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锐利短剑——冷战早期美国对M41轻型坦克的火力升级尝试

作者:105_M68A1发布时间:2024-10-01

背景

1950年代早期,随着冷战帷幕的拉开,美国人也开始着力于完成装备的更新换代,而轻型坦克也不例外,M41坦克的投入使用,使得美国陆军得以淘汰M24轻型坦克这样的二战老兵,完成装备的快速升级。

在驻德美军中服役的M41坦克

但此时,美国人所需要面对的对手的技术装备水平也在迅速提升,假想敌手中的装备已经从T34/85这样的老旧坦克升级为拥有大倾角大厚度装甲,同时拥有100mm及以上大口径坦克炮和优秀机动性能的恐怖巨兽。即使是T41这样的轻型坦克,也必须考虑如何面对重装甲目标。

T41所使用的76mm T91E3(M32)坦克炮,虽然相比二次大战时期的M1A2坦克炮水平已经增强了不少,同时也能够使用更加强力的弹药,但面对这些怪物仍然力不从心。将更加强力的火炮搬上轻型坦克,也成为了美国人需要考虑的一个问题。

76mm M32原本是被设计成为使用传统动能弹药的火炮,这些使用碳化钨弹芯的次口径穿甲弹在面对垂直和小倾角装甲时有着较强的爆发力,但在大倾角装甲面前的表现无力使它们对假想敌的实际击穿投影面积堪忧

但要将此前适配于中型坦克,尺寸和重量相比76mm坦克炮显著增加的常规90mm坦克炮直接搬上T41这样的轻型坦克,显然并非一件易事。

就在此时,化学能弹药的迅速发展,让美国人看到了一条新的道路。

从50年代早期开始,美国人在聚能破甲弹药上投入了不少精力,其中最具代表性的就是适用于各种90mm火炮的T108系列尾翼稳定破甲弹,这种使用尾翼稳定的聚能装药破甲弹已经开始使用压电引信,在使用早期的T209引信时拥有10.5英寸的动破深,而在更换了更新的M509引信后更能达到12英寸的动破深。同时其即使在70°的大倾角情况下也不会出现跳弹的情况。一举改变了以往各种弹药在面对大倾角大厚度装甲时表现无力的情况。

T108E40在50年代早期被标准化为M348,随后根据M348在实际使用中暴露出的精度问题,对尾翼结构进行了修改,改进型号T108E46被命名为M348A1

从50年代早期开始,美国人对各种聚能装药破甲弹进行了一系列测试。在测试中,T108以不同靶板,以及T26E4/E5坦克,T95中型坦克乃至T43(M103)重型坦克等装甲车辆为目标进行打击,虽然在早期有少部分弹药出现了引信失灵的情况,但总体结果仍然令人刮目相看:

对T26E5重型坦克,T108成功击穿厚重的炮盾装甲;对T43重型坦克,T108不仅成功击穿首上,同时还成功击穿炮塔正面“最难击穿”的区域。聚能破甲弹药对重装甲车辆取得了良好结果,显示出这种化学能弹药的巨大潜力。

在正对和30°航向角防护测试中被105mm T182E1风帽穿甲弹,90mm T108破甲弹以及3.5英寸火箭弹击穿的T95中型坦克车体正面,注意所有的T108都是动破甲测试,而3.5英寸火箭弹则是静态测试。T108在30°航向角情况下仍然击穿了标定3.75英寸/65°的首上,虽然破深已经衰减

如上所述,新型化学能弹药的到来,可以说为坦克的火力系统开辟了一条新的发展道路。

从这一时期美国人的火炮弹药发展情况看,较为强调化学能弹药的运用。在同样使用低速破甲弹的情况下,纯粹使用化学能弹药的轻型低膛压火炮相比原本的常规坦克炮,可以不需要过多考虑使用动能弹药对火炮本身初速和膛压等指标的压力,尺寸和重量能进一步降低,安装在小巧的轻型坦克上。

