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(馳車3的砲塔部分照片.砲塔前半部傾斜.除了有利於避彈.也讓車長觀測視野稍加好些)


二、戰車砲塔設計
外形設計良好的戰車砲塔可提高整體防護性能,同時降低砲塔被發現或命中的機率,但是以上的要求卻常造成砲塔設計上的矛盾,例如防護性強與重量的矛盾矮小外形與塔內空間要求的矛盾前部裝甲厚、火砲大與要求前後平衡的矛盾、防護性與密封性的矛盾等,因此,砲塔設計較車身設計困難一些。
一般而言,鑄造砲塔雖較容易獲得合理的防彈外形,但製造與施工則較困難,且不易加裝防護裝甲,故目前戰車砲塔均大幅採用銲接接合的設計,而配合各種附加裝甲的配置,使其達到最佳的防護力。
一般戰車砲塔之外形整體設計需注意下列重點
需具有全車最強的防護性,包括全車最厚最強的裝甲。
力求矮小的外形與較小的正面投影面積。
砲塔內的空間需滿足乘員戰鬥和裝備配置的需要。
具有足夠的剛性和強度,以承受大口徑戰車砲的後座力。
重量分佈平均,使砲塔在不同地形下回轉得以輕便迅速。
拆裝火砲迅速方便,砲塔整體密閉性高。
砲塔外形設計
考量:
戰鬥艙的配置中初步決定了砲塔的最小基本尺寸,例如由火砲最大俯角及裝填手在車內的高度確定塔體高度,由砲耳軸位置和砲尾及砲管後座長度等,決定座圈最小直徑,由吊裝動力包件的需要,決定砲塔的最小迴轉半徑等。
砲塔的生產方法和結構形式,可以按需要擴大以上最小尺寸,形成所需的砲塔空間與基本外形,其設計之考量重點如下:
砲塔左右基本對稱。
基本對稱的塔型便於造形鑄造,也可保持左右平衡,但由於左、右內部要求不同,也可能使砲塔外形略有不同。
砲塔前低後高,前小後大。

由於需滿足火砲俯角要求和便於向前觀察,故形成塔頂前低後高,同時為便於操作,砲塔內各種裝置和設備常配置於戰鬥乘員之前砲塔也常採取前小後大的外形,以符合正面防護的需要和便於平衡,特別是對鑄造砲塔,常盡量採取裙大頂小(上窄下寬)之構型,並增加傾斜。
砲塔裝甲前厚後薄、下厚上薄。
合理分配的砲塔裝甲厚度是綜合考慮防護的需要和傾斜角度的結果,採用軋製裝甲和複合裝甲能形成不同厚度的級差,而鑄造砲塔則是採取逐漸過渡的厚度。前厚後薄是從加強正面抗彈能力的角度來考量,但這和砲塔的平衡相矛盾,因此,常使後部與側部之厚度相同。
砲塔高度盡量矮小,以滿足內部空間要求。



(豹2式的裝填手區間.這個高度從砲塔弔籃底部到頂部裝甲為止.高度頂多只能到180公分.所以戰車內部空間遠遠不如外頭人所想的寬敞.)



(馳車式的砲手席.這裡的高度頂多只有130~140公分)



(這位馳車砲手的塊頭不小.坐在那窄窄的位子上並不輕鬆)


砲塔內部有三種要求高度,中間部分是火砲最大俯角的要求高度,一側是裝填手站立工作所要求的高度,另一側是為射手和車長觀察方便所要求高度,這三個高度可以分別處理,但應有適當的連續性,過分突出將成為最不安全處。



(馳車的砲塔.從最開始的MK.1到現在的MK.4在設計上相當重視避彈效果)



戰車砲塔前方鋼板傾斜,可增加車長向下方觀測之能力。
砲塔尾部須抬高,使砲塔旋轉時不會碰到駕駛手頭部
抬高後之空隙可使空氣進入引擎艙而增加對引擎之冷卻作用



(豹2式的引擎.要拍到這個畫面必須把巨大的砲塔指向車身側面才能看到)


砲管與引擎蓋間設計預留空隙避免在車身最大製造誤差時,砲管旋轉至後方而碰到引擎室上方蓋板
砲塔與車身之間須有間隙,可避免當砲塔下側尖端被砲彈擊中,致使裝甲產生變形擠住砲塔環
一般鑄造砲塔的形狀不規則,各處厚度均不相同,用圖形難以完全表達清楚準確,要配合模型來修改圖形,比較有效的表達方式是在視圖之外採用較多的斷面圖,可以準確表明傾斜角和厚度的變化情況,生產中可以據此作若干樣板。且由於砲塔形狀不規則,設計中計算砲塔的重力矩平衡時,需計算塔體的重量和重心位置,而砲塔設計一般均取砲塔迴轉中心線、塔裙端面和耳軸中心線作為設計尺寸的基準
目前由於電腦科技的進步,已經廣泛使用專業化的設計軟體,故可以充分掌握並表達所有設計上的空間與尺寸,且利於進行各式模擬與計算,甚至以虛擬實境的方式,使設計者與使用者得以充分完成溝通,並使研發初期所耗費的人力資源與研發設計時程減至最低,而得以儘速完成設計的最佳化。
砲塔尾撐的兩種基本形式,後方凸出一塊尾撐是為了平衡前方的砲管重量,而使砲塔重心能夠維持在車輛中央位置,且避免使砲塔軸承於砲塔轉動時,因遭受徑向壓力而損壞。此種盒型尾撐不僅可用以平衡砲塔軸承之載重壓力,且可用來儲存彈藥、通信裝備及雜物


