2.3 一波三折的设计演进

由于对1915年9月11日“崔斯顿机器”的表现极为不满，欧内斯特·斯文顿上校那份措辞严厉的报告，在陆地战舰委员会引起了强烈反响（此时这个委员会已经成为置于英国战争内阁之下的直属机构，虽然仍以丘吉尔为委员会主席，但委员会委员的成分已经发生了变化——不再主要由海军军官、政界人士与工程师所组成，而是吸收了一些陆军军官参与其中）。事实上，在这份报告中，斯文顿上校不只是怒气冲冲地指责了作为陆地轻型舰只的“崔斯顿机器”设计脱离战场实际，还详细列举了他真正给予厚望的“陆地主力舰”所应具备的各项性能指标：①在平坦的陆地最高车速可以达到9.65km/h；②至少有一个倒退档能够倒车；③能够攀越1.2192m的障碍（德国标准堑壕高度）；④越过2.4384m的距离（德国标准堑壕宽度）；⑤可以搭载20名车组人员；⑥采用周向全面装甲防护原则，铆接式镍钢装甲板厚度不低于38mm（1888年英国和法国海军都开始使用添加镍的装甲以增强硬度，而利用缴获的德国1896式77mm野战炮进行的试验结果表明，这个厚度能够有效抵挡其高爆弹的轰击）；⑦装备6挺机枪、2门57mm炮并且至少拥有一个能够360°旋转的周向炮塔。陆地战舰委员会的核心成员之一，英国皇家海军著名的炮术革新家皮尔斯·斯考特（Percy Scott）上校认同斯文顿关于陆地“主力装甲舰”需要拥有能够抵抗德军77mm高爆弹的防护性主张，并进一步指出或许潜艇用的双层壳体结构可作为陆地“主力装甲舰”的参考设计。结果，这使得本来就举步维艰的“主力装甲舰”设计被迫推倒重来，所有参数细节全部重新敲定。

在蹉跎了将近一年时间后，1916年4月12日，由民间的威廉·福斯特公司（William Foster&Co. Ltd）操刀，一张被称为“陆地装甲舰队旗舰方案”的草图终于在绘图板上完整地显现了（而此时，比“小游民”更为完善的“大游民”，也常称作“大威利”，已经以MK1的制式型号投入了量产。1916年1月29日，英国陆军对首批29辆“大游民”进行试验。试验结果表明：“大游民”可以跨越3.05～3.66m宽的堑壕，达到了陆军的要求）。这是一台45t重的庞大陆上机器，尽管这个数字相对于海军主力舰动辄2～3万吨的重量来说微不足道，但考虑到已经开始量产的“大游民”（MK1过顶履带坦克）战斗全重也不过区区28t，45t的陆上战舰完全当得起“旗舰”这个称号——也许凭借45t的战斗全重与庞大的体积，如果能够出现在1916年的战场上，那么其存在本身就是一种无形的压力。不过，在总体设计上这台陆上“旗舰”的新意却相当有限——本质上属于“小游民”的放大版，拥有5.08cm厚的哈维钢装甲板（使用表面渗碳工艺制成的镍钢装甲，5.08cm的哈维装甲防御能力相当于8.89cm的熟铁装甲，与制造锅炉使用的含碳量在1.7%左右的低碳钢板不可同日而语）。由于其车速不高，同样源于柯尔特拖拉机技术的加长履带式底盘仍然没有任何悬挂缓冲装置（负重轮与底盘采用刚性连接），履带以铆钉方式固定钢板块与履带链条，并以单鞘式连轴杆对接活动轴承串联成为完整的履轨。至于履带式底盘之上是一个超出其宽度约1/3的长方形装甲箱体，但作为驾驶和主要火力平台的箱体首部采用了一个多边体结构：其顶棚与装甲箱体有着1.5m的高度落差（以获得更佳的观察视野和前向射界），除了在箱体四周开有9个机枪射击口，以形成密集的近距自卫火力网外，箱体首尾处还各安装有一对152mm舰炮。

