隨著科技的發(fā)展特別是武器威力的日益增強，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對裝甲車輛的防護(hù)和生存能力提出了更高的要求，不僅要具有良好的抗彈性能，而且還要經(jīng)受不同地形、環(huán)境和氣候條件的考驗，甚至要能水陸兩用、空運空投。因此，裝甲車輛防護(hù)材料還要求具有輕量化、抗沖擊性能好、力學(xué)性能及加工性能好、機動性好、耐腐蝕性好以及防不同種類反坦克武器攻擊的能力，這大大促進(jìn)了裝甲防護(hù)材料的發(fā)展。鋁合金密度小，易于機械加工、成形、焊接和熱處理，耐腐蝕性能較好，具有良好的綜合性能。另外，鋁合金裝甲系統(tǒng)具有較高的質(zhì)量防護(hù)系數(shù)和空間防護(hù)系數(shù)。裝甲車輛上裝甲材料約占總質(zhì)量的25%~30%，在同等防護(hù)水平下，若采用鋁合金材料可使質(zhì)量顯著降低。

鋁的密度是鋼的1/3，鋁合金與裝甲鋼在相同面密度的條件下，厚度為鋼的3倍，其彎曲剛度為裝甲鋼的9倍。因此，采用鋁合金能顯著提高結(jié)構(gòu)的剛度。在鋁合金中加入適量的合金元素可提高材料的強度，也可通過加工硬化來提高強度，而且還可用熱處理來大幅度改善材料的力學(xué)性能，所以鋁合金可用來制造承受較大載荷的結(jié)構(gòu)件和耐高速沖擊的裝甲件。在車體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為保障結(jié)構(gòu)剛度而設(shè)置的加強筋、加強框架等均可節(jié)約省去。裝甲車每減輕1千克，則攜帶需要的動力設(shè)備即可減少0.6千克，這又可使車的戰(zhàn)斗全重減少。因此鋁合金在裝甲車輛上的使用可引起“鏈鎖式”的減輕質(zhì)量效果，在不降低抗彈性能的情況下，鋁合金裝甲材料的使用可減輕質(zhì)量6%~20%，有的甚至可以達(dá)到50%。鋁合金也具有良好的減震效果，可用來制造裝甲車輛的輪輞，以降低啟動和行駛慣性，提高加速性能；同時由于減少行駛過程中的振動，有利于提高裝甲車的運行速度，提高行駛穩(wěn)定性。裝甲材料必須具備抗侵徹和抗破碎的綜合性能，因此要求裝甲材料應(yīng)兼有高強度與高韌性。裝甲鋁合金在進(jìn)行射擊測試過程中，大多數(shù)入射角上的面密度均低于裝甲鋼，在抗大彈丸和較高的射速尤其是抗炮彈破片方面，其防護(hù)系數(shù)均高于裝甲鋼，且鋁合金裝甲的防護(hù)性能隨著彈丸增大而增加。鋁合金材料在現(xiàn)代化裝甲車輛上的應(yīng)用是提高車輛機動性的重要前提之一，鋁合金裝甲材料的應(yīng)用已經(jīng)成為裝甲車輛輕量化的主要發(fā)展趨勢。所以先進(jìn)鋁合金裝甲及焊接技術(shù)很可能是NGCV關(guān)鍵技術(shù)的另一個著力點。

