铸造与焊接：细品坦克炮塔的制

铸造与焊接：细品坦克炮塔的制造装甲防护是坦克的基本特征。

在反应装甲和主动防护技术出现之前，坦克的防护能力主要是靠车体和炮塔本身的装甲提供的。

坦克炮塔的装甲结构经历了铆接－铸造、焊接－焊接的发展过程。

现代坦克炮塔主要的结构形式是铸造与焊接。

本文试图从坦克发展史和技术的角度，对这两种结构方式的特点进行一下简要的分析。

大家知道，坦克诞生于第一次世界大战中。

早期坦克的装甲厚度大都在6－30毫M左右，采用的主要是铆接的形式。

比如最早装有旋转炮塔的法国雷诺FT-17坦克，炮塔和车体都是由均质装甲板铆接而成的，装甲倾角很小，厚度只有6－16毫M。

坦克刚出现时，还没有专门研制的反坦克武器，各国陆军主要依靠地面压制火炮进行反坦克作战，火炮初速低，威力不大；坦克制造技术水平也不高，制造方便、厚度不大的铆接装甲能够满足要求。

[color=Red]铸造炮塔[/color]一战之后，随着坦克动力和材料方面的发展，坦克的技术水平有了很大的提高。

各国陆军开始大量使用反坦克炮和坦克进行反坦克作战，坦克炮和反坦克炮的口径开始逐步增大，由20毫M、37毫M、45毫M、47毫M逐步增大到50毫M、57毫M甚至76.2毫M（如苏联T－28和T－35重型坦克），采用了专门用于反坦克的穿甲弹，连步兵也大量装备了13.2和14.5毫M反坦克枪。

由于反坦克武器威力的迅速增大，坦克的装甲厚度也需要不断增加，大厚度的装甲难以再采用铆接的形式，而便于用铸造和焊接的方式实现。

于是在二战开始前，部分坦克开始采用铸造装甲，开始形成了铸造和焊接这两种不同的炮塔结构形式。

如著名的T－34坦克，炮塔为整体铸造而成，车体则采用均质装甲板焊接而成；德国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型坦克采用的是焊接炮塔；美国M3A1、M4和法国S－35坦克的炮塔和部分车体组件都是铸造的。

二战期间，反坦克武器的威力和坦克的装甲防护力都得到了大幅度的提高，以苏联坦克为例，T－34/85坦克炮塔正面装甲厚度达到90毫M，IS－2重型坦克则达到102毫M。

可以说，在二战中，除了崇尚精密机械的德国外，铸造炮塔已经被苏、美普遍采用。

在尾翼稳定脱壳穿甲弹出现之前，普通穿甲弹是主要的反坦克弹种。

普通穿甲弹可以分为尖头穿甲弹、钝头穿甲弹和被帽穿甲弹。

尖头穿甲弹头部较尖，碰击装甲板时冲击力集中，易于将装甲刺破和穿孔，适合射击较软的均质装甲，在射击硬度较大或表明硬化的装甲板时弹丸头部容易破碎，碰击有一定倾角的倾斜装甲时容易跳飞。

钝头穿甲弹头部较平钝，碰击装甲时接触面较大，弹丸头部单位面积上承受的反作用力较尖头穿甲弹小，可以减轻弹丸头部的损坏，射击倾斜装甲板时不容易跳飞，适合射击硬度较大的装甲。

被帽穿甲弹则是在较尖的头部外面焊接一个韧性较好、外形平钝的被帽，减少跳飞，被帽在碰击装甲并破损的同时，也给装甲表面造成一定的损坏，有利于完整的尖型弹体继续穿甲。

在采用普通穿甲弹和早期脱壳穿甲弹的情况下，良好的防护外形是坦克装甲防护的重要因素，在综合性能上铸造炮塔比焊接炮塔有一定的优势。

在二战后世界各国设计的第一、二代坦克采用的多数都是焊接车体和铸造炮塔，如苏联T－54、T－55、T－62、英国“酋长”、法国AMX-30、日本61、74式和德国“豹”1坦克；中国的59、69、88系列坦克采用的也都是铸造炮塔。

