隨著戰(zhàn)車面臨的多種威脅的出現(xiàn)，采用傳統(tǒng)的鋼裝甲板進(jìn)行防護(hù)已顯得無能為力，陶瓷裝甲應(yīng)運(yùn)而生。
陶瓷裝甲的性能特點(diǎn)
使用最早、最廣泛的陶瓷是氧化鋁，又稱鋁釩土(Al2O3)。其主要制造商有中國的湖南精城特種陶瓷有限公司、美國的庫爾斯陶瓷公司、英國的摩根·馬特羅克公司、法國的德馬奎斯特公司、意大利比托西·埃萊特公司、瑞典的桑德維克硬材料公司 及南非的MOH9公司。
氧化鋁含量是關(guān)鍵
鋁釩土包括的材料很廣，從含85%氧化鋁的普通鋁釩土到最新開發(fā)的含量為99.5%的高品質(zhì)鋼玉，后者的價格為前者的兩倍多。其它類陶瓷更貴，例如，尚未應(yīng)用到車輛裝甲上的碳化硅(SiC)及陶瓷裝甲材料中最昂貴的碳化硼(B4C)，這種材料被視為是用于直升機(jī)費(fèi)效比較好的材料，但對戰(zhàn)車來說此材料過于昂貴。
陶瓷裝甲的可用性
裝甲用陶瓷材料的主要典型物理特性是，陶瓷裝甲比所有金屬裝甲要硬得多，但密度又比鋼小?？估芰ο鄬θ跻馕吨沾刹荒艹惺芨邚澢?，使用時必須為其配備硬的背板。這對在戰(zhàn)車的鋼裝甲板上直接使用是個有利條件。
高硬度與其作為裝甲使用的方式有著特殊的關(guān)系，因?yàn)閼?zhàn)車裝甲經(jīng)常要對付的威脅是具有高達(dá)1000~1200米/秒速度的中小口徑動能彈。
陶瓷裝甲優(yōu)于其它形式裝甲。這種特性通常用質(zhì)量系數(shù)來表示。質(zhì)量系數(shù)是對付已知威脅所需的普通軋制鋼裝甲(RHA)與其裝甲的面密度之比。對于戰(zhàn)車最常見的威脅——762毫米槍彈和127毫米穿甲彈，單塊陶瓷裝甲的質(zhì)量系數(shù)范圍是25(普通氧化鋁)到35(最硬的陶瓷)。僅陶瓷本身是不能使用的，但是它可以覆在戰(zhàn)車的鋁或鋼裝甲車體或炮塔上使用，因?yàn)閼?zhàn)車為陶瓷提供了必要的背板。這種結(jié)合產(chǎn)生的質(zhì)量系數(shù)必然比僅用陶瓷要低，這是因?yàn)檎辰铀鼈兊慕饘傺b甲的系數(shù)較低。不過，這種復(fù)合裝甲的質(zhì)量系數(shù)仍然高于鋁或鋼。當(dāng)陶瓷與鋁裝甲而不是鋼裝甲組成復(fù)合裝甲時，通常會得到較高的質(zhì)量系數(shù)。這意味著，陶瓷為輕型戰(zhàn)車提供的彈道保護(hù)是鋼提供的彈道保護(hù)的兩倍，而且不需要增加重量。
抗穿甲機(jī)理
在費(fèi)用和車重能夠接受的條件下，加裝陶瓷裝甲能明顯地提高輕型戰(zhàn)車的彈道防護(hù)能力。從量化來說，可從防7.62毫米穿甲提高到防14.5毫米穿甲彈，還可防30毫米脫殼穿甲彈。陶瓷裝甲能防動能彈主要是由于陶瓷具有粉碎或者說折斷硬而脆的穿甲彈的能力，而且研細(xì)的陶瓷錐體能吸收子彈的動能。陶瓷錐體還具有將剩余的動能擴(kuò)散到面積極大的戰(zhàn)車車體裝甲板上的能力，使其很容易地將子彈動能吸收掉。
要?dú)淖訌?，陶瓷必須比子彈更硬。在?biāo)準(zhǔn)穿甲彈情況下，這意味著要超過鋼彈芯(鋼彈芯的硬度大約為維氏硬度800)。這一點(diǎn)用氧化鋁就能做到，不必使用非常硬的陶瓷對付這類威脅。