從20世紀(jì)50年代開始到目前為止，鋁合金材料在裝甲車輛上的應(yīng)用經(jīng)歷了4個階段：第1代是以5083為代表的Al-Mg-Mn鋁合金，第2代是以7039為代表的Al-Zn-Mg鋁合金，第3代是以2519為代表的Al-Cu鋁合金，第4代是以2139為代表的Al-Cu-M鋁合金。1956年，美國對試制的5083和5456進(jìn)行了抗彈性能測試，之后該系鋁合金納入美國軍用標(biāo)準(zhǔn)，并在M113裝甲輸送車上實現(xiàn)了應(yīng)用。英國的Alcan公司也研制了類似5083的第1代鋁合金D54S。Al-Mg-Mn鋁合金一般先在350~400攝氏度的溫度下進(jìn)行熱軋，然后再冷軋以達(dá)到要求的強度。但Al-Mg-Mn鋁合金不能熱處理強化，防小口徑彈丸和穿甲彈的效果也差。20世紀(jì)60年代，美國開發(fā)了可熱處理強化的7039鋁合金，之后列入美國軍用標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用于“布雷德利”步兵戰(zhàn)車上。Al-Zn-Mg鋁合金一般先在450~480攝氏度內(nèi)固溶處理，然后快速冷卻，之后在90~150攝氏度中進(jìn)行時效處理來提高材料的強度。該合金可通過軋制、鍛造、擠壓等方式生產(chǎn)，既可提高鋁合金的防護(hù)性能，又能使車體便于制造，簡化了工藝，從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了防護(hù)性能。20世紀(jì)60年代末，英國開發(fā)了不同強度并可焊的7020、7017以及7018鋁合金等，并開辟了采用鋁合金板焊接制造炮塔和車體的先河。Al-Zn-Mg系鋁合金通過適當(dāng)熱處理后可獲得良好的抗彈性能，但具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。為解決抗應(yīng)力腐蝕，美國研制了具有較高拉伸強度和抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的第3代裝甲鋁合金材料2519-T87，該合金是一種可替代5083和7039的第3代鋁合金裝甲材料。之后，美國又研制了比前述鋁合金材料具有更加優(yōu)異的力學(xué)和抗彈性能的2139-T8和2195-T8P4，已經(jīng)成為第4代鋁合金裝甲材料的代表。從這個角度來講，預(yù)計重達(dá)40-50噸的NGCV采用鋁合金裝甲材料是大概率的可能。事實上，這并不是一種空穴來風(fēng)的猜測。近日據(jù)外媒報道。美軍為NGCV項目研制的采用新制造工藝的原型車體日前運抵阿拉斯加州，準(zhǔn)備進(jìn)行寒帶試驗。報道稱，日前被拍到照片的是兩輛即將進(jìn)行測試的車體之中的一輛，該車采用鋁合金裝甲，由CTC公司制造。事實上，運往阿拉斯加州進(jìn)行低溫測試也從一個側(cè)面表明NGCV的試驗車體的確是由某種先進(jìn)鋁合金裝甲材料制成。這是因為在較低溫度下裝甲鋼材料容易出現(xiàn)脆性，影響抗彈性能。而在低溫下鋁合金裝甲不存在低溫脆性的問題，保證了裝甲車輛在高寒地帶仍具有良好的抗彈性能。

據(jù)該公司負(fù)責(zé)人表示，該車的裝甲最厚可達(dá)3.25英寸，也就是83毫米，相比之下“布雷德利”裝甲僅有1英寸，即25毫米。而按照美國陸軍的規(guī)劃，未來代替“布雷德利”的NGCV自重將達(dá)40-50噸。這意味著NGCV很可能采用的是某種結(jié)構(gòu)的裝甲鋁合金層狀復(fù)合材料設(shè)計。增加裝甲厚度雖然可以提高坦克的防護(hù)力, 但同時會增加裝甲車的質(zhì)量。另外, 均質(zhì)裝甲通常只對防護(hù)某種武器有效, 很難同時對各種反裝甲武器都有效。為進(jìn)一步提高裝甲車輛的抗彈性能, 同時為防護(hù)不同的反裝甲武器, 利用不同性能的材料制成復(fù)合裝甲已經(jīng)成為裝甲材料開發(fā)的主要方向。鋁合金層狀復(fù)合材料的優(yōu)點主要有4方面：第一是減小質(zhì)量，由于復(fù)合裝甲的防護(hù)系數(shù)大大高于均質(zhì)裝甲，故在同等抗彈能力的情況下，其質(zhì)量小于均質(zhì)裝甲。二是減小厚度，復(fù)合裝甲抗破甲彈的厚度系數(shù)高于均質(zhì)裝甲，故在同等抗彈能力的情況下，其厚度要小于均質(zhì)裝甲。三是性能的可設(shè)計性，復(fù)合裝甲的性能具有可設(shè)計性，即在一定范圍內(nèi)可設(shè)計結(jié)構(gòu)和材料，以保證在一定的約束條件下能得到最佳的抗彈性能。同時，可根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)境及使用部位的不同設(shè)計出一系列不同性能、不同質(zhì)量與厚度的裝甲，從而滿足各種各樣的使用要求。最后一點是結(jié)構(gòu)可變，應(yīng)用范圍廣，復(fù)合裝甲的厚度可變，可用于不同車輛、不同部位，以及各種不同的作戰(zhàn)環(huán)境。與單一材料相比，層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)由于存在阻抗不同的材料內(nèi)部界面、質(zhì)量輕、可設(shè)計性強以及抗沖擊能力強等特點，近年已成為防護(hù)復(fù)合材料重要的組成部分。鋁合金層狀復(fù)合裝甲通常是由強度較高的鋁合金和強度較低但韌性及可焊性較好的鋁合金組成的。

