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坦克火控系统

归档日期:07-01       文本归类:火控系统      文章编辑:爱尚语录

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  坦克火控系统是控制坦克武器(主要是火炮)瞄准和发射的系统,用以缩短射击反应时间,提高首发命中率。按瞄准控制方式分类,现代坦克火控系统可分为扰动式、非扰动式和指挥仪式3类。

  坦克火控系统从问世到现在,大体上可以分为4代。第一次世界大战末期装备的第一代坦克火控系统只配有简单的光学瞄准镜。这种光学瞄准镜用视距法测距,即如果目标的高度或宽度已知,那么就可通过它在瞄准镜视场中所占的mrad分划数估算出或直接读出目标距离,接着就可装定瞄准角。用这种方法,在900m时,则命中率显著下降。目前,一些坦克的应急工作方式仍然采用这种方法。

  50年代装备的第二代坦克火控系统在原光学瞄准镜的基础上增配了体视式或合像式测距仪和以凸轮等为函数部件的机械式弹道计算机,性能比第一代有了明显改进,在1300m距离内,射击标准目标的首发命中率为50%。

  60年代初期装备的第三代坦克火控系统由光学瞄准镜、光学测距仪和机电模拟式弹道计算机组成,并且开始配用了一些弹道修正传感器。这种火控系统在1400m的距离内原地对固定目标的首发命中率为50%。

  上述3代坦克火控系统的缺点是不能预测运动目标的射击提前角,因此不能射击运动目标,而且由于没有一种比较理想的测距仪器,命中率比较低。随着激光技术的出现和发展,出现了激光测距仪。激光测距仪是一种精度高、操作简易、快速的测距仪器,与火控计算机等组合成的火控系统是提高坦克火炮命中率的重要途径。因此,美国休斯飞机公司(Hughes Aircraft Co.)从1965年底,试验用的样机研制成功,定名为柯贝达(Cobelda),后来改名为萨布卡(SABCA)。休斯飞机公司根据从该火控系统中所获得的经验,正式为M60A3坦克设计了带激光测距仪的综合火控系统,主要由测瞄合一的车长激光测距瞄准镜、炮长昼夜瞄准镜、数模混合式火控计算机、目标角速度测量装置以及各种弹道修正量传感器组成,能在坦克短停时射击固定或运动目标。自动输入火控计算机的修正量有炮耳轴倾斜、横风和目标角速度,人工装定的修正量有气压、气温、药温、炮膛磨损和弹种等。在2000m的距离内,原地对固定目标射击时火控系统的首发命中率为90%。

  进入70年代后,世界各国都相当重视坦克火控系统的现代化。不少国家研制成功并装备了综合坦克火控系统。

  最近10多年来新发展的坦克火控系统,一部分是为了改装现装备的老式坦克而设计的,一部分是为新研制的坦克而设计的。尽管这些新发展的火控系统在总体结构、瞄准控制方式和性能数据上各有差异,但是所采用的技术却有许多共同或相似之处,反映了坦克火控系统的发展动向。

  在与老式坦克性能相匹配的前提下,基本上满足现代先进坦克火控系统的某些要求;

  安装简单迅速,通用性好,既适用于西方国家制造的老式坦克,也适用于苏制T系列坦克;

  现代坦克火控系统一般由光电观瞄设备、火控计算机、弹道修正量传感器以及火炮稳定和控制系统等组成。

  现代坦克火控系统的光电凤瞄设备通常包括昼用光学瞄准镜和夜视仪器。对一个完善的坦克火控系统来说,车长和炮长都单独配有光学主瞄准镜和辅助瞄准镜。炮长主瞄准镜采用望远式或潜望式两种结构,基本上都与激光测距仪和夜高仪器组合,构成测瞄合一或昼夜合一的结构,目前日益增多的观瞄设备为昼、夜、测距三合一结构。车长主瞄准镜多用周视潜望式结构。为了提高搜索、识别和跟踪目标的能力,车长和炮长主瞄准镜通常采用变倍物镜和大口径物镜。低倍率、大视场用于战场监视和搜索目标;高倍率、小视场用于识别、跟踪和瞄准目标。

