航空航天港

 找回密码
 注册会员

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 610|回复: 4
收起左侧

[装甲车] 中国反应装甲技术

[复制链接]
红水兵 发表于 2018-1-28 12:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

对本站感兴趣的话,马上注册成为会员吧,我们将为你提供更专业的资讯和服务,欢迎您的加入!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册会员

x
  曹贺全,装甲防护材料技术专家,1945年9月出生于河北省丰润县,1969年毕业于西南交通大学(原唐山铁道学院),1970~1974年在大连铁路分局从事铁路装卸机械设计及生产工作,1974年至今一直在中国兵器工业第五二研究所(内蒙古金属材料研究所)工作。1981年前主要从事机械设计工作,1981年后至今一直从事装甲防护材料技术研究,先后任工程师、高级工程师、研究员,长期工作在兵器科研一线,担任课题组长、研究室主任。主持研制了金属管状间隙复合装甲以及多种型号的反应装甲,使我国反应装甲技术从无到有,并达到国际先进水平,获得国家发明二等奖一项、国家发明三等奖两项、省部级科技进步奖多项、国家发明专利多项,先后获国务院政府特殊津贴、内蒙古优秀科技工作者、中国人民解放军“九五”预研先进个人、中国兵器集团公司科技带头人、山东省先进工作者等荣誉称号。

  为适应战场上反装甲弹药技术的发展,装甲材料已经由单一的金属材料发展到由金属、非金属以及含能材料组成的复合装甲、反应装甲。多年的工程实践中,他将金属材料、非金属材料以及含能材料有机结合,成功地研制出多种新型装甲,不断满足我军坦克等装甲车辆对于装甲防护的需求,在材料的工程化应用方面为我国装甲防护技术的发展和武器装备的现代化作出了重要贡献。

      一、研制出不含非金属材料的复合装甲
   曹贺全研究了金属钢管的抗弹机理,发现并提出了金属射流穿过钢管受到干扰的“管壁效应”现象,即射流穿过圆形钢管,钢管及射流粒子飞溅至钢管内壁然后“向心”反弹,这样就可以连续不断地干扰后续射流,使其失稳和断裂,从而提高抗射流的侵彻能力。根据这一原理确定了该装甲的钢管夹层结构,代替了当时国内外复合装甲采用的玻璃钢、陶瓷等非金属材料,不仅成本低,而且工艺性好,抗弹能力达到国外复合装甲水平。该项技术1990年获国家发明奖三等奖,已经应用到我国某型号坦克。

      二、研制成功我国第一代反应装甲
  1985年,曹贺全及其领导的课题组在借鉴国外技术的基础上研制出反应装甲用特种炸药,并进行了关于材料性能、结构等因素与抗弹性能、安全性能关系等试验研究,研制成功我国第一代可用于实战的反应装甲并达到了国外同类产品的水平。

      三、研制成功既防破甲弹又防穿甲弹的新型反应装甲
  第一代反应装甲只能防御破甲弹,为了进一步解决反应装甲同时防护穿甲弹和破甲弹的问题,他研究确定了特种炸药感度、装药结构与穿甲弹比动能之间的对应关系,根据这一关系,组织研制出新型反应装甲炸药。这种炸药既能保证抗弹性能又能满足安全性能要求。他同时建立了反应装甲使动能穿甲弹丸偏航的工程计算模型,从而为新型反应装甲结构设计提供了理论依据。根据防穿甲弹和破甲弹的综合性能,确定了反应装甲结构及各部件的材质,于1989年研制出可同时防御穿甲弹和破甲弹的新型反应装甲,该项技术当时未见国外报道。此成果已应用于我国多种型号坦克,1993年获国家发明奖三等奖。

      四、研制出能够防御串联战斗部的反应装甲
  随着战场上反坦克弹药技术的发展,针对反应装甲的具有两级装药串联战斗部的大威力反坦克导弹出现并大量装备部队,于是传统反应装甲受到严重挑战。2001年,曹贺全研究出了具反击功能的特种反应装甲,可以使反应装甲变被动为主动,完全毁伤串联战斗部,该装甲可以使当时世界上最先进的串联战斗部反坦克导弹失效。该成果已应用于我国坦克,2004年获国防科技进步奖一等奖,2005年获国家发明奖二等奖。

      五、研制出顶防护轻型反应装甲
  由于坦克及轻型装甲车辆顶部装甲防护十分薄弱,因此国内外争相发展反装甲攻顶武器。为了对付来自空中的反装甲子母弹的攻击,曹贺全又解决了反应装甲防御垂直侵彻射流的难题,于1998年研制成功了顶防护轻型反应装甲。本成果已应用于我国多种轻型装甲车辆,2002年获国防科技进步奖二等奖。

  多年来,曹贺全进行了装甲防护系统工程研究、装甲对各种弹丸的抗弹机理分析,并提出过“管壁效应”现象、反应装甲抗动能弹工程计算模型以及“聚能效应”应用于反应装甲等工程计算方法。在装甲防护理论方面具有较深造诣。目前,曹贺全仍然继续研究新型反应装甲。他所研究的课题都是紧密联系国防武器装备需求,坚持不断地探索和创新,并且积极促进科研成果的转化,满足了我军对装甲防护装备的需求,他所取得的研究成果具有重要的军事意义和显著的经济效益。
 楼主| 红水兵 发表于 2018-1-28 12:58 | 显示全部楼层
我国装甲防护首席专家曹贺全访谈录

