装甲 | wikipedia

     苏联的爆炸式反应装甲还很强,得到了对手的点赞。

     在2007年5月于伦敦召开的“The Future of Armoured Warfare(未来装甲战争)” 会议上,美国五角大楼发言人 Leland Ness 称,美军对苏联留在德国的 T-72A1 坦克和 T-72B1 坦克进行了测试,测试结果出乎意料:苏联的爆炸式反应装甲能很好地抵抗80年代北约的反坦克武器。

     他说,装备了爆炸式反应装甲的苏联坦克甚至对美军冷战时期的贫铀穿甲弹(最强穿甲弹之一)免疫。他还加了一句:苏联的爆炸式反应装甲坦克和美国自己的一样好。

    

     带有爆炸式反应装甲的美国陆军M60A1主战坦克 | wikimedia

     话说回来,设计反坦克武器的人也预判了爆炸式反应装甲研发专家的预判。

     结果就是,在炸坦克的时候,反坦克武器会先把爆炸式反应装甲炸掉,然后再使出王炸。

     这种专门针对爆炸式反应装甲的连环炸叫做串联炸药(tandem charges):第一波先“除你武器”,也就是先炸掉爆炸式反应装甲,之后再放出专门炸坦克的锥形装药。

     你炸我,我包炸药包,你炸我炸药包…现代战场,看起来确实很俄罗斯套娃了。

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