  为了提高瞄准精度和操作简便,现代坦克火控系统的车长和炮长瞄准镜还配用了阴极射线管和其他电子装置,能将弹道瞄准标记、激光测距仪测得的距离数据以及准直调整。

  70年代以前,坦克夜视仪器通常采用主动红外装置,隐蔽性不好,容易被敌方发现,成为攻击的目标。70年代以来采用了微光夜视仪(包括一代和二代像增强器)和微光电视。在星光条件下,两者对坦克的作用距离都可达到1000m以上。80年代初,第一代被动热像仪开始装备在如M60A3、M1豹2等坦克上。微光夜视仪在无月光、星光夜晚的作用距离受到限制,并受烟雾影响,还不能发现伪装目标。热像仪除了克服微光夜视仪的上述缺点外,还有可能根据目标的热特征而实现自动跟踪目标。目前大多数热像仪所用的探测器材料为碲镉汞,工作波段为8~14μm,对坦克的识别距离可达2000m以上。例如安装在比利时LRS-5型坦克火控系统中的TTS型坦克热像仪,对坦克的发现距离是4~5km,对坦克的识别距离是2~2.3km。

  火控计算机是现代坦克火控系统的核心部件,主要功能是根据弹道修正量传感器自动输入的和人工装定的各种弹道参数,求解弹道和射击提前角方程,并自动将射角和方位角信息传送给瞄准镜以及火炮伺服系统。火控计算机从问世至今,大体上有机械模拟、机电模拟、全电子模拟、数模混合式和数字式5种类型。现代坦克火控系统除少数采用模拟式和数模混合式外,大部分采用数字机,而这些数字机中大多数是微型计算机。由于坦克内的空间有限,要求整个火控系统的体积小、功耗低,因而使用微型计算机非常合适。采用微型机可使火控系统实现模块化、可靠性高、便于快速检修,微型机的成本也比较低。由于以上这些优点,目前采用微型机的火控系统很多,而且会越来越多。

  现代坦克火控系统一般至少可计算4个弹种的射击诸元,最大计算距离一般为4000m弹道计算精度一般为0.1mrad①,用脱壳穿甲弹对距离1500m、2.3×2.3(m)的运动目标射击,能使首发命中率达到80%以上。

  为了提高弹道计算精度和首发命中率,现代坦克火控系统除用测距仪测距外,还采用了目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、弹种、定起角、炮口偏移、弹丸偏流、视差、气温、气压、炮膛磨损、药温等修正量。从理论上讲,配用的修正量传感器越多,自动化程度越高,命中率也越高,但随之成本增高,发生故障或遭到损坏的可能性增大。因此不一定传感器越多越好,譬如第一批豹2上装有很多修正量自动传感器,而第二批豹2坦克上不再安装气象传感器,气温、气压、药温由人工装定。

  第一种情况是配有一、二种自动传感器,如日本74式坦克火控系统只配有距离传感器激光测距仪),其他如药温、炮耳轴倾斜、炮膛磨损、视差等弹道修正量都是手动输入。

  第二种情况是配有许多自动修正量传感器。如比利时萨布卡坦克火控系统,除弹种手动输入外,配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气压、气温、药温等多种自动传感器。联邦德国的综合坦克火控系统和莱姆斯塔(LEMSTAR)坦克火控系统除人工输入弹种、炮膛磨损外,配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气温、气压、药温等多种传感器。

  第三种情况是配有距离、目标运动角速度、炮耳轴倾斜,或再加上横风传感器,其他修正量由人工输入,属于这种情况的火控系统数量最多,如美国的M60A3、M1、英国的IFCS等。它的优点是系统不太复杂、成本不太高,但又反一些最重要的和随时可变、不便于手动输入的修正量用自动传感器输入,而药温、气温、气压和炮膛磨损等在作战前有充分的时间预先人工输入。即使系统不过于复杂,又保证了首发命中率高的要求。

