“艾布拉姆斯”X能成为美国下一代主战坦克吗?
2022年10月10日，美国通用动力地面系统公司在华盛顿举办的美国陆军协会年会上，展示了该公司研发的“艾布拉姆斯”X下一代主战坦克，引发了各方关注。自上世纪80年代战后第三代主战坦克成熟以来，关于该如何发展第四代主战坦克，各国莫衷一是，加之爆发世界大战的风险急剧降低，故而30余年来主战坦克发展放缓。进入21世纪后，军事科技曾经独冠全球的美国因国力急剧衰退而越来越难以维系“技术引领者”的地位。那么，这次美国推出的“艾布拉姆斯”X能代表下一代主战坦克发展方向吗？
下代坦克发展趋势
1973年第四次中东战争中，以军坦克曾惨遭埃军AT-3“赛格”反坦克导弹“血虐”。而在技术层面，当时破甲弹破甲深度有了长足进步，常规均质装甲确实难以抵挡。一时间，“坦克无用论”甚嚣尘上。就连苏联也曾一度打算放弃坦克炮，转而发展纯导弹坦克。
不过，随着复合装甲、贫铀装甲、反应装甲、间隔装甲的出现，坦克“甲弹”之争的胜负天平又开始向装甲倾斜。而各国于上世纪70～90年代发展出的第三代主战坦克，不仅在主要性能指标上已接近人类现有科技水平所能达到的极限，体积与重量亦逼近桥梁道路所能承载的上限，传统上“做加法”的坦克技术发展思路遭遇到了瓶颈，根本看不到突破的希望。
战争实践证明，那种认为武器本身不能拥有缺点，不能存在克星，而且在多样性战场上无需各兵种协同配合，方才“有用”的观点是完全不切实际。在战争中，包括人在内的任何事物皆是消耗品。迄今为止，还未有任何一种武器能取代坦克在地面攻城略地作战中的绝对主角地位。但也恰恰因为这样，依托各种平台研发出反坦克武器可谓层出不穷，坦克由此成为“众矢之的”。
在这种情况下要发展新一代主战坦克，就要充分考虑未来战场形态及反坦克武器的发展。笔者以为，随着空中打击力量的迅猛发展，坦克只能在己方牢牢掌握制空权的情况下才能放心大胆地使用。一旦己方失去了制空权，坦克必然会沦为对方的靶子。再厚实的装甲也迟早会被对手凿开。即便靠“躲”和“藏”避过对手的攻击锋芒，己方也会因持续的损失而不得不令坦克退出战场。同样的道理，在己方握有绝对制空权的情况下，敌方坦克集群亦难以生存，最多只能分散成排级小分队，利用地形地貌作掩护，试图迟滞己方进攻。在这样的应用场景中，下一代主战坦克必须有更好的战场态势感知能力，单车及编队至少要能全盘掌握周围5千米的战场态势。连反斜面、地下室、地下管网也不能成为观察死角。由于有空中力量的加成，坦克炮的威力并不需要在现有基础上有质的飞跃。但若要应对各种路边炸弹、自杀卡车和反坦克武器带来的威胁，坦克行动的隐蔽性及自身的防护能力必须得到极大加强。
如果上述想定是正确的，那么第四代主战坦克就可能会拥有如下技术特点：
首先，坦克可能会携带5～10架低成本旋翼无人机，以全方位监控战场情况并将信息传给坦克，从而令坦克真正成为战场前沿的信息中心节点，从而令步坦协同真正做到信息数据共享。
其次，坦克可能会采用混合动力。隐蔽待机及低速行驶时用锂电池驱动电动机，需要加速或高速行驶时才启动热力机，以此提高其战场隐蔽性。
第三，因为有空中力量加成，坦克火力维持在第三代主战坦克水平上，或者稍低一点均无大碍，但却要能应对多样化威胁，尤其是要能大大降低坦克火力射击死角，提高巷战时对付邻近高层建筑顶部之敌的能力。
第四，采用无人炮塔，将坦克乘员悉数安排在车体中，极大缩小正面投影面积，并在加强顶部装甲的情况下尽可能将坦克的战斗全重降下来。
