坦克炮塔鑄造與焊接之爭，哪個防護能力更強？

裝甲防護是坦克的基本特徵。在反應裝甲和主動防護技術出現之前，坦克的防護能力主要是靠車體和炮塔本身的裝甲提供的。坦克炮塔的裝甲結構經歷了鉚接－鑄造、焊接－焊接的發展過程。現代坦克炮塔主要的結構形式是鑄造與焊接。接下來對這兩種結構方式的特點進行簡要的分析。

坦克誕生於第一次世界大戰中。早期坦克的裝甲厚度大都在6－30毫米左右，採用的主要是鉚接的形式。比如最早裝有旋轉炮塔的法國雷諾FT-17坦克，炮塔和車體都是由均質裝甲板鉚接而成的，裝甲傾角很小，厚度只有6到16毫米。坦克剛出現時，還沒有專門研製的反坦克武器，各國陸軍主要依靠地面壓制火炮進行反坦克作戰，火炮初速低，威力不大；坦克製造技術水平也不高，製造方便、厚度不大的鉚接裝甲能夠滿足要求。

鑄造炮塔

一戰之後，隨着坦克動力和材料方面的發展，坦克的技術水平有了很大的提高。各國陸軍開始大量使用反坦克炮和坦克進行反坦克作戰，坦克炮和反坦克炮的口徑開始逐步增大，由20毫米、37毫米、45毫米、47毫米逐步增大到50毫米、57毫米甚至76.2毫米（如蘇聯T-28和T-35重型坦克），採用了專門用於反坦克的穿甲彈，連步兵也大量裝備了13.2和14.5毫米反坦克槍。

由於反坦克武器威力的迅速增大，坦克的裝甲厚度也需要不斷增加，大厚度的裝甲難以再採用鉚接的形式，而便於用鑄造和焊接的方式實現。於是在二戰開始前，部分坦克開始採用鑄造裝甲，開始形成了鑄造和焊接這兩種不同的炮塔結構形式。如著名的T-34坦克，炮塔為整體鑄造而成，車體則採用均質裝甲板焊接而成；德國III、IV、V型坦克採用的是焊接炮塔；美國M3A1、M4和法國S-35坦克的炮塔和部分車體組件都是鑄造的。二戰期間，反坦克武器的威力和坦克的裝甲防護力都得到了大幅度的提高，以蘇聯坦克為例，T-34/85坦克炮塔正面裝甲厚度達到90毫米，IS-2重型坦克則達到102毫米。可以說，在二戰中，除了崇尚精密機械的德國外，鑄造炮塔已經被蘇、美普遍採用。

在尾翼穩定脫殼穿甲彈出現之前，普通穿甲彈是主要的反坦克彈種。普通穿甲彈可以分為尖頭穿甲彈、鈍頭穿甲彈和被帽穿甲彈。尖頭穿甲彈頭部較尖，碰擊裝甲板時衝擊力集中，易於將裝甲刺破和穿孔，適合射擊較軟的均質裝甲，在射擊硬度較大或表明硬化的裝甲板時彈丸頭部容易破碎，碰擊有一定傾角的傾斜裝甲時容易跳飛。鈍頭穿甲彈頭部較平鈍，碰擊裝甲時接觸面較大，彈丸頭部單位面積上承受的反作用力較尖頭穿甲彈小，可以減輕彈丸頭部的損壞，射擊傾斜裝甲板時不容易跳飛，適合射擊硬度較大的裝甲。被帽穿甲彈則是在較尖的頭部外面焊接一個韌性較好、外形平鈍的被帽，減少跳飛，被帽在碰擊裝甲並破損的同時，也給裝甲表面造成一定的損壞，有利於完整的尖型彈體繼續穿甲。在採用普通穿甲彈和早期脫殼穿甲彈的情況下，良好的防護外形是坦克裝甲防護的重要因素，在綜合性能上鑄造炮塔比焊接炮塔有一定的優勢。在二戰後世界各國設計的第一、二代坦克採用的多數都是焊接車體和鑄造炮塔，如蘇聯T-54、T-55、T-62、英國“酋長”、法國AMX-30、日本61、74式和德國“豹”1坦克；中國的59、69、88B系列坦克採用的也都是鑄造炮塔。美國M47、M48、M60坦克的車體和炮塔則都延續了M4坦克的製造方法，全部採用鑄造。

鑄造炮塔均為整體鑄造成型，生產比較容易。簡單地說，就是預先根據炮塔的形狀製作好模具，將熾熱的鋼水從鍊鋼爐中倒入模具，冷卻後再進行一些必要的修整，炮塔的鑄造就完成了。