  激光测距仪是现代坦克火控系统的一种最好的距离传感器。它的测距精度高,而且与测程的远近无关;测距迅速;距离数据可以直接以数字显示并传送给火控计算机;激光的光束窄,因而角分辨率高,不易受地物杂波的影响和对方的干扰;激光测距仪的体积小、重量轻;操作和训练简便。这些独特的优点极好地满足了现代坦克火控系统对距离传感器的要求,成为组成现代坦克火控系统必不可少的部件。多次的实际射击试验也证明,坦克火控系统配用激光测距仪后,首发命中率可提高到80%以上。特别是远距离射击时,首发命中率的提高更显著。

  坦克激光测距仪从问世到现在已经发展了两代。目前正在发展第三代——CO2激光测距仪。现代坦克火控系统除少数还装备第一代——红宝石激光测距仪,如美国M60A3坦克和日本74式坦克,其他绝大多数都装备了第二代——钕激光测距仪,其中多数用Nd:YAG激光器,少数用钕玻璃激光器。与红宝石激光测距仪相比,钕激光测距仪的优点是发射1.06μm的近红外光,隐蔽性好,其他优点还有耗电少、效率高、轻小等。激光测距仪的测程约为200~10000m,测距精度约为±5m或±10m,束散为0.5~1mrad,脉冲重复频率为每分种几次到几十次。

  激光测距仪除极少数因改装老式坦克需要而采取测瞄分离的结构之外,绝大多数都与炮长主瞄准镜或车长主瞄准镜组合成一体,构成测瞄合一的结构。

  抑制假目标回波是激光测距仪中一项重要的技术问题,关系到测距数据是否可靠,从而直接关系到首发命中率的问题。现采用以下方法抑制假目标回波:

  偏振分辨法,即利用目标反射光与微粒(如烟、雾)散射光偏振性能不同来抑制假目标回波,这种方法要求激光器输出平面偏振光,并且在接收器前要加检偏器。

  除上述方法外,有的坦克激光测距仪还采用一些辅助方法来验证激光测距仪所测距离是否正确,如英国ICS火控系统中所用的激光测距瞄准镜用大小与距离成反比的椭圆瞄准光环来验证所测距离是否是目标的距离。

  现代坦克火控系统常用的目标角速度测量装置主要有速度陀螺、测速电机和光电编码器3种,只要测出瞄准镜或火炮跟踪目标的角速度就测出了目标的角速度。瞄准镜上安装的速度陀螺是瞄准镜稳定系统的一个部件,此外还兼作目标角速度传感器。

  常用的炮耳轴倾斜传感器有摆式和垂直陀螺等。垂直陀螺适用于行进间测量炮耳轴倾斜,比较先进的坦克火控系统(如豹2和比利时的通用坦克火控系统)一般采用这种装置。

  炮膛磨损修正量采用数字逻辑电路,其原理是将每种弹等效的磨损系数与已发射过的每种弹的数量的乘积累加起来,就形成了炮膛的等效总磨损量。炮膛磨损也可人工装定。

  现代战争要求坦克具有行进间射击或行进间短停射击目标的能力,这就必须配备火炮稳定和瞄准线稳定系统。稳定系统的发展大体上经历了3代。前两代稳定系统主稳定火炮,瞄准线随动于火炮。

  第一代稳定系统叫做双陀螺稳定系统,在高低和方位稳定系统中每套只有1个速度陀螺,用来传感火炮和炮塔的角速度,此信号经放大后来控制火炮伺服系统,起到稳定火炮的作用。这种稳定系统可以在行进间粗略稳定火炮,但不能行进间射击,要求射击前短停精确控制火炮。

  第二代稳定系统又称为4陀螺稳定系统。即在火炮高低和方位伺服控制回路中各包括两个陀螺。一般来说,一个是位置陀螺(3自由度陀螺),一个是速度陀螺(2自由度陀螺)。速度陀螺在有的系统中提供扰动变量前馈控制信号(如豹1A3),有的起速度反馈作用(如T-62坦克)。第二代系统比第一代系统反应迅速、稳定精度高,火炮能在行进间瞄准,射击前短停的时间比第一代可缩短一些,但仍不能行进间射击。