文 本刊记者 熊伟 王瑾

  曹贺全,中国兵器工业第五二研究所研究员,装甲防护材料技术专家,何梁何利奖获得者,中国兵器首席专家,浙江省特级专家,全国优秀科技工作者。著有《爆炸式反应装甲》专著一部及国内外论文多篇。长期工作在兵器科研一线,主持研制了金属管状间隙复合装甲以及多种型号的反应装甲,获得国家发明二等奖一项、国家发明三等奖两项、省部级科技进步奖多项、国家发明专利多项,先后获国务院政府特殊津贴、内蒙古优秀科技工作者、中国人民解放军“九五”预研先进个人、中国兵器集团公司科技带头人、山东省先进工作者等荣誉称号。

  8月4日~5日,在首届陆战武器装备发展论坛上,我们有幸采访了曹总。

  记者:曹总,您是专门研究装甲防护的,那您对我国现代坦克装甲车辆的防护水平,有什么样的评价?

  曹:我国坦克已经普遍装备了爆炸式反应装甲,这种反应装甲能抵御世界上先进的反坦克导弹,综合防护性能达到国际领先水平。在国庆六十周年阅兵式上,这种新型坦克装甲就曾亮相,它能有效地防御穿甲弹、破甲弹,尤其是串联战斗部,包括穿深达l米以上的“陶”式导弹。它在2001年设计定型,2002年获得国家发明专利,2005年获国家发明二等奖。直到现在,我们还没见到国外有类似结构装甲的报道。当时曾有人说“可以称为世界领先水平”,不过为了慎重,我们还是定为先进水平,没准儿别国也有没公开的、更先进的装甲呢。

  记者:那取得这么喜人的成绩,主要原因是什么?

  曹:搞科研要有扎实的理论基础,还要有创新的思维,这是最重要的。我们在搞每一个课题总结时,除了技术总结报告,还要有一个机理研究报告,要说出道理来。要重视理论研究、基础研究,才会有不断发展。另外,我们搞装甲防护的,要了解弹,搞弹的要了解装甲。具备了扎实的理论基础,可以更好地开拓思路,就能不断取得创新。

  记者:说到创新,在去年的第26届国际弹道大会上,您发表了有关“管壁效应”的论文,引起国际学术界的重视。这就是一种全新的装甲防护理论,而且是您20多年前就研究出来的吧?

  曹:是的,当时各国都在研制复合装甲,基本都是金属和非金属材料的,就是中间用陶瓷、玻璃钢等,两侧用装甲钢板,像个三明治。国内外都是这样的。但金属和非金属材料在一起复合,工艺很复杂、成本高。我就考虑能否采用纯金属的,也达到同样的效果。于是我们研究了金属管状间隙复合装甲。但是试验了上百发弹,课题指标也达不到。还是要在抗弹机理上找原因。后来在一次出差途中,深夜躺在火车卧铺上,我突然在冥冥之中想到了钢管的排列方向,想到射流穿过钢管内壁,钢管粒子如何干扰后续射流……于是翻身下床,借着微弱灯光画下钢管斜置干扰射流的草图,生怕忘记似乎是梦中的记忆。回去后立刻按照这种方法加工试验,完成了一种全钢的复合装甲。它的中间不再是非金属材料,而是直径两三厘米的钢管,壁厚两三毫米,重量自然轻了很多。它对破甲弹有很好的防护效果,因为金属射流穿过圆形钢管时,射流、飞溅物碰到钢管内壁后会反弹,而且是向心反弹,就会连续不断地干扰后续射流,使它断裂、失稳,最终降低射流的侵彻能力。我当时把这个现象叫作“管壁效应”。

  由于保密,这项技术当时没公开。该项目在1990年获得国家发明三等奖,设计出的装甲也用到我国某型坦克上。它的抗弹能力达到了国外复合装甲的水平,但工艺性好,成本低。当时我就想对“管壁效应”作更深入的理论研究,可当时计算机、数值计算方面的条件还不行。直到20多年后解密了,技术也发展了,我找了南京理工大学教授进行了数值模拟计算,理论上得到了证实,上升了一个高度,然后到国际弹道会议上发表了论文(在采访中,曹总一直说,他这项研究成果还是叫“管壁效应现象”吧。谦虚、谨慎、务实的作风,时时感染着我们)。

  记者:世界上最早的爆炸反应装甲是以色列装备的,它的结构原理就是创新的结果。您是我国爆炸反应装甲的学科带头人,能简单介绍一下这方面的发展经历吗?

  曹:爆炸反应装甲的原创,是德国人赫尔德,1970年申请了专利。中东战争的时候,他帮以色列搞,后来在1982年的黎巴嫩战争中实战运用,引起了轰动和广泛关注。1985年,外商来华表演时,我代表我们单位去观看。通过仔细观察,我发现反应装甲其实就是在坦克装甲外安装的一些含有炸药的金属盒体。回来后我们做了大量试验,包括炸药的研制,抗弹原理,我们又通过多次试验把结构也摸清了,试验成功了。当时总参首长让我们马上去汇报,我们就赶紧找八一电影制片厂做了动画,把它的工作原理讲清楚。当时要是买这项技术,加几块装甲,外方开价几百万美元;直接购买装甲,给咱们装在坦克上,一辆要花几十万。

  记者:这价格可真不便宜。在很多人眼里,爆炸反应装甲就是一个装炸药的铁盒子,成本好像很低?

