被称作二战期间最强坦克的“虎王”竟然是一个豆腐渣工程?这实在不像是德国人的风格。为了搞清这个问题,我们先放下那辆不幸的502号“虎王”不表,回到1942年来看一看“虎王”是如何诞生的,探究它从一开始就注定了的悲剧命运。

当时德国几乎把整个欧洲踏在了铁蹄之下。苏联的西部国土已大半沦陷。不过纳粹的坦克设计师们却远没有希特勒在广播里叫嚣的那样得意。苏联不但有钢铁一般坚硬的意志,也有同样坚硬的武器——T-34、KV-1系列等装甲厚重、火力凶猛的坦克。

苏联KV-1重型坦克

虽然在1942年服役的“虎”I式坦克赢回了一定的技术优势,但是远没有达到德军所希望的压倒性优势。德国陆军武器局因此向军火企业下达了研制新型坦克的任务,而对“虎王”这样复杂的大型武器系统项目,从1942年提出概念到1944年装备部队,研制周期显得太短了点,如此仓促的研制必然后患无穷。德国又不像苏联那样信奉“简单就是美”的设计理念。德国人对复杂机械的偏好使他们研制的坦克都恨不得像钟表一样精密。然而对于系统设计而言,仓促正是精密的天敌。

希特勒和纳粹军工生产部长斯佩尔参观“虎王”坦克主炮所使用的88毫米弹药

预研方案

“虎王”的研制其实是从新型71倍口径88毫米炮——KwK43的研制成功开始的。与“虎”I坦克上装的L56火炮相比,L71火炮加长了身管、膛压更高,使穿甲能力达到了新的水平但其更强的后坐力和后坐长度也要求一种更大、更重的炮塔。为此,德国陆军武器局又要求研制一种新型的、能安装L71火炮的重型坦克,企图用坦克的质量优势来抵消苏联坦克的数量优势。

第一个拿出设计方案的是保时捷公司(Porsche,也可音译为波尔舍)。该公司以生产高速跑车而闻名于世,但在二战期间确实是德国重型坦克生产的骨干企业。公司的创始人兼总设计师保时捷博士思维前卫。他拿出的“180”型不但采用发动机前置布局,而且采用了电/液传动方案。其实保时捷公司早在“虎”l的竞标中就打算采用油汽一电动混合动力方案,不过因为可靠性不高而输给了亨舍尔公司。

保时捷推出180型重型坦克方案,即(P)。它采用了电/液传动的超前设计,但最终被德国陆军武器局否决

在新型重型坦克的竞争中,固执的保时捷博士又一次提出了类似方案。结果不用想也知道——电传动到现在还没从实验室走上战场,更何况是在电机技术还不太成熟的60年前。同时,军火巨头克虏伯公司为保时捷“虎王”研制了配套的炮塔。后来虽然保时捷公司的方案没有中标,但是这批为保时捷方案研制的炮塔却有着微妙的命运。

而亨舍尔公司较晚加入“虎王”坦克竞标。亨舍尔公司当时正在加班加点生产“虎”l坦克,因此它所提出的第一个编号为的投标方案是在“虎”1基础上发展而来,很多部件都是从“虎”l上直接拿过来的或者进行了少量修改,传动系和悬挂系则完全继承“虎”l。火炮改为长身管KwK43炮。为了增强防护能力,的车体采用了倾斜装甲设计,首上装甲倾角为30°~40°,但这样一来当然要重新研制车体上的航向机枪射孔。然而在1942年8月19日,为保证通用性和减少生产压力,德国军方提出新的要求——要使用“黑豹”坦克的梅巴赫HL230P30发动机和冷却系统,而梅巴赫公司提出坦克尾装甲必须向后倾斜22°,才能容纳HL230P30发动机和风扇。为此,亨舍尔公司必须修改设计。

图示:亨舍尔公司提出的(H)方案在“虎”1基础上发展而来,很多部件直接取材于“虎”1,只是火炮改为长身管KwK43炮,车体采用了倾斜装甲设计。

无论是车辆、船舶还是飞机,甚至是今天的火箭,其总体设计都建立在选用何种发动机这个基础之上。除非在设计之初就打算采用多种发动机,否则动力系统的更改往往意味着整个设计都要推倒重来,也未能逃脱这个规律。1942年10月亨舍尔公司开始了新方案的设计,编号为。10月12日,德国陆军武器局宣判了的死刑。最终获得通过的就是亨舍尔新设计的方案。