值得注意的是，早些時候，CTC公司先進(jìn)技術(shù)分部經(jīng)理麥克馬倫就表示，該公司制造的新型車體具備很高的生存能力。這其中該公司獨創(chuàng)的，能夠用摩擦攪拌技術(shù)直接焊接整個車體的新型設(shè)備非常重要。他表示：“這臺焊接機有26英尺縱向摩擦攪拌行程，垂直方向行程則有13英尺，它只需一次就可焊接完成3.25英寸厚的2000號鋁合金板”。再考慮到2017年9月，CTC公司接到了一份關(guān)于“攪拌摩擦焊接制造車體原型”的合同，按照這份美國陸軍坦克與汽車研究發(fā)展工程中心（TARDEC）公司發(fā)出的合同，該車體將提供用于疲勞，彈道防護(hù)和其他測試以驗證這一焊接技術(shù)的質(zhì)量。性能測試時間規(guī)定在2017年-2022年之間實施。這意味著NGCV不但采用先進(jìn)鋁合金裝甲材料，在制造工藝上也有突破。裝甲車輛基本都采用焊接連接，即將裝甲板、鍛件、擠壓件、鑄件焊接組成一個整體。因此，裝甲材料必須具有較好的焊接工藝。裝甲鋁合金焊接方法主要有：鎢極惰性氣體保護(hù)焊 (TIG)、熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)、攪拌摩擦焊(FSW)、電子束焊接 (EBW)、光纖激光焊接 (FLW) 等。TIG焊由于鎢極燒損嚴(yán)重，熔深能力弱，只適用于薄件焊接。MIG焊可采用比TIG焊更大的焊接電流，功率大、效率高，適合中厚板鋁合金的焊接。國內(nèi)對7A52中厚板高強鋁合金進(jìn)行MIG焊工藝的研究表明，焊縫性能滿足要求，特別適合于中厚板鋁合金焊接。但由于焊縫處形成鑄態(tài)組織，焊縫殘余應(yīng)力較大，7A52鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能低于基材的性能。用鈧、鋯、鉺復(fù)合微合金化的焊絲可使板材焊接接頭性能提高。為減少焊接變形和焊接缺陷，降低殘余應(yīng)力，攪拌摩擦焊(FSW)被用于鋁合金裝甲材料的焊接中, 焊接接頭的力學(xué)性能超過了母材強度的88%、彈道極限值超過母材的85%。對于20毫米厚的7A52鋁合金，攪拌摩擦焊接頭強度比雙絲MIG提高15%左右。

NGCV項目是美國陸軍以科技創(chuàng)新手段來確保跨代優(yōu)勢的重要舉措之一。背后反映的是其第三次抵消戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)。美國依靠研發(fā)高技術(shù)武器系統(tǒng)來獲取質(zhì)量優(yōu)勢，以此抵消其他國家部隊的數(shù)量優(yōu)勢，這一做法被稱為“抵消戰(zhàn)略”?！暗窒麘?zhàn)略”是一個動態(tài)、非對稱的競爭思路，著眼于提高美國部隊的軍事效能，重塑戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)樣式，改變軍備競爭的游戲規(guī)則。