曹:要是简单从原材料成本来说,它确实不贵。即便我们现在坦克上装的爆炸反应装甲,已经发展过好几种型号,先进多了,一辆坦克装下来也不过几十万,但它的价值可不仅仅体现在反应装甲价格上。一套反应装甲,中弹后保护的是价值连城的一辆坦克,这在战场上的作用、价值,不仅仅是用钱可以衡量的。即便只按金钱、销售额衡量,爆炸反应装甲的效益也是很可观的。这么多年,我们的整个投资不是很大,但创造的直接经济效益,已经很高了,也就是说反应装甲的研究效费比非常大。

  记者:这么可观的效益,花得这么少!投资少,会对研制工作有点影响吧?

  曹:主要是试验。做实弹试验,就得打反坦克导弹、破甲弹、穿甲弹。特别是先进的反应装甲,得用先进的反坦克导弹来打,而且得打很多发,打各种概率。这需要不少资金。爆炸反应装甲也不像看起来的那么简单,比如里面的结构,炸药,都很关键。

  记者:我们的很多读者朋友都知道,爆炸反应装甲里的炸药和炮弹里的比起来,是钝感炸药,否则很容易因为子弹的射击而爆炸,其它模块也会殉爆。

  曹:是这样。但这是指最早的爆炸反应装甲,单防破甲弹的,后面就变了。当时我们一看爆炸反应装甲这东西,对付破甲弹的性能这么好,就想:它能不能防穿甲弹呢?我就打报告立项,搞双防的。那时候国外也还没开始。搞双防的,首要关键就在炸药。第一代反应装甲不能防穿甲弹,就是因为穿甲弹打上去后不爆炸,炸药感度非常低。于是就攻这个,想办法让它爆炸。我们做了很多试验,测量各种弹药的比动能。就是炮弹、子弹打到目标上后,单位面积上的动能。然后确定了一个比动能参数范围,团队中负责炸药研究的进行反应炸药研究,超过这个值就得爆,低于这个值不爆。经过多次试验,新型反应装甲炸药研制出来了。而且告诉我,原来那个主体炸药能量不行,主体炸药也改了。最后搞出的新型装甲能防动能弹了,防破甲弹当然也没问题。国外也走的这条路。两年后,国内派团去俄罗斯考察,发现他们也刚刚搞出来,后来听说以色列也有了。

  记者:这么说,从双防的爆炸反应装甲开始,我们就已经是完全独立自主地研究,不再模仿国外了?

  曹:不仅是独立自主,还领先于国外。

  记者:在双防型之后,爆炸反应装甲的发展重点是防串联战斗部的破甲弹。俄罗斯等国首先采用的方法就是在坦克上披挂两层,甚至三层爆炸反应装甲。当时网络上甚至还有读者为此抱怨过,说咱们展示的坦克上怎么都只有一层薄薄的小盒子,防得住串联战斗部吗?

  曹:那种两层的爆炸反应装甲,我们也有。但这种办法的效果并不理想,老殉爆。还有楔形布置的,你必须打在合适的位置,比如上面,它才有效果。打到下面,前后两层一下都炸了,照样防不住后面的主装药。我们的反应装甲虽然只有一层,体积小、重量轻,但性能和效果要更好。它相当于半主动的装甲,当时军方对这项成果很重视。为什么说我们的三代坦克国际先进,因为有几个撒手锏,装甲防护就是其中一个。

  记者:经过这十几年后,它还是最先进的吗?

  曹:到现在还没见到国外报道类似结构的装甲。当然,对我们来说它已经不是最新的了。和钢装甲相比,爆炸反应装甲本身就是一种创新概念的防护,因此在过去那种炸药盒子、单防、双防和三防的基础上,爆炸反应装甲也在不断创新,用新的结构和机理来对抗穿甲弹、破甲弹。我们已经在这方面有了新的专利和型号,能实现小倾角防护。

  记者:什么叫“聚能式反应装甲”?

  曹:你们刊物介绍过的乌克兰“利刃”,也算是这种“聚能式反应装甲”。大家采用的都是“聚能切割效应”,效果一样,只不过制造工艺不一样。乌克兰人是先把炸药装在一个铜管里,圆的,然后在上面用一个V形的刀一压,就成一个V型了,爆炸后产生聚能破片、射流,破坏穿甲弹、金属射流。这种装甲能显著减轻战车的重量。

记者:说到减轻战车重量,美军在伊拉克的“斯崔克”车族就面临大批火箭筒的威胁,不得不在车体周围套上一个大铁笼子,弄得车轮不堪负重、故障频频。您觉得有更好的办法吗?

  曹:这种铁笼子,也是老办法了。要想在减轻重量和提高防护上都取得效果,就必须用创新的办法。我们可以先从理论上看看弹的穿甲过程。火箭弹要想正常穿甲,必须要经过引信碰撞发火、主装药正常引爆、药型罩变成射流、射流前进等一系列过程,这其中任何一个环节遭到干扰,都会影响穿甲效果。“斯崔克”上的铁笼子,在当初也是创新的办法,就是在药型罩变成射流这一环节上作文章。它利用角钢、圆钢的撞击,来破坏药型罩,从而让它产生不了正常的金属射流。不过它的防护概率只有60%。

  创新,就可以在这个穿甲的整个工作过程中想办法。以前我们曾发现,40火箭筒有时会因为某些原因,不正常引爆。受这一点启发,我们找到了一种破坏它正常引爆的方法,最后研制出了一种新的轻型装甲。每平米不过20千克,一辆车下来需要的装甲,—个小伙子就扛走了。


记者:这对轻型车辆可非常有用。

  曹:有的轻型车辆在研制时,防护这块很难办,指标达不到,因为反应装甲对它来说还是厚了、重了,加别的东西呢,复合装甲,更厚更重,可指标又不能不实现。有了这东西,问题就解决了。

  记者:没有炸药,还能叫爆炸反应装甲吗?

