來源 | 把科學帶回家（id：steamforkids）
撰文 七君
大家可能不知道，在現代戰場上大多數坦克身披炸藥，美國、俄國的坦克尤其喜歡這種炸藥裝。坦克不是應該很怕被炸嗎，穿着炸藥上戰場，這是找死嗎？
這聽起來很反直覺，但炸藥外穿實際上是坦克的自我保護，這種炸藥外掛套裝叫做爆炸式反應裝甲（Explosive Reactive Armor）。
爆炸式反應裝甲（Explosive Reactive Armor）。圖片來源：national geographic
而這是因為，反坦克武器常常使用被稱為錐形裝藥（shaped charge）的攻擊手段。
地球人都知道坦克噸位大防禦力強，讓它掉血是很困難的。讓坦克下線的最佳手段之一就是戳破它們的保護殼。因此，近代出現了錐形裝藥這種除你武器的武器，專門對付坦克的厚皮。
先說錐形裝藥的原理。
錐形裝藥戳穿鋼板。圖片來源：national geographic
錐形裝藥利用的是蒙羅/諾伊曼效應這種物理現象。
在一般情況下，炸藥爆炸時衝擊波是呈球形擴散的，因此只有一部分能量能命中打擊對象。換言之，普通炸藥雖然炸得好看，但是效率卻很低。
普通炸藥爆炸時，只有一部分衝擊波抵達攻擊目標。圖片來源：discovery
那有沒有辦法把爆炸能量集中起來呢？
1886年，美國海軍戰爭學院（Naval War College）的化學家查理斯·E·蒙羅（ Charles E. Munroe）發現，帶有製造商名字凹雕的硝化棉在金屬板附近爆炸時，金屬板上也會復刻出製造商的名字。也就是說，凹陷的拓撲形態能夠集中爆炸的能量。他的發現後來被稱為蒙羅效應（Munroe effect）。
接着在1910年，德國研究者埃貢·諾伊曼（Egon Neumann）也獨立發現，如果把TNT炸藥捏成圓錐形，那麼炸藥爆炸時可以戳穿鋼板。這就是諾伊曼效應（Neumann effect）。
不過，這兩人的發現並沒有引起多大反響。真正推動這個現象被運用到軍事研發中的是約翰霍普金斯大學的一位叫做 R. W. Wood 的學者，因為他的一個新發現讓蒙羅/諾伊曼效應具有了軍事價值。
加襯凹陷的金屬片後，爆炸時金屬片會集中爆炸的能量，成為子彈一般的形態。圖片來源：wikipedia
Wood 的發現也純屬偶然。當時他聽炸藥廠的工人說，如果在炸藥里加上一個圓錐型的金屬片，那麼這個金屬片在爆炸時就像子彈一樣能戳穿很厚的鋼板。1936年，有一個人就是被這種圓錐金屬片炸彈炸死的，因此 Wood 受邀進行調查。
Wood 確認，塞入炸藥中的金屬圓錐體在爆炸時確實會變形，成為如同液體的高速射流。他的發現迅速引起了世界大國的反應，而這種現象也因此被稱為lined-cavity phenomena（空腔金屬內襯現象）。
圓錐形金屬片（黃色）在炸藥（紅色）爆炸時，會變形同時產生強大的穿透力。圖片來源：national geographic
1944年，前蘇聯科學家 F. A. Korolev 和 G. I. Pokrovskii 發表了相關測試數據，他們發現金屬片在爆炸後可達每秒1萬米的驚人速度。
需要指出的是，關於蒙羅/諾伊曼效應以及空腔金屬內襯現象的物理原理，學術界目前還沒有達成一致，但這並不妨礙各國研發相關武器——錐形裝藥。
在各種錐形裝藥中，最著名的可能是二戰期間美國陸軍使用的巴祖卡火箭筒（Bazooka）了。如今不少石油鑽井平台也會使用錐形裝藥提高爆炸效果。