  第三代稳定系统是独立稳定瞄准线的指挥仪式系统。这种系统与瞄准控制方式中的指挥仪式坦克火控系统系同一种系统。

  稳定系统也伺服控制系统是紧密结合在一起的,两者的大部分部件都是共用的。目前稳定和伺服控制系统有电液式和电动式两种类型。美国、联邦德国和法国装备的坦克基本上都是电液式的,而英国的是电动式的,苏联坦克稳定器在高低向是电液式的,方位向是电动式的。美国卡迪拉克·盖奇(Cadillac Gage)公司生产的电液式稳定系统为美国M47、M48、M60坦克以及联邦德国和比利时装备的豹1坦克所采用。英国的炮控稳定系统都是全电动式的,而且都由马可尼雷达(Marconi Radar)公司生产,包括用于奇伏坦坦克的GCENo.7双向稳定系统,用于改装逊邱伦的GCE576或GCE581系统以及用于维克斯MK3坦克的GCE620炮控稳定系统,这些系统的末级功率放大装置都是电机放大机。马可尼雷达公司又为蝎式、狐式等轻型坦克研制成功了PD700型炮塔和火炮电力驱动系统,采用可控硅功率放大器作为末级功率放大器,优点是快速回转和慢速平滑跟踪性能优良、效率高、耗电少、工作时噪声小。

  近年来,采用全电动系统的坦克越来越多,如法国的AMX勒克莱尔、日本的90式、以色列的梅卡瓦3、巴西的EE-T1等,联邦德国的下一代主战坦克KPz2000也打算采用。全电动系统的主要优点是安全性好(无液压油,不易着火)。

  坦克火控系统大体采用扰动式、非扰动式和指挥仪式3种瞄准控制方式。采用扰动式的主要有英国的IFCS、SFCS600火控系统和美国的M60A3、日本的74式坦克火控系统等。采用非扰动式火控系统的如瑞典的IKV-91坦克火控系统、E型坦克火控系统、比利时的萨布卡火控系统、联邦德国的综合坦克火控系统等。指挥仪式火控系统在美国的M1、联邦德国的豹2、日本的90式、法国的勒克莱尔、意大利的C1、以色列的梅卡瓦3型等坦克上得到广泛应用。

  在扰动式火控系统中,瞄准镜与火炮用平行四边形(也称四联杆)机构连接,瞄准线和炮轴线是平行的。当炮长用手控装置调转火炮时瞄准镜就随动于火炮,因此炮长可以通过瞄准镜捕获和跟踪目标,并且在跟踪过程中测定目标距离和角速度。火控计算机根据输入的目标距离、角速度、倾斜角和各种弹道修正量,计算出射击提前角,然后将信号传输给瞄准线偏移装置,使瞄准线产生偏移。其偏移量相应于射击提前角,偏移方向和火炮运动方向相反。当炮长发现瞄准线偏离目标后,就用手控装置调转火炮使偏离的瞄准线重新对准目标。这时火炮就调转到提前位置上,可以进行射击。这个从“偏移”到“重新对准”的过程,叫做扰动过程。这种瞄准控制方式称为扰动式。

  扰动式火控系统又分为扰动式手动调炮和扰动式自动调炮两种。在扰动式手动调炮的火控系统中,火控计算机算出的射击提前角只传输给瞄准镜,不传输给火炮。炮长需要用手控制装置调转火炮,使弹道瞄准标记重新压住目标。在扰动式自动调炮的火控系统中,火控计算机算出的射击提前角不但传输给瞄准镜,而且通过按压自动瞄准开关同时传输给火炮。扰动手动调炮的典型例子是英国的SFCS600火控系统,扰动式自动调炮的典型例子是英国的IFCS火控系统。

  扰动式火控系统的主要优点是结构简单,成本低,比较适合于改装老式坦克;缺点是系统反应时间较长、容易产生滞后,操作难度与大一些。但是这些缺点在扰动式自动调炮火控系统中都得到不同程度的克服。