按照计划,的生产应当于1943年7月开始,但实际拖到1943年9月。采用“黑豹”的发动机和冷却系统,兼容梅巴赫一奥利弗、ZF-阿尔克劳恩公司的变速系统以及研制中的电传动系统和3挡自动液力变速系统;悬挂采用两重交错负重轮,不采用三重交错负重轮,内外轮采用相同的悬挂臂和橡胶轮缘钢质负重轮;为了保持地面压强不超过69千帕,采用了加宽的新型履带。

这里顺便说明,二战后期德国坦克与其他国家最明显的区别之一就是采用交错负重轮。这种内外两层的设计可以有效降低坦克的最大平均接地压力,改善通过能力。但交错负重轮的制造和装配都相当复杂,而且非常容易出故障,内侧轮受损后必须拆掉外侧轮才能修理,往往导致坦克长时间趴窝。

德国坦克的这个特征也成为后来很多二战电影武器道具的穿帮之处。那些用T-34或T-54/55乔装改扮的“虎“、“黑豹”可以把车身、炮塔做得以假乱真,而复杂的交错负重轮却最终模仿不了。

细节设计

1942年10月19日亨舍尔公司拿出了编号为HSKNrJ3018的草图,展示了的负重轮设计。每根轴上都有4个负重轮,负重轮形式和“虎”I相同,直径800毫米、宽70毫米,然而直到1943年1月亨舍尔公司才拿出了符合德国陆军要求的钢制负重轮。在此期间,保时捷公司的正式落选。已经稳当当地成为新一代的“虎”(在下文中将直接称它为“虎王”)。到最终生产时,也许是受到战场经验的影响,“虎王”的负重轮结构简化了,每侧每根轴负重轮减少到两个,与“黑豹”相同,比“虎”I简单。

1942年11月25日亨舍尔公司完成了编号为的草图,“虎王”的车体外形此时基本确定:首上装甲厚100毫米,倾角40°:首下装甲厚100毫米,倾角40°:车体上部侧甲厚80毫米,倾角60°;车体顶甲完全水平,厚25毫米:车体下部(即履带以内)侧甲厚80毫米,倾角90°:车体尾装甲上部厚80毫米,60°倾角:车体尾装甲下部厚60毫米,倾角22°:车体底部装甲完全水平,前部厚40毫米,后部厚25毫米。此后,车体各部分的倾角基本再未改动。

其后,亨舍尔公司完成了车体上部各舱口的设计草图。车体首上装甲上切开一个窗口,安装了和“黑豹”相同的驾驶员用潜望镜装甲防护观察窗,车体顶甲前部切开一个1700毫米×760毫米的横置舱口,用大型舱盖盖住,称为维护舱盖。如果把维护舱盖移走,就可以直接拆下变速箱和转向机构,不必先拆走炮塔。在维护舱盖上又开出两个300毫米×500毫米的矩形舱门,分别供驾驶员和机电员出入。

为了使驾驶员的观察装置不能降低装甲防护能力,亨舍尔公司拿出了两种设计方案,一是在车体顶装甲上开一个可旋转的圆柱形潜望镜,另一个是类似于“黑豹”早期型的翻盖式观察窗。1943年1月亨舍尔公司在“虎王”的首上装甲上安装了球形机枪射孔,却没有开出驾驶员观察窗,看来第二种方案被否决了。

“虎王”的首上装甲上安装了球形机枪射孔,但没有开出驾驶员观察窗。机电员和驾驶员各有一具潜望镜。

“虎王”坦克首上装甲安装的球形机枪射孔

亨舍尔公司还排定了各子系统的设计完成时间:亨舍尔公司L801转向机构,1942年12月8日;梅巴赫公司OG401216B八挡变速箱,1942年10月24日。

1943年1月德国陆军武器局就“虎王”的研制情况向希特勒作了汇报。这时纳粹已发现苏联不是一座“在门上踢一脚,整座房子都会倒下来”的空心巨人,而是拥有强大的坦克设计制造能力的国家。在不久的将来德军肯定还会遇到更为优秀的新式苏联坦克。

为此,希特勒不但要求“虎王”坦克从一开始就必须安装长身管88炮,还要求把车体的前装甲厚度增加到150毫米,侧甲厚度则保持80毫米。亨舍尔公司忠实地执行了这个指示,把首上装甲的厚度增加到了150毫米,倾角不变,同时把末级传动护圈的厚度从80毫米增加到了100毫米,其他装甲厚度未改动。由于首上装甲的厚度大大超过了盟军的任何反坦克炮和坦克炮的口径,因此“虎王”从未在战场上被盟军从正面击穿过车体,不过为此而付出的代价是增重近2吨。

