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中國陸軍又一項技術領先世界,一路艱辛常人難以想像

原標題:總說裝甲|(第46期)二代坦克火控雖然簡陋,但它是個裡程碑

在以往的《總說裝甲》中,多次談到二代坦克的火控系統多為彈道計算機和激光測距儀的組合。籠統地說,當炮長看到目標後,就可下達攻擊指令。但是火炮打出去,彈道是一條弧線,靠人工經驗判斷炮口抬多高,目測誤差實在不好把握。

這就需要一個激光測距儀。可目標距離與火炮仰俯角之間的關係又很複雜,不僅需要進行複雜的函數計算,而且不同彈種的計算方式也是不一樣的,這就需要彈道計算機來輔助完成。所以,從60年代開始,坦克設計者們解決的是如何提高坦克判斷目標距離和調整火炮射擊姿態二者的自動化。

79式坦克從技術角度看屬於二代坦克

激光測距儀

二代坦克獲得目標射擊參數的主要渠道,就是通過激光測距瞄準鏡,它被安裝在炮長觀瞄鏡上,主要有三個大部件組成,分別是紅外瞄準鏡本體、帶步進電機的裝表尺機構和激光測距儀。激光測距儀分為兩部分,一部分由激光電源和計數器組合在一起,另一部分由激光的發射部分、接收部分和前置放大器以及激光測距瞄準鏡組合在一起。激光測距的信號,一路傳輸給彈道解算器,另一路通過數碼管將目標距離數據顯示在激光測距瞄準鏡目鏡下方。

激光測距儀

所謂步進電機,是根據這種電機的工作原理而命名的,它的主要功能是根據發射激光後,測出目標距離,彈道解算機按照這個距離,在預先設定好的「射擊距離與瞄準角關係曲線」當中找出對應的瞄準角數值,再按照該瞄準角數值將激光測距儀的距離信息變為一串均勻的脈衝,最後,用此脈衝去控制瞄準鏡中的步進電機裝定表尺。所以步進電機在激光測距儀當中的主要任務,就是將電脈衝信號轉變為角位移。那麼,它又是如何工作的?以結構較為簡單的三相反應式步進電機為例:

三相反應式步進電機

圖中的定子有三相繞組,每組為一相,共有AA'、BB'、CC'三相,轉子用硅鋼片疊成,但投有繞組。當A相通電時,受磁場磁力作用,轉子將與A相繞組對齊,當B相繞組通電時,受磁場磁力作用,轉子將轉到與B相繞組對齊的位置,當按照A- B-C-A順序每通一次電,轉子就轉120'角,如按A-C-B-A的順序通電,轉子就依次反轉。每輸入一次電脈衝,電機就轉一個角度,相當於前進一步,故此稱為步進電機。電機的轉速是和通電脈衝的頻率成正比的。

彈道計算機(解算器)

我們在講二代坦克時,談到的彈道計算機,除了具備彈道計算的功能外,還可以監控整個火控系統的工作過程,並對系統出現的故障進行自動診斷。但當時也有缺乏技術儲備的國家,火控系統沒有實現故障診斷功能,所以這些車輛上安裝的設備就不能稱之為彈道計算機,它們有一個新的名詞「彈道解算機」或「彈道解算器」。但不論是二者中的任何一種,都共同具備火控系統最基礎的功能,為炮控裝置提供數據。

在彈道計算機運轉之前,激光測距儀已經測定了目標參數,這些參數將傳給炮控裝置。由於60年代以後,坦克火炮基本都配備了高低向穩定機,所以不論坦克身處坡度還是平地,火炮始終保持水平傾角。

坦克炮射擊角度的依據是預先設計好的射表,這個射表不止一套,炮長會從穿、破、碎三種彈當中選擇彈種,然後由彈道解算機輸出脈衝信號控制激光測距瞄準鏡的步進電機,再根據不同彈種各自的射表,選定高低機自動裝定的表尺。

坦克炮射擊角度的依據是預先設計好的射表

根據解算機發出的指令,高低機的瞄準電磁鐵通電,使穩定器中的角度陀螺儀發出信號,該信號先由電子管放大器放大,再經過電液轉換,最後通過動力缸帶動火炮轉動。由於通過瞄準電磁鐵的電流值是固定的,火炮轉動角度的大小由瞄準電磁鐵通電時間的長短來控制,即瞄準電磁鐵通電的時間長,則火炮轉動的角度大,反之則火炮轉動的角度小,瞄準電磁鐵通電時間的長短則由目標距離的遠近和彈種等因素決定。火炮轉動到位後,彈道解算器的控制信號即自動切斷。

70年代,坦克火控是否採用獨立電源的觀點,成為專家們反覆論證的話題

提高精度

坦克火控系統是坦克上與發動機、傳動並列的,最為複雜的部件之一,三代坦克的火控系統成本一般能夠佔全車的40%左右,即便在與之相比,火控已經足夠簡化的二代坦克上,僅僅完成目標距離測定和根據不同裝葯選定標尺、調整火炮角度,對於實現命中目標而言,還是遠遠不夠的。

火炮射擊距離與彈丸初速有關,而彈丸初速則受火炮發射時的裝葯溫度、環境氣溫和火炮內膛磨損程度,以及風速、風向等因素的影響。所以需要對火炮進行綜合修正。

二代坦克的火控系統一般都安裝有一個綜合修正開關,開關接通後,會修改表尺的裝定量。比如彈丸初速超過預期值的時候,需要降低著彈點,就會通過綜合修正開關,使彈道解算器控制炮長測距瞄準鏡上的步進電機,減少其步數,以減少分劃板移動的距離,表尺裝定量也就小了。反之,彈丸初速不足時,就增加步進電機步數,加大分劃板的移動距離,增大表尺的裝定量。

火控調整的最後一步,也是對一個國家坦克工業技術水平的考察。步進電機根據指令,通過絲杠驅動分劃板上下移動。絲杠和劃分板之間的連接處加工所需的精密度,連瑞士鐘錶都很難達到。如果繼續在加工工藝上鑽牛角尖,只能使一個部件的研製陷入一個死循環,最終拖累整車無法定型。

設計師們只好想出一個消除間隙和空回影響的辦法,在彈道解算器上裝有補償空回的零位調整開關,它可以根據裝表尺不到位的實測情況輸入相應的信號,使步進電機多走幾步以補償空回。這個辦法雖然看上去有點土,但能解決問題的就是好辦法。

里程碑的意義

首先,炮長通過激光測距瞄準鏡發現目標,然後將分劃板上的大箭頭對準目標、按下激光發射按鈕。彈道計算機(解算器)按照彈種和激光測距儀測到的目標距離自動裝定表尺,同時控制穩定器在高低向自動抬炮。二代坦克就這樣完成了最基礎的射擊自動化。

在70年代初,仍然存在需要手動精瞄,甚至水平方向手動瞄準的火控系統,雖然與今天的獵-殲式火控相比,幾乎沒有取勝的可能,但激光測距儀和彈道計算機搭配的火控系統,畢竟邁出了坦克射擊自動化的第一步,這是坦克發展史上的里程碑。

打出的一枚炮彈是否能夠命中目標,已經變得不再重要,更重要的,是它使得坦克乘員對坦克性能發揮的影響越來越小,為三代坦克實現自動化程度更高的火控系統開闢了道路。於是,一個道理浮出水面:沒有三代坦克的自動化,就沒有四代坦克的智能化;沒有二代坦克的機械化,就沒有三代坦克的自動化。

官方公布的某三代坦克操控界面。


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