鑄造炮塔的各部分裝甲是整體圓滑過渡的，炮塔各部分的厚度和傾斜角都得到合理配置，可以形成良好的防護外形，通過形體防護來提高裝甲的抗彈能力。裝甲具有一定的傾斜角，不但能使普通穿甲彈易於跳飛，而且能使彈丸穿過裝甲所經過的距離增長。而焊接炮塔在採用與鑄造炮塔同樣傾角的條件下，裝甲的結構重量要比鑄造炮塔高。

在防彈外形上，鑄造炮塔比焊接炮塔有優勢，這一點對於防護普通穿甲彈尤其有效。鑄造炮塔都具有良好的防彈外形，而且當時蘇聯坦克的防護能力比美國坦克要強。另外，鑄造炮塔的裝甲利用率高，在達到同樣的裝甲厚度條件下，鑄造炮塔的重量要比焊接炮塔輕。但是，鑄造裝甲鋼的密度要比軋制裝甲鋼低，就是說同樣厚度的裝甲板，鑄造裝甲的抗彈能力比軋制裝甲差。一般認為，同樣厚度的裝甲板，鑄造裝甲的抗彈能力是軋制裝甲板的90%，即100毫米鑄造裝甲板抗彈能力約相當於90毫米軋制裝甲板。而且鑄造裝甲對鑄造的質量要求很高，在鑄造過程中形成的砂眼、氣孔和夾砂等缺陷都會嚴重的影響裝甲的防護能力。同時鑄造裝甲對熱處理的要求也很嚴格。在二戰時期生產的蘇式坦克，因為生產場地和設備條件不好，以及為增加產量而簡化了生產的工藝，生產出的坦克鑄造炮塔內部缺陷較多，理論上無法被穿甲彈穿透的裝甲，在戰鬥中卻經常被擊穿。

焊接炮塔

二戰後，由於普通穿甲彈難以擊穿當時坦克的裝甲，各國加緊研製新型穿甲彈，先後研製了旋轉穩定超速脫殼穿甲彈和尾翼穩定脫殼穿甲彈。為了保持彈丸的旋轉穩定性，普通穿甲彈彈丸和旋轉穩定超速脫殼穿甲彈彈芯的長徑比（長度與直徑的比值）不能超過4至5，穿甲能力的提高受到限制；而尾翼穩定脫殼穿甲彈長徑比可以達到13至15以上（目前已超過30），初速也普遍達到1500到1800米/秒，在65度以內的着角下不易跳飛，並有明顯的向裝甲板法線方向轉正的現象，採用了鎢合金、貧鈾等高密度材料作為彈芯材料，彈丸單位橫斷面積內的動能大，穿甲能力得到飛速提高。目前，鎢合金穿甲彈在2000米距離上垂直穿甲厚度可以達到600到700毫米以上，貧鈾穿甲彈可以獲得更大的穿甲厚度。鑄造炮塔的裝甲厚度和傾斜角，已經無法抵禦尾翼穩定脫殼穿甲彈的攻擊。碎甲彈特別適合射擊較遠距離上的傾斜裝甲目標，能在均質裝甲內表面產生崩落的碎片。由於裝葯、引信、葯型罩、隔板的改進和串聯戰鬥部的出現，破甲彈的破甲能力也有了很大提高，破甲厚度由二戰時期的約2倍口徑提高到6倍口徑以上。

尾翼穩定脫殼穿甲彈、碎甲彈的出現和破甲彈破甲能力的大幅度提高，使得單純的均質裝甲難以滿足防護的要求，鑄造裝甲外形防護的效果也越來越不明顯。於是各國相繼開始研製複合裝甲並應用到坦克上。複合裝甲基本可以分為金屬複合裝甲、金屬與非金屬複合裝甲兩類，層數由雙層和多層不等，通常外層為高硬度低韌性金屬材料、內層為低強度高韌性金屬材料，如果採用非金屬材料則夾在中間。因為鑄造炮塔的各部分都為曲面，並且是一體成形，夾層內部空間形狀複雜，限制了複合夾層內材料的結構和材料的類型。複合裝甲出現後，坦克炮塔出現了鑄造與焊接並存、以焊接結構為主的形式，如蘇聯T-64、T-72、T-80坦克仍然採用鑄造炮塔，而美國M1系列坦克、德國“豹”2坦克等則採用焊接炮塔。