1943年2月德军装备部门又要求“虎王”坦克与正在研制的“黑豹”Ⅱ坦克实现标准化。虽然德国在最初的III号和IV号坦克间实现了一定程度的通用化,但在后来的坦克设计中却未能延续下来。德军由于在补给困难的东线战场上吃够了武器零备件不能通用的苦头,所以要求在新一代坦克上吸取教训。

亨舍尔公司总设计师阿德尔工学博士在1945年的报告中写道:陆军武器局要求在“虎王”和“黑豹”Ⅱ之间实现完全兼容,要尽可能地实现部件通用。亨舍尔公司与MAN公司("黑豹”系列的主承包商)经过会议讨论后决定以下部件—L801转向机构、末级传动机构、ARGUS制动器要实现通用化。“虎王”从“黑豹”Ⅱ那里承接过来的有发动机冷却系、发动机组件、传动系散热设备、燃油系统、发动机排气管、发动机舱盖、炮塔液压驱动系统。

这些改动使研制工作拖延了3个月。“虎王”和“黑豹”Ⅱ坦克还使用相同的800毫米钢质负重轮(“黑豹”Ⅱ坦克用7对,“虎王”坦克用9对),但两者的悬挂机构不同,而“黑豹”Ⅱ坦克所用的660毫米宽作战履带其实就是“虎王”坦克的运输用履带。

1943年3月底亨舍尔公司拿出了修改后的“虎王”设计方案。按照陆军武器局的要求,要在前50辆”虎王”上安装保时捷炮塔,但保时捷炮塔的圈座暴露在外。为此,亨舍尔公司打算在车体顶甲上用螺栓固定一个高60毫米、厚80毫米、半径1.2米的护圈。为简化生产工艺,尾装甲板也改成了一整块。原先22°倾角的下部尾甲设计被取消。

亨舍尔公司总设计师阿德尔斯博士在1945年2月的备忘录中总结道:亨舍尔公司为“虎王”新研制的部件有车身主体、新的乘员舱盖、转向机构、末级传动、悬挂机构及主动轮和诱导轮,弹药架、备品箱、高度可调节的驾驶员座椅、可回转和俯仰的驾驶员潜望镜。以下部件是外包产品:梅巴赫公司的HL230P30发动机、OG401216B变速箱、里特斯彻公司的履带、阿格斯公司的制动器、德意志埃森·沃克公司的钢质负重轮、克虏伯公司的炮塔(含火炮)、戴姆勒·奔驰公司的球形机枪射孔。

德军武器局最终批准了编号为021st49501~49599的“虎王”底盘设计草案。虽然当局一再强调用于“虎王”的部件必须是成熟的或经过试验验证的,但在战时紧急条件下并没有实现。

炮塔研制

需要指出的是,“虎王”的两种炮塔虽然分别命名为亨舍尔炮塔和保时捷炮塔,但它们都是由克虏伯公司设计的,亨舍尔和保时捷公司只分别设计了不同的底盘方案。在“虎王”研制的早期,克虏伯公司就同时进行着(亨舍尔方案)和(保时捷方案)的炮塔设计。虽然这两种炮塔的设计在外观上有很大差别,但结构是基本相同的,特别是座圈直径及安装形式相同。比较重要的不同之处在于亨舍尔公司的炮塔采用液压驱动,而保时捷公司的炮塔采用电机驱动。

战后从克虏伯公司发现的档案表明,“虎王”炮塔的研制从1941年10月一直延续到1943年9月。当时东线激战正酣,德国装甲部队损失惨重,急需补充。而后方的德国军工部门却积习不改,把坦克设计成了极其精密复杂的奢侈品。因此在1942年8月中旬陆军武器局和克虏伯痛下决心,更改炮塔设计,简化制造工艺以利于大批量生产。

从其整改措施中就可以看出,为什么“虎王”的产量一直上不去:炮塔座圈结构不适于大规模生产;炮塔侧壁和前壁之间必须有定位用的定位齿和定位槽,这样能减少安装时定位的工作量,原设计是用手持式砂轮机对这3块80毫米厚装甲板的交接部分进行打磨,然后再焊接,这种方法耗费工时太多,不可接受;在其他连接部分的金属切削工作量必须尽量减少;炮塔后部开有一个舱口用来抽出火炮,这个舱口需要机加工的面太多,必须重新设计;重新设计火炮防盾,以减少钻孔和机加工的工作量等。

“虎王”担克炮塔后部开有一个舱口,用来抽出火炮。图为亨舍尔型.