“抵消戰(zhàn)略”是一種創(chuàng)新驅(qū)動的動態(tài)競爭思想。軍備競爭是對手之間不斷進(jìn)行戰(zhàn)略互動的過程，競爭參與方根據(jù)彼此的實力對比和策略偏好選擇競爭路線和回應(yīng)行為。軍備優(yōu)勢會隨著時代環(huán)境、技術(shù)變化和政策調(diào)整等因素發(fā)生變化，促使競爭各方不得不動態(tài)地調(diào)整策略以應(yīng)對新情況的出現(xiàn)。“抵消戰(zhàn)略”具有動態(tài)競爭的典型特征，其思路是根據(jù)對手的優(yōu)勢來選擇己方的競爭路徑。與通過數(shù)量累積來平衡對手的優(yōu)勢不同，“抵消戰(zhàn)略”主要依靠軍事創(chuàng)新來研發(fā)比對手更具效率的技術(shù)、系統(tǒng)或方法。無論是軍事技術(shù)，還是軍事理論或者軍事組織創(chuàng)新，它的本質(zhì)都是為了贏得戰(zhàn)爭的勝利。從歷史軌跡來看，軍事創(chuàng)新無疑是支撐美國運用“抵消戰(zhàn)略”開展軍備競爭的關(guān)鍵要素?！暗窒麘?zhàn)略”著眼于提高軍事效能，強調(diào)在競爭中贏得先發(fā)優(yōu)勢。表面上來看，“抵消戰(zhàn)略”是指憑借質(zhì)量優(yōu)勢抵消對手的數(shù)量優(yōu)勢。質(zhì)量優(yōu)勢很容易理解為裝備技術(shù)含量高、作戰(zhàn)性能優(yōu)越。然而，“抵消戰(zhàn)略”不是單純地運用高技術(shù)建造比對手更先進(jìn)的武器系統(tǒng)，而是通過部署新研發(fā)的裝備來提升己方武器系統(tǒng)的競爭優(yōu)勢，從而增加它們的戰(zhàn)斗效能。軍事效能是衡量“抵消戰(zhàn)略”實施效果的評價指標(biāo)，也是該戰(zhàn)略的落腳點。軍事效能是指武裝力量把資源轉(zhuǎn)換成作戰(zhàn)能力的過程。也就是說，軍事效能取決于在多大程度上把政治、經(jīng)濟、人力和技術(shù)等資源轉(zhuǎn)換成戰(zhàn)斗力，它已經(jīng)超越了簡單的武器研發(fā)的范疇。同時，軍事效能的高低還取決于競爭優(yōu)勢大小，這要求競爭方比對手更加具有靈活性，更加能適應(yīng)外部環(huán)境中的不確定因素。在實施“抵消戰(zhàn)略”過程中，美國善于把技術(shù)領(lǐng)域的新成果應(yīng)用到軍事領(lǐng)域，使美國能夠首先獲得技術(shù)革新對軍事作戰(zhàn)帶來的先發(fā)優(yōu)勢，拉開與對手的軍事差距。