而在与常规坦克炮同时使用化学能弹药作为主要反甲手段的前提下,这种方案也能在某种程度上达到中型坦克同等级别的火力水平,从而同时结合了中型坦克更强的火力水平与轻型坦克更紧凑的重量体积和更优越的机动性能,也能为提升现有轻型坦克的火力水平增加了一个新的手段,毫无疑问有着一定发展价值。

因此,美国人除了着力于发展各种传统高速火炮,也开始考虑为轻型坦克配备这种使用化学能弹药的低膛压火炮。同时,中型坦克所使用的高压90,在服役后期也出现了以聚能装药破甲弹作为主力反甲弹药,而原计划的次口径弹药并没有得到广泛配发使用的情况,足以证明化学能弹药的地位。

T49坦克的研发历史

出于提升T41系列轻型坦克火力性能的需要,1950年1月13日,底特律兵工厂建议开发一种适用于T41轻型坦克的90mm火炮,与之前中型坦克所使用的高压90不同,这是一种适用于轻型坦克,尺寸重量更加紧凑,仅使用化学能弹药作为反甲武器的低膛压火炮,T132坦克炮因此诞生。这种火炮以尾翼稳定的化学能弹药,而不是传统的旋转稳定动能弹药作为主力反装甲弹药。最初的观点认为,既然使用尾翼稳定弹药作为主力弹种,这种火炮就不再需要膛线保持弹药的飞行稳定,因此,一开始,T132被设计成一种纯滑膛火炮。

一开始,T132被设计为直接使用先前T41E1坦克的T138E1组合炮座。但是,这种炮座是为早前不可快速更换身管的76mm T91E3坦克炮设计的,不能满足T132坦克炮快速更换身管的需求。因此,美国人随后重新设计了一种新的组合炮座。这就是带有T87反后座装置的T145炮座。而新炮座的使用又迫使美国人对T132火炮进行了修改,使其适合T145而不是T138E1。

随后,使用T132火炮进行的射击测试结果表明,滑膛身管的设计导致射击散步过大,低膛压滑膛炮-尾翼稳定破甲弹这种火炮弹药组合无法达到预期的弹道效果。毕竟,尾翼稳定弹药仍然需要保持低速旋转以保证飞行稳定。而在取消了膛线成为纯滑膛炮后,T108的尾翼不足以使弹药产生这种低速旋转,从而影响了弹药射击散步。因此,有必要对火炮身管进行重新设计,重新增加膛线。

为了提高精度减小散步,美国人改变了思路,在T132火炮的身管中重新增加了浅膛线,并略微增加膛压,将原本的滑膛身管变为浅膛线设计,能够使尾翼稳定弹药在飞行中也能够低速自旋保持精度。这种修改后的设计被重新命名为T132E1,随后,T132E1又改进成为T132E2,T132E3两个型号。三者的区别仅在于炮膛的少量改动。

同时期的法国人也选择了类似的思路,在为AMX13坦克等轻型装甲车辆进行升级时采用了90mm尾翼稳定破甲弹作为主力弹药。但与T132E3不同的是,法制90mm坦克炮使用的是缠度较小的膛线,在外观上如同直线一般,通过这种膛线设计使得尾翼稳定弹药同样能够保持低速旋转以保证飞行稳定。

法制90mm尾翼稳定破甲弹

在经过测试后,T132E3被安装在两辆生产型T41E1坦克上。改装后的车辆按照美方标准被命名为90mm火炮坦克T49。

总体设计

抵达阿伯丁试验场进行测试的T49坦克,注意其在T41E1基础上加高的炮塔

T49的基本构型延续了T41E1的设计,车体各部分组件与T41E1只有细微差别,但在炮塔和火力系统部分进行了较大程度的修改。76mm M32坦克炮被新的90mm T132E3坦克炮取代,并增加了体视式光学测距仪。原本T41E1上的液压动力炮控系统被一个新的试验性电动炮控系统取代,控制炮塔的方位移动和火炮的俯仰移动。