“虎王”坦克保时捷型炮塔的双目炮瞄镜(左,后改为单目炮瞄镜)和并列机枪口(右)

1942年11月初保时捷公司的“虎王”方案正式宣告失败,但此时克虏伯公司已经在保时捷炮塔上投入了大量资源。鉴于保时捷炮塔和亨舍尔炮塔的座圈尺寸相同,陆军武器局要求克虏伯必须对已生产的保时捷“虎王”炮塔零件进行充分利用。这造成了“虎王”坦克的两种量产型号——保时捷炮塔型和亨舍尔炮塔型。

1942年底克虏伯公司完成了100个保时捷炮塔的零件生产(包括4个已经接近完成的炮塔),可以不经修改就用在亨舍尔“虎王”底盘上。由于炮塔装配工作已超前于整车生产,因此这100个炮塔所需要的其他零件由魏格曼公司接手。克虏伯转向研制生产新的增强型亨舍尔炮塔。

克虏伯公司与陆军武器局又讨论了“虎王”炮塔改进的细节。由于火炮和机枪的观瞄孔要缩小,因此必须把火炮耳轴安装位置前移,但是这与简化锻造工艺的要求相矛盾,最终简化锻造工艺的要求获得了更高的优先权:火炮在行军时固定在14°仰角,要保证在这个角度下的潜渡密封性能:在炮塔尾部安装一个通风量为12立方米/分的换气扇,用于排出火炮射击后战斗室的硝烟;定装式弹药用金属弹架固定,战斗室中存有44发,炮塔尾部有22发。

储存在炮塔后部的88毫米弹药

炮塔旋转速度是由陆军武器局、克虏伯和亨舍尔共同决定的。1942年底的3方会议上确定,“虎”l的炮塔转速是8°/秒。这个转速得到了一线部队的肯定,因此“虎王”的炮塔转速也定为8°/秒。由于炮塔采用液压驱动,因此炮塔的旋转速度会受发动机转速的影响,在发动机转速为1750转/分钟时,炮塔转速为8°/秒;如果发动机达到其最大转速3000转/分钟,炮塔转速可达12°/秒。

1943年1月陆军武器局要求克虏伯公司必须在2月1日前交付一具装有火炮车长舱盖和潜望镜的炮塔,供审查使用。该炮塔必须装有全套设备,但火炮可以采用短身管的L/56炮,而不是正式装备的L/71火炮。克虏伯已经开始了20个保时捷炮塔的加工,在短期内还有望生产出40~50个,已经加工好的装甲板还可以再组装出50个炮塔。需要立刻决定的问题是,到底是继续生产50个前甲100毫米厚的老炮塔,还是立刻转产增强型前甲的新炮塔。

1943年2月17日陆军武器局通知克虏伯,陆军已经批准将锻造好的50个保时捷炮塔投入使用。从第51辆“虎王”开始,使用增强型倾斜前甲的亨舍尔炮塔。存在的问题是如果炮塔前甲增加到180毫米厚,就要增加约500千克的重量;如果采用100毫米厚、倾角70°的炮塔前甲那么当火炮处在10点~2点方向时,驾驶员和装填手的舱盖不能打开;如果要去掉指挥塔突出炮塔侧甲的鼓包,就必须把车长舱盖向内移动50毫米,且把侧甲倾角从60°增加到69°;若炮塔侧甲仍为80毫米厚,将增加约400千克的重量。

经过权衡,新的亨舍尔炮塔设计通过将侧甲向外鼓出(80°倾角,80毫米厚),这样就包容了指挥塔,也去掉了防护薄弱的鼓包;炮塔前甲为平坦的180毫米轧制装甲板,倾角10°前甲和侧甲的下边缘距车体10毫米,对炮塔座圈的防护大为加强:炮塔尾甲下边缘距离车体115毫米,为突出在动力舱顶板上的冷却风扇罩留出空间;炮塔前甲下边缘的左右两个角削去,以防止炮塔旋转时与车体前部的换气扇罩和舱盖发生干扰;侧甲的下边缘进行了倒角处理;火炮轴线位于车体和炮塔纵向中心线偏右30毫米的位置;车长舱盖直径905毫米,其右边缘位于炮塔火线偏左12.5毫米的位置。

后期型的亨舍尔炮塔侧甲向外鼓出,将指挥塔包容在内。请注意其火炮左侧的单目炮瞄镜。

由此澄清了一个经常混淆的问题:保时捷炮塔型的“虎王”只生产了50辆,从第51号开始的“虎王”都是亨舍尔炮塔型。这两种炮塔很容易区别一—炮塔前甲为弧形的是保时捷炮塔型,炮塔前甲平坦的是亨舍尔炮塔型。另外两者的火炮防盾也有重大区别。采用弧形锻造前甲的保时捷炮塔比亨舍尔炮塔的防弹外形更好。