有意思的是，尽管与正在量产中的“大游民”相比，这种炮已经是相当大的炮了，而且海军对大口径火炮的研制和使用也的确更有经验，但陆军的仓库中也并非就拿不出来类似的火炮。之所以一定要选用舰炮，倒不是陆地战舰委员会狭隘的军种意识，真正的原因在于当时陆军的火炮都是为开放式空间进行的设计，炮架以及制退器、高低机、方向机等结构上没有考虑狭小空间中操作的紧致化、合理化设计。在火控、瞄准等方面也只有海军火炮才有为在炮塔中使用的独特设计（换句话说，陆军没有一门火炮可在密闭的空间里操作，只有海军才有）。海军火炮与陆军火炮不但在炮架以及方向机、高低机等方面的设计不同，海军火炮还配置了陆军没有的直管瞄准装置，海军火炮弹道平伸炮口初速高而陆军相反，等等。这一切都说明，海军火炮更适宜改装作为“陆上装甲舰”的主要火炮。另一点值得注意的是，尽管海军火炮本来就是为安装到炮塔里的紧凑设计，而海军战舰使用旋转炮塔的历史在当时也超过了半个世纪，但在45t的“旗舰”上仍然采用的是炮廓而不是炮塔，这似乎令人费解。这其实同样是有原因的——“旗舰”的“舰体”被设计得过于高大，由此带来的重心过高问题导致无法设计一个能有效进行360°回转并从容射击的炮塔，只能退而求其次，用重心较低的炮廓式设计加以解决。

至于“旗舰”的车尾则与作为其设计范本的“小游民”一样，安装了一对液压控制的轮子，这个装置可以改进车体的平衡，帮助车辆转向。但最主要的目的实际上还是加大离去角，改善越壕性能。当然，为了与大大增加的战斗全重匹配，一台800马力的潜艇柴油机代替了原先的那台105马力福斯特-戴姆勒6缸汽油引擎，以驱动这个堡垒般的“陆上无畏舰”。值得一提的是，“小游民”出局的原因在于越壕能力过差——从设计初衷来讲这当然是个致命的弱点，所以尽管“旗舰”的基本设计只是“小游民”的按比例放大，但在如何增强越壕通过性方面还是花了一些心思的。要知道，履带式车辆的越壕宽主要取决于自己的车体长，车体越长，越壕越宽，战场通过性能也就越好。一般来讲，坦克的越壕宽是自己车体长的二分之一。从这个角度来看，由于此“旗舰”的履带接地长（履带式车辆停放在规定的水平场地上，测得的两侧最前和最后两个负重轮中心距的平均值）由“小游民”的5.3m增加到了9.1m，因此越壕性能自然就要优越一些。不过，制约履带式车辆越壕能力的不仅是履带接地长一项。事实上，针对德国军队标准战壕的特点，无论是最初的“崔斯顿机器”还是后来的“小游民”，接近角过小都是导致其越壕性能低劣的更重要原因（接近角即车体前端突出点向前轮所引切线与地面间所夹锐角。接近角越大，越不易发生因车辆前端触及地面而不能通过的情况。于是，尽管在结构上受制于“小游民”的基本框架，没有采用过顶履带的极端方式，但“旗舰”还是通过将前诱导轮的位置提高并一直延伸到车首炮台下的方法，使接近角达到了60°，显著改善了越壕能力）。

不过，对于“陆地装甲舰队旗舰”的这个初样，并不是所有人都买它的账。作为陆地战舰委员会主要技术智囊的皇家海军航空队设计小组组长沃尔特·戈登·威尔森少校（Major Walter Gordon Wilson，1874～1957），就在1916年5月6日由帝国防御会议主持的一次相关会议上毫不客气地指出：“将鱼雷艇放大20倍也不会得到无畏舰，得到的只能是愚蠢的骡子……该方案在设计上显然过于天真，过长的履带将使其难以转向，成为战场上敌人的靶子”。客观来讲，威尔森少校的指责在相当程度上是正确的，特别是关于转向问题表现出了相当的技术专业性（作为一名穿着海军军服的航空军官来说，这一点实在难能可贵）。于是，到1916年6月13日，一个在原有设计上经过改良的方案又出现了。