为了容纳新的火炮和测距仪,美国人在T41E1炮塔的基础上进行了修改,将炮塔顶部直接加高6 1/4英寸,以提供更大的空间,90 mm火炮相比原本76mm火炮重量改变导致的炮塔重心变化则由无线电设备、通风系统等位于炮塔后部的其他设备来重新平衡。总重相比T41E1增加了约1200磅。

T49轻型坦克的四视图

安装新的火炮后,T49的车内空间经过重新调整,可容纳44发90mm弹药,相比原本M41系列的57/65发载弹量有所减少。右前车体的弹药架上装有27发弹药。炮架下方的炮塔吊篮地板上有9发弹药,而装填手左侧的待发弹药架上则有8发竖直摆放的待发弹药。原本的空弹壳收集仓被取消,以为炮弹提供更多的储存空间。相比T41E1,T49的射速则从12发/分略微降低到8发/分。

T49炮塔内的弹药架布局

在装甲防护方面,T49的车体由轧件组成,炮塔则由弧焊铸件和轧件组合,防护水平和T41E1基本一致。

火炮系统

如前所述,T132E3型90毫米火炮是一种采用浅膛线、薄壁身管设计的低膛压火炮,安装在T145型组合炮座上,能够在野战条件下快速更换炮管。

T132使用与M48坦克上M41坦克炮类似的Y型炮口制退器和抽烟器,在外观上和M41类似,但除了外观相似外两者事实上差异甚多:T132使用的膛线缠距为1:25,和高压90所使用的膛线缠距相同,但深度更浅;火炮的最大额定膛压为30,000 psi,相比90mm M3A1的38,000 psi和高压90的47,000 psi膛压降低了不少;重量也大大减轻,身管重量从M41的1580磅降低到970磅,全重从M41的2370磅减轻到1440磅。

T132(下图)与适用于M48坦克的M41坦克炮的草图(上图,两图非同比例,注意尺寸数据。可以看出,T132的身管长度和T139基本相同,但炮尾和药室的尺寸,以及从耳轴到炮尾的距离则比T139更小,在炮塔内需要的空间也更少)

和同期大多数美制坦克炮一样,T132E3使用了同心反后座机构而非其他国家常见的对称式双驻退筒。除了火炮本身,炮座上还安装了一挺.50口径同轴机枪作为配套。由于使用测距仪作为炮手的主要观瞄设备,并且安装了M20A2潜望式瞄准镜作为备用,因此原本的同轴望远式瞄准镜也被取消。安装新火炮后,T49的重量比原来的T41E1增加了约1200磅。

出于节省时间成本的考虑,美国人没有为T132系列火炮设计新的HEAT破甲弹药。T132E3仍然沿用和M36/M41相同的T108E40尾翼稳定破甲弹作为主力反装甲弹药。但为了满足除了反装甲外的其他任务需求,美国人为T132系列配备了其他种类的弹药作为配套。最终,T132E3适用的弹药如下所述:

尾翼稳定破甲弹(HEAT)T108E40;

碎甲弹(HEP)T142E8;

高爆弹(HE)T91;

白磷烟雾弹(WP)T92

虽然T132E3火炮的膛压降低不少,但在发射T108E40时,其初速仍然维持在与M41等常规高压90坦克炮相同的水平,即2800fps(853mps)。

火控系统

虽然化学能弹药的反甲能力不俗,但同时也带来了新的问题:T108的初速相比传统的动能弹药更低,同时尾翼带来的风阻增加使得其存速性能不如动能弹药,弹道更加弯曲,直射距离缩短不少,在远距离上的命中率较差。因此,像中型坦克一样的完整火控系统显然必不可少。