  在非扰动式火控系统中,火控计算机算出的射击提前角同时传输给瞄准镜和火炮传动装置,使火炮自动调转到提前位置上,而瞄准镜传动装置则控制瞄准镜朝相反方向转动同样的角度。由于瞄准线和炮轴线同时受射击提前角信号控制,朝相反方向移动,所以瞄准线和目标之间的相对运动速度等于零,这样瞄准线就能始终保持对准目标,看不出扰动的过程。非扰动式火控系统的主要优点是结构不太复杂、系统反应速度快和跟踪平稳性好。

  扰动式和非扰动式火控系统的共同缺点是由于瞄准线没有独立稳定,即使火炮稳定了,但由于火炮质量大,难于达到很高的稳定精度;由于火炮和瞄准镜机械连接,火炮的不稳定因素容易影响瞄准线的瞄准精度,使火控系统的动态精度受影响,因而使这两种火控系统不能完全满足进行间射击的要求,仅适于短停射击。

  为了提高行进间射击精度,近年来研制的新型主战坦克多数采用指挥仪式火控系统。它的基本特点是瞄准镜与火炮分开安装,火炮和瞄准镜都是独立稳定的。炮长用手控装置驱动瞄准镜,使瞄准线始终保持对准目标。火炮不是由炮长驱,而是通过自同步机(或旋转变压器)及火炮伺服系统随动于瞄准线。火控计算机所算出的射击提前角不传输给瞄准镜传动装置,只传输给火炮和炮塔伺服系统。这样火炮就可调转到提前位置上,而瞄准镜仍然保持跟踪目标。指挥仪式坦克火控系统通常配有火炮允许射击电路,当火炮调转到提前位置上时该电路向炮长显示火炮已经到位,可以实施射击。

  指挥仪式坦克火控系统大体上有以下3种类型:(1)炮长和车长瞄准镜都配有独立的双向稳定装置;火炮也配有双向稳定装置,既可随动于炮长瞄准镜又可随动于车长瞄准镜,如豹2坦克火控系统。(2)炮长瞄准镜独立稳定,车长瞄准镜不配稳定装置,火炮只能随动于炮长瞄准镜而不能随动于车长瞄准镜,如美国M1坦克火控系统。(3)仅独立稳定车长主瞄准镜,炮长主瞄准镜不稳定。火炮只能随动于车长瞄准镜,不能随动于炮长瞄准镜,如英国的AFCS火控系统和法国柯斯达克坦克火控系统。

  指挥仪式火控系统的优点是系统反应时间短、行进间射击精度高和操作比较容易。缺点是结构复杂、成本高。

  联邦德国的豹2坦克火控系统是目前已装备的最完善的火控系统,现将各国已装备、即将装备或已研制成功的比较先进的坦克火控系统与豹2坦克火控系统进行比较(见下页表)。

  从该表可以看出,法国勒克莱尔坦克火控系统意大利OG14L3坦克火控系统(装备于C1坦克)和豹2坦克火控系统所采用的主要技术是很近似的,都采用了已成熟的目前所能达到的最先进的技术。勒克莱尔还采用了上表所列以外的一些新技术,例如火控系统由共用1条数据总线的多微处理机系统来控制并进行检测。另外,还准备在首批200辆坦克生产之后采用一些改进措施,如全天候目标自动跟踪器、激光报警器、激光风速仪、话间操作控制器等。

  为了降低成本,美国的M1坦克炮长瞄准镜只在高低向独立稳定,方位向不稳定,而且车长不单独配用瞄准镜,车长瞄准镜是炮长主瞄准镜的光学延伸,由于采取了这些措施和其他一些降低成本的措施,使M1坦克火控系统的成本实际降低到坦克总成本的20%,比原来规定的23%还要少。但性能上也受到一些影响,实验表明:M1坦克的射击精度比豹2坦克的稍差。

  所列的其他坦克火控系统也主要从降低成本考虑,车长瞄准镜不进行双向独立稳定。

  比较坦克火控系统所配用的夜视仪器可以看出,有些国家如中国、苏联、瑞典等国的火控系统配有微光夜视仪,未配备热像仪。如上所述,热像仪比微光夜视仪具有较多的优点,所以用热像仪来取代微光夜视仪将是这些火控系统有待改进的一个方面。英国的挑战者坦克炮长瞄准镜不独立稳定,因此它采用的瞄准控制方式是扰动式(自动调炮)的。其反应时间比指挥仪式的要长一些。

