坦克工业之星(下)VT4

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坦克工业之星(下)VT4

2024-07-14 16:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

tips:本文仅为个人在微博论坛QQ群等公开渠道和公开出版物搜集的信息归纳总结,包含大量YY内容

21世纪初,第一款国产三代外贸主战坦克MBT2000取得了成功,在巴基斯坦的阅兵仪式上扬眉吐气。虽然MBT2000在当时并不逊于同时代的竞争对手,但是总有一颗肉刺扎在冯益柏总师的心里:这款坦克的动力舱还依靠进口。

背后的MBT2000MBT2000采用的乌克兰6TD-2动力系统

冯益柏总师:

“动力舱很长一段时间成为困扰我们的技术问题,我们从设计、从工艺、从制造都不足以支撑,因为我们工业基础很薄弱。因为我们是搞军工科研,我们老想着要把我们的产品搞到世界一流,我们不信发达国家永远能卡我们脖子,我们一定要把卡我们脖子的事去掉,我们要把所有的技术拿下来,把我们的产品推向世界一流。”

这里先为大家大致梳理一下VT4的基本型与其几种改型的大致情况与特点(个人总结,有误请指出):

1. VT4基本型:泰国与尼日利亚采购,安装了FY2爆反,使用二代288X4炮长热成像,重量52吨,发动机为1200/1300马力,可选装GL5主动防御

2. VT4A:见于2020年巴基斯坦采购的改进型号(巴方称“海德尔”),正面换装了FY4爆反(首上的FY4明显比FY2厚不少),顶部也安装了反应装甲,改装了新款的576X4炮长热成像,重量53吨,发动机同样为1200马力

注意炮塔正面没有爆反接缝,外部有一层钣金壳子包裹住了爆反

3. VT4A1:见于航展,是VT4B部分技术的前瞻,安装了最新的GL6主动防御,还搭载了无人机模块

为什么鳖就不能把车灯装爆反或膝盖上?

4. VT4B:目前最新改进型号,尚未露面,可能改进了装弹机以及新的125弹药。根据一机公众号与PPT可得知动力得到了提升(盲猜是提到1500马力)、换装高精度火炮和火控、加装无人机模块、GL6主动防御、采用大宽带数据链,提升了态势感知、全向防护能力以及作战半径等。(个人猜测全向防护能力是指加装了正面FY2T+侧面FY2SH的套件+GL6主动防御+防雷底盘)

VT4B实车应该快能看到了

一、研制发展史与曲折出口路

VT4的研制始于2009年,由617厂和其他几个单位联合研制。主要目标便是解决MBT2000的动力舱依靠进口的问题;在经历了90-3坦克项目的失败后,2012年,冯益柏团队看到了乌云里投下的一束灿烂的阳光:安装了国产大功率整体式动力包的VT4终于在包头的总装车间下线。

虽然如今VT4作为北方工业的外贸拳头产品在国际市场上发光发热,但VT4其实也经历了一段曲折的出口之路。2015年,VT4迎来了首次出国参加竞标的机会,在巴基斯坦KPT靶场,与VT4同台竞技的是来自乌克兰的T84与俄罗斯的T90。这次试验被巴方称为“对比实验”,其竞争压力之大、时间周期之长、测试科目之多、测试条件之严酷,均是之前从未经历过的,现场巴基斯坦第六装甲团团长多次根据实战需要临时调整试验方法。

两位竞标对手同时出镜

最终,VT4与T84的表现都不尽如人意,均没有通过巴方的考核,五个半月的背井离乡换来的却是令人失望的结果。据VT4传动装置的主要设计人员回忆:“我被指派参与此次保障任务,踏上一个陌生的国家,在一个完全超过国内指标要求的环境里进行高强度考核,传动装置没有经受住考核,这让我追悔莫及,为什么在国内没有好好进行高强度的台架考核和整车摸底试验?那一年,我们没有完成外方要求的试验内容,灰溜溜地返回了国内。”