和这一时期的其他美制装甲车辆类似,早先在T37/T41轻型坦克的研发过程中,就曾计划安装一套由光学测距仪、自动提前量计算机和自动弹道校正器构成的完整火控系统。然而由于朝鲜战争爆发导致的局势紧张,为了缩短开发时间尽快投入生产,T41取消了光学测距仪等尚未成熟的火控组件,仍然依耐车长进行人力密位测距。

尽管如此,在美国陆军于50年代早期进行的测试中,仍然有不少测试者认可了在M47和T48中型坦克上使用的光学测距仪对提升远距离命中率的帮助,并且对M41没有配备光学测距仪这一点略有微词。

M47的T41(M12)体视式测距仪和T41E3测距仪安装到T49上的照片

而到了T49这里,HEAT相比常规高初速动能弹药在弹道方面的劣势使得安装光学测距仪再一次显得必要。出于节省研发成本的考虑,美国人将已经在M47坦克上成熟运用的一套火控系统搬到了T49上。

T49 坦克的火控设备包括兼具炮手主瞄具的T41E3体视式测距仪、作为车长瞄具和炮手备用瞄具的M20A2潜望式瞄准镜和将这两者与火炮连接,实现在测距完成后自动装表,驱动瞄具和火炮达到正确仰角的T23E2弹道驱动器等。它们都是M47坦克上标准化设备的修改版本,而最早安装这套火控系统的T42中型坦克本身也延续了T41的基本设计,将其移植到轻型坦克上并不需要花费太多的修改成本。关于M47的配备情况在互联网上已为人熟知,限于篇幅,这里就不再赘述。

*需要注意的是,本文引用的T49发展项目文件,在火控设备配置细节等方面与R.P. Hunnicutt所著书籍存在矛盾之处,这里以T49发展项目文件的相关数据为准。

测试结果

两辆T49样车于1952年春开始制造。随后被运往阿伯丁进行测试,测试从1954年5月5日开始,一直持续到1955年5月10日。

测试表明,90毫米火炮和电动炮控系统的安装方式令人满意,只是测距仪需要修改,进行瞄准线校准。然而,武器系统本身的表现仍然不尽人意。此时的T108E40仍然存在散步过大的问题,影响了其作为主力弹药的效能,而倘若使用碎甲弹,碎甲威力只有4英寸的T142显然难当大任。火炮系统显然还需要时间进行完善。

然而,并不是所有发展项目都能得到完善的时间。早在T49样车完成生产之前的1953年夏,陆军就开始失去对这种坦克的兴趣。由于用户需求的减少,T49的发展最后终止于工程测试,无缘改进量产。

被闲置于阿伯丁试验场储存区的T49,拍摄1984年12月,它的结局也只能是和很多同行一样沦为废铁

造成T49项目终止的原因有几个:

从武器系统本身的角度看,浅膛线低膛压火炮-尾翼稳定破甲弹的设计仍然不尽完善,早期T108E40的尾翼易损问题导致其散步过大,使用T108E40的90mm M41和T132E3虽然在1000码上的命中率达到92%,但在2000码上的命中率则降低到30%,也没有达到陆军方面要求的88%首发命中率。对于T132E3,这门火炮只有化学能弹药作为反装甲手段,而同样使用T108的高压90虽然同时出现了精度问题,但其仍然有动能弹药作为选择;

但另一方面,外部不断变化的环境和需求也是一大因素,此时的美国人已经开始把目光放在其他武器装备方案上,使用APFSDS的高速滑膛炮、自动装弹机等装备毫无疑问更具吸引力,而本身底子就不如常规90mm坦克炮的T132E3和它们相比就不太符合美国人的口味。

更重要的是,对于T41E1本身,美国人也将其视为一种临时方案,在其列装部队后不久就开始考虑接班人的选择。在T41基础上进行的小打小闹在花费成本的同时,却并不能实现质的飞跃,显然也不具备足够的吸引力。