美軍認(rèn)為，在技術(shù)和創(chuàng)新領(lǐng)域的投資，對于其提高技術(shù)優(yōu)勢以應(yīng)對正在出現(xiàn)的新威脅至關(guān)重要。為了推進(jìn)國防科技創(chuàng)新，保持軍事技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢，2018財年，美國國防部將投資132億美元用于“科學(xué)與技術(shù)”領(lǐng)域，約占2018財年國防基礎(chǔ)預(yù)算的2.3%，比2017財年國防預(yù)算的“科學(xué)與技術(shù)”經(jīng)費增加5.6%。按支出項目劃分：基礎(chǔ)研究22億美元，應(yīng)用研究50億美元，先進(jìn)技術(shù)發(fā)展60億美元?？萍紕?chuàng)新投資的重點內(nèi)容包括:為國防高級研究計劃局 (DARPA)投資31億美元，用于研究革命性技術(shù)和高回報值的軍事能力；為國防部牽頭的8個制造創(chuàng)新研究所提供1.15億美元的資金，用于支持國防生產(chǎn)工業(yè)創(chuàng)新計劃和國防經(jīng)濟委員會的工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)；為戰(zhàn)略能力研究辦公室提供12億美元的資金，用于支持跨域聯(lián)通系統(tǒng)建設(shè)、有人和無人自動化系統(tǒng)編組研究、商業(yè)設(shè)計和技術(shù)的軍事利用等領(lǐng)域的研發(fā)……長期以來正是“創(chuàng)新”成為美國維持強大軍事力量的原動力。

美國不僅依靠高額軍費、一流人才、先進(jìn)技術(shù)，不斷進(jìn)行多個領(lǐng)域“首次創(chuàng)新”，比如在電磁彈射器、新概念武器等方面，涌現(xiàn)出顛覆性的創(chuàng)新變化，與此同時，還通過對幾項現(xiàn)有武器技術(shù)重新組合，衍生變形出一種新的作戰(zhàn)平臺或新式武器，進(jìn)行所謂“集成創(chuàng)新”。恩格斯說過：“兩個陣營都在準(zhǔn)備決戰(zhàn)，準(zhǔn)備一場世界上從未見過的戰(zhàn)爭……只有兩個情況至今阻礙著這場可怕的戰(zhàn)爭爆發(fā)：第一，軍事技術(shù)空前迅速地發(fā)展，在這種情況下每一種新發(fā)明的武器甚至還沒有來得及在一支軍隊中使用，就被另外的新發(fā)明所超過；第二，絕對沒有可能預(yù)料勝負(fù)，完全不知道究竟誰將在這場大戰(zhàn)中獲得最后勝利。”顯然，面對世界新軍事革命的形勢，我們必須盡最大努力把寶貴的資源用在軍事創(chuàng)新方面，從技術(shù)革新這個原點和基礎(chǔ)出發(fā)，依靠自主創(chuàng)新掌握最先進(jìn)的高精尖武器的核心技術(shù)，構(gòu)筑適應(yīng)日新月異的武器系統(tǒng)、與時俱進(jìn)的軍事戰(zhàn)略、作戰(zhàn)思想、軍事指揮和管理體制等，加強武器技術(shù)乃至武器概念的創(chuàng)新，努力打破“瓦森納國家群”對我們的技術(shù)封鎖，減少資源消耗。

2028年美軍《陸軍構(gòu)想》認(rèn)為，美國陸軍的使命依然不變：陸軍作為聯(lián)合部隊的一部分，在全頻譜沖突中，通過提供即時、迅速和持續(xù)的制陸優(yōu)勢來部署部隊、展開作戰(zhàn)和贏得戰(zhàn)爭。美國陸軍是能擊敗敵方地面部隊，并無限期地奪取和控制敵方領(lǐng)土、資源和人口的軍種，陸軍任務(wù)對國家至關(guān)重要。計劃分兩個階段落實其未來10年的發(fā)展構(gòu)想。第一階段從2018~2022年，通過加強訓(xùn)練、保障彈藥供應(yīng)等方式，恢復(fù)陸軍的戰(zhàn)爭準(zhǔn)備狀態(tài)，同時研發(fā)新型武器裝備，完成六大優(yōu)先事項的武器裝備研發(fā)，以及準(zhǔn)備大規(guī)模生產(chǎn)。第二階段從2023~2028年，尋求實現(xiàn)新型武器裝備的批量采購，加快推進(jìn)美國陸軍的現(xiàn)代化。那么作為美國陸軍六大優(yōu)先事項的武器裝備之一的NGCV，我們能在10年內(nèi)看到它瓜熟蒂落么？讓我們持目以侍。