事實上的確如此,一輛99A型主戰坦克的重量約為56噸,而一架A320飛機的空重僅為48.2噸(A321-100型,以下均用此型號),重量差達到了7.8噸,相當於99A型主戰坦克重量的86%。
我們再來看看兩者之間的尺寸對比:A320飛機的全長為44.51米,高11.76米,機體寬3.95米,翼展34.10米;99A型主戰坦克全長11米(含炮管),高2.37米(含車頂機槍),寬3.4米。
就尺寸而言,99A型主戰坦克在A320飛機面前就是個小不點,長度只相當於A320飛機的30%,高速相當於20%,尺寸相當的整車寬度還差A320飛機的機體0.55米,如果要加上翼展的話,那麼99A型主戰坦克的車寬只相當於A320飛機的10%。
那麼問題就來了——為什麼尺寸如此巨大的A320飛機空重卻只有99A型主戰坦克86%呢?原因有兩個:第一、A320飛機是一種在天上飛行的航空器,而99A型主戰坦克是一種在陸地上行駛的重灌甲機動車,因此在天上飛的重量自然要儘量輕,在地上跑的重量可以重一些;第二、A320飛機是一種民用商業飛機,追求的是營運利潤,儘可能輕的結構利於降低營運成本,而99A型主戰坦克是一種軍用重灌武器平臺,它的一切只為謀打贏,使用成本並不重要,所以儘可能地加重灌甲防護等級有利於提高戰場生存能力。
飛機為了達到“儘可能輕”的目的,製造材料主要為重量較輕的金屬合金以及非金屬複合材料,比如說鋁合金、鎂合金、鈦合金、鑷鉬鎢合金、鈦鎢合金、炭纖維材料、強化石膏、強化陶瓷等等。
坦克為了達到“儘可能地加重灌甲防護等級”的目的,製造材料主要為高強度、高硬度的合金裝甲鋼以及複合裝甲,比如說99A型主戰坦克的基本裝甲材質為50CrMnS均質裝甲鋼(硬度430BHN),加強裝甲為氧化鋁、陶瓷夾層裝甲,附加裝甲為爆炸式反應裝甲,正面防禦等級相當於1000mm均質鋼裝甲。
可見99A型主戰坦克基本上就是使用一堆鋼鐵“堆砌”而成的移動鋼鐵堡壘,不僅能在戰場上橫衝直闖,而且反坦克導彈命中也不一定能將其摧毀,其堅固程度可見一斑;而A320飛機並沒作戰效能指標要求,它所使用的均是質量較輕的材料,用手槍都能在機體上打個對穿眼。
這是兩種用途完全不同的物體,所以毫無可比性,但是從答疑解惑角度出發,我們非常願意在此分享飛機和坦克的相關知識。
▼下圖為在我國總裝下線的第一架空客A320客機在地勤車的引導下開始自主滑跑到起飛跑道上,以地勤車為參照物來看,A320飛機機體顯得特別龐大,然而就是這個龐然大物的空重卻只有48噸,還沒有一輛99A主戰坦克重。
飛機的飛行原理是這樣的:當發動機啟動並達到一定轉速以後開始產生推力,飛機在發動機推力的驅動下在跑道上向前滑跑;當發動機調高轉速,飛機加快滑跑速度,這時候機翼上就會產生高速氣流;當飛機滑跑達到一定速度以後,機翼下方的氣流所產生的升力大於機翼上方的阻力,這時候飛機就具備離地起飛的條件,只要發動機推力能一直保持機翼升力大於阻力的速度,那麼飛機就能一直在空中飛行。
可見飛機的機翼能否獲得升力直接決定了飛機能否進行飛行,機翼能獲得多少升力直接決定了飛機的起飛重量,而起飛重量則決定了飛機的載荷能力。
比如說A320飛機的空重約為48噸,最大起飛重量為93.5噸,這表示該型飛機的最大載荷為45.8噸,再刨去燃油重量、裝置重量以後就是它的有效載荷。