為了摧毀維氏硬度超過碳化鎢彈芯的高性能穿甲彈，例如，145毫米 BS41型穿甲彈或瑞典FFV公司最新生產(chǎn)的762毫米穿甲彈，要使用的陶瓷必須比普通氧化鋁硬得多。聯(lián)合防御公司為美國陸軍制造的M2布雷德利戰(zhàn)車實(shí)驗(yàn)型復(fù)合車體所采用的是二硼化鈦，最近美陸軍放棄的XM8裝甲火炮系統(tǒng)裝甲系統(tǒng)使用的是碳化硅。然而，美國陸軍發(fā)展的擁有陶瓷裝甲的最新型復(fù)合裝甲車輛(CAT)并沒有采用二硼化鈦或碳化硅，實(shí)際采用的仍是氧化鋁。
對付軟芯子彈，陶瓷并不比最硬的鋼裝甲好多少，硬鋼裝甲也能破壞子彈。而且，陶瓷裝甲抗衡子彈所需的面密度也不比對付穿甲彈所需的面密度低多少。這表明，雖然陶瓷對付穿甲彈非常有效，但它們受攻擊時是非常脆的。事實(shí)上，陶瓷板外面有玻璃纖維增強(qiáng)板或橡膠覆蓋層保護(hù)，就可防御石頭和其它低能量投射物。
外保護(hù)層還能提高陶瓷裝甲提高抗多次打擊能力。陶瓷裝甲抗多次打擊能力是很低的，然而通過加入增強(qiáng)顆?；蚓ы毷悄軌虼蟠筇岣哌@種能力。例如在氧化鋁基體中摻有碳化硅的LAST裝甲塊。
氧化鋁陶瓷既能防空心裝藥破甲彈又能防穿甲彈
現(xiàn)在一般認(rèn)為，用來對空心裝藥以及對付穿甲彈的陶瓷是氧化鋁。然而，由于空心裝藥的穿透力，甚至是小型空心裝藥的穿透力，所使用的陶瓷厚度也必須比對付子彈要使用的5~20毫米厚度大得多。陶瓷是以不同于對付穿甲彈的方法來對抗空心裝藥的，當(dāng)射流侵徹陶瓷并形成深而窄的彈坑之時，陶瓷即磨損射流。由于典型的空心裝藥射流的頭部速度達(dá)到 8000～9000米/秒，盡管陶瓷很脆，但其侵徹過程是流體力學(xué)過程。陶瓷的質(zhì)量系數(shù)可能等于軋制鋼裝甲密度與陶瓷材料密度比的平方根，或者說在13~18。事實(shí)上要高得多，因?yàn)榭招难b藥射流的侵徹過程不僅與靶板材料密度有關(guān)，也與其長度有關(guān)。
所以，陶瓷對付空心裝藥的質(zhì)量系數(shù)大約在25到35，其量值大小取決于空心裝藥的質(zhì)量以及陶瓷本身材料。當(dāng)陶瓷與背面的金屬結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起時，雖然復(fù)合體的質(zhì)量系數(shù)仍大于2，但卻比陶瓷本身低；甚至由陶瓷和金屬裝甲組成的相對簡單的復(fù)合系統(tǒng)，按重量比較，它們對付空心裝藥的質(zhì)量系數(shù)也可以是普通鋼裝甲的兩倍。
在陶瓷前面設(shè)置一種帶有彈性體中間層的傾斜鋼板“三明治”并以空氣層隔開，可以使陶瓷變得更為有效。
使用陶瓷裝甲來對付的第三代或者主要最新型威脅，即鎢合金或貧鈾制成的長桿式尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈。鎢合金彈的一般密度為17.6克/立方厘米，維氏硬度為420，貧鈾彈的密度為18.6公斤/立方厘米，維氏硬度為400。
為了戰(zhàn)勝上述威脅，陶瓷必須相對厚一些，這就屬于對付空心裝藥的 “重型”陶瓷裝甲，它們不同于對付穿甲子彈的“輕型”陶瓷裝甲。對付長桿穿甲彈有效的、且考慮經(jīng)濟(jì)原因，最有可能被使用的陶瓷還是氧化鋁。