图选自201所文集

2017年4月和12月,试验团队再次奔赴巴基斯坦参加用户试验,顺利通过了绝大多数科目考核并解决了遗留的几个问题。与此同时巴方前往俄罗斯考察了T90坦克并表现出购买意愿(后来因为T90出价太低被巴基斯坦怀疑有诈而放弃采购),还去了解了土耳其的阿尔泰坦克,面对高温可靠性有待提高的VT4表现得犹豫不决。不过功夫不负有心人,在VT4总共经历了三次赴巴参试,进行了大量改进后,终于在2019年赢得了客户的信任,采购了100余辆VT4,并在中方的帮助下建立组装生产线,2022年又追加了679辆的订单。

在试验中的射击比赛后,中方向乌克兰提出合作,去考察了哈尔科夫坦克厂,“本来想跟他们合作,后来放弃了。感觉就是国家或者工厂没有强力的领导,已经衰败了.....照片看,废旧的工厂,杂草乱生,人心涣散,再好的坦克和技术也只能废弃了”。后来,泰国也因乌克兰未能按时完成T84的交付任务,于2016年转向中方签订了VT4的购买协议。

并排摆放的泰国T84与VT4

二、动力

在讲解动力部分之前,让我们先抛出几个问题:

1. 何谓动力包?

2. 单流传动和双流传动是什么?液力传动又是什么?

3. 液力综传的“综”是综了什么?

西方坦克普遍采用的双流传动装置的变速机构与转向机构采用并联方式,发动机功率两路传递为变速功率和转向功率,最后汇合到汇流行星排上再传递到侧减速器,其集成度高,转向机动性好,具备中心转向功能。从豹1开始,西方逐渐开始流行可整体吊装的发动机,称为动力包(Power Pack)。将发动机、空气滤芯、散热器及风扇、传动机构全部集成在一起,只需要断开油路电路等管线,便可整体吊装。但这种结构复杂的动力系统加工和装配难度对于坦克工业始于59式坦克的我国来说无异于天方夜谭。

一直到96式坦克,我国所采用的传动装置都是仿制/仿研自苏联T54A坦克的固定轴式机械变速结构,配合二级行星转向机来分别实现坦克的直行和转向功能。三代主战坦克改为采用了双侧行星变速兼转向装置的单流传动布置;变速机构与转向机构串联,发动机的功率先经过变速机构,再经过转向机构,最后才传递到行动装置,尽管拥有占用空间小和重心低的优点,但不管是维修性能、倒车速度还是转向性能都不尽如人意。

固定轴变速传动78-4会战中的1226试验样车,采用了杜惠昌副总师设计的方向盘行驶方案

为了摆脱我国坦克传动技术严重落后的面貌,1989年的“八五”规划提出将军用履带车辆传动技术列为规划重点,作为“传动专项”开展系统攻关研究;1992年初得到国防科工委批复。1998年,以201所毛明、周光明研究员和北理工项昌乐教授为带头人,“坦克传动技术创新团队”诞生,开始运行坦克传动国防科技重点实验室。经过20多年的不懈努力,团队突破了液力机械综合传动技术、电液自动操纵技术、双流无极转向技术等复杂技术,成功研制了对应4个功率等级的Ch系列液力综传产品。目前不管是三代主战坦克、第二代炮兵底盘还是第二代步兵战车等等都采用了液力综传技术,我国装甲履带车辆的传动技术有了质的飞跃。!

国产CH系列综合传动介绍

“液力传动”即传动系统中有一个或一个以上的环节采用液力元件传递动力,例如液力变矩器、液力制动器;

液力综传部件示意

而“液力机械综合传动”是指将传动装置的部分或全部功能综合集成在一个箱体内,采用了一种或几种先进的传动类型,是转向与直行功能、液力传动与机械传动的综合;同时采用了先进的机、电、液、气复合传动操纵,并可整体吊装。他拥有很多优点:带闭锁离合器的液力变矩器能够改善车辆通过和加速性能,换挡过程的冲击也更小;多自由度多档位的行星变速机构让车辆实现了动力换挡,换挡时不用切断发动机的动力,大大提升了车辆的加速性能;