  现在大多数国家的坦克火控系统都采用了Nd:YAG激光测距仪。今后的发展方向是发射10.6μm波长激光的CO2激光测距仪。这种测距仪具有对人眼的安全性好、穿透战场烟雾能力强、与工作在8~14μm波段的热像仪具有很好的兼容性等优点。因此,目前很多国家都很重视对它的研究,估计90年代将有可能将CO2激光测距仪装备到坦克上。

  现在坦克火控系统中还出现了一种新的激光测距仪,这就是在联邦德国的MOLF坦克火控系统中已采用的喇曼(Raman)频移Nd:YAG激光测距仪。它是豹2坦克现用的CE628型激光测距仪的进一步发展,在原来的Nd:YAG激光器中加了1个喇曼频移盒,利用喇曼效应,激光器的波长由1.06μm频移到1.5μm,这种波长的激光不会损伤人的眼睛。

  在好天候条件下,将继续使用光学瞄准镜搜索和跟踪目标。夜间观瞄装置采用热像仪的越来越多。热像仪在性能上比像增强技术好,有些原装备微光夜视仪火控系统也纷纷用热像仪进行改装。目前有些国家已着手研制第二代凝视焦平面阵列热像仪。

  还有一种独特的夜视设备就是带热点探测器的微光电视,热点探测器将探测到的目标位置以红色闪烁光点准确地指示出来,并迭加到微光图像上。由于有热点探测器,因此不论环境照明条件如何,可以发现远距离的目标和低对比度及伪装的目标。而且由于使用了微光电视,因此在识别目标时有较高的分辨率。

  为了提高坦克在夜间、雨、雪、浓雾和深烟条件下的全天候作战能力,发现目标并向火控计算机提供可靠的目标位置数据,并便于实现自动跟踪,未来有些坦克火控系统将可能采用毫米波雷达。美国已研制了斯塔特尔(ATSRTLE)坦克火控系统,采用了频率为94GHz的毫米波雷达,并装在M60A3坦克上进行了试验。

  80年代新装备的坦克火控系统几乎一致地都采用数式火控计算机,而且绝大多数是微处理机。随着计算机软、硬件技术的不断发展,微处理机系统的成本不断降低,在坦克内采用共用总线的多微处理机系统是一种发展趋势。在这种系统中,通过数据总线,坦克乘员能获得坦克所有子系统的数据。例如,车长可象驾驶员一样方便地知道燃料箱里还剩下多少燃料,他还能立刻知道自动装弹机中所剩下的弹数和目前坦克在什么地方等等。车辆系统中各部件的工作和测试也都由多微处理机系统控制和管理。这种系统结构的另一个优点是可以提高系统的可靠性,当一台微处理机发生故障时,系统可以重新编排结构,工作正常的微处理机可以代替有故障的微处理机的工作。

  近年来除了如目标角速度、炮耳轴倾斜、气温、气压等传统的弹道传感器仍在继续发展外,还出现了一些新的弹道修正传感器。

  国外近斯发现坦克炮射击的重要误差来源是炮口的运动,炮口运动是由火炮的快速连续射击及环境条件的改变所引起的。根据美国所作的实验表明,安装炮口校正装置,可将炮口偏移误差从几mrad,降至0.1mrad,从而大大提高火炮的射击精度。美国已研制成精度为±0.03~0.1mrad,频率响应为5kHz的炮口校正系统。法国第三代坦克勒克莱尔也将采用炮口校正装置。

  美国陆军目前正在进行激光测量风速的研究工作,已研制出了小型化的实验装置。激光器发射单频激光,激光遇到风载微粒向后散射,产生多普勒频移信号,利用外差探测法进行检测,从而测出风速。法国的勒克莱尔坦克也将采用激光风速仪。