  曹:所以我现在有时候不提“反应装甲”,而是把它们都称为“特种装甲”。以前是均质钢装甲、复合装甲,现在有了反应装甲、主动防护等等,应该算特种装甲了。坦克防护,已经不是简单的装甲,“综合防护系统”方法是一种行之有效的应对措施,已被各国普遍认可。国外把“综合防护系统”分为五道关:不被发现,不被捕获,不被命中,不被击穿,不被击毁。

  第一道关,是采用各种伪装措施、隐身技术,减少车辆在各种频谱段的特征信号,降低被发现、被探测的概率。第二道,采用多谱段烟雾发生装置、光学干扰发射机、激光干扰发射机、雷达干扰发射机等,干扰敌方的反装甲武器观瞄系统,达到不被捕获。第三道,采用红外诱骗、主动干扰防护系统,探测、诱偏、摧毁敌方来袭弹药,达到不被命中的目的。第四道,才是传统意义上的装甲,利用均质装甲、复合装甲、反应装甲等组成的组合装甲或称模块化装甲,力求做到不被击穿。第五道,是采用抗剥落内衬等有效措施,减少反装甲弹药一旦击穿装甲后对乘员和设备的伤害,以尽量让这辆车被击穿后,还具有一定战斗力,不致被击毁。

  美国、英国等研究的综合防护系统已在轻型车辆中得到了应用,并逐渐推广到中、重型装甲车辆上。我们在这个基础上,又增加了一道,叫不被遭遇。利用信息化技术,做到先敌制胜。未来战斗系统的核心是网络。要使每个分系统共享信息,一起行动。在今天战场上,能否收到实时信息对取得胜利至关重要。往往决定是先敌攻击,还是反击敌人的攻击。要做到先敌发现、先敌获悉。这样就可以避免被遭遇,做到先敌攻击,先发制人。

 楼主| 红水兵 发表于 2018-1-28 13:01 | 显示全部楼层
  记者:主动防护系统,俄罗斯、以色列等国已经开始装备。我国在这方面怎样呢?

  曹:我们很早以前就开始搞了。国外现在用的,比如俄罗斯“竞技场”,都是防破甲弹,速度不高的,1 000米/秒以下。动能弹,还没有能防住的。可高速穿甲弹是现在反坦克的主力,速度基本在l600米/秒以上。美国FCS计划中提出了要搞防穿甲弹的主动防护系统,整车20多吨的重量,达到现在60多吨级的生存力。虽然现在FCS下马了,但个别的技术肯定还在搞。要想防住穿甲弹,关键是速度。防低速的破甲弹,系统反应速度在0.1秒左右就可以。可要防穿甲弹,反应速度得提高到0.5毫秒以下。这需要信息、传感器方面的技术,是一个跨学科的综合系统工程。

  记者:您以前搞爆炸反应装甲,涉及到炸药,现在搞主动防护,又涉及到信息、传感器。作为装甲防护系统的学科带头人、首席专家,您需要涉猎的专业还真不少啊!

  曹:任何一个系统都不是单一的技术,所以作为项目负责人,必须对各个专业都了解,虽然不用很精通。哪能都懂啊,必须不断学习。只有这样,才能指导其他人开展工作,你说出的要求、方向才能让别人服气,别人才能很快完成。其实除了技术水平,组织能力也很重要。我们现在实行的首席专家、带头人制度,就很合理。搞什么方面,抓住一个首席或带头人就行了。

  记者:最后您能给我们简单总结一下今后装甲防护方面的发展关键吗?

  曹:陆军仍然是很重要的军种,特别是在城市作战中。而战场的变化,要求战车轻量化,所以必须采用很多新技术。第一是采用新材料,要大量采用钛合金、铝合金。第二是主动防护,第三是在适当部位采用一些反应装甲、复合装甲。这样才能做到轻而不弱。所以我一直强调,新一代装备一定要采用新材料、新技术,性能要有质的变化。宁肯多花些时间,也要一个换代的装备。

  采访结束后的闲聊中,得知曹总的孩子都很优秀,儿子是清华大学毕业的,我们发出羡慕的感叹。可曹总说,他以前并没刻意教导孩子们好好学习,也没条件像现在的父母那样,从幼儿园开始就报各种补习班、培训课,所以他也不太清楚为什么自己的孩子能取得这样的成绩。我们却从刚才的采访中找到了答案:正是曹总严谨踏实的工作作风和身体力行,产生了最好的影响。
 楼主| 红水兵 发表于 2018-1-28 13:07 | 显示全部楼层

铸造国之坚盾


——记中国兵器首席专家、中国兵器工业第五二研究所研究员曹贺全

本刊记者 蔡巧玉 吴应清


毛泽东同志在著名的《论持久战》中说:“古代战争,用矛用盾;矛是进攻的,为了消灭敌人;盾是防御的,为了保存自己。直到今天的武器,还是二者的继续。”

冶炼技术的出现,使战争进入冷兵器时代,为抵御矛枪的进攻,人类发明了盾牌。盾之坚固,不畏弓矢弩石,及近距离无伤,士卒用手执盾,可以遮挡敌人兵器,尤其弓箭的进攻。

火药的发明,使战争进入了热兵器时代,为抵御枪炮的袭击,人类发明了装甲,可谓“盾”之延续。直至现代,装甲防护都是武器装备系统生存能力之中最基础、最关键的组成部分,任何一种现代武器装备都离不开装甲防护。