尽管威廉·福斯特公司在向帝国防御会议介绍他们的新方案时，称之为“福斯特战斗坦克”，但实际上这个方案仍然不过是之前那个“陆地装甲舰队旗舰”初始设计的改进。当然，变化总是有的，而且这种变化也不仅仅体现在称呼上。首先，“福斯特战斗坦克”的防护理念要比“陆地装甲舰队旗舰”更为强调全面防护而不是重点防护。为此，除了同样周身遍布5.08cm厚的哈维钢装甲板外，“福斯特战斗坦克”还在延伸出车首的“炮台”下方悬挂了一块5.08cm厚的哈维钢装甲板，用以遮蔽在敌人火力下脆弱的正面履带板。出于同样的原因，车体两侧也悬挂有两块1.27cm厚的哈维钢装甲侧裙板，用以为原先毫无遮蔽的行动部分和履带提供基本防护。当然，由重点防护向全面防护的过渡并不是没有代价的，威廉·福斯特公司估计整车的战斗全重将至少达100t，但糟糕的是，由于800马力的潜艇柴油机很可能要优先供应海军而导致供货量不足，这个比原设计超重约65%的大家伙只能使用2台105马力福斯特戴姆勒6缸汽油引擎来驱动（两台引擎的输出功率全部汇总到一套传动系统中，而并非简单的一台对一侧履带），实际上与28t的大游民的动力水准相当，小马拉大车，发动机导致功率不足的局面将是必然的。

与防护理念的变化相反的是，另一个设计理念上的区别在于，“福斯特战斗坦克”放弃了原先“陆地装甲舰队旗舰”打算赋予全车周向全面火力的企图——车尾的4～6挺机枪取消，全部火力都集中到了车首炮台。这一方面反映出为加强防护所付出的增重代价必须以这种方式来弥补，另一方面也反映出“福斯特战斗坦克”在整体设计理念上更倾向于一种突破工具。事实上，“福斯特战斗坦克”这种设计理念上的调整与当时的战局变化密不可分。当一战进入1916年时，情况已经明朗：上帝是站在大工厂和大军队一边的。军语辞典中的一个新词——“工业动员”把各交战国的工厂引向战争的无底洞，对农场实行监督、征收所得税、实行食物配给制。无数的弹药和军事装备从各种机器倾泻出来，然而再多也不够。英国这位海上霸主，这个“靠大海生活达千年之久”的英国，也开始靠大陆生活了。1916年1月，它破天荒地采用了征兵制，投身于组建大规模的陆军。这是一个对这次战争以及对英国未来产生深远影响的决策，这意味着战争在西线进入了大屠杀的消耗阶段，而这种可怕的消耗战在摧毁敌人的同时也必将拖垮自己，于是深知自己也拖不起的英国人开始迫切寻找一种“决定性”的突破工具，而不只是一艘威风凛凛，能够四面放炮的陆上主力舰。

也正因为如此，为了增强作为一种突破工具的战场效能，“福斯特战斗坦克”在设计上最大的特色在于底盘后段增加了两条与尾轮做刚性连接的内侧辅助性履带，用以提高越壕和转向能力。两条履带的设计相当有创意。其整体结构由一套液压机构控制，既可以升降（在路况良好的平地行驶时升起，以提高行驶速度），也可以实现在0～30°之间的转动，从而达到增大离去角、提高越壕和跨障能力的目的。同时，这两条履带对于改善坦克的转向性能也大有裨益。正是由于这两条辅助履带的存在，“福斯特战斗坦克”在传动/转向系统的设计上，得以采用机械拉杆控制大小制动带和闭锁离合器相结合的方式来实现较为理想的转向性能。松开小制动器并结合闭锁离合器时，传动系统只与外侧履带主动轮铰接，转向机整体回转，底盘直线高速行驶。松开大制动器、制动小制动器并使闭锁离合器分离，传动系统与内外侧履带同时铰接，转向机起减速器作用，可以增大内外侧主履带的主动轮扭矩。制动大制动器、松开小制动器并分离闭锁离合器，内外侧履带的主动轮均不输出功率。转向操纵杆有第一和第二位置。一侧操纵杆拉到第一位置，并配合相应的大小制动器和离合器动作，转向机与外侧履带行动系统铰接，底盘能够实现以2.9倍履带中心距的转向半径向操纵侧不稳定转向；操纵杆拉到第二位置，并配合相应的制动器和离合器动作，转向机与内外侧履带行动系统同时铰接，底盘能够实现以0.89倍履带中心距的转向半径向操纵侧精确转向。显然，巧妙的传动/转向系统与液压控制的内侧辅助履带是“福斯特战斗坦克”真正的亮点所在，但这也增加了这艘改良版“陆地装甲舰队旗舰”的制造难度和生产成本，此外对于机械结构上如此复杂的设计所导致的可靠性问题，帝国防御会议也持审慎的保留态度。这个方案在被沃尔特·戈登·威尔森少校这样的技术专家仔细研究后被建议“继续改进”。

