必发88级核潜艇究竟牛在哪,钨铀之争

  出品:科普中国

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  出品:科普中国军事科技前沿

  作者:西南交通大学国防教育协会

  作者:李 杰

  作者:鹰击长空J10

  监制:光明网科普事业部

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  说到各国主战坦克(MBT Main Battle Tank)普遍使用的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),就不得不提到弹芯材料的钨铀之争。目前广泛应用于各型杆式穿甲弹弹芯的材料是贫铀合金与钨合金,二者材料性能的优劣一直以来都是大家津津乐道的话题。

  2018年4月13日,英国临时成立的“战时内阁”紧急宣布:英国将加入美国的军事行动!很快,英国皇家海军3艘“机敏”级核潜艇便接到作战命令,进入地中海海区准备发射“战斧”巡航导弹对叙利亚境内的军事目标进行打击。英国皇家海军此番派遣的“机敏”级攻击型核潜艇,堪称当今全球最先进的攻击型核潜艇之一;虽然它的名声不及美国海军“海狼”级核潜艇和俄罗斯海军“亚森”级核潜艇,但是若论其作战性能丝毫不逊色前两者。相反,在诸多方面,如安静性、探测通信、打击手段等不少方面甚至要超出前者;通俗地说,就是它不仅能“能隐身”,而且还“耳朵灵”和“拳头硬”。

  说起英国“日不落”皇家海军,人们想起的总是那种巨舰大炮feel。但是进入新世纪以来,英国面临着新战争模式下的装备换代与战略转型,暨从早先的维护殖民地安全的巨舰全球部署,向日常巡逻、战斗支援、近海防御为主的“轻”军事装备理念转变。毕竟在英美同盟日益牢固的大背景下,英国要做的也许真的只是守好近海和巡逻哨戒。

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  2018年4月13日,在著名的朴茨茅次海军基地,英国女王主持仪式,英国皇家海军第二批次五艘新型 “河流”级近海巡逻艇中的首艘“福斯”号开始服役。这艘艇之所以可以成功服役,最大的价值在于其超高的“性价比”——高性能的同时造价不高,而这正是英国海军此次此刻最需要的。

  美国M829A2型APFSDS脱壳的瞬间

  (图片:网络来源)

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  一般来说,在同等情况下贫铀合金的侵彻能力较钨合金高10~15%,这是由于贫铀合金材料的临界绝热剪切应变率较低,易发生绝热剪切断裂,即“自锐”效应。而钨合金在穿甲过程中,穿杆头部会“自钝”,致使侵彻阻力增大,侵彻力深度降低。

  一是“机敏”级核潜艇具有极佳的安静型。众所周知,无论潜艇还是核潜艇,其最突出且最应具备的战技术性能就是安静性与隐蔽性。“只有最有效地隐蔽自己,才能最可靠地打击对方!”该级核潜艇经过全面优化的精心设计与建造,整个艇体表面非常光滑简洁。同时,艇上安装了世界上第一艘不用螺旋桨的喷水推进装置;由于完全去除了螺旋桨噪声,加之能潜至610米深的水下,因此它的安静性明显增加。更令人叫绝的是,该级艇艇体表面敷设了3.9万块最新改进的消声瓦(既能吸收外部噪声,也能防止内部噪声传出)。经过各种消声减振措施的综合运用,“机敏”级整艇安静性极佳,其噪声仅有100分贝,回波信号比一条小鲸鱼还小。

  近海巡逻艇三舰艇编队(图片:网络来源)

  下图为纯钨、钨合金和铀合金材料弹芯穿甲过程中弹头的行为特征。

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  新战争模式下的“变化之路”

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  (图片:网络来源)

  进入新世纪后,战争模式与国家实力生态发生了巨大变化。曾经在60年代英国皇家海军仍抱有“世界海军”的豪情壮志,维持着包括7艘航空母舰在内,共计400余艘舰艇的庞大海军。随着时间的推移,航母巨大的开销早已让英国政府不堪重负。而随着1982年马岛海战的爆发,这支老牌海军力量做出最后奋力一搏后,再也无力支撑。

  自钝与自锐效果。注:Pure W——纯钨;WHA(Tungsten Heavy Alloy)——高密度钨合金;DU-3/Ti ——一种贫铀合金材料(含Ti/V,钛/钒)