中国兵器首席专家、中国兵器工业第五二研究所研究员曹贺全几十年来正是专注于装甲防护工程技术研究,致力于让神州坚盾挫矛折戟,断剑摧枪。今天,我们怀着崇敬的心情,让打造现代国防之“盾”者,走进我们的视野,并怀着忐忑之心,试图用笔下涩拙的文字诠释他的执着追寻和炽热情怀。



上篇:刑天舞干戚,猛志固常在

盾,古人称“干”,《山海经》有一个神话英雄人物叫刑天,他一手操干,一手持斧,挥舞不停,雄姿英武。陶渊明为此写诗赞道:“刑天舞干戚,猛志固常在。”而推动祖国装甲防护工程技术的发展,对曹贺全而言,则是勤勉的跋涉、不朽的誓言,也是必赴的使命。

“钢铁三明治”上的管壁效应

2011年,在美国召开的第26届国际弹道大会上,曹贺全发表了复合装甲的“管壁效应”论文,引起国际学术界的高度重视。其实,这仅仅是曹贺全20多年前的科研成果之一。

纵观人类战争的历史,正是一部攻与防、矛与盾交替发展的历史,一直遵循着攻者利其器、守者坚其盾的相克相生的发展规律。上世纪七十年代以来,随着反坦克武器突飞猛进的发展,坦克原有的防护能力已不适应新的作战要求,提高坦克防护能力势在必行。当然,继续增加装甲的厚度固然可以提高坦克的防护力,但增加装甲厚度势必增加坦克的重量,影响坦克的机动性。因此,在装甲防护的发展上,如何在“巧”劲上做文章,就成了曹贺全的主攻方向。八十年代初,他开始了复合装甲的研究。

“复合装甲就像一个三明治。”曹贺全说。复合装甲是由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质坦克装甲,一般来说,是由一种或者几种物理性能不同的材料,按照一定的层次比例复合而成,依靠各个层次之间物理性能的差异来干扰射流或弹丸的穿透,消耗其能量,并最终达到阻止弹丸穿透的目的。

我国研制的第一代复合装甲是由金属材料和非金属材料构成的“复合装甲”,非金属材料作为夹层。由于这种装甲成本较高,工艺复杂,研究出一种纯金属的管状间隙复合装甲,是曹贺全一直以来的梦想。为此,曹贺全研究了金属钢管的抗弹机理,发现并提出了金属射流穿过钢管受到干扰的“管壁效应”现象,即射流穿过圆形钢管,钢管及射流粒子飞溅至钢管内壁然后“向心”反弹,这样就可以连续不断地干扰后续射流,使其失稳和断裂,从而提高抗射流的侵彻能力。根据这一原理,他设计了装甲的钢管夹层结构,代替了当时国内外复合装甲采用的玻璃钢、陶瓷等非金属材料,不仅成本低,而且工艺性好,抗弹能力达到国外复合装甲水平。1990年,这项技术荣获国家发明奖三等奖,并已经应用到我国某型号坦克上。

有人说,复合装甲的出现,是坦克防护技术史上的一次革命,它的诞生使得坦克走向了不是单纯依靠增加装甲厚度提高防护性能的道路;而“管壁效应”技术应用于坦克,更是以全新的抗弹机理,实现了一种纯金属的以金属钢管作为夹层的间隙复合装甲。复合装甲使坦克从反坦克武器的致命威胁下走出来,重新夺回了“陆战之王”的宝座,为坦克装甲车辆的发展迎来了一片新天地。


以爆抗爆,开创反应装甲研究

三十年前,如果有人说:“炸药包可以充当坦克的装甲”,你一定会认为这是天方夜谭式的神话。今天,反应式装甲已经在坦克和装甲车上普遍应用,堪称是装甲技术中一项伟大发明,极富创新精神。然而,反应装甲技术是装甲防护技术中的关键技术,各国均对该项技术严密封锁,在情报信息和可借鉴资料非常匮乏的情况下,如何突破反应装甲的技术瓶颈呢?

机会总是留给对事业全身心地倾注热忱的人,正是一次看似“偶然”的机会,开创了曹贺全的反应装甲研究。1982年,以色列在入侵黎巴嫩的战争中,在坦克上首次披挂反应装甲,使敌方的破甲弹几乎失去效力,促成以色列取得在战争中以自损几十辆而击毁对方坦克500辆的战果。在反应装甲名声大震之时,外商来华进行反应装甲表演试验,曹贺全代表单位去参加。在外方进行表演时,他很注意观察,发现反应装甲其实就是在坦克的装甲上安装的含有炸药的金属盒体,当反坦克武器攻击坦克时,一旦接触到了坦克装甲上的盒体,炸药就会向外爆炸,可以有效地降低反坦克武器的破坏效果,达到保全坦克的目的。

那么,这是一种什么样的炸药呢?曹贺全陷入了沉思。成功往往垂青于善于思考和善于发现的人。在表演的间隙,曹贺全和同事来到场地周围转悠,小道的两边是青青的草地。就在草丛里,一块黑色的东西引起了曹贺全的注意,那是一块没爆炸的装甲破片,顿时,曹贺全欣喜非常,因为那上面有残留的炸药啊!拨开草丛,捡起破片,拂去上面的沙土草沫,他把残留的炸药粉末轻轻地刮在随身携带的笔记本书页里。合上笔记本,他像宝贝一样地抱在怀里,并马上找到中科院煤炭化工所的专家分析炸药成分。经过物理、化学方法等一系列化验,炸药的成分分析出来了。之后,曹贺全又进行了大量试验研究,突破了结构单元的集成技术,很快就研制出了我国第一种成功应用于装备的防破甲型反应装甲。经过试验,性能达到国外同类产品水平,显著提高了装甲车辆对破甲弹的防护能力,填补了我国反应装甲的空白。