与99A一样,VT4采用了同为12V150的国产VT/E1 12缸水冷四冲程直喷式涡轮增压中冷电控柴油机,但为了适应巴基斯坦的炎热气候并提高可靠性,功率降至1200/1300马力(对应标定转速2300/2200),不过依旧有着25hp/t的单位功率,还拥有更稳定的功率输出曲线,其最大行驶里程可达500KM。与99A的纵置发动机不同,VT4采用了发动机横置布局,缩短了动力舱长度,将动力舱体积从6.9m³降至6.32m³(2485mm X 2040mm X 1216mm)。

在测试车间里等待运行测试的发动机

而其CH1000B全自动液力综传有着6个前进挡与2个倒车挡,最大前进极速可达70km/h,最大后退极速则是17km/h,有着中心转向、无极转向、自动换挡等功能。方向盘和电液自动换挡让驾驶员的驾驶操作更加简化方便,同时还为驾驶员配备了导航系统、多功能任务终端与前视/倒车影像等先进数字化设备。

巴基斯坦VT4A的展板数据方向盘排挡杆屏幕多就是信息化.jpg

这款FX0011整体式动力包还具备了状态检测与故障诊断功能,能与车内外其他子系统进行数据通信和信息共享,便于战场使用、维护、保障,提高了整车的通用质量特性水平。

国产三代主战坦克动力包体积对比状态检测与故障诊断功能让后勤保障变得更加简便

并且与自用的三代及三代大改坦克不同,VT4无需拆除炮塔侧面的附加装甲与烟幕发射器,仅需将炮塔旋转到位,打开发动机盖板后即可整体吊装动力包,而99A为拆除这些零零碎碎的东西耽误了时间,使得动力包带来的战场抢修快速性打了折扣;VT4双开门式的盖板设计比起99A的翻盖式也来得更加便捷。(99A散热器后方的格栅板需要一边抬着一边拧螺丝,如有不慎可能砸伤人)

已经拆除了炮塔侧面烟幕发射器与附加装甲的99A99和99A纵置发动机带来的不便

三、防护

作为MBT2000的后续发展型号,VT4继承了其小倾角复合装甲构型(详见前篇,这里不过多介绍),拥有一样的基础装甲防护,即炮塔和车体正面防护水平可达550mm KE/750mm CE,加装FY2爆反后则≥750mm KE/≥1300mm CE(车体首上los670,炮塔los650)。

炮塔与车体的防护构型与MBT2000基本一致冯益柏总师对VT4防护性能的描述未安装爆反的炮塔基甲炮塔复合装甲模块

与MBT2000的主要区别便在于VT4对炮塔进行了修型以及有着更好的爆反布局,这让VT4在与99A防护指标基本相同的情况下,拥有更大的装甲覆盖范围,更小的投影面积与弱点面积。(VT4的尺寸为含炮长10100mm,宽3500mm,车高2400mm)

VT4的炮塔防护能力比99A更加优秀

在VT4A及以后的改型还更换了FY4爆反,获得了抗串联战斗部的能力。也可根据客户需求在炮塔正面和车体首上装甲换装FY2T爆反、车体首下加装FY2A爆反以及覆盖大面积车体侧面的FY2SH爆反套件。

这一套下来体重可能直逼60吨FY2系列有着众多型号VT5也安装了这款爆反FY4的 出口型

一辆主战坦克在战场上的防护性能,并不只是考虑挨打时是否被击穿,而是从多个层次来考虑的:

1. 避免被发现

2. 避免被攻击

3. 避免被击中

4. 避免被击穿

5. 避免被击毁

现代坦克面对的最大威胁毫无疑问是来自树梢之上的武装直升机,他们普遍装备着如地狱火、涡流等长射程、高穿深的反坦克导弹;由于坦克一般缺乏对直升机的压制手段,有效识别和告警威胁来源就成为坦克生存性的重中之重。VT4作为新世纪的拳头外贸产品,便配备了光纤耦合体制激光告警系统,能够识别水平、高低方向的威胁,真正做到立体感知战场环境;也可联动烟幕自动释放系统为坦克迅速创造一个安全的撤离环境。