德国军方之所以停止了保时捷型炮塔的生产,是因为锻造工艺需要专用的锻机和锻模,锻造完成后还要对锻件进行精加工,所耗费的工时比轧制装甲多得多,技术上也复杂得多,而且保时捷炮塔的指挥塔鼓包是一个防护上的薄弱区。亨舍尔炮塔的前甲加强到180毫米以后,防弹外形上的不足得到了弥补,而简化工艺也有利于增加产量,这对消耗巨大的德国陆军来说再重要不过了。落入苏军手中的502号坦克是亨舍尔炮塔型。

动力系统

德国陆军武器局早在1942年就提出要在“虎王”坦克上采用“黑豹”坦克的梅巴赫HL230P30汽油发动机。这是一种12缸23升、压缩比6.8:1,在2600转/分钟时的输出功率为440千瓦的发动机。60多吨重的“虎王”和40多吨的“黑豹”使用相同的发动机,那么前者的机动性能之差可想而知,而且汽油发动机对燃料要求高,输出扭矩小,容易起火。相比之下,苏联的T-34和JS-2都使用柴油发动机,无论输出扭矩还是安全性能都好得多。

德国人并不是不明白这里面的诀窍,他们作出这样的选择也是无奈之举,因为德国没有车用柴油发动机的成熟技术,同时也缺乏大量生产柴油机的金属原材料。德国军备部长施佩尔和装甲兵总监古德里安在战后的回忆录中曾对此有所论述。

HL230P30发动机上安装有两路化油器,用安装在曲轴上的离心式控制器来控制。根据设计要求,当发动机的转速低于2000转/分钟时,第二路化油器不启动;当发动机转速超过2000转/分钟时,机械控制器内圈弹簧在离心力作用下动作,进而使第二路化油器的供油阀动作,启动第二路化油器。此时如果驾驶员继续踏下油门踏板,发动机就能得到两路燃油供给,加大输出功率。

“虎王”坦克左侧的末传动机构

当发动机达到最大转速后,离心式控制器外圈弹簧关闭吸油管中部的阻塞阀,这样就可通过化油器阻塞阀来相对独立地控制发动机转速。由于实际使用中难以达到理论设计的水平,在1944年9月1日下发的驾驶员手册上指出发动机最大受控转速为2500转/分,第二路化油器在1600转/分钟时就可启动。

离心式空气滤清器安装在化油器上方。空气中颗粒较大的尘土在离心运动中被甩出来,落入发动机两侧的两个集尘盒中,然后空气进入细滤清器,除去颗粒较小的尘土。每次加油时要对空气滤清器进行清洗,不过即使在高沙尘地区行驶也不用更频繁地清洗。

工人正在给“虎王”坦克安装空气滤清器过滤罩

发动机左侧安装有两台机械驱动的油泵,将汽油从主油路中送到化油器,充满浮子室。油路的最高点比油箱中的油面略高。如果浮子室已经充满,燃油泵停机。HL230P30发动机并没有装备电动燃油泵,只备有一个小型手摇泵,打开防火板上的盖子就可使用,在机械泵失灵时,可以继续向发动机供油。

冷却系统是车辆的另一个重要组成部分。“虎王”坦克的全套动力装置采用风冷和水冷相结合的方式。发动机舱内装有两套风扇系统,一套为发动机缸体散热,另一套为排气管散热。在发动机舱盖上开有多个通风口,4个角上分别开一个大型矩形进气口左右两侧分别开有两个圆形出风口。中部开有化油器专用进风口。排气管冷却风扇安装在发动机舱后下方。

“虎王”坦克采用了梅巴赫OG401216B变速箱。这种预选式变速箱有8个前进挡和4个倒挡。各挡的速度如下表所示,但实际上从未达到过表中所列的数据。

大家可能已经发现,“虎王”和“虎”1虽然共享了一个型号(都是所谓的VI号坦克),但在总体和外形上几乎没有什么相似的地方,“虎王”倒更像“黑豹”的放大型。“黑豹”坦克在防护上深受T-34大倾角装甲设计的影响,在实战中显示了良好的性能,特别是它的防弹外形明显优于德国坦克传统的垂直前装甲形式。

德国Ⅴ型号"黑豹"式中型坦克

德国人虽然珍视自己的设计风格,可是战场上甲弹之争的客观现实却让人不得不接受新的设计思路。此后的德国坦克设计再没有采用垂直前装甲,所以也有人把“虎”I称为“最后的纯种德国坦克”。而“虎王”无论是外形还是内脏都继承自“黑豹”系列的成功设计。所以尽管“虎王”在战术使用上是“虎”的替代型,但在技术上却是“黑豹”的加重型。(未完待续)