  二是“机敏”级上装有世界上最先进的探测搜寻与通信系统。该级艇上装设有非常先进的2076型整合式主/被动声纳系统,整合有2074型舰首主/被动阵列声纳、宽孔径侧面被动阵列声纳、拖曳阵列声纳,以及敌方主动声纳截收系统; “机敏”级后期改进型可能还会换装新型的适形阵列声纳系统。该级艇装备有新型CM-010非穿透性光电潜望镜组,包含低光度电视摄影机、红外线热影像仪与稳定性等装备。光电桅杆省略了传统光学通道(由面镜组一路反射至于底下的接目镜让人员观看),因此不需要穿透压力壳,光电潜望镜的性能与功能比传统潜望镜更为多元,能在伸出水面后迅速进行360度影像扫瞄,在极短时间内完成侦搜,并将信息存储到计算机里,减少潜望镜在海面的暴露时间。不仅如此,该级艇除安装有高性能潜望镜外,还安装有1007型I频平面搜索雷达、IFF敌我识别系统、电子支援系统,以及通讯情报截收装置等;能对电子情报进行截收、识别与定位,乃至通讯监视。正是基于上述优异的综合信息管理能力,因而该艇又被誉为“浮动的国家通信总局”。

  而随着英国经济的持续低迷,皇家海军也接连退役了包括“卓越”号航母在内的众多高开销装备,转而发展“小快灵”的近海舰艇。而近海巡逻舰这个概念便应运而生。顾名思义,该舰担负的任务就是近海巡逻,28节的航速外加5500海里的航程,足以应对英伦各岛的巡航任务。至于像马岛海战那种级别的跨洲级战争,现阶段的英国皇家海军既无需准备,也无力准备。

  由图可见,在同等弹芯直径条件下,贫铀合金穿甲通道直径最小,穿甲阻力最小。

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  另外,贫铀易燃,在穿甲后具有强烈的纵火作用,对车辆成员有更强的杀伤效果,更容易引发二次效应。

  (图片:网络来源)

  近海巡逻艇排水量不大,但具备直升机平台。(图片:网络来源)

  但是贫铀也有缺点:

  三是“机敏”级艇上已装备或拟将装备多种武器,具有相当强大的打击威力。该级艇并没有盲目跟风安装垂直发射系统,而是配备了比以往多一管的六具533mm鱼雷管,艇上鱼雷舱的武器搭载量增至30件,全艇总可携带36件武器。“机敏”级的鱼雷发射系统能发射英国自制的第二代“旗鱼”鱼雷(采用大推力热力发动机驱动,最大速度高达80-90节)、美制AGM-84“鱼叉”反舰导弹、美制“战斧”BLOCK-3/4型巡航导弹,以及各式水雷等。下一步,还打算配备水下遥控无人载具(UUV),以及研拟中FOSM计划的光纤/目视导引短程多用途导弹武器系统等新装备;FOSM导弹主要用于近岸环境下对付敌方快艇,以及反潜固定翼/旋翼机等空中目标,以有效应付地区性冲突和恐怖分子袭击。

  “适合的”才是“最好的”

  贫铀具有放射性,会威胁坦克装甲车辆成员的健康,燃烧过程中产生的放射性烟气被吸入后会造成严重内照射。

  “机敏”级核潜艇拥有如此高强的本领,你能说它不牛吗?!

  作为联合国的常任理事国,英国在海军投入方面虽然大不如前,但是依然保持了一定的水准,只是在个别领域更加的细分和有针对性。首先,其保持了海基核威慑力量,核潜艇实力依然世界领先,同时其航空母舰虽然数量上少,但依然保持了海外部署的能力,足以参与局部地区的战事。只是在近海防御上,大幅度的削减了其巡洋舰、驱逐舰的数量,改以新型的近海巡逻舰艇加以替代。这更加反映了英国海军在新世纪战争理念上的转变和革新。

  贫铀化学活性高,容易氧化变质,不利于长期储存。

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  贫铀合金刚度较低,需要使用更大尺寸的弹托防止在膛内加速时弯曲,增加了消极质量,减小了穿甲体获得的动能。

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  图为英国航空母舰下水,然而这艘航母至今仍未装备一艘舰载战机。

  U的熔点为1133℃,W的熔点为3370°C。由于APFSDS的飞行速度达M5~M6,在这种速度下的气动加热可达2500K左右,在强大的高温和气动力的耦合作用下,贫铀合金的形变较大。弹芯产生的形变会降低速度、加剧章动影响精度和破坏着靶姿态而降低穿深。

  (图片:网络来源)

  贫铀合金的流变极限强度较低。在穿杆高速撞击并穿透靶板的过程中会发生压缩变形,应变速率提高,峰值应力也将逐渐增大,“自锐”效应将被削弱。

  单从这艘“福斯”号近海巡逻艇来看,与世界主流的巡洋舰、驱逐舰相比简直战斗力不具可比性——防空系统仅有一套导航雷达与回声探测,主武器为30毫米自动舰炮,船体可运小艇、轮式或履带式轻型车辆等等。包括造价在内,舰艇上的装备无不显示着其足够“适合”的定位,也许在未来战争中,真的是“适合的”才是“最好的”。

  贫铀较低的剪切强度在带来自锐特性的同时,也使得面对爆炸反应装甲、约束式复合装甲时穿杆更容易被折断。

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