从“单防”到“双防”、“多防”

第一代反应装甲的出现大大提高了对聚能装药破甲弹的防护能力,被称为是聚能破甲弹的“克星”。但是美中不足的是它不能够防御动能穿甲弹,而动能穿甲弹又是一种反装甲的最重要的弹种。为了使反应装甲在防御破甲弹的同时,也能有效防御动能穿甲弹,曹贺全首次提出研究能够同时防御大口径穿甲弹和破甲弹的“双防反应装甲”,并得到当时兵器部和军方支持,于1986年正式立项并开展工作。

在该项目研制过程中,他首次研究了炸药感度和穿甲弹比动能的关系规律,组织研制了既保证引爆性能、抗弹性能又保证安全性能的反应装甲专用改型炸药;分析建立了反应装甲使弹丸偏转的工程计算模型,为反应装甲结构设计提供了实验和理论依据;试验确定了总体结构、各部件材料、加工工艺和性能测试方法。首次实现了反应装甲对大口径穿甲弹的防护,使反应装甲具备了既防破甲弹又防穿甲弹的“双防”功能,是我国反应装甲第一个具有自主知识产权项目,1990年获国家发明专利,1993年获国家发明三等奖。这项技术当时未见国外报道,如今已应用于我国多种型号坦克。

矛和盾的斗争永无休止,某些西方军事专家说:“反应装甲的出现,几乎宣布了聚能装药破甲弹的灭亡。”为了打破这种局面,国际上出现了专门对付反应装甲的串联战斗部。这种串联战斗部具有两级装药,利用前级装药击爆反应装甲,待反应装甲爆炸产物飞散后,第二级装药即主装药起爆,形成的射流侵彻主装甲。串联战斗部弹药技术的迅速发展,使传统反应装甲面临严峻挑战。

2009年10月1日,国庆六十周年阅兵式上,一种新型坦克横空出世,它除了能够防御破甲弹、穿甲弹外,尤其突出的是能够非常有效地防御串联战斗部,可使穿深1米以上均质装甲钢的美国陶氏反坦克导弹完全失效,坦克的防护能力达到了国际先进水平。

这种坦克装备的就是由曹贺全率领团队研制的某型装甲,他打破传统反应装甲结构模式,按照系统科学的设计思想,通过试验优化参数,完善结构,突破了反击系统及系统集成等关键技术,不仅使该反应装甲抗穿甲能力和抗破甲能力大幅度提高,而且具备了抵御世界上最先进的反坦克导弹的能力,综合防护性能达到国际领先水平。这个型号的装甲于2002年获得国家发明专利,2005年获国家发明二等奖。该装甲2001年设计定型,但直到现在仍未见国外报到。一个重量只有几公斤厚度不到100毫米的金属盒居然能够抵挡住几乎是世界威力最大的反坦克导弹,简直是奇迹!


不断革新,适应车辆轻量化需求

为满足装甲车辆轻量化的需求,迫切需要提高反应装甲在装甲车辆小角度部位的防护能力并减少反应装甲的体积和重量。常规反应装甲挂装于坦克炮塔及车辆的侧面时必须预置成一定的角度,增加了车辆的体积和重量。为此,他主持研制了“聚能式反应装甲”,首次将“聚能切割效应”引入我国反应装甲结构设计中,显著提高在“小倾角”条件下反应装甲对大口径穿甲弹和破甲弹的防护能力,使反应装甲技术再次取得新的突破,为车辆轻量化做出了重要贡献。项目2009年通过总装军工产品定型委员会设计定型,已经应用于我国某型主战坦克,并于2009年获国防发明三等奖,2010年获兵器工业集团公司科技进步一等奖。

随着“攻顶”弹药技术的发展,破甲子弹已对装甲车辆构成了巨大威胁,顶部防护成了装甲车辆防护的薄弱环节,为了满足装甲车辆迫切的顶部防护需求,曹贺全又开展了新的研究。“攻顶”破甲子弹破甲射流通常沿垂直于装甲车辆顶部的方向进行攻击,如何设计新型装药结构以充分发挥反应装甲的“角度效应”成为该项研究的关键。他创造性地提出了新的装药结构,成功解决了防护垂直入射小口径破甲射流这一难题。该种反应装甲不仅大幅度提高了装甲车辆顶部防护能力,还显著降低了装甲车重量。这项成果于1998年获国家发明专利,2002年获国防科技进步二等奖。

此外,为适应反恐和城市作战的需求,曹贺全还研制成功专门对付反坦克火箭弹的某型装甲。RPG—7火箭弹(国内称新四零火箭弹),自上世纪50年代问世以来就显示出其强大的生命力,后来又发展了多种型号,威力不断增大。由于它小巧灵活,往往能以弱胜强,广泛应用于世界各国,非常适合游击战、城市作战,近年来被恐怖分子所利用,被称为“改变世界的十大武器”之一。针对这一难题,曹贺全创造出新型结构装甲,巧妙地解决了多年来困扰装甲车辆不能很好地抵御反坦克火箭弹攻击的难题。此项技术2011年通过鉴定,已在几种轻型装甲车辆上应用。