其他对M41轻型坦克的火力升级项目

在T49项目终止后,仍然有一些升级M41坦克火力性能的项目被提出。如前文所述,之前的尝试都是将76mm高速坦克炮,或者低膛压90mm火炮作为M41的主要武器,但后来也产生了将常规中型坦克的高压90搬上M41这种20吨级平台的尝试。

1958年11月25日,凯迪拉克汽车部门提交了一份报告,建议为现有的M41A1坦克直接装备M48坦克的90mm M41坦克炮。与刻板印象相反,这一概念实现起来并不困难。初步研究的结论认为,无需对坦克本身做出大幅度修改,和之前T49的方案相比增重幅度也不大,只需在M41A1的基础上增加约1500磅的重量就能实现这一目标。

在M41A1上安装90mm M41坦克炮的概念,这一方案需要对炮盾和炮架结构进行修改,更换新的炮塔行军锁和火控设备连杆,安装测距枪以及对弹药架布局进行微调,原本M41A1的液压动力炮控系统则被保留

事实上,先前使用高压90的T42中型坦克就延续了T37/41轻型坦克的基本设计,虽然装甲等方面的增重,使吨位从20吨级增加到30吨级,但仍然使用和T41一样的73英寸直径炮塔座圈,而车辆的尺寸规格也只是少许增加。

小车装大炮的例子不止一个,后来的M551谢里登作为一种重量仅有15吨的平台,也有在橡树棍武器系统开发受阻时提出安装76mm M32坦克炮和使用T300破甲弹并更换轻型身管的90mm M41坦克炮的临时替代方案,以及后来尝试安装40吨级中型坦克的M68坦克炮(原先XM81炮管发射器的重量仅有M68坦克炮的一半)进行测试的案例。

为安装90mm坦克炮而微调的弹药架布局

相比只能发射低速化学能弹药的T132E3,高压90不仅能发射各种高速动能弹药,同时还可以发射当时正在开发的T300(M431)高速破甲弹,性能毫无疑问强悍许多。改装后的坦克可携带44发90mm弹药,和T49处于同一水平,其中22发在右前车体,13发布置于炮塔吊篮地板,而待发弹药架则有9发。这个改装方案和量产型M41坦克一样没有配备测距仪,因此可以选择在原本M97同轴望远式瞄准镜的位置安装测距枪,以提高首发命中率。

除了使用现有武器进行升级,军械委员会早在1952年6月就考虑过在 M41底盘上安装无人炮塔的可能性,计划装备一门使用自动装弹机的105mm火炮,并使用摄像机为车体内的乘员提供远程立体视觉。

但此时,时间已经来到了1958年。其他更先进轻型坦克的设计研究正在进行之中,而进行火炮升级也需要花费成本,并且浪费现有的76mm弹药库存。因此大多数人对改进过时的M41A1没有太多的兴趣,这些项目最后也没有任何成果。

不过,并非所有的项目都以失败告终,对76mm M32坦克炮的火力升级也在进行。尽管时间稍晚,新的M496尾翼稳定破甲弹最终在60年代初完成了研发并投入使用。其拥有5英寸/60的动破深和3550fps(1082mps)的初速。使M41也具有了对抗T54/55坦克的能力。

在M41服役后期配发的M496破甲弹

在越南战场上,M496和M431一同投入实战,在面对北越的T54坦克时取得了优秀的战绩。也最终证明了尾翼稳定破甲弹在弹药发展史上的重要地位。

尽管在美军中很快被M551谢里登所取代,但M41仍然在许多其他国家的军队中服役,例如丹麦的的M41DK1就在80年代末完成了升级,配备了新的火控系统和APFSDS弹药,但这已经是后话了

结语

总而言之,几种对M41进行火力升级的尝试,从理论和实践看都是可行之选,但最后都因为美国人对M41的兴趣逐渐降低,而没能付诸实施。也算得上是一个小小的遗憾。


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