值得注意的是，不久后战场上的实践表明，帝国防御会议对于“陆地装甲舰队旗舰”两个方案的不满和顾虑是相当理智的。凡尔登战役这部抗击进攻的史诗，是第一次世界大战伤亡最多的战役之一。在一定意义上，这次战役消耗了法国许多最勇敢和最优秀的战士——法军伤亡46万人。于是，1916年上半年，索姆河进攻战役的设想从企图实施突破争取胜利逐步转变为实施反攻，企图部分减轻对凡尔登的压力。原定由法军担任的主攻，改由英军担任。然而，索姆河地段的防御工事经过了德军两年施工和加固。正如道格拉斯·海格爵士在他的电文中所述：德国人“不辞劳苦地把这些防御工事变成坚不可摧的堡垒”。设防的村庄、石灰岩下深深的地下掩蔽部、纵横交错的铁桩和带刺铁丝网组成的障碍、地下室、地下单人掩体和通道，这一切使索姆河地段成为“世界上最坚固和最完备的防御工事”之一。1916年6月24日，英军的攻击照例以到当时为止最密集的炮火开始。西线历次战役的炮火总是一次比一次更为猛烈。但是，德国人只不过是躲在他们安全的地下掩蔽部里用潜望镜观看英军“跳出堑壕”，一旦炮火停息，他们立即把机枪搬到阵地上。英军分几个波次实施攻击，“每个波次的士兵几乎都是肩并肩地排成整齐的队列”，“斜举着步枪，步履缓慢地”行进。于是，一场大屠杀开始了——一天之中英军有6万人阵亡、受伤、被俘和失踪，这是英军战争史上最糟糕的一天！结果，这种骇人听闻的伤亡促使英国人下决心出动手里最机密的突破武器——马克I型过顶履带坦克。

1916年9月15日这一天，英国以21个步兵师的兵力，在18辆坦克的支援下，在10公里宽的正面分散攻击，5个小时内向前推进了5公里，这个战果以往要耗费几千吨炮弹，牺牲几万人才能取得。然而，这些被寄予厚望的履带式装甲机械的战场表现还是低于英国人的预期。隆隆作响的钢铁怪物的确给交战双方都留下了极深刻的印象，但是数量太少，而且机械运转太不可靠，以至不能取得决定性的胜利。特别是从机械状况的可靠性上来看，这些初出茅庐的陆地战舰根本是不堪使用的“铁棺材”——早在运抵法国参战之前，在英国本土训练坦克乘员时，第一批制造出的坦克中多数实际上就已经损坏，以至于后来预定参加索姆河会战的只有区区60辆。而在这60辆坦克中开出车场的只有49辆，其中36辆到达了进攻出发线，在步兵前面或和步兵一起发起了冲击，但只有9辆依靠自己的能力最后开了回来，其余都因为机械故障或翻在沟里而动弹不得，白白损失掉。比“陆地装甲舰队旗舰”要轻大约1/3的马克I型过顶履带坦克的表现尚且如此，那么更大、更重、更复杂的“陆地装甲舰队旗舰”也就可想而知了。所以，无论是初期的“陆地装甲舰队旗舰”，还是后来改进版的“福斯特战斗坦克”，不但改进是必需的，而且必须大改特改，或者干脆推倒重来。

有意思的是，此时陆地战舰委员会的人员成分已经发生了显著的变化，陆军人员越来越多地参与进来，而海军人员的影响则开始减弱。再加上在不久前的索姆河前线，马克I型坦克作为陆上装甲舰队的先遣舰只已经率先投入了作战使用，对于陆上装甲舰只的认识开始由纸面转向实实在在的战场。所以，当归属帝国防御会议框架的陆地战舰委员会于1916年8月7日再次开会时，对于“大飞象”项目的定位、用途乃至设计理念都与之前有了相当大的区别，出现了更多的想法、更多的细节及更贴近实战的构想。事实上，在陆军人员看来，“陆地装甲舰队旗舰”或者说其改良版“福斯特战斗坦克”的舰体本身——底盘部分的设计十分令人感兴趣，对于引擎的选择也有其现实的合理性，问题的关键在于这些陆地主力舰的“上层建筑”完全是按照海军思路来的：它们在直线性思维下被设计得过于高大，贪大求全的堆砌式风格在海上或许行得通，但在动力水准薄弱的陆地上就显得过于粗枝大叶。而陆军需要的是比马克I型过顶履带坦克更大、更有压迫感，但整体设计较为紧凑、防护性能更优、火力配制适度而战斗全重却大幅下降的重型突破战车，所以有必要在拉长履带的同时也把车身缩短，这样车身与履带融合在一个防弹外形优异的流线型车体中，较利于装置炮塔且车身装甲整体较为严密，而其他主次系统的设计与安装也更容易整合在一起。不过，流线型装甲车体需要的形状复杂，用轧制均质钢不容易制造，必须使用浇铸装甲。