巴祖卡火箭筒（Bazooka）。圖片來源：wikipedia
Discovery 探索頻道曾在2020年推出過一期錐形裝藥的節目。大家可以看一下錐形裝藥對坦克裝甲的透射力。
所以問題就來了，錐形裝藥這麼強，要怎麼除它武器呢？
實際上，爆炸式反應裝甲的發明和錐形裝藥密不可分，同時也是個意外。
1967年，挪威武器研究者 Manfred Held 在試驗錐形裝藥時，發現了爆炸式反應裝甲的可行性。
他觀察到，一些被錐形裝藥轟炸的坦克受損情況比較輕，原來這些坦克里還留存了一些炸藥，這些炸藥被引爆時，抵消了錐形裝藥的衝擊。其實這蠻好理解的，超級賽亞人通過出招來防禦的時候用的就是這個原理。
Manfred 從中得到了靈感，設計了一款坦克版的「防彈盔甲」，並把這種反錐形裝藥設備命名為爆炸式反應裝甲。1970年，Manfred 為爆炸式反應裝甲申請了專利。
爆炸式反應裝甲通常是夾心的形態，兩層金屬板間夾着一層炸藥。當錐形裝藥在坦克上爆炸時，夾心炸藥層爆炸，它向外的衝擊波會擾亂錐形裝藥，使其無法突破坦克的厚甲。這種以毒攻毒的方法為坦克提供了保護。
爆炸式反應裝甲和錐形裝藥的對決。圖片來源：見水印
《美國國家地理》稱，爆炸式反應裝甲是武器和防禦之間的分水嶺，因為有了爆炸式反應裝甲，坦克就可以輕裝上陣，而不會成為某些武器專家眼中落後的舊時代古董。
在21世紀初的伊拉克戰爭中，美軍就使用了爆炸式反應裝甲。當然，俄國（和前蘇聯）也十分鐘愛反應裝甲。俄國的接觸系列就是一種著名的反應裝甲。
根據著名政治軍事雜誌《簡氏國際防衛評論》於2007年發表的一篇名為「IMPENETRABLE RUSSIAN TANK ARMOUR STANDS UP TO EXAMINATION（俄國刀槍不入的裝甲經受住了考驗）」的報道，前蘇聯十分鐘愛爆炸式反應裝甲，而現在幾乎所有的東歐坦克都裝備有爆炸式反應裝甲。
前蘇聯研發的接觸-5（Kontakt-5）爆炸式反應裝甲。圖片來源：wikipedia
前蘇聯的爆炸式反應裝甲還很強，得到了對手的點讚。
在2007年5月於倫敦召開的「The Future of Armoured Warfare（未來裝甲戰爭）」 會議上，美國五角大樓發言人 Leland Ness 稱，美軍對前蘇聯留在德國的 T-72A1 坦克和 T-72B1 坦克進行了測試，測試結果出乎意料：前蘇聯的爆炸式反應裝甲能很好地抵抗80年代北約的反坦克武器。
他說，裝備了爆炸式反應裝甲的前蘇聯坦克甚至對美軍冷戰時期的貧鈾穿甲彈（最強穿甲彈之一）免疫。他還加了一句：前蘇聯的爆炸式反應裝甲坦克和美國自己的一樣好。
帶有爆炸式反應裝甲的美國陸軍M60A1主戰坦克。圖片來源：wikimedia
話說回來，設計反坦克武器的人也預判了爆炸式反應裝甲研發專家的預判。
結果就是，在炸坦克的時候，反坦克武器會先把爆炸式反應裝甲炸掉，然後再使出王炸。
這種專門針對爆炸式反應裝甲的連環炸叫做串聯炸藥（tandem charges）：第一波先「除你武器」，也就是先炸掉爆炸式反應裝甲，之後再放出專門炸坦克的錐形裝藥。
你炸我，我包炸藥包，你炸我炸藥包…現代戰場，看起來確實很俄羅斯套娃了。
懂了，夾緊屁股，可以化身噴射戰士。
本文經授權轉載自公眾號「把科學帶回家」（ID:steamforkids）
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