如果以此为标准衡量“艾布拉姆斯”X，它会是合格的下一代主战坦克吗？在做出分析判断之前，需要先厘清一个事实。那就是由于美国各军种间利益博弈，美国国会一直不批准陆军研发全新的第四代主战坦克。于是，惯长“变通”的美国陆军遂以“改进现役主战坦克”为名争取研发资金。所以目前公开的“艾布拉姆斯”X样车是在M1A2坦克的技术框架基础上改进而来的，但并不排除待验证了技术可行性后，研制正样车时重起炉灶的可能性。加之目前美方并未公开披露更多详尽信息，所以目前对“艾布拉姆斯”X样车各方面技术的评估，只能定性而不宜定量。
混合动力方向正确
根据通用动力地面系统公司透露的信息，“艾布拉姆斯”X采用的是新型并联式柴电混合动力系统。此前，M1系列主战坦克采用AGT-1500型燃气轮机作为动力。燃气轮机的优点是加速快、响应快、扭矩特性好、排气温度低、噪音低、排气干净、热隐蔽性好、能够使用多种燃料、自身消耗功率低、维护性好、全寿命周期成本低。缺点是油耗惊人，在战场上虽表现出了卓越的战术机动优势，但是其油耗却是异常惊人的。根据相关数据，全负荷时，AGT-1500的油耗较柴油机多30％～60％。处于低负荷工况时，AGT-1500的油耗就大得多了。所以总的来说，燃气轮机驱动的M1坦克的总油耗比柴油机驱动的坦克高一倍，同时AGT1500的成本也大致是同功率柴油机的两倍左右。
美军仗着充沛的国力、在世界上首屈一指的后勤保障能力，可以在战场上遍设加油站，因此不太在乎M1系列坦克高油耗带来的后勤及运用成本压力。但在战场上，坦克经常需要在战斗打响前长时间静默待机这一战术需求，美军却不能不考虑。AGT-1500型燃气轮机长时间处于低负荷工况时，不仅浪费燃油和摩托小时，红外特征及声响居高不下也极易暴露目标。
此次公开的“艾布拉姆斯”X样车换用了新型并联式柴电混合动力系统。通用动力地面系统公司声称此举不仅提高了50%的燃油效率，而且坦克处在待机状态及低速行驶时均不必开热力机，从而极大提高了坦克的隐蔽性。实际上，这种全新动力架构的优点还不止于此：因为内燃机和电动机可以耦合驱动，所以这种动力组合既可以充分利用内燃机的成熟技术，又可利用电池能量在短时间里补充内燃机的功率，大大增加坦克的加速功率，或者反过来降低内燃机的功率要求。
时下，电动汽车发展方兴未艾。其动力来源主要是锂电池。而锂电池中又可区分为采用聚合浸润有机电解液的锂离子电池和锂硫电池。
锂离子电池电容量为传统铅酸蓄电池的2倍，重复充电次数为传统铅酸蓄电池1.5倍以上，安全性与充电效率亦优于铅蓄电池。但其电解液在高温下有挥发和燃烧的可能，而且放电电压难有提升空间。锂元素化学活性活泼、记忆效应不明显。当锂离子电池在工作过程中出现过充、过放现象时，或是在特殊温度、湿度以及接触不良的情况下，会导致瞬间电流过大，可能会击穿电芯中的隔膜，造成电芯短路，让电池内部积聚高温高压而导致爆燃或爆炸。
锂硫电池正极为硫或含硫材料，负极为锂。相比普通锂离子电池，锂硫电池的放电本质不是简单的锂离子脱嵌，而是伴随着大量中间产物的氧化还原过程。其能量密度明显超出锂离子电池，被认为是后者的换代产品。不过，任何事物都有正反两面。硫正极材料是制约锂硫电池发展和应用的关键因素。因为锂硫电池在放电过程中，多硫化物溶解会产生复杂的歧化反应，发生“穿梭效应”，造成大量自放电，库伦效率和循环性能降低，出现不可逆容量衰减。此外，单质硫与放电产物硫化锂的电导率低，造成硫的利用率只有50%～70%左右。而且在工作过程中，多硫化物晶体结构会膨胀，从而破坏电极结构，影响循环稳定性。所有这些，都是新锐的锂硫电池急待下大力气解决的问题。