File:AMX30.jpg
(法軍AMX-30)


法國主戰車使用的砲塔鋼板不厚,未考慮使用於重型戰車上,因為重型戰車砲塔鋼板較厚,穿甲彈打在砲塔上無法貫穿,很可能沿砲塔向下貫穿最脆弱之砲塔環而進入車身。




(T-54)


蘇聯T-54T-55等戰車所採用,其外形為整體斜面。



(曇花一現的M60A2)


M60A2所採用,目前已經成為現代砲塔設計之趨勢,其設計考量為儘量減低砲塔暴露面積,所以正面面積非常小,左右各有30度角之側斜面,得以提供良好之防護力。




(新加坡陸軍的AMX-13)


法國設計之擺動式砲塔,法製AMX13砲塔即使用此形式,當砲管抬高射擊時,此種設計得以遮蔽砲管下方形成的缺口,但因重量增加,且密封不佳,故只適用於輕型戰車。

砲塔基本構型:
傳統構型
傳統砲塔內有兩員乘員,所需空間大,砲塔在全車之配重比約佔全車35%,隨著乘員配置不同,車長及射手分別置於砲塔左右,而成為主砲置中與主砲偏置構型等,分述如下:





(二人與三人砲塔的不同)


主砲置中構型
(
編按:此文為傳統的雙人砲塔,以T-34/76為代表、車長必須兼任射手,裝填手在另一側)
傳統主力戰車的砲塔一直採用中央砲塔位置設計,也就是駕駛座在前,隨後包含砲塔的戰鬥艙,最後則為發動機與傳動設備,中央砲塔位置設計的戰車整體構型較為平衡,駕駛的視野較佳。此構型設計之優點為砲塔空間大,配置對稱,重心較易平衡,砲塔操作較滑順,且自動裝填裝置與彈藥架置於砲塔正後方,機構設計容易。它的缺點在於砲塔所需空間較大,為增強防護,全車重量常常超過50公噸,且車長與射手間相隔主砲,車長不易與射手通聯(或是射手與裝填手不易聯繫)
(
編按:所以在往後的砲塔設計中,將指揮權責再細分,成為一個獨立的車長、獨立的射手、專職的裝填手,而這個設計也成為現代的主流)


File:M8-Ridgeway-AGS.gif



(至今已被冷凍的M8-AGS)


主砲偏置構型(此構型常與自動裝填系統搭配、如遲遲未受青睞的M-8)
構型重量分配不對稱,其重心設計較複雜,但與傳統構型最接近,使用者接受程度較高,且砲塔空間大,車長位於射手後方,車長對射手之溝通較為方便。但砲塔重量分配不對稱,砲塔操作較不順暢,且因為配合配重而採用的隔艙化設計,使得自動裝彈系統及彈藥架設計更為複雜




 


(RAM/RS AAV7A1)

低矮型單人砲塔構型:(此型砲塔比較不會出現在主力戰車上,反而是步兵戰車或是APC較常見,主砲也僅限於速射砲規格)
此型戰車之車長坐於砲塔內,而射手及駕駛於底盤內(也有射手在砲塔內而車長坐在車身內的設計,如AAV7),由於砲塔內乘員僅有一員,所需空間小,砲塔在全車配重比達25%左右。其優點為車身低矮,所需空間小,佈彈面積優於傳統構型,戰車存活率高,且降低全車重量後,機動性能可提升。但因車長與射手分別位於砲塔及底盤,兩者間之視訊與通訊傳輸技術層次較高,隔艙化設計亦較複雜,且重量分配不對稱,砲塔操作較不順。


(M1126史崔克)


低矮型無人砲塔構型(史崔克Stryker裝甲車的頂置武器站Remote_Weapon_Station就是這類的代表)
車長、射手及駕駛完全坐於底盤內,砲塔空間進一步縮小,砲塔(戰鬥重量)在全車之配重比降低至20%左右。由於底盤多二位乘員,再加上砲塔空間大幅縮小,大部分原本位於砲塔上之裝備,勢必須移於底盤,再加上自動裝彈系統及彈藥架等,底盤內之空間更是捉襟見肘。其優點為受彈面縮小,降低中彈機率,人員及戰車之存活率提高。但因觀測系統通常置於砲塔上,若加上車長獵殺系統,則視訊傳輸更形複雜,再加上砲塔空間大幅縮小,重量分配不均,重心設計不易。