激光告警的传感器,可探测多个方向的威胁VT4的车顶安装了多处激光告警传感器释放多枚烟雾弹掩护撤退

此外,还可以根据客户需求加装主动防御系统,目前我国主要有GL5与GL6两款主动防御产品;GL5主动防御系统虽比较成熟,但并没有海外客户愿意采购,该主动防御系统拦截弹射击方向固定,只有对速度较低的火箭弹、导弹进行拦截的能力,对高速来袭的反坦克弹药无能为力,在载车达到一定的速度时甚至无法拦截来袭的破甲弹药;

这辆安装了APS的试验车与WZ123AY停在同一个大院里

而最新搭载在VT4A1与VT4B上的GL6主动防御系统则采用了高转速的快速伺服转塔来搭载拦截弹发射器,发射拦截弹的角度更加灵活,其拦截性能已经有了大幅提升,让VT4能够应对日趋复杂、威胁来源越来越多样化的战场环境。

GL6的拦截弹发射器与探测雷达

四、火力与火控

VT4依旧沿用了MBT2000的国产125mm火力系统(详见前篇),采用自研的高强度高韧性炮钢、液压身管自紧和内膛镀铬等工艺,火炮继续沿用了下置单制退机、非前抽身管的125一步炮,没有像99A一样参考2A46M改进了对称布置双制退机、前抽身管的125三步炮;

搭载22发待发弹药的自动装弹机有数字化控制面板,可双向选弹,射速为每分钟7-9发,整体结构无大改动,但由于动力包体积增大,全车携带的弹药基数相比MBT2000减至了38发。

与其他使用国产125火力系统的坦克一样,VT4也可以使用各类国产125mm弹药,如BTA4尾翼稳定脱壳穿甲弹(220mm/68.5°)、BTJ1破甲弹(180mm/68°)、BTE2杀爆弹和BTS8横向效应弹等。

125二步弹的经典绿色风帽

在近年的航展上,与上列弹药一起展出的还有目前国产最新锐125mm穿甲弹的出口版DTC10E-125,可在2000m距离穿透220mm/70.22°的均值装甲钢靶。

由于680mm的装弹机限制,二者弹体长度并没有多少差距

副武器则是配备了带独立观瞄通道(无稳定)的12.7mm遥控武器站以及7.62mm同轴机枪

VT4使用了上反稳像(指挥仪)式火控系统,火炮与观瞄分别独立稳定,具备目标自动跟踪、激光自动校炮和动态身管弯曲测量等功能;激光测距、热成像、激光架束制导等通道都整合在上反镜内,这让VT4可以以激光架束的方式引导GP125炮射导弹(240mm/68°,串联战斗部)。

YV0012A-01炮长镜激光自动校炮系统结构示意分别安装在炮长镜右侧和炮根上方GP125炮射导弹,使用激光架束制导

其YV0012A-01炮长镜为双向独立稳定,有一具1X倍率的潜望镜、缩放倍率6/10X,表观视场100/60°的昼间瞄准镜与288X4二代焦平面制冷热成像瞄具(可在10.9km的距离上发现目标温差为6℃,2.3m×2.3m的坦克大小正面目标,在3.3km内大致区分目标,2.1km内准确识别目标特征或型号);

炮长位的热成像通道显示屏右上为潜望镜,右下为昼间光学瞄具不仅车长炮长有,连驾驶员也有热成像哦基于288x4焦平面探测器的二代热成像性能

巴基斯坦订购的VT4A更换为了576X4的热成像(可在12.2km的距离上发现目标温差为6℃,2.3m×2.3m的坦克大小正面目标,在4.5km内大致区分目标,2.4km内准确识别目标特征或型号)。