近些年来，电动汽车日渐成为美国汽车工业发展的重点。仅2021年年初，美国在锂电池领域的投资就超过400亿美元。锂电池在民用领域的广泛应用，也为其应用到“艾布拉姆斯”X提前扫清了不少技术妨碍。不过，目前电动轿车虽然能达到70度电支持跑500千米的水平，但电机必须配备散热系统才行。而电机要驱动几十吨重的主战坦克，不仅功率要较电动轿车大得多，而且要达到足够大的扭矩，最好的办法是提高电动机的工作电压。不管什么类型的电池，输出的都是直流电，要想提高电压就必须通过逆变器才行。而大功率的逆变器不仅体积惊人、重量可观，而且能否经受住坦克越野时产生的冲击力还有待实践检验。
“艾布拉姆斯”X采用的热力机是康明斯四缸对置活塞二冲程柴油机，排气量14.3升，最大输出功率1000马力。其汽缸中同时有2个作相对运动的活塞在工作，不仅能极大提高压缩比和功率密度，还能在一定程度上互相抵消震动。
二冲程柴油机中的曲轴每转一转，即活塞仅需2个行程就完成一个工作循环，而进气和排气过程是在膨胀过程结束和压缩过程开始前的很短时间内（先排气、后进气，并有进排气重叠）完成的。所以二冲程柴油机的活塞没有空气泵的作用。为了排除燃烧后的废气，并使新鲜空气充满气缸，必须在柴油机上安装专用的扫气泵（增压器）。在相同的气缸直径和转速下，二冲程柴油机的功率理论上应比四冲程柴油机增加一倍，但实际上，由于扫气容积的损失、充气时间较短、废气清除困难以及驱动扫气需要消耗一部分功率等原因，使二冲程柴油机的功率较同等情况下的四冲程柴油机只提高了60%～70%左右。
和应用更广泛的四冲程柴油发动机相比，二冲程柴油发动机的优点是结构简单，压缩比高，转矩的均匀性更好，达到同样的功率所需要的气缸压力更低，工作时产生冲击和震动更小，对燃烧室部件的机械性能要求更低。但二冲程柴油发动机的缺点同样突出：气缸内相当一部分油气没有充分燃烧就被排放出去，导致油耗居高不下，整机热效率低；活塞、气缸盖、气缸、气阀的热负荷高，寿命低；启动所需的缸数更多，扫气过程时间短，更依赖增压器确保进气量。
同样是康明斯公司的最新产品，其排气量为14.8升的四冲程柴油机功率达750马力。“艾布拉姆斯”X目前配备的四缸对置活塞二冲程柴油机排气量与之相仿，但最大输出功率只较前者提高了33%，远远达不到60%～70%的理论优势。这说明该二冲程柴油机过于关注单位功率，热效率不高，但已经足以让用惯了“油老虎”的美军装甲兵满意了。
不过，二冲程柴油机+电动机+锂电池+逆变器的动力组合，单位功率是否能达到或接近于AGT1500型燃气轮机+空气过滤器的组合，是颇令人怀疑的。
火力配备较为合理
“艾布拉姆斯”X的武器系统包括1门采用自动装弹机装填、总备弹量34发的新型120毫米XM360滑膛主炮、1挺M240C并列机枪，装在炮塔顶部RS6遥控武器站上的30毫米XM914链式机关炮，以及集成在炮塔右侧装甲盒内的“标枪”红外反坦克导弹。
XM360内外弹道性能与现役M256型120滑膛炮一致，可通用后者的各型炮弹。其突出的特点是炮管采用钛合金制造，并用碳纤维缠绕加固，重771千克，仅及M256炮管的67.99%。即便是加上炮管及反后坐装置，该炮总重也只有1861千克，比M256的总重轻了1225.8千克。非但如此，XM360的后坐力仅为M256的75.71%，后坐长度仅为0.635米。之所以有如此逆天的性能，缘于XM360在采用了比强度更高的钛合金取代了传统炮钢的同时，还取消了炮管抽烟装置，在炮口加装了效率达25%的胡椒瓶式制退器。