  为了充分发挥采用微处理机的数字式火控系统的优点,正在发展一些新的数字式弹道自动修正传感器,这样可以省掉一些模数转换装置,从而降低火控系统的复杂性和成本。

  由于指挥仪式火控系统具有行进间射击精度高,反应时间短,操作比较容易等优点,各国比较先进的新型坦克多数采用这种瞄准控制方式。预计在今后相当一段时间内,指挥仪式火控系统仍然是各国发展新坦克火控系统的主流。与此相适应,则发展高精度的稳定系统,如法国勒克莱尔的炮长主瞄准镜的稳定精度达到0.05mrad。

  自动跟踪技术可以减轻炮长的工作负担,缩短系统的反应时间,消除车体不稳定和人工跟踪不稳定所带来的误差,提高跟踪精度。因此也是今后坦克火控系统发展的热门课题之一,实现自动跟踪可借助于毫米波雷达激光雷达、电视自动跟踪和热成像自动跟踪等技术。

  坦克火控系统是控制坦克武器(主要是火炮)瞄准和发射的系统,用以缩短射击反应时间,提高首发命中率。按瞄准控制方式分类,现代坦克火控系统可分为扰动式、非扰动式和指挥仪式三类。火控系统从问世到现在,大体上可以分为四代。

  第二次世界大战末期装备的第一代坦克火控系统只配有简单的光学瞄准镜。这种光学瞄准镜用视距法测距,即如果目标的高度或宽度已知,那么就可通过它在瞄准镜视场中所占的分划数估算出或直接读出目标的距离。这种火控系统在900米内,原地对固定目标的首发命中率为50%。

  由于用视距法测距,当距离超过900米时坦克的命中率会显著下降,因此,20世纪50年代装备的第二代坦克火控系统在原光学瞄准镜的基础上增配了体视式或合像式测距机和以凸轮等为函数部件的机械式弹道计算机,性能比第一代有了明显提高,在1300米距离内射击标准目标的首发命中率为50%。

  20世纪60年代初期装备的第三代坦克火控系统由光学瞄准镜、光学测距机和机电模拟式弹道计算机组成,并开始配用了一些弹道修正传感器。这种火控系统在1400米的距离内原地对固定目标的首发命中率为50%。美国在M60A1坦克上率先使用了这种火控系统。

  进入20世纪70年代后,世界各国都相当重视坦克火控系统的现代化。20世纪90年代出现的主战坦克,其火控系统不仅采用了数字式弹道计算机、敌我识别系统、目标自动瞄准和跟踪系统,而且还采用了战场战斗管理系统等。这样,敌方的状况、射击的数据、我方的情报等,不仅是一辆坦克内的所有乘员,而且同一部队的坦克之间都能共享。因此,不光是一辆坦克,而且整个部队的情报能力都有一个划时代的飞跃。这些火控系统已具备了第五代的特征。

  该火控系统是为国产某式主战坦克研制的新型火控系统。该系统与车长的昼/夜潜望镜有一个接口,使得车长能超越炮长进行控制或回转炮塔以对付不同的目标。

  观瞄设备包括昼、夜、测距三合一的稳定视场的瞄准镜,包括主瞄准镜、激光发射腔、激光电源和计数器、1×潜望进镜和微光瞄准镜。它的功能是观察战场、瞄准和跟踪目标;确定目标距离;确定目标高低和方位角速度。

  1.通过直接稳定视场的方法使炮长能清楚地观察战场,容易瞄准,跟踪平稳并能可靠地测量距离。

  2.微光瞄准镜、1×潜望镜、激光发射腔等通过积木式设计方法与主瞄准镜连接,这样互换性好而且维修方便。

  弹道计算机包括研祥产ESM-5510CLD计算机主体、控制面板和步进电机驱动器。

  它的功能是:根据所选择的弹咱、目标距离、所有自动传感器的输出和手动装定的参数,计算武器的射角和方位提前角;显示所有的输入信号、中间结果和输出的射击诸元;自检;当火控系统处于分划自动装定工作方式时,瞄准镜分划由步进电机驱动器通过步进电机自动装定。

  它的技术特点有:武器射击诸元用循环计算方式计算,以便提高首发命中率;由于采用大规模集成电路,弹道计算机的结构简单、性能稳定而且工作可靠;用一个射击中断开关来快速检查弹丸脱靶的原因。