飛機的主要承重結構為起落架和機翼,當飛機停在地面上或者在跑道上滑跑時,飛機的重量由起落架系統承擔;當飛機起飛離地以後,飛機的重量將由機翼承擔。
所以飛機除了這兩個結構之外,其它結構均可使用重量較輕的材質來製造,目的就是儘可能地減輕飛機的空重,飛機的空重越低,有效載荷量就越大。
提高有效載荷量的方法除了減輕飛機空重以外,最重要的是提高機翼的升力,而升力則與飛機的速度以及機翼面積有關,飛機速度越快,流過機翼的氣流流速也就越高,機翼獲得的升力就越大;機翼面積要儘可能的大,這樣一來升力在機翼上的作用面積也就增大。
需要特別指出的是,機翼面積並不越大越好,因為面積過大的機翼將會增加飛行阻力,反而會造成飛行速度降低,而速度的降低則意味著升力的下降,因此機翼面積的大小要與飛機的效能相匹配。
除此之外,機翼光具備較大升力是不夠的,其結構還要求足夠堅固,所以機翼的核心結構翼梁、翼肋、桁條要使用高屈服強度、高抗拉強度的鋼材製造,其它的部件均可採用各種輕質合金以及複合材料。
比如說A320飛機的48噸空重中,比重在2.7左右的鋁合金使用量達到50%,比重為4.5的鈦合金佔10%,比重為2.1~2.3鎂合金佔15%,非金屬複合材料佔5%,而鋼材使用量僅佔20%左右。
這就是民用商業飛機尺寸雖大,但是重量極輕的原因,每節省一克重量都能大幅降低運營成本,因此飛機未來將會越造越輕,比如說起飛重量是A3206倍的空中巨無霸A380大飛機的碳纖維增強塑膠、玻璃纖維增強塑膠和石英纖維增強塑膠等非金屬複合材料佔比達到了20%,空重僅為227噸。
▼下圖為法國空客研發的石墨烯高效能符合材料機翼,它的比重較於鋁合金等輕金屬質量更輕,強度更高,該技術代表的著民用飛機制造用材技術的發展方向,未來的大飛機重量將會更輕。
坦克自第一次世界大戰期間問世以來就是一種“攻守兼資”的陸上機動武器平臺,它的“攻”主要體現在搭載的武器上,比如主炮和機槍,;“守”則體現在厚重的防護裝甲上,可以抵禦槍擊、炮擊、地雷以及導彈攻擊,被譽為“陸戰之王”。
除了“攻”和“守”以外,坦克採用履帶進行機動,因此在複雜環境中機動性極好,其最大特點就是越壕能力,比如說99A型主戰坦克的越壕能力為2.7米(越壕寬度),對於那些沒有裝備反坦克武器的步兵而言,在戰場上對方坦克的出現即意味著戰鬥即將結束。
為了抵禦敵方的火力攻擊,坦克的外表被防彈裝甲鋼所包裹,比如說二戰時期的德國“虎”式重型坦克採用了鎳鉻錳鉬合金鋼做為防護裝甲,車體正面裝甲厚度為102mm,側面裝甲厚度為82mm,頂部為40mm,後部為25mm。
正面裝甲可以抵禦口徑為100mm以下的火炮所發射穿甲彈,這種防禦水平在當時幾乎沒有可以擊穿其正面裝甲的火力,這也是該型坦克在實戰中能打出1:9高戰損比的原因。
隨著反坦克武器的發展,尤其是尾翼穩定脫殼穿甲彈和重型反坦克導彈的普及,坦克的防禦裝甲也越來越厚重,裝甲鋼材料的防彈效能也越來越好。
比如說99A主戰坦克的正面基本裝甲厚度約為400mm,傾斜角度為22度,防禦等級相當於560mm均質鋼裝甲,再加上覆合裝甲和附加反應裝甲以後,防禦水平提高到了1000mm均質鋼裝甲。
為了提高對敵攻擊火力,主戰坦克需要搭載威力巨大的主炮,以達到擊穿敵方坦克的目的,99A型主戰坦克搭載的主炮為一門口徑為125mm的高壓滑膛炮,火炮藥室容積為13.5升,在發射硬質鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈時產生大約527Mpa的膛壓,驅動穿甲彈以接近1500米/秒的炮口初速飛向目標。