也正因为如此，“大飞象”项目继“陆地装甲舰队旗舰”和“福斯特战斗坦克”之后的第三个方案看起来的确有些“大象”的模样了。这个被称为“A方案”的设计，战斗全重48t，除了取消尾轮外，底盘部分基本沿用了“福斯特战斗坦克”（包括发动机和传动系统）的设计，只有车体是完全重新设计的——一个鲸鱼状的流线型铸造装甲外壳被严丝合缝地扣在了履带式底盘上。当然，由于体积的原因，这个平均厚度5.08cm的流线型铸造装甲外壳不可能是一次性铸造成型的，而是从头到尾被分成4部分浇铸，然后用铆钉+焊接的方法将它们制成一个整体。此外还值得注意的是，用浇铸装甲制造车体对于制造工艺来说是一大挑战。在不久之前，浇铸装甲几乎只是用来制造海军炮塔，而现在却要连形状复杂的车首也要用浇铸装甲来制造。虽然能够浇铸出的铸件具有复杂的形状，其厚度和曲率也各式各样，在防弹外形上较之垂直的轧制钢板占优，但要控制准确的厚度却比较困难。鉴于铸造工艺的性质，一定厚度提供的防护力就不如相同厚度的轧制均质钢装甲，并且由于气泡和沙眼的关系，也无法像轧制装甲板那样随意割开几个射击口（这将以装甲强度的下降为代价）。所以，“A方案”不再是一种百货商店式的移动武器库，干净洗练得令人诧异，只在车体正面安装了一门75mm炮——这实际上反映了一种比“福斯特战斗坦克”更为彻底、务实的突破理念：“对进攻来说，只有两件事情是必要的，即了解敌人在什么地方和决定应该怎么干，至于敌人想干什么是无关紧要的”。事实上，通过索姆河前线的实战经验，陆军军官们比皇家海军更清楚这类陆上战舰对于敌人的真实威胁来自什么——究竟是在于“舰载”火炮和机枪的数量还是在于庞大舰体迫近的事实本身（这种设计目标在本质上是追求精神效果，因为自身的火力导致敌人的死伤并不能使敌人退却）。对此，一名德军俘虏的话可谓一语道破天机：“在多数情况下，官兵们都认为战车的迫近，即可算是中止战斗的良好借口，他们的责任感可以使他们面对着敌人的步兵，挺身而斗，但是一旦战车出现之后，他们就会感觉到已经有了充分的理由可以投降了”（当面前的对手不能用步枪或机关枪阻止时，他们就本能地夸大危险，以减轻他们投降或逃跑行为的耻辱）。更何况，“A方案”作为舰队核心，主要用途在于带领小型舰只完成最艰难的突破，并在突破达成后停止前进，以舰载大口径火炮对继续前行的小型舰群进行火力支援，因此用于近距自卫的机枪和小口径火炮都是不必要的累赘。

不过，到了1916年11月，“A方案”经历了再一次修改，演变成了所谓的“B方案”。英国企图将之作为一种标准型号，取代并不那么成功的马克I型。与“A方案”相比，“B方案”的显著特点在于，两条内侧辅助履带长度被按比例拉长到外侧主履带的2/3，底盘整体长度却被缩减到8.23m——与马克I型已经相差无几（主要意图是增加坦克履带接地面积，降低单位压强，提高通行性能），至于车体装甲外壳则保持了“A方案”的流线型铸造式风格，但为了有效抵御德军77mm野战炮的攻击（这已经在之前的战斗中被证实），前装甲厚度被提高到了7.62cm，战斗全重因此又上升到了60t。为了平衡因前装甲厚度增加而引起的重心偏移，整个车体外壳的安装位置被后移了，并且在车体四周和尾部开了6个机枪射击孔。同时，借鉴马克I型坦克投入实战以来的使用经验，“B方案”车体内部战斗室的设计要比之前完善许多——乘员室内装有比较好的通风设备，在车辆顶部和两侧设有安全门，引擎的冷却问题也得了重视，能够通过尾部散热器把热气排出车外，并且车上还增设了消音器，降低车辆噪声，从而改善了乘员的工作条件。