現代坦克是如何實現隱身的?

小米稀飯59

圖注:法國勒克萊爾2015坦克是坦克隱身技術的代表

坦克的隱身跟戰鬥機一樣,主要分為雷達隱身和紅外隱身兩方面。

在雷達隱身方面,第一,進行外形隱身設計。首先要從整體外形佈局入手,摒棄傳統炮塔和車身形制概念,在綜合考慮兼顧裝備火力、防護等性能和內部空間、人機工程的同時,儘量賦予坦克以隱身外形。如車身外圍輪廓採用大折射面組合設計,車身、炮塔正面和側面裝甲向內側傾斜,以將雷達波折射往其他方向,避免雷達波直向反射,從而削弱反射信號;火炮採用菱形截面設計,代替傳統圓形截面,或者為火炮加裝隱身護套;坦克側裙板向下加長,以遮蓋表面複雜、雷達反射特徵明顯的履帶和車輪。同時,坦克外表面儘量“乾淨”平整,對於車長周視觀瞄鏡、高平兩用機槍、煙幕榴彈發射器等外露部件,要麼可以考慮內置內藏,如將周視瞄準鏡除鏡頭外的部分置於坦克內;要麼也要一併採取隱身外形設計,如將坦克導彈發射器安裝在炮塔內部,總的原則是儘量減少坦克外部輪廓中不連續面和凸起造成的雷達波反射特徵。號稱世界上第一種隱身坦克的“勒克萊爾”2015主戰坦克就是雷達隱身外形設計的典型例子,它把坦克上的多種傳感器和探測設備集成在車頂兩個多稜面柱狀結構裡,機槍和榴彈煙幕發射器等裝置的外露體積也大大減小。在車體正面和側面坦克裙板上,“勒克萊爾”2015降低裙板高度,將裙板底部邊緣設計成波浪形鋸齒,這種形狀具有良好的雷達隱身效果。此外還有一點值得注意,一直以來主戰坦克都設計得有稜有角,在很多部位都有兩到三個面互成直角,這在雷達信號探測上是能夠極其明顯增強反射特徵的結構,術語上稱之為“角反射器”。在隱身坦克總體設計中,要力圖避免形成角反射器結構,減少雷達反射信號特徵。

第二,採用新型隱身材料。複合材料是雷達隱身的有力武器,在坦克上也是一樣。對於坦克上一些外露非承力和次承力構件(如外掛油箱、工具箱和側屏蔽板等)以及坦克的進排氣窗等部位,由於它們正是坦克上雷達反射特徵較大的部位,可以直接考慮用可吸波的複合材料代替金屬材料製造;而對於一些承力件或者主要防禦面,如炮塔體、車體和行動裝置部件,全用複合材料製造達不到承力和防護要求,可以考慮使用吸波材料複合在表面,達到隱身效果。除複合材料之外,吸波塗料也是減少雷達波反射的有效方法,特別是對於難以整形的部位、部件或不可避免引起強散射的地方,利用吸波塗料可以獲得相當好的效果。用於主動毫米波雷達隱身的毫米波吸波塗料,對被動毫米波雷達隱身也有效果,可大大降低發射車、指揮車和偵察車對天空毫米波的反射。據美軍研究發現,綜合使用各種雷達隱身技術之後,坦克的雷達信號特徵減小70%以上,毫米波雷達和制導武器對隱身坦克的發現和制導距離也減小40%以上,坦克的戰場生存能力將大大提高。

在紅外隱身方面,第一,採用發動機艙排氣降溫技術,顯著降低動力裝置紅外特徵。坦克上的第一熱源毫無疑問是發動機,為降低發動機艙、發動機排氣管等的紅外信號輻射,可以對發動機、排氣管等特殊部位以及在動力艙與乘員艙之間採用先進的複合材料進行隔熱,使用熱障塗層隔熱;也可以採取混流降溫措施,將冷空氣摻入發動機廢氣,可使發動機排放廢氣的溫度降低80%-90%,這方面的典型例子是烏克蘭T-84主戰坦克,它的動力艙排氣管採用了“廢氣冷卻引射系統”,將排出煙管的熾熱廢氣突然擴張形成負壓,從而將周圍的冷空氣通過內外壓差吸入煙管,與高溫廢氣混合,達到冷卻降低紅外輻射的目的。此外,“勒克萊爾”2015主戰坦克還採用了一個非常新奇的技術,就是在坦克裝甲下設置一個夾層,向夾層內引入冷空氣,來降低車體的紅外輻射特徵。

第二,車體各部位防熱隔熱。坦克可在在動力艙增加擋板,降低車體正面、側面溫度;在車體裝甲上安裝隔熱層;給負重輪、履帶增加隔熱擋板;給排氣百葉窗增加絕熱蓋板等等。履帶式裝甲車輛行動部分的橡膠元件因承受交變應力並與地面或履帶板劇烈摩擦而成為顯著熱源。為消除這一熱特徵,新型坦克裝甲車輛已開始使用附加活動/柔性裙邊和擋泥板來遮擋履帶和負重輪,而“梅卡瓦”Ⅳ則採用全鋼履帶和全鋼負重輪來應對這一問題。

第三,主動隱身技術。以上提到的兩種紅外隱身都屬於被動隱身技術,它們還不足以完全將紅外輻射控制在紅外探測器完全無法識別的程度內。為此,以色列開發出了“黑豹”主動紅外隱身系統,其核心技術在於,為坦克等軍事裝備安裝前視紅外雷達攝像頭,隨時探測和拍攝周圍環境。車載智能處理系統隨後將根據攝像頭探測結果分析周圍環境的熱量值。同時,電腦控制中樞系統自動操控軍事裝備表面的“裝甲”達到相同熱量值,從而使己方坦克徹底消失在敵方紅外夜視儀上。這有點像變色龍通過改變自身顏色來達到與周圍環境一致的原理。