(M1128_Mobile_Gun_System火力支援型史崔克)


外置式火砲構型:
(
目前此構型尚未出現在主力戰車上,史崔克M1126 MGS是唯一以此火砲配置的武裝載具)
外置火砲構型由於火砲完全由外部的砲耳支撐,沒有砲塔的存在使戰車的戰術高度可大為降低,如美國通用公司所發展之AGS輕型戰車即是此一型砲塔之代表。從戰車重量的配比關係中得知裝甲所佔的比例為46%,其中砲塔部分即佔所有裝甲重量的75%。因此若能減輕砲塔重量,將能有效降低整個戰車的重量。由於砲塔重量大部分來自裝甲,因此若採外置火砲構型設計,就能大量減少為了保護乘員所需的裝甲。由此可知,在砲徑相同時,採用外置火砲構型的戰車較小也較輕。不過由於主砲暴露在外,砲彈裝填須採用自動裝填機,且勢必考慮系統的防護,因此若考慮以主力戰車同級的防護力來安裝裝甲的話,前述在重量上所獲得的優點就會被抵消。此外,由於慣性增加,火砲射控系統也必須是重型而控制功率大者。其優點同樣為佈彈面最小,人員及戰車之存活率提高。且彈藥及自動裝彈系統於砲塔後方,便於隔艙化設計。其
缺點為火砲及自動裝彈系統暴露於敵火下,極易受損而喪失攻擊能力,且砲塔空間大幅縮小,加上自動裝彈系統及彈藥架等,故需犧牲彈藥攜行量或巡行里程


砲塔設計加演:攻擊之神.防禦之神.觀測之神在砲塔上的角力




 


參、結論
戰車的發展是維持地面防衛武力中不可或缺的條件,目前CM11M60A3是我國在未來10年間陸軍戰車的主力,而CM11戰車是陸軍戰甲車發展中心於民國78年所製造裝配完成,M60A3戰車則為民國84年引進的美國備役戰車,此兩型戰車原有的車身與各系統的構型,均為20年以上的設計,故許多的系統設計已經不符合未來所需,最重要的是,此兩型車種均為美陸軍之上一代產品,故無論是後續發展或保修料件獲得等均成問題,所以發展新型戰車,是我陸軍邁向新世紀的第一要務,而發展新戰車的關鍵點在於如何配合作戰單位與使用者的需,完成車身構型的整體規劃與設計,在前文中述及戰車外形整體設計之重點,即在於規劃並設計出最佳化的車身與砲塔,其結構優良並具有足夠強度以承受各種負荷,擁有較佳的整體防護性能與防彈外形,並配合良好的內部容積,同時需強調人員操作與內部通聯等因素。完成戰車車身構型的整體規劃與設計後,則進入戰車各系統的專業設計,此時所涉及之系統研發、技術經驗、製造整合能力,甚至整體後勤等,均是目前我國尚待加強之處,故仍需配合其他專業廠商共同參與,或共同開發重要料組件,以降低研發初期投資風險、縮短研發期程,並得以大幅提高系統整體可靠度。
(
編註:看到這段結論真是不勝噓唏………喊了這麼多年,依舊毫無成績,更不用說成果在哪裡)
參考資料
一、陸軍後勤學術季刊22期:戰車車身設計與裝甲配置研究。
二、戰車的裝甲配置與防護:戰車裝甲車輛季刊(中共)19972期。
三、戰甲車概論:陸軍兵工整備發展中心編印。


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國軍目前最大的問題不僅僅是在齊頭式平等的精實下的自廢武功.也存在著國軍完全沒有體認到在台灣這個海島上陸軍該扮演的角色.


究竟是要據點防衛還是快速移防.到現在依舊看不到一個明確的方針.


若要據點防衛.就必須在精實案中擴編裝甲部隊.將裝步單位一併擴編.甚至攻擊直升機也必須納入裝甲部隊的編制指揮下.而且戰車在設計上必須特重持續作戰能力.戰場生存能力為絕對優先.


若要快速移防.同樣也必須擴編裝甲部隊.而且必須增加輔助輪型裝甲車輛的數量.甚至在選擇或是改良戰車上必須以速度.火力為絕對最優先考量.


但.....現在什麼也不是.


現役的所有戰車因為後勤被精實.妥善率一路掉.


而本來寄予厚望的雲豹.卻因為最基本的裝甲材質的問題.前景因此蒙上陰影.



(ZTZ-99的駕駛席)


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國軍.真的要等到兵臨城下.才能了解自己的愚蠢嗎?

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    PZ.BLACKCAT 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()