在配套弹药方面，美制M829A4贫铀穿甲弹在2000米处的垂直穿深可达800～900毫米。XM360能发射该弹，因此其威力亦是世界一流水准。此外，该炮还可发射MRM（中程弹药）、AMP（高级多用途）和AKE（高级动能）多种新型弹药。其中，以30度仰角发射时，MRM弹药射程可达12.8千米，可作为间射支援弹种使用。
实践表明，120毫米弹药的重量已达人力装填的上限，而且还得是异常强壮的士兵才能充任装填手。可即便如此，在一些高强度斗场合，依靠人力装填弹药的M1系列坦克仍有力不从心之感，故此“艾布拉姆斯”X用自动装弹机取代了装填手。
自动装弹机有吊篮式圆盘自动装弹机和尾舱式自动装弹机两大流派。苏俄青睐的圆盘自动装弹机被置于重重装甲保护之下，且重心很低。其缺点是战斗室内无法实现隔舱化，且圆盘直径被限制在2米左右，采用水平存储弹丸和药筒的布局时，穿甲弹弹芯长度严重受限。不过，在俄罗斯T-14“阿玛塔”坦克上，通过将弹丸和药筒改为垂直存储，已经消除了这个限制穿甲弹威力提升的瓶颈。与苏俄截然不同的是，西方仅有的几款采用自动装弹机的第三代主战坦克，无一例外地将装弹机设置在炮塔尾舱中。其优点是能平衡炮塔前后重量，易于实现战斗室隔舱化，通过在尾舱上设置泄压板，能极大消除炮塔尾部弹舱被击中，内储弹药殉爆后危及乘员组的风险。其缺点是加大了炮塔在侧面和顶部的投影尺寸，增大了被击中的概率。坦克尾舱一旦中弹，即便乘员组能死里逃生，但自动装弹机受损即意味着坦克丧失了战斗力。
从公开的样车看，“艾布拉姆斯”X硕大的炮塔顶部后方有块尺寸可观的泄压板，确定是采用了尾舱式自动装弹机无疑。不过，据称其尾弹中仅储有19发待发弹，另外15发备弹存储在车体内。目前，通用动力地面系统公司并未披露该型坦克集中安置在车体前部的三人乘员组是否能进入战斗室中给尾舱补弹。但从该公司公布的乘员舱布局看，驾驶员、车长、炮长从左到右挤成一排，而且只有左侧驾驶员座位后面的车体底部有个紧急逃生口。一旦坦克遇到危险，得由坐在中间的车长先行离开座位，然后坐在右侧的炮长才能离开。那么，就算是他们能进入战斗室中为尾舱补弹，无论是由车长一人补弹，还是车长和炮长一块干这重体力活，都意味着坦克在此期间不但丧失了作战能力，而且战场态势感知能力也受到极大削弱。这么设计是否合适，还有待实践检验。
M240C并列机枪是美系坦克的标配，无甚稀奇之处。因为乘员组都集中安置在车体前部，已无可能将身体探出炮塔顶部操作副武器，所以“艾布拉姆斯”X必须要在炮塔顶部设置遥控武器站。该武器站设置得颇高，安置在其上的30毫米XM914链式机关炮可获得很大的仰角，这并非为了防空，而是强化了坦克在巷战中对近处高层建筑顶部的控制能力。
美国陆军青睐的链式机关炮是一种利用外能源驱动，由链条完成全部循环动作的火炮。它由链条传动装置、双路供弹系统、动力传动装置、火炮控制装置及后坐系统组成。其中，最为关键的链条传动装置由一条双排滚柱链条和4个链轮（1个主动链轮，3个被动链轮）组成。链条在4个链轮构成的方形轨道上循环运动。炮闩驱动滑块固定在链条上，并在炮闩支架底部横向T形槽内，使链条的循环运动变为炮闩支架的往复运动。炮闩装置由闩体和炮闩支架组成。炮闩支架不但支承闩体，而且通过其上的凸轮以及链条的滑块在往复运动中迫使闩体旋转30度，以完成输弹、闭锁、击发、开锁、抽筒等动作。由于炮闩始终处于控制中，能恒速运动，加速和减速平稳。炮箱后部不需要加装炮闩缓冲器，闩体直接与身管和炮尾闩室实现闭锁。炮箱不承受负荷，因此可由轻合金制作。击针簧移动距离、击针突出量和撞击能量受到控制，击发可靠性得到了保证。