 楼主| 红水兵 发表于 2018-1-28 13:08 | 显示全部楼层

主动防御,打造未来战争防御盾牌

古代战争中,兵卒们为了既消灭敌人,又保存自己,曾经一手持“矛”,一手持“盾”,走上战场厮杀,这也许是“矛”与“盾”的最原始结合。而如今,为了使反应装甲更有效地抗击穿甲弹和破甲弹,研究新型防御高速穿甲弹的主动装甲已经成为目前装甲防护的主要手段。

曹贺全说,“主动装甲”是一种“以矛代盾”的对抗手段,实际上,更准确地说应当叫做“主动防护系统”或“主动防护装置”,因为它已经没有了“甲”,靠的是探测、识别和拦截或干扰,将来袭弹半路消灭掉或者引向他处。系统上的雷达传感器可以探测到逼近的威胁目标,当来袭武器距被防护坦克或装甲车约2米时的瞬间,发射器可射出榴弹至来袭弹药的面前,瞬时爆炸形成防御“盾牌”,产生大量预制破片将来袭弹药摧毁在被防护体之外。

传统反应装甲存在的问题,一是抗穿甲能力差,二是抗破甲有逃逸射流,不利于轻型装甲车辆应用。要解决这两个问题,就要使反应装甲彻底变被动为主动。而目前国内外的主动防护只能解决防破甲弹的问题,对于反坦克的主要弹种高速动能穿甲弹无能为力。要实现装甲车辆轻量化,如何防御穿甲弹已成为装甲防护的瓶颈技术。经过充分论证和严格评审,2011年,一个新的项目已经开始启动,它将利用一种全新技术实现反应装甲提前起爆。它不同于国内外已有的主动防护技术,无论对低速破甲弹丸,还是对高速穿甲弹都具有优良的防护性能。

“对抗的时间太短,是坦克主动防护系统研制的最大难点。”曹贺全说。主动装甲和来袭弹之间的较量,可以说是“0.1秒之间的较量”,相当于一眨眼的五分之一。在来袭弹中,高速的尾翼稳定穿甲弹的飞行速度达到1600米/秒以上,想拦截它十分困难。“我现在要做的就是向解决防御高速穿甲弹这个装甲防护的世界难题发起冲击。”曹贺全对接下来的重任充满了信心。

正所谓无冥冥之志者,无昭昭之明;无惛惛之事者,无赫赫之功。因为科学事业是最讲究真实的,来不得半点虚假。在铸“盾”之路中,曹贺全正是用汗水浇灌出了美丽的创新之花,用奉献培育出了丰硕的创新之果。



下篇:男儿铁石志,总是报国心

如果说科技创新是奉献者的活动,那么国防科研就是寂寞者的事业。一部科学史,记录了成功者的荣耀,但更多的是不被人知的寂寞者的背影。坦克装甲,历来是“机密中的机密”,所以,至为遗憾的是,笔者只能为他做点简单的表层报道,而无法将更多的内容展示于读者。

然而,正所谓“男儿铁石志,总是报国心。”这句明朝名将、民族英雄、军事家戚继光的诗句,也正是如曹贺全一样的众多国防科研工作者永恒的誓言。无形战线、无名英雄、无私奉献、无尚光荣,正是他们的真实写照。


炼石以为器,磨砺自生光

科学需要探索精神。然而,探索者面对的总是未知的世界,每前进一步都会倍增艰辛,这就需要一种精神,一种创造、开拓和献身的精神。对这些,曹贺全总是轻轻带过,回顾自己几十年科研岁月,他把自己的累累硕果归结于一个“必然”和一个“偶然”。

“必然”是时代给予他们那一代人的磨砺。和那个特有的年代的所有人一样,曹贺全的青春风采是在时代火热的熔炉里练就的。1969年,在“文化大革命”风头正劲的时候,从西南交通大学(唐山铁道学院迁成都)机械系毕业的曹贺全被分配到了大连铁路分局。那时候,“知识分子”作为被改造对象,必须接受工人阶级的“再教育”。他的第一份工作是一名普通的铁路工人,扛过钢筋,修过铁路,车、钳、铆、锻、铸……在这里,他一干就是五年。寒冬腊月,炎夏酷暑,虽然很苦很累,然而,心怀理想的人总是能从磨练中收获更多,五年中,他不仅得到了丰富的实践经验,也读懂了“坚持”的深刻含义,而这一切无疑都是他日后攀登科研高峰的攀岩索。

“偶然”则是曹贺全用来形容自己如何踏上装甲防护的科研征程。1974年,曹贺全调入中国兵器工业集团第五二研究所,在一次偶然的机会中,曹贺全开阔的思路和缜密的思维打动了当时装甲防护课题组的负责人,力荐其加入装甲防护的研究,从而走进了科研这条战线,登上装甲防护这座高山,直至今日,尽管装甲技术一次又一次地飞跃,为国铸“盾”之心却从不曾改变。

同时,谦逊的曹贺全说自己是幸运的,不仅得以进入这个他为之奋斗终生且自豪终生的事业,而且,在科研开始之初有幸聆听了对其科研生涯有重要影响的一课。1981年,曹贺全在哈尔滨工业大学参加了兵器部组织的为期四个月的系统工程学习班,钱学森的系统科学思想一直是他后来科研工作的指导方针。装甲防护技术涉及材料科学、工程力学、弹药工程等多种学科和理论,是典型的交叉学科领域。正是用系统科学的思想,他将金属材料、非金属材料以及含能材料有机结合,成功地研制出多种新型装甲,不断满足我军坦克等装甲车辆对于装甲防护的需求,在材料的工程化应用方面为我国装甲防护技术的发展和武器装备的现代化作出了重要贡献。