綜合應用各種紅外隱身技術後,坦克的紅外特徵輻射可減少70%以上,結合雷達隱身,坦克的戰場綜合生存能力將提高20%~80%。


兵工科技

現代坦克要實現隱身,那得看是針對什麼樣的探測手段,分別討論。

首先要躲避敵軍的肉眼觀察,呵呵,開一個玩笑,實際上就是可見光探測,這方面人類的科技手段還沒太多辦法,《哈利*波特》裡的隱身衣還遙遙無期,一般也就是在迷彩上想辦法,降低坦克輪廓的辨識度,縮短被發現的距離。

隱身衣,科幻小說等幻想題材的一大元素,不過迄今為止還沒有真正研發出來,目前網絡上的相關報道都是忽悠

在這方面,目前比較流行的有數碼迷彩、不規則迷彩等,效果麼,見仁見智,反正隱身本來也不可能,至多降低一點降低被發現的概率。

99A坦克的數碼迷彩,看起來十分突兀、好像更容易被發現,實際是針對可見光探測設備的一些特性,有針對性的進行欺騙,效果還不錯

除被動的迷彩外,坦克自身裝備的發煙設備和煙幕彈,也可以躲避敵方的偵查,不過這些都是很成熟的老舊手段,不再贅述。

和難以規避的可見光探測相比,目前高技術武器裝備普遍採用的毫米波雷達探測,則可以有針對性的加以規避,一般使用隱身塗料,同時在外形上也要做一定的考慮,表徵上看,就是比較有稜有角、與隱身戰機和戰艦的外形線條類似,總之對地方探測設備發射來的電磁波,要麼吸收、要麼反射到其他方位,不僅降低被發現的概率,還可以規避一些毫米波導引武器的攻擊。

網絡上的“隱身坦克”想象圖,不可否認風格十分科幻,但考慮到坦克的尺寸和外露部件的影響,實際上只對毫米波雷達有一定效果

除此之外,針對一些採用激光作為媒介的觀瞄系統,現代坦克還開始裝備主動干擾、壓制系統,譬如ZTZ-99系列坦克的主動干擾設備,可以干擾敵方激光探測、測距與火控裝備的運作,也可以歸入隱身的範疇。

99坦克炮塔後側的主動干擾系統,探測到敵方投射來的激光後,可以對發射源進行照射、干擾,甚至破壞敵方的激光觀瞄設備

但總的來說,相對於雷達隱身的現代戰機,地面戰場上的可見光探測手段太多、交戰距離和戰場環境與天空中完全不同,現代坦克的“隱身”意義十分有限,坦克的生存力主要還是依賴“避免被擊中”、“擊中後及避免被擊穿”和“擊穿後避免被擊毀”上。

如果未來軍事科技的進一步發展,能突破“可見光隱身”,現代坦克的隱身問題才有可能真正得以解決。


炎黃軍武

陸戰裝備的主要作戰環境和背景與飛行器、水面艦艇以及潛艇等有很大不同。比如說,飛行器的背景是天空,對雷達和紅外探測而言是相對乾淨單一的。而坦克裝備的背景可能是沙漠、叢林、山丘或城市等,

結合目前主流的大多數對陸戰坦克形成威脅的武器綜合分析後可知,對於坦克的探測手段主要集中在可見光、聲、毫米波和紅外方面。因此,現代坦克隱身的方法就是實現可見光、聲、毫米波和紅外隱身。

上圖為BAE公司分析的各種武器平臺針對探測器可能出現的探測頻譜和目標特徵信號,其中和本文有關的“LAND”主要有4種:

(1)31.5HZ to 10kHz

(2)8-18,35&95GHz

(3)3-5μm,8-14μm

(4)0.39-0.77μm

對於坦克來說,毫米波雷達隱身修形是一個相對輕鬆的環節,因為並不需要像飛機一樣考慮空氣阻力的問題。比如波蘭就開發出了外形修形版的“隱身坦克”,不難看出其的外形特色和大家所熟知的隱身戰鬥機一樣稜角分明。

圖為波蘭“PL-O1”坦克,外形乾淨稜角分明。當然實際綜合隱身效果不得而知,因為坦克面對的威脅不僅僅是雷達。

再比如紅外信號特徵控制上面,坦克也可以做的比較好。比如可以在關鍵熱源部位塗覆紅外隱身材料,降低被紅外探測器探測到的概率。還有一些熱電轉換設備,利用熱電晶體的Peltier 效應,可以對高溫物體進行製冷,基本原理如下圖所示。p型和 n 型半導體的一端與導體相連,可以組成一個熱電偶。在電能驅動下,兩種載流子流向熱端,於是,在兩種半導體材料的兩個接點處形成溫差,產生製冷效果。

某種熱電轉換紅外隱身裝置原理示意圖。

上圖為對可見光和聲頻譜的可探測探測特徵信號分析

總的來說,現代坦克隱身的實例並不是很多,不少屬於探索階段。未來坦克隱身發展的方向是實現可見光、聲、毫米波和紅外隱身。


老船舶老飛機研究所

最多也就是將炮塔及車體外表面弄出稜線或在炮管上套上稜形護套,但意義並不大,因為坦克最多的戰鬥地域還是野外,其履帶翻起的煙塵就足以在數公里外就暴露自己,就算是在城區交戰,其巨大的噪音也足以暴露,而其主炮射程即便用炮射導彈也才五千米左右,所以本人認為坦克的所謂隱身意義不大


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