通过以上介绍，不难看出链式机关炮的优缺点。由于它采用了独特的链传动，身管在射击循环过程中始终保持不动，炮闩到达前后极限位置前均匀减速，构件间避免了剧烈碰撞，因此机构动作平稳，可靠性高，对提高射击精度有利。由于采用这种原理的机关炮没有传统意义上的炮尾，闩体直接闭锁在炮管的延伸部分里，缓冲器也直接装在炮管上，因此其结构简单，尺寸紧凑。由于采用外能源驱动，链式自动炮可在相当宽广的范围内调节射速。当然，由此带来的缺点便是电气控制部分较为复杂，而且链传动有速度限制，理论最高射速的天花板较低。不过，链式机关炮不算高的理论射速，对付地面目标却是绰绰有余。作为一款打击范围颇大的顶置武器，XM914链式机关炮发射的30毫米口径炮弹，对付通常作战距离上的轻型装甲目标及土木设施亦是手到擒来，因此在一定程度上可以弥补“艾布拉姆斯”X主炮弹药基数不足的缺憾。
以往，苏俄坦克因远距离射击精度及穿甲威力差强人意，所以特别热衷于发展炮射导弹。但这类通过高膛压坦克炮发射的炮射导弹因为电子元器件很难承受得住发射瞬间的高过载，因此多采用将弹上设备简化到极致的激光驾束制导方式。这种制导方式的缺点是在导弹命中目标前，坦克火控系统必须一直“盯”着目标，由此可能会顾此失彼。因此，美方权衡一番，决定给“艾布拉姆斯”X集成红外成像制导的“标枪”反坦克导弹系统。
“标枪”反坦克导弹由步兵操作时，存在重量偏大、准备工作繁琐、电池供电时间不足、射击近界大等一系列缺点。但该型导弹以“艾布拉姆斯”X为承载平台时，上述缺点大多不复存在。其最大4750米的动力射程，令“艾布拉姆斯”X火力打击范围从2000米左右大幅拓展到4000米以上。其“发射后不管”的操作特性，让坦克作战灵活性大增。
综上所述，虽说“艾布拉姆斯”X主炮口径并未增大，但通过集成其他武器，使得该型坦克的火力打击范围、效能及灵活性明显高于M1系列坦克。
观瞄防护存有遗憾
服役40余年来，M1系列坦克的火控系统不断与时俱进，性能一直保持世界顶尖水平。“艾布拉姆斯”X在这方面必然会“百尺竿头，再进一步”。此外，该新型坦克的一大宣传“亮点”，是集成了全景视频感知系统。其分布在车体、炮塔各处的摄像头是分布式孔径系统的组成部分，能为乘员组提供360度的态势感知能力，并通过“虚拟现实技术”（VR）将相关景像投影到乘员头盔上，使他们能“透视”装甲，直观地“看”到坦克四周的景象。
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。所以说，沉浸-交互-构想是VR环境系统的三个基本特性。虚拟技术的核心是建立数学模型与仿真设计。
虚拟现实技术是仿真技术发展的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合。虚拟现实技术发展很快，并率先在网络游戏领域得以应用。在军用领域，美国F-35战斗机头盔显示器因为使用了虚拟现实技术，甚至取消了传统的平视显示器。美国空军也已经开始通过虚拟现实技术，对飞行员展开F-35战斗机的模拟飞行培训。
不过，目前虚拟现实技术远未发展到完善阶段。主要缺陷集中在硬件的处理速度远不能满足在虚拟世界中实时处理大量数据的需求。相关设备的价格也十分高昂。受硬件局限性的影响，虚拟现实软件开发花费巨大且效果有限，相关的算法和理论也尚不成熟。在新型传感机理、集合与物理建模方法、高速图形图像处理、人工智能等领域，都有很多问题亟待解决。三维建模技术也需进一步完善。在虚拟现实的感知方面，真实性、实时性还不尽如人意。在交互效果方面，虚拟现实技术与人的自然交互不足，在语音识别、人工智能方面的效果，同样不能令人满意。