為了遏制巨大的膛壓,坦克炮的身管使用整根電渣重熔炮鋼錠進行鍛造和輥軋而成,僅身管重量就達到了6噸,整個火炮系統總重量約為12~13噸(包括自動裝彈系統)。
由於坦克全身各種鋼材的使用量佔坦克全重的90%以上,所以十分沉重,好在做為陸上機動車輛,車身全重將以壓強的形式傳導到地面上,因此坦克的動力系統只需要克服滾動阻力就能確保正常行駛,即輪子的滾動扭矩>滾動阻力。
坦克克服滾阻的方法非常粗暴簡單,即使用大功率發動機向變速箱輸出大功率動能,變速箱向履帶系統中的主動輪輸出大馬力扭矩,主動輪驅動履帶執行,從而達到帶動坦克發揮車輛機動性的目的。
99A主戰坦克的發動機最大輸出功率為1500馬力,機動效能表現為:75千米/小時最大公路速度以及60千米/小時的最大越野速度。
在動力允許的情況下坦克為了提高裝甲防禦水平,還會不斷地往車體上堆砌裝甲,比如說美製M1A2SEP主戰坦克的重量就達到了驚人的70噸,在可預見的未來,坦克的重量只會造得越來越重。
▼下圖為高速機動中的99A主戰坦克,車體上像巧克力一樣的塊狀物體為複合裝甲和反應裝甲(炮塔上為複合裝甲,車體上為反應裝甲),由於大量附加裝甲的堆砌,坦克的防禦水平將會大幅提升,同時重量也會大量增加,坦克越造越重是一種趨勢,至少目前是這樣的趨勢。
第一、一輛坦克比一架中型飛機還重的原因是坦克的製造用材90%以上都是各種鋼材,而軀體龐大的中型飛機制造用材多為金屬和非金屬輕質材料,鋼材用量只佔20%左右,因此坦克的重量要遠遠超過中型飛機。
第二、諸如A320這樣的大型客機的用途是民用領域的商業運營,追求的技術指標永遠是利潤,這類飛機的效能指標要求是儘可能輕的空重和儘可能多的有效載荷,設計和製造時將會在滿足機體強度要求的前提下儘可能多的使用輕型材料,以達到降低運營成本的目的,所以這類大中型飛機將會越造越輕。
第三、諸如99A型這樣的主戰坦克屬於陸地軍事戰鬥車輛,它要求既能防禦敵方火力攻擊,以起到提高戰場生存能力的作用,又能發揮強大的火力對敵發起打擊,以達到打敗敵人的目的,坦克會盡可能多的使用防彈裝甲鋼和高效能常規武器合金鋼,而且坦克無論有多重,重量始終以壓強的形式傳導至地面,所以坦克將會越造越重。
結語
曾經有人做過這樣的設想:製造一種既能像飛機一樣在空中飛行,又能像坦克那樣在陸地上橫衝直闖的武器裝備。
很顯然這樣的設想並不現實,因為飛機要能在空中飛行就必須在擁有足夠大的動力的前提下還要足夠輕,而坦克除了強大的火力以外還要擁有厚重的防禦裝甲。
為了達到各自的效能要求,兩者對製造材料要求是相悖的,除非人類掌握像金剛狼那種埃德曼合金或者美國隊長盾牌的吸音鋼,這樣又輕強度又高的鋼材就能滿足將飛機和坦克整合在一起的條件,屆時將不再會有人提出“坦克為什麼比飛機重”的疑問了。
遺憾的是這兩種金屬只存在於科幻影視劇中,現實中的飛機還得老老實實使用輕型材料製造,而坦克則踏踏實實使用鋼材堆砌起來。
▼下圖為正在為M1A2SEP主戰坦克加裝反應裝甲的美軍士兵,M1A2SEP主戰坦克是這個星球上最重的坦克,重量達到驚人的70噸,即便如此,美軍士兵仍然覺得裝甲防禦性能差強人意,所以繼續往坦克上對切附加裝甲,這樣一來坦克的重量將會超過70噸。