美国M47、M48、M60坦克的车体和炮塔则都延续了M4坦克的制造方法，全部采用铸造。

铸造炮塔均为整体铸造成型，生产比较容易。

简单地说，就是预先根据炮塔的形状制作好模具，将炽热的钢水从炼钢炉中倒入模具，冷却后再进行一些必要的修整，炮塔的铸造就完成了。

铸造炮塔的各部分装甲是整体圆滑过渡的，炮塔各部分的厚度和倾斜角都得到合理配置，可以形成良好的防护外形，通过形体防护来提高装甲的抗弹能力。

装甲具有一定的倾斜角，不但能使普通穿甲弹易于跳飞，而且能使弹丸穿过装甲所经过的距离增长。

在下图所示的倾斜装甲中，装甲厚度实际相当于（其中，b为装甲板厚度，α为弹丸轴线与装甲板法线之间的夹角，称为“着角”或“法线角”，），显然要大于装甲板厚度，提高了装甲的抗弹能力，而且法线角越大，等效装甲厚度越大。

而焊接炮塔在采用与铸造炮塔同样倾角的条件下，装甲的结构重量要比铸造炮塔高。

在防弹外形上，铸造炮塔比焊接炮塔有优势，这一点对于防护普通穿甲弹尤其有效。

由下表中列出的二战后几种坦克铸造炮塔装甲配置情况可以看出，铸造炮塔都具有良好的防弹外形，而且当时苏联坦克的防护能力比美国坦克要强。

另外，铸造炮塔的装甲利用率高，在达到同样的装甲厚度条件下，铸造炮塔的重量要比焊接炮塔轻。

但是，铸造装甲钢的密度要比轧制装甲钢低，就是说同样厚度的装甲板，铸造装甲的抗弹能力比轧制装甲差。

一般认为，同样厚度的装甲板，铸造装甲的抗弹能力是轧制装甲板的90%，即100毫M铸造装甲板抗弹能力约相当于90毫M轧制装甲板。

而且铸造装甲对铸造的质量要求很高，在铸造过程中形成的砂眼、气孔和夹砂等缺陷都会严重的影响装甲的防护能力。

同时铸造装甲对热处理的要求也很严格。

在二战时期生产的苏式坦克，因为生产场地和设备条件不好，以及为增加产量而简化了生产的工艺，生产出的坦克铸造炮塔内部缺陷较多，理论上无法被穿甲弹穿透的装甲，在战斗中却经常被击穿。

[color=Red]焊接炮塔[/color]二战后，由于普通穿甲弹难以击穿当时坦克的装甲，各国加紧研制新型穿甲弹，先后研制了旋转稳定超速脱壳穿甲弹和尾翼稳定脱壳穿甲弹。

为了保持弹丸的旋转稳定性，普通穿甲弹弹丸和旋转稳定超速脱壳穿甲弹弹芯的长径比（长度与直径的比值）不能超过4－5，穿甲能力的提高受到限制；而尾翼稳定脱壳穿甲弹长径比可以达到13－15以上（目前已超过30），初速也普遍达到1500－1800M/秒，在65度以内的着角下不易跳飞，并有明显的向装甲板法线方向转正的现象，采用了钨合金、贫铀等高密度材料作为弹芯材料，弹丸单位横断面积内的动能大，穿甲能力得到飞速提高。

目前，钨合金穿甲弹在2000M距离上垂直穿甲厚度可以达到600－700毫M以上，贫铀穿甲弹可以获得更大的穿甲厚度。

铸造炮塔的装甲厚度和倾斜角，已经无法抵御尾翼稳定脱壳穿甲弹的攻击。

碎甲弹特别适合射击较远距离上的倾斜装甲目标，能在均质装甲内表面产生崩落的碎片。

由于装药、引信、药型罩、隔板的改进和串联战斗部的出现，破甲弹的破甲能力也有了很大提高，破甲厚度由二战时期的约2倍口径提高到6倍口径以上。

尾翼稳定脱壳穿甲弹、碎甲弹的出现和破甲弹破甲能力的大幅度提高，使得单纯的均质装甲难以满足防护的要求，铸造装甲外形防护的效果也越来越不明显。

于是各国相继开始研制复合装甲并应用到坦克上。

复合装甲基本可以分为金属复合装甲、金属与非金属复合装甲两类，层数由双层和多层不等，通常外层为高硬度低韧性金属材料、内层为低强度高韧性金属材料，如果采用非金属材料则夹在中间。

因为铸造炮塔的各部分都为曲面，并且是一体成形，夹层内部空间形状复杂，限制了复合夹层内材料的结构和材料的类型。

复合装甲出现后，坦克炮塔出现了铸造与焊接并存、以焊接结构为主的形式，如苏联T－64、T－72、T －80坦克仍然采用铸造炮塔，而美国M1系列坦克、德国“豹”2坦克等则采用焊接炮塔。