  目标高低和方位角速度传感器包含在瞄准镜中。倾斜传感器垂直陀螺)用来测量炮耳轴的静态和动态倾斜角。叶片式的横风传感器(可任选)用来测量炮塔所处位置的横风。炮塔角速度传感器(测速发电机式)用来测量在自动装定分划工作方式时的目标方位角速度。

  火炮双向稳定器包括执行电机、陀螺仪组、转换器、角度限制器电磁离合器、自动锁定装置、控制台、测速发电机、电机放大机、放大器、配电箱、车体陀螺、炮塔陀螺、辅助油箱、液力增压器和液压动力缸。

  火炮双向稳定器的功能是:当坦克运动时稳定火炮,并提供火炮射击的机会;炮长或车长可用它来驱动火炮,并在射击前使火炮自动瞄准。

  火炮双向稳定器的技术特点是:通过使用复合控制和稳定的原理,使火炮双向稳定器呈现出良好的火炮跟踪性能和高的稳定精度;由于使用了先进的部件和控制方法,该火炮双向稳定器有良好的低速性能,并具有在倾斜的坦克上回转火炮的能力。

  控制设备的功能是:对视场稳定的测距瞄准镜、弹道计算机和火炮双向稳定器之间进行电连接,综合并处理所有的控制信号;形成火炮允许射击信号;强迫火炮进入允许射击门;显示火控系统工作方式并辅助进行火炮与瞄准线准直调整。

  炮长控制工作台以便驱动瞄准线。瞄准镜的位置信号输入给火炮双向稳定器,火炮的位置信号反馈回来与瞄准镜的位置信号比较形成一个闭环,于是火炮跟随瞄准线运动。

  当目标已被瞄准并已测量了它的距离后,弹道计算机根据下列数据循环计算武器的射击诸元,这些数据是来自自动传感器的距离、目标相对角速度、炮耳轴倾斜、横风数据以及人工装定的弹种、药温、气温、初速数据。计算好的射击诸元与火炮位置信号进行综合。综合后的信号输入到火炮双向稳定器,通过控制火炮来自动控制火炮的射角和方位提前角。当火炮到达预定位置时,控制设备产生允许火炮射击信号并将其传送到火炮射击电路。如果此时炮长按下发射按钮,则火炮就可立即射击。

  此时,锁定稳像陀螺,于是视场不再稳定。炮塔角速度传感器产生目标的方位角速度信号。当瞄准目标并测定距离后,计算机只计算一次并产生射击诸元信号,这些信号通过步进电机驱动器自动装定瞄准镜中的环形分划。当用环形分划再次瞄准目标后,炮长就可开火。

  该火控系统的特点有:瞄准镜独立稳定,具有较高的稳定精度,以便在坦克行进中由炮长观察、瞄准、跟踪目标并测定目标的距离及目标相对运动角速度;配有允许射击门(即符合门)使系统能自动找准确的开火时机;在战斗环境中,由于射击条件随时都可改变,弹道计算机能循环计算并产生新的射击诸元,不断提供给火炮,可以提高首发命中率;自动装定射角和方位提前角而不扰动瞄准线,火控系统操作简单,反应时间短,从发现目标到开火大约只需6s;炮长1×潜望镜微光瞄准镜可互换;系统配有目标方位角速度、目标高低角速度、炮耳轴倾斜、横风4种自动传感器和药温、气温、初速、手动装定横风、手动装定距离以及在方位向和高低向的综合修正6种手动装定参数,还可选择多种弹种;火控系统可与原坦克的车长昼/夜潜望式瞄准镜接口,此时车长可以超越控制调转火炮到作战方向;火控系统是指挥仪式的,使得坦克能在行进中快速、准确地射击运动目标。

  在“和平使命-2014”军演中,一段中国99式主战坦克的视频引发了网友的关注。视频中的99式坦克炮管随着地形的颠簸出现了起伏晃动,有人认为这是因为坦克火控系统不过关的表现。并举出了德国豹2坦克在颠簸环境下炮口也不晃动的视频进行举例。现代主战坦克的交战距离通常在2公里左右,这...

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