事實上的確如此,一輛99A型主戰坦克的重量約為56噸,而一架A320飛機的空重僅為48.2噸(A321-100型,以下均用此型號),重量差達到了7.8噸,相當於99A型主戰坦克重量的86%。
我們再來看看兩者之間的尺寸對比:A320飛機的全長為44.51米,高11.76米,機體寬3.95米,翼展34.10米;99A型主戰坦克全長11米(含炮管),高2.37米(含車頂機槍),寬3.4米。
就尺寸而言,99A型主戰坦克在A320飛機面前就是個小不點,長度只相當於A320飛機的30%,高速相當於20%,尺寸相當的整車寬度還差A320飛機的機體0.55米,如果要加上翼展的話,那麼99A型主戰坦克的車寬只相當於A320飛機的10%。
那麼問題就來了——為什麼尺寸如此巨大的A320飛機空重卻只有99A型主戰坦克86%呢?原因有兩個:第一、A320飛機是一種在天上飛行的航空器,而99A型主戰坦克是一種在陸地上行駛的重灌甲機動車,因此在天上飛的重量自然要儘量輕,在地上跑的重量可以重一些;第二、A320飛機是一種民用商業飛機,追求的是營運利潤,儘可能輕的結構利於降低營運成本,而99A型主戰坦克是一種軍用重灌武器平臺,它的一切只為謀打贏,使用成本並不重要,所以儘可能地加重灌甲防護等級有利於提高戰場生存能力。
飛機為了達到“儘可能輕”的目的,製造材料主要為重量較輕的金屬合金以及非金屬複合材料,比如說鋁合金、鎂合金、鈦合金、鑷鉬鎢合金、鈦鎢合金、炭纖維材料、強化石膏、強化陶瓷等等。
坦克為了達到“儘可能地加重灌甲防護等級”的目的,製造材料主要為高強度、高硬度的合金裝甲鋼以及複合裝甲,比如說99A型主戰坦克的基本裝甲材質為50CrMnS均質裝甲鋼(硬度430BHN),加強裝甲為氧化鋁、陶瓷夾層裝甲,附加裝甲為爆炸式反應裝甲,正面防禦等級相當於1000mm均質鋼裝甲。
可見99A型主戰坦克基本上就是使用一堆鋼鐵“堆砌”而成的移動鋼鐵堡壘,不僅能在戰場上橫衝直闖,而且反坦克導彈命中也不一定能將其摧毀,其堅固程度可見一斑;而A320飛機並沒作戰效能指標要求,它所使用的均是質量較輕的材料,用手槍都能在機體上打個對穿眼。
這是兩種用途完全不同的物體,所以毫無可比性,但是從答疑解惑角度出發,我們非常願意在此分享飛機和坦克的相關知識。
▼下圖為在我國總裝下線的第一架空客A320客機在地勤車的引導下開始自主滑跑到起飛跑道上,以地勤車為參照物來看,A320飛機機體顯得特別龐大,然而就是這個龐然大物的空重卻只有48噸,還沒有一輛99A主戰坦克重。
飛機是一種大量使用輕質材料製造的航空器飛機的飛行原理是這樣的:當發動機啟動並達到一定轉速以後開始產生推力,飛機在發動機推力的驅動下在跑道上向前滑跑;當發動機調高轉速,飛機加快滑跑速度,這時候機翼上就會產生高速氣流;當飛機滑跑達到一定速度以後,機翼下方的氣流所產生的升力大於機翼上方的阻力,這時候飛機就具備離地起飛的條件,只要發動機推力能一直保持機翼升力大於阻力的速度,那麼飛機就能一直在空中飛行。
可見飛機的機翼能否獲得升力直接決定了飛機能否進行飛行,機翼能獲得多少升力直接決定了飛機的起飛重量,而起飛重量則決定了飛機的載荷能力。
比如說A320飛機的空重約為48噸,最大起飛重量為93.5噸,這表示該型飛機的最大載荷為45.8噸,再刨去燃油重量、裝置重量以後就是它的有效載荷。
飛機的主要承重結構為起落架和機翼,當飛機停在地面上或者在跑道上滑跑時,飛機的重量由起落架系統承擔;當飛機起飛離地以後,飛機的重量將由機翼承擔。