车长的YV0012A-04周视指挥镜也同样为双向独立稳定的上反镜,集成了热成像与激光测距通道,可将炮长镜的图像共享显示在车长位的显示屏上;其具备了猎-歼能力,火炮可以随动于炮长瞄准镜也可以随动于车长瞄准镜,当车长发现和识别目标后,可超越调炮使炮长瞄准镜的瞄准线同步于车长瞄准镜的瞄准线,加快了车组发现目标并实施射击的反应时间。

值得一提的是,VT4是国内首款装备全电炮控的量产主战坦克,取代了过去水平方向由电机驱动,高低方向由电液驱动的模式,让调炮变得更加精准,调炮速度为水平向≥30°/s(速率陀螺仪的最大测角速度是36°/s),高低向5-7°/s的水平(目前手册里炮控性能存疑)。

五、信息化与数字化

在20 世纪 80年代后期,电子信息技术的快速发展,让坦克装甲车辆车上的各种电气和光电设备越来越多,如观瞄设备、导航系统、激光告警系统、火控系统、车际通信系统等等。这些设备和系统之间往往都是相互独立的,造成系统设备增多、装甲车辆内部布线凌乱、不便控制,设备的可靠性、维修性下降。

勒克莱尔的车电系统示意

为了解决上述存在的问题,国内从 1986 年提出并开始进行综合电子系统的研究,以国际公认的多路传输数据总线标准--美国军用标准 MIL-STD-1553B 为蓝本,制定了军用标准GJB 289-1987,最新修订到 GJB 289A-1997。通过 30 多年的努力,在信息综合一体化方面投入了很大的人力和物力,并在工程研制、体系结构优化以及总线技术研究等方面取得了丰硕的成果。

而VT4的车电系统,则是由指挥通信网+火力防护网+底盘信息网组成、基于CAN总线技术的综合车电系统。车长/炮长/驾驶员都配备了一部多功能任务终端,还搭载了VIC-2001H车内通话器,VRC-2000L超短波电台与毫米波敌我识别装置、横风传感器等设备。不仅可以可通过总线系统完成车辆的指挥、防御、导航等功能的一体化指挥控制,实现战场管理以及数字化指挥;还可以通过总线系统完成全车动力和传动装置、“三防”系统、自动灭火、全车电气设备的控制。

各种车载数字化电子设备炮长位车长位驾驶员位前视/后视影像

这种CAN总线是目前装甲车辆中应用得最广泛的总线技术,能够连接高达256个终端,最大传输速率可达 1Mb/s,具有高可靠性,通信方式灵活,开发难度低,组网简单的特点。由于CAN总线采取多主方式组网,其中任一节点故障都不影响系统整体工作,相比99A所使用的1553B总线有着更高的可靠性。且作为民用转军用的产品,CAN总线技术还有着较低的价格成本。

六、总结

其实对于现代主战坦克来说,推进系统与行走系统的重要性往往是被大家所忽视的。一款优秀的主战坦克不应仅代表当时最先进的技术水平,而应该放眼未来的几十年。目前世界主流坦克的服役时间基本都长达数十年,而支撑他们持续发光发热的,是当年研究设计人员为他们留下的冗余改造空间:一辆坦克的升级通常伴随着更厚重的装甲防护、更优秀的大威力火炮、更先进的火控炮控等等,这些都不可避免地会增加坦克的重量,这便首先对坦克的行走机构提出了要求,悬挂和负重轮等部件必须承载得住升级部件的重量;增加的重量又导致了坦克机动性的下降,这便要求坦克的动力舱也必须有改进空间以容纳更大功率的新发动机和传动装置.....例如96家族就有着96不能直接改成96A,96A不能直接改成96B的尴尬,三台车装备着不同的三代动力与传动,这也是96B仅仅只能作为比赛车活跃却无法进入现役的根结之一。

VT4作为我国目前最新锐的主战坦克,凝聚了军工人几十年来的心血,代表了坦克工业当前最高技术水平。相信作为一个优秀的武器平台,VT4以后也能够在国际市场上持续发光发热下去,发展出枝繁叶茂的改进型号。



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