焊接炮塔是由多块匀质装甲板（或者铸件）焊接组成的，工艺比铸造炮塔复杂。

焊接炮塔的生产需要大型设备来完成装甲板的轧制和成型，并且在组焊过程中需要使用工装来完成定位，而且需要大量熟练的焊接人员和焊接设备。

而焊接炮塔各部分厚度差别较大的装甲板的组焊，还需要特殊的设备和熟练的技术工人来完成加工。

所以，焊接炮塔的生产周期一般都比铸造炮塔要长。

焊接炮塔采用的轧制装甲板不会出现砂眼、气孔和夹砂等问题，防护能力稳定而且一致。

但是如果在生产中处理不好或者出现焊接缺陷，焊接炮塔的焊缝将是一个弱点，在战斗中被动能穿甲弹命中时，即使装甲没有被击穿，焊缝也有可能崩裂。

焊接炮塔因为内部空间较大，而且夹层空间规整，有利于采用比较复杂的复合材料结构，通过不同材料以不同形式的组合来提高装甲抗弹能力。

所以在采用复合装甲的情况下，焊接炮塔与铸造炮塔相比具有较大的优势，各国新研制的坦克多数都采用焊接炮塔。

当然，这并不能说明铸造炮塔就不能采用复合装甲。

苏联T－64、T－72、T－80坦克的铸造炮塔就采用了金属与非金属材料的复合装甲。

有资料称，T－72坦克的复合装甲为三层结构，内外两层分别为装甲钢板，中间为多层陶瓷与金属的夹层。

早期采用复合装甲的坦克，由于复合材料技术上的不足，在防护水平上焊接炮塔与铸造炮塔相比并不占优势，美国M1和早期德国“豹”2坦克的炮塔防护水平就不如同时期的苏联T－72、T－80坦克的炮塔防护。

但是因为采用焊接结构的装甲比铸造装甲间的夹层厚度要大，而且夹层空间比较规则，从而可以采用更加复杂的复合材料结构和更多的高性能材料。

随着金属和非金属复合材料性能的提高，焊接炮塔在防护上的优势就体现了出来。

美国采用贫铀装甲的M1A1HA坦克和德国“豹”2A4坦克列装后，装甲防护能力就开始超过苏式坦克，而且采用焊接炮塔的坦克的装甲防护力还有近一步提高的空间，并且便于采用模块装甲组件。

而采用铸造结构的复合装甲就很难在防护上取得进一步发展，俄罗斯现在也已经开始研究焊接炮塔和顶置火炮坦克。

[color=Red]铸造炮塔与焊接炮塔比具有生产工艺简单、整体结构完整的优点，而焊接炮塔在采用复合装甲的情况下防护能力比铸造炮塔要高。

所以目前在俄罗斯T系列采用的铸造炮塔和美、欧采用的焊接炮塔这两种主要炮塔结构外，还出现了一种铸造和焊接混合结构的炮塔，即炮塔基本结构采用铸造的形式（称为基体或基础装甲），充分发挥整体铸造结构的优势，同时在主迎弹面上采用焊接结构的复合装甲模块（这种复合装甲模块与M1上的固定面板和模块化夹层组成的结构不同，是把面、背板和复合夹层组合成整体的装甲模块组件）。

复合装甲模块可以更换，便于采用新研制的复合装甲，使装甲防护能力得到不断的提高，也便于更换损坏的装甲模块，尽快修复战伤坦克。

这样就可以使铸造和焊接结构互相取长补短，形成整体上优于单纯的铸造或者焊接炮塔的新结构形式。

我国坦克炮塔结构发展趋势与世界各国基本一样，我国第1、2代坦克采用了与国外1、2代主流坦克相同的铸造炮塔，96式和99式坦克采用了铸、焊混合结构炮塔和复合装甲。

[/color]可以说铸造炮塔和焊接炮塔并不存在谁比谁先进的问题，它们都是根据战术和技术的发展来发展的。

从二战后各国坦克的发展来看，在以装甲钢为主要防护手段的时期，铸造炮塔是各国普遍采用的结构形式，在复合装甲出现后，就形成了铸造和焊接并存的情况，目前看来焊接炮塔结构形式的性能更好。

无论铸造炮塔、焊接炮塔还是混合结构炮塔，都可以通过采用反应装甲、主动防护技术来进一步提高坦克的防护力。