長桿穿甲彈的碰撞速度大大低于空心裝藥射流的速度，典型的彈芯著靶速度為1500～1800米/秒。它們?nèi)韵裆淞髑謴靥沾梢粯哟┩柑沾?，而且也主要是侵徹作用。雖然長桿穿甲彈象空心裝藥彈藥一樣為流體動力學(xué)過程，但也受其強(qiáng)度以及陶瓷密度的影響。但它們的質(zhì)量系數(shù)也比簡單流體動力學(xué)理論值要高。未加邊框限制的陶瓷的質(zhì)量系數(shù)量值也較低，對付目前1500～1800米/秒速度的長桿彈，質(zhì)量系數(shù)值范圍在1.4～1.6。這與對付長桿彈的鈦裝甲的質(zhì)量系數(shù)值為同一量級，即使該值更低，陶瓷和陶瓷鋼復(fù)合裝甲也明顯優(yōu)于鋼裝甲。
美國最先研制 俄羅斯率先使用
陶瓷裝甲最初是美國陸軍為提高其直升機(jī)生存力而研制的，因?yàn)?/SPAN>1962年美軍直升機(jī)在越南遭受巨大損失。隨后建議將上述陶瓷裝甲用到輕型裝甲戰(zhàn)車上，但直到1990～1991年海灣戰(zhàn)爭之前這項(xiàng)建議還未來得及執(zhí)行。海灣戰(zhàn)爭時這種輕型附加系統(tǒng)倉促地裝到美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的8×8 LAV裝甲車上。陶瓷裝甲從此在輕型裝甲車輛上廣泛采用，特別是包括在前南斯拉夫沖突中使用的那些車輛。
加拿大M113和瑞典Pbv302履帶式裝甲人員輸送車以及最新的德國TPz狐式 (供聯(lián)合國維和使用)6×6運(yùn)輸車在內(nèi)的車輛，全都裝有由德國IBO戴森羅思工程公司研制的MEXAS附加裝甲。莫瓦格公司的皮蘭哈Ⅲ型8×8輸送車樣車上也裝過這種裝甲，新加坡已將陶瓷作為提高裝甲部隊(duì)M113履帶式裝甲人員輸送車防護(hù)性能的材料。
在使用陶瓷提高輕型戰(zhàn)車防穿甲彈之前，陶瓷承擔(dān)著坦克對付空心裝藥彈藥的重任。特別是美國在50年代就開始了用熔化硅和玻璃來做此項(xiàng)研究，并為M48坦克設(shè)計(jì)了采用這些材料的附加裝甲。美國大約在1958年放棄了該系列研究的發(fā)展，但蘇聯(lián)在60年代繼續(xù)進(jìn)行該研究，陶瓷被嵌在 T64坦克的鑄造炮塔的正面部分。
其后，嵌有陶瓷的鑄造炮塔廣泛地用于T72坦克和后來的T80坦克上。雖然俄羅斯不再對它們的坦克使用陶瓷采取保密措施，但仍沒有披露它們的精確性能。然而，某些報告說，俄羅斯坦克炮塔的陶瓷材料是小球或細(xì)晶，而不是更常見的陶瓷塊。
俄羅斯除了在坦克炮塔上使用陶瓷外，還在坦克車體正面的前上裝甲處使用了陶瓷裝甲，以提高正面防護(hù)。然而，因?yàn)橛辛嗣绹鵀?/SPAN>M48坦克設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，他們沒有以鋼箱板的方式使用，而是把數(shù)層玻璃纖維層固定在鋼板之間；玻璃纖維層的玻璃重量達(dá)80%，以與整塊玻璃相同的方法對付空心裝藥的射流，這樣雖然高度有效，但也更脆了。
除俄羅斯外，南非為T55坦克研制了陶瓷附加裝甲，日本也透露Kyoto陶瓷公司已參與為日本90式坦克研制復(fù)合裝甲。
（轉(zhuǎn)載）