所以飛機除了這兩個結構之外,其它結構均可使用重量較輕的材質來製造,目的就是儘可能地減輕飛機的空重,飛機的空重越低,有效載荷量就越大。
提高有效載荷量的方法除了減輕飛機空重以外,最重要的是提高機翼的升力,而升力則與飛機的速度以及機翼面積有關,飛機速度越快,流過機翼的氣流流速也就越高,機翼獲得的升力就越大;機翼面積要儘可能的大,這樣一來升力在機翼上的作用面積也就增大。
需要特別指出的是,機翼面積並不越大越好,因為面積過大的機翼將會增加飛行阻力,反而會造成飛行速度降低,而速度的降低則意味著升力的下降,因此機翼面積的大小要與飛機的效能相匹配。
除此之外,機翼光具備較大升力是不夠的,其結構還要求足夠堅固,所以機翼的核心結構翼梁、翼肋、桁條要使用高屈服強度、高抗拉強度的鋼材製造,其它的部件均可採用各種輕質合金以及複合材料。
比如說A320飛機的48噸空重中,比重在2.7左右的鋁合金使用量達到50%,比重為4.5的鈦合金佔10%,比重為2.1~2.3鎂合金佔15%,非金屬複合材料佔5%,而鋼材使用量僅佔20%左右。
這就是民用商業飛機尺寸雖大,但是重量極輕的原因,每節省一克重量都能大幅降低運營成本,因此飛機未來將會越造越輕,比如說起飛重量是A3206倍的空中巨無霸A380大飛機的碳纖維增強塑膠、玻璃纖維增強塑膠和石英纖維增強塑膠等非金屬複合材料佔比達到了20%,空重僅為227噸。
▼下圖為法國空客研發的石墨烯高效能符合材料機翼,它的比重較於鋁合金等輕金屬質量更輕,強度更高,該技術代表的著民用飛機制造用材技術的發展方向,未來的大飛機重量將會更輕。
坦克是一種大量使用鋼材製造的裝甲戰鬥機動車輛坦克自第一次世界大戰期間問世以來就是一種“攻守兼資”的陸上機動武器平臺,它的“攻”主要體現在搭載的武器上,比如主炮和機槍,;“守”則體現在厚重的防護裝甲上,可以抵禦槍擊、炮擊、地雷以及導彈攻擊,被譽為“陸戰之王”。
除了“攻”和“守”以外,坦克採用履帶進行機動,因此在複雜環境中機動性極好,其最大特點就是越壕能力,比如說99A型主戰坦克的越壕能力為2.7米(越壕寬度),對於那些沒有裝備反坦克武器的步兵而言,在戰場上對方坦克的出現即意味著戰鬥即將結束。
為了抵禦敵方的火力攻擊,坦克的外表被防彈裝甲鋼所包裹,比如說二戰時期的德國“虎”式重型坦克採用了鎳鉻錳鉬合金鋼做為防護裝甲,車體正面裝甲厚度為102mm,側面裝甲厚度為82mm,頂部為40mm,後部為25mm。
正面裝甲可以抵禦口徑為100mm以下的火炮所發射穿甲彈,這種防禦水平在當時幾乎沒有可以擊穿其正面裝甲的火力,這也是該型坦克在實戰中能打出1:9高戰損比的原因。
隨著反坦克武器的發展,尤其是尾翼穩定脫殼穿甲彈和重型反坦克導彈的普及,坦克的防禦裝甲也越來越厚重,裝甲鋼材料的防彈效能也越來越好。
比如說99A主戰坦克的正面基本裝甲厚度約為400mm,傾斜角度為22度,防禦等級相當於560mm均質鋼裝甲,再加上覆合裝甲和附加反應裝甲以後,防禦水平提高到了1000mm均質鋼裝甲。
為了提高對敵攻擊火力,主戰坦克需要搭載威力巨大的主炮,以達到擊穿敵方坦克的目的,99A型主戰坦克搭載的主炮為一門口徑為125mm的高壓滑膛炮,火炮藥室容積為13.5升,在發射硬質鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈時產生大約527Mpa的膛壓,驅動穿甲彈以接近1500米/秒的炮口初速飛向目標。