德國“豹”2主戰坦克

焊接炮塔是由多塊勻質裝甲板（或者鑄件）焊接組成的，工藝比鑄造炮塔複雜。焊接炮塔的生產需要大型設備來完成裝甲板的軋制和成型，並且在組焊過程中需要使用工裝來完成定位，而且需要大量熟練的焊接人員和焊接設備。而焊接炮塔各部分厚度差別較大的裝甲板的組焊，還需要特殊的設備和熟練的技術工人來完成加工。所以，焊接炮塔的生產周期一般都比鑄造炮塔要長。焊接炮塔採用的軋制裝甲板不會出現砂眼、氣孔和夾砂等問題，防護能力穩定而且一致。但是如果在生產中處理不好或者出現焊接缺陷，焊接炮塔的焊縫將是一個弱點，在戰鬥中被動能穿甲彈命中時，即使裝甲沒有被擊穿，焊縫也有可能崩裂。

焊接炮塔因為內部空間較大，而且夾層空間規整，有利於採用比較複雜的複合材料結構，通過不同材料以不同形式的組合來提高裝甲抗彈能力。所以在採用複合裝甲的情況下，焊接炮塔與鑄造炮塔相比具有較大的優勢，各國新研製的坦克多數都採用焊接炮塔。當然，這並不能說明鑄造炮塔就不能採用複合裝甲。蘇聯T-64、T-72、T-80坦克的鑄造炮塔就採用了金屬與非金屬材料的複合裝甲。有資料稱，T-72坦克的複合裝甲為三層結構，內外兩層分別為裝甲鋼板，中間為多層陶瓷與金屬的夾層。早期採用複合裝甲的坦克，由於複合材料技術上的不足，在防護水平上焊接炮塔與鑄造炮塔相比並不佔優勢，美國M1和早期德國“豹”2坦克的炮塔防護水平就不如同時期的蘇聯T-72、T-80坦克的炮塔防護。但是因為採用焊接結構的裝甲比鑄造裝甲間的夾層厚度要大，而且夾層空間比較規則，從而可以採用更加複雜的複合材料結構和更多的高性能材料。隨着金屬和非金屬複合材料性能的提高，焊接炮塔在防護上的優勢就體現了出來。美國採用貧鈾裝甲的M1A1HA坦克和德國“豹”2A4坦克列裝後，裝甲防護能力就開始超過蘇式坦克，而且採用焊接炮塔的坦克的裝甲防護力還有近一步提高的空間，並且便於採用模塊裝甲組件。而採用鑄造結構的複合裝甲就很難在防護上取得進一步發展，俄羅斯現在也已經開始研究焊接炮塔和頂置火炮坦克。

鑄造炮塔與焊接炮塔比具有生產工藝簡單、整體結構完整的優點，而焊接炮塔在採用複合裝甲的情況下防護能力比鑄造炮塔要高。所以目前在俄羅斯T系列採用的鑄造炮塔和美、歐採用的焊接炮塔這兩種主要炮塔結構外，還出現了一種鑄造和焊接混合結構的炮塔，即炮塔基本結構採用鑄造的形式（稱為基體或基礎裝甲），充分發揮整體鑄造結構的優勢，同時在主迎彈面上採用焊接結構的複合裝甲模塊（這種複合裝甲模塊與M1上的固定面板和模塊化夾層組成的結構不同，是把面、背板和複合夾層組合成整體的裝甲模塊組件）。複合裝甲模塊可以更換，便於採用新研製的複合裝甲，使裝甲防護能力得到不斷的提高，也便於更換損壞的裝甲模塊，儘快修復戰傷坦克。這樣就可以使鑄造和焊接結構互相取長補短，形成整體上優於單純的鑄造或者焊接炮塔的新結構形式。

我國坦克炮塔結構發展趨勢與世界各國基本一樣，我國第1、2代坦克採用了與國外1、2代主流坦克相同的鑄造炮塔，96式和99式坦克採用了鑄、焊混合結構炮塔和複合裝甲。

可以說鑄造炮塔和焊接炮塔並不存在誰比誰先進的問題，它們都是根據戰術和技術的發展來發展的。從二戰後各國坦克的發展來看，在以裝甲鋼為主要防護手段的時期，鑄造炮塔是各國普遍採用的結構形式，在複合裝甲出現後，就形成了鑄造和焊接並存的情況，目前看來焊接炮塔結構形式的性能更好。無論鑄造炮塔、焊接炮塔還是混合結構炮塔，都可以通過採用反應裝甲、主動防護技術來進一步提高坦克的防護力。根據坦克技術的發展，隨着主動防護技術和新型坦克武器的發展，無人炮塔或者頂置火炮坦克就會出現，目前意義上的坦克炮塔也許會成為歷史，坦克的裝甲防護又將進入一個新的時期。