目前VR的主要输出设备是眼镜或头盔显示器。在民用领域应用越来越广泛的网络游戏VR眼镜，使用者普遍反映佩戴使用体验不佳，极易疲劳。如果军用级别的设备在这方面没有质的提高的话，那么滞空时间不过2、3小时的F-35飞行员佩戴头盔显示器尚可，但动辄需要十几个小时、甚至几十个小时连续在战区执行任务的坦克乘员组恐怕就难以忍受了。因此，“艾布拉姆斯”X在这方面的实际使用效果如何，还有待观察。
“艾布拉姆斯”X在战场态势感知方面最令人遗憾的，是未能配置小型无人机。其已实现无人化的炮塔内，完全可以找到容纳数架小型无人机及其配套支持设备的空间。哪怕是仅仅配备像“大疆”系列那样的民用小型多旋翼无人机，其智能化、自动化水平其实就已经能满足需要，操纵也足够简单，车长就能兼任操作员，无需增配专职的无人机操作员。这种级别的无人机价格十分低廉，属于低值易耗品，损失了也不可惜，而且补充容易，其性价比极高。如此简单的道理，像通用动力这样的世界顶级军火公司不可能不懂。“艾布拉姆斯”X样车上未配备小型无人机模块，既可能是美国国内一时找不到适宜的货架产品，也可能是研发进度滞后，来不及配置在样车上。因此不能排除该型坦克日后补上这个缺憾的可能性。
在防护方面，M1系列坦克装105毫米线膛炮的基本型战斗全重54.5吨，换装M256型120滑膛炮的M1A1战斗全重为58.9吨，在M1A1基础上换装贫铀装甲的M1A1HA战斗全重为61.3吨，最新的M1A2SEPv3重量高达73.6吨，严重影响了运输机和气垫登陆艇的运载能力，在欧洲地区城市路面和桥梁的通过能力也令人担忧。通用动力地面系统公司声称，“艾布拉姆斯”X将战斗全重降到了49吨左右，配以最大输出功率1000马力的柴油机，机动力并不逊于M1A2SEPv3。
不过，从公开展示的样车看，“艾布拉姆斯”X依旧采用7对负重轮，外廓尺寸并未较M1系列有明显“缩水”，那么它是靠什么技术措施减重的呢？前文已经分析过，不能对该型坦克动力系统减重抱有太大的奢望。减少的数发炮弹重量，会被增设的RS6遥控武器站抵消。自动装弹机的重量肯定超过了装填手的体重。XM360型坦克炮也不过较M256减少了1225.8千克重量而已。就算“艾布拉姆斯”X与T-14“阿玛塔”坦克一样，其外形硕大的炮塔其实只是外置设备的遮盖壁板和附加装甲而已，其炮塔的主体结构，也就是火炮装甲盒的宽度，与现役三代主战坦克炮盾宽度差不多，那么也不足以较M1A1HA降低10余吨重量。加之通用动力地面系统公司声称“艾布拉姆斯”X增强了防顶部攻击能力，那么唯一的可能性就是该新型坦克在削弱装甲重量的同时，采用了主动防护系统加以弥补。
不过，从目前披露的照片看，公开展示的“艾布拉姆斯”X样车在炮塔前部和后部的左右两侧各装备的数根发射管，数量既不足以满足主动防护系统的备弹需要，安装角度更是无法实施全方位覆盖，因此判断它们仍是烟雾弹发射器。也就是说，“艾布拉姆斯”X目前的防护状态无非存在两种可能。一是合用的主动防护系统还未能达到能装车的成熟度，公开展示的样车在某种程度上处于“裸奔”状态。二是该样车目前采用的动力组合并不能支持过高的战斗全重，为确保一定的机动性，只能暂时缓装主动防护系统。由此看来，虽说公开展示的“艾布拉姆斯”X样车在火力方面达到了第四代主战坦克的要求，但战场态势感知能力还有缺憾，机动性和防护性方面更是存在“鱼和熊掌不可得兼”的矛盾。所以，笔者以为目前通用动力地面系统公司展示的仅仅是基于M1系列坦克平台研发的第四代主战坦克概念车，整车成熟度并不高。它能不能成为美军下一代主战坦克的原型车还不好下定论。