就像矛和盾的辩证关系一样,曹贺全的“必然”和“偶然”也给了我们极大的心灵触动和人生哲理启发。把磨难看成生活“必然”的洗礼,才能在苦难这块磨刀石上,把意志磨成一把锋利的刀,在之后科研道路上披荆斩棘。而“偶然”进入装甲防护课题组的背后,是他多年来对事业倾注的挚爱与忠诚,一个具备坚实和宽广基础、勤勉不懈、敢于创新的人,才能茁壮成长。


矛之利盾之坚,在点滴中创新

攻防技术,此消彼长。矛和盾,自古以来就是互相对立的两样东西,因为对立,所以互相吸引。而装甲与反装甲武器,长久以来,也是既针锋相对地激烈竞争,又相互促进发展。

在科研工作中,曹贺全一直都强调发明创新要有扎实的理论基础,因此要重视理论研究,不能只顾眼前利益,重型号轻基础,否则很难在本领域深入发展,并取得原理上的突破,从而取得原始创新。因此,在研究过程中,要深入进行抗弹和防护机理研究,在研究“盾”的同时,要研究“矛”的穿甲机理,而研究“矛”的同时,要研究“盾”的结构和防护机理。

对于什么是创新,曹贺全总结了一个公式:创新=发明+应用。他说,根据市场需求来确定研究方向,并把研究成果应用于实践从而取得经济效益,这样才完成了一个创新过程。几十年来,他的每一项发明都代表一个重大技术突破,而每项发明应用后都取得了明显的经济效益。到目前为止,他主持研发的多个型号的装甲,大多在我国坦克和装甲车辆上得到了应用,装备数量达数千台份。因此,除了直接经济效益外,装甲防护的成果主要表现在它可以保护价值千万元的坦克免遭毁伤,具有重大的军事意义和社会效益。

“不要让他人的观点掩盖你内心的声音。最重要的是,要有勇气追随自己的内心和直觉。”曹贺全非常欣赏美国已故苹果公司首席执行官乔布斯说的这句话。

他说,人要有梦想,要敢于奇思妙想,就像当初他在“梦中”发现的“管壁效应”。他至今清楚地记得,在复合装甲研制过程中,管壁效应的验证成了整个课程的技术瓶颈,近四年时间都没完成指标。那一次,曹贺全在出差的途中,深夜躺在卧铺车厢里,突然冥冥之中想到了间隙效应、钢管内壁的形状……啊,为何不可以改变钢管的角度?半梦半醒间,他一骨碌从床上爬起来,借助于车厢下微弱的灯光迅速记下瞬间的思维,画下草图,生怕丢失这宝贵的梦中的记忆。回去以后立马按图加工。打靶实验证明,这个想法是完全正确的,技术难题迎刃而解。这就是“管壁效应”的来历。20年后他又用计算机数值模拟从理论上得以证实。

所以他说,科研本身就是创新,创新并不神秘,创新就在我身边,正是用生活中的点滴创新,曹贺全完成了由均质装甲-复合装甲-反应装甲-主动装甲的不断飞越,使我国坦克装甲防护力达到国际先进水平,同时推动了国际装甲防护及反装甲弹药的发展。


最喜欢的角色是“课题组长”

美国著名将领巴顿将军曾经说过:“不要告诉别人怎么做,只要告诉他们你期望他们得到的结果,他们就会用自己的创造力让你惊叹不已。”

这是一个将军指挥千军万马的智慧,而应用在科研团队中,则可以理解为管理者只要指明方向,广大科研人员就可以发挥主观能动性,这同样需要科研带头人的智慧。

在曹贺全提供给我们的履历表中,我们注意到,在职务一栏里,除了早期的“技术员”之外,是清一色的“课题组长”。实际上,我们知道,他当过室主任,任过处长副处长,但是他说:“我还是喜欢做科研,适合带着大家做装甲。”

话语朴实而真诚得让人动容。实际上,他带领的那支装甲科研团队是中国人民解放军总装备部“九五”预先研究先进集体,他本人是总装备部预先研究先进个人,这个荣誉印证了曹贺全及其团队每个人多年来不曾停歇的奋斗足迹。

曹贺全清楚地认识到,科研是一项系统工程,每项成果往往都涉及多种学科,带头人要知识面广,要善于综合,具有非凡的想象力;同时要善于指挥、协调一个多学科、专业分类齐全、老中青结合的创新团队,课题组从1985年成立以来,之所以取得了一些成绩,与团结协作、奋力攻关是分不开的。

科技创新,人才为本,他十分关心团队建设,注重人才培养。在他的带领下,形成了一支由研究所、工厂、院校专家组成的我国反应装甲研究技术团队,团队经过二十余年的持续探索和创新,使我国反应装甲技术始终保持在国际先进行列,不断满足部队装备对于装甲防护的需求,为我军武器装备性能水平的提高提供了强有力的技术支撑。同时反应装甲技术的不断进步也促进了我国反坦克弹药技术的发展。

以踏实的行动、严谨的作风、科学的态度、大胆的设想,曹贺全把各级团体强大的融合能力、创新能力和斩关夺隘的团队攻关能力诠释得淋漓尽致,使自己与团队实现了共同的快速而稳健的前行。



您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则

QQ|申请友链|旗下论坛|小黑屋|手机版|航空航天港 ( 豫ICP备12024513号 )

GMT+8, 2018-9-24 09:22 , Processed in 0.333530 second(s), 20 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表