為了遏制巨大的膛壓,坦克炮的身管使用整根電渣重熔炮鋼錠進行鍛造和輥軋而成,僅身管重量就達到了6噸,整個火炮系統總重量約為12~13噸(包括自動裝彈系統)。
由於坦克全身各種鋼材的使用量佔坦克全重的90%以上,所以十分沉重,好在做為陸上機動車輛,車身全重將以壓強的形式傳導到地面上,因此坦克的動力系統只需要克服滾動阻力就能確保正常行駛,即輪子的滾動扭矩>滾動阻力。
坦克克服滾阻的方法非常粗暴簡單,即使用大功率發動機向變速箱輸出大功率動能,變速箱向履帶系統中的主動輪輸出大馬力扭矩,主動輪驅動履帶執行,從而達到帶動坦克發揮車輛機動性的目的。
99A主戰坦克的發動機最大輸出功率為1500馬力,機動效能表現為:75千米/小時最大公路速度以及60千米/小時的最大越野速度。
在動力允許的情況下坦克為了提高裝甲防禦水平,還會不斷地往車體上堆砌裝甲,比如說美製M1A2SEP主戰坦克的重量就達到了驚人的70噸,在可預見的未來,坦克的重量只會造得越來越重。
▼下圖為高速機動中的99A主戰坦克,車體上像巧克力一樣的塊狀物體為複合裝甲和反應裝甲(炮塔上為複合裝甲,車體上為反應裝甲),由於大量附加裝甲的堆砌,坦克的防禦水平將會大幅提升,同時重量也會大量增加,坦克越造越重是一種趨勢,至少目前是這樣的趨勢。
綜上所述我們可以得出這樣的結論第一、一輛坦克比一架中型飛機還重的原因是坦克的製造用材90%以上都是各種鋼材,而軀體龐大的中型飛機制造用材多為金屬和非金屬輕質材料,鋼材用量只佔20%左右,因此坦克的重量要遠遠超過中型飛機。
第二、諸如A320這樣的大型客機的用途是民用領域的商業運營,追求的技術指標永遠是利潤,這類飛機的效能指標要求是儘可能輕的空重和儘可能多的有效載荷,設計和製造時將會在滿足機體強度要求的前提下儘可能多的使用輕型材料,以達到降低運營成本的目的,所以這類大中型飛機將會越造越輕。
第三、諸如99A型這樣的主戰坦克屬於陸地軍事戰鬥車輛,它要求既能防禦敵方火力攻擊,以起到提高戰場生存能力的作用,又能發揮強大的火力對敵發起打擊,以達到打敗敵人的目的,坦克會盡可能多的使用防彈裝甲鋼和高效能常規武器合金鋼,而且坦克無論有多重,重量始終以壓強的形式傳導至地面,所以坦克將會越造越重。
結語
曾經有人做過這樣的設想:製造一種既能像飛機一樣在空中飛行,又能像坦克那樣在陸地上橫衝直闖的武器裝備。
很顯然這樣的設想並不現實,因為飛機要能在空中飛行就必須在擁有足夠大的動力的前提下還要足夠輕,而坦克除了強大的火力以外還要擁有厚重的防禦裝甲。
為了達到各自的效能要求,兩者對製造材料要求是相悖的,除非人類掌握像金剛狼那種埃德曼合金或者美國隊長盾牌的吸音鋼,這樣又輕強度又高的鋼材就能滿足將飛機和坦克整合在一起的條件,屆時將不再會有人提出“坦克為什麼比飛機重”的疑問了。
遺憾的是這兩種金屬只存在於科幻影視劇中,現實中的飛機還得老老實實使用輕型材料製造,而坦克則踏踏實實使用鋼材堆砌起來。
▼下圖為正在為M1A2SEP主戰坦克加裝反應裝甲的美軍士兵,M1A2SEP主戰坦克是這個星球上最重的坦克,重量達到驚人的70噸,即便如此,美軍士兵仍然覺得裝甲防禦性能差強人意,所以繼續往坦克上對切附加裝甲,這樣一來坦克的重量將會超過70噸。