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中美兩國在這一關鍵技術領域難分高下,想不到竟然是它


在現役的三代坦克中,美國M1坦克和德國「豹」2坦克作為世界公認的先進坦克,都沒有採用自動裝彈機,敢有那麼大的底氣,還是得益於炮打得又准又狠。而火控系統就是決定坦克能不能打得準的核心部件。


坦克火控系統的性能與當時所處大背景的電子科技水平直接相關。二戰末期,坦克火控系統只有一部光學瞄準鏡,靠估算測距,射擊精度只能跟著炮手的感覺走;再加上當時火炮威力十分有限,炮彈打出去是一條很明顯的拋物線,所以即使在靜對靜射擊時,也只能打出50%的命中率,如果射擊1000米距離時,誤差將出現幾何倍率的增長。所以我們能看到一些影視劇當中,兩輛坦克在不遠的距離內互相開好幾炮的情景。(轉載請註明:全文載於《總說裝甲》,原文作者:劉曉峰)


20世紀50年代以後,為了減少因炮手經驗對射擊精度的影響,第一代坦克採用的火控系統比原先增加了測距儀和機械式彈道計算機,這是使用需求和技術進步兩個方面共同推動的結果;測距儀與彈道計算機同時使用,是坦克火控系統開始走向自動化的一個重要標誌。在靜對靜射擊試驗中,在火炮、車輛、操作人員不變的情況下,安裝了測距儀以後,坦克能夠以50%的精度攻擊1300米以上的目標,這在測距儀應用在坦克以前是沒法想像的。除此之外,使用部門對坦克夜戰性能的需求,也促使坦克火控系統增加了夜視功能。不過50年代的夜視功能還僅僅是紅外夜視瞄準鏡。在一代坦克上,我們看到了火控系統正朝著智能化、全天候的方向邁進。


中美兩國在這一關鍵技術領域難分高下,想不到竟然是它



TSFCS-C火控系統原理簡圖


隨著一代坦克逐漸列裝,使用部門已經不僅僅滿足於靜對靜射擊,坦克射擊精度的評判標準也由過去單一的靜對靜射擊提高到靜對靜、靜對動、動對靜、動對動四種工況。於是,坦克行進間射擊和對運動目標射擊成為研究的新課題。但當時很多坦克為了獲得理想的精度,只能通過短停和預判目標的辦法,雖然有測距儀和機械式彈道計算機,但對動態目標射擊時,火炮修正又回到人工操作的方式。於是,雖然當時的技術對於解決對動態目標射擊有些困看,但還是想出了運動狀態下攻擊靜止目標的辦法。在坦克行進過程中,目標在觀瞄鏡中發生位移,為了能夠使準星始終瞄準目標,這一時期出現了火炮穩定器。最初是蘇聯坦克首先安裝了上下穩定機,當坦克徑直奔向某一目標時,火炮可以一直標準目標方向。(轉載請註明:全文載於《總說裝甲》,原文作者:劉曉峰)

60年代以後,坦克火控系統智能化程度進一步提高。機械計算機換成了運算能力更強的模擬計算機;測距儀換由光學式換成了激光式;過去採用的主動紅外夜視儀(T-62坦克火炮旁邊那個類似探照燈的裝置)由於隱蔽性不好,容易被敵方發現,並成為攻擊目標,所以夜視也由紅外式換成了微光式。在觀瞄方式發生改變的同時,大量感測器也被安裝在坦克上,測試風速的橫風感測器、感應坦克姿態的耳軸傾斜感測器、測量目標方向變化的目標角速度感測器……由於能夠搜集到除了目標距離以外的更多數據,彈道計算也變得十分複雜。從第二代坦克開始,火控系統已經有原來的單一式變為綜合式。至此,現代火控系統初見雛形。



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我軍繳獲的前蘇聯T-62坦克


70年代以後,微型計算機對坦克火控影響很大。在此期間,出現了指揮儀式火控系統,它與過去的火控系統最大的區別體現在操控方面,火炮能夠與觀瞄鏡隨動,但又相互獨立穩定,這就是我們常常聽到的穩相式火控。

以M1A1坦克為例,它是參與過實戰的坦克當中,採用激光測距儀、熱成像夜視儀、等先進成果組合起來的綜合火控的早起裝備,並擁有擊毀蘇聯坦克的傲人戰績。M1A1坦克採用的激光測距儀探測範圍為200~7990米,當目標距離坦克2000米以上時,會存在10米以內的誤差,這也就是為什麼M1A1坦克在攻擊2000米以上距離時命中率大大降低的主要原因。由於有了計算機幫助識別目標,炮手主瞄準鏡的顯示器上對超過攻擊距離的目標顯示方式也有所不同。由於當時的反坦克導彈攻擊距離一般在5000米左右,但只有在4000米距離內,才能夠對M1坦克構成威脅,所以M1坦克的精確觀測臨界點就設置在4000米。在觀測4000米以內的目標時,觀測結果會顯示在炮手顯示器上,並且炮手顯示器與計算機聯網,每一個目標的數據會實時輸入計算機,幫助火炮調整姿態、修正彈道。當觀測距離超過4000米時,目標數據僅以閃爍的數字顯示在炮手主瞄準鏡的距離顯示器上。美國早在90年代初對火控系統的可靠性就有極高的要求,M1A1坦克火控系統平均故障時間是1800小時,並且裝有故障自檢裝置。(轉載請註明:全文載於《總說裝甲》,原文作者:劉曉峰)



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火控技術憑藉其自動化程度和可靠性,已經被運用國防工業的在各個領域



中美兩國在這一關鍵技術領域難分高下,想不到竟然是它


影響坦克炮彈準確命中目標的因素是多種多樣的。一般來說,空氣阻力是彈丸飛行中的主要影響因素,而大氣密度就是其中的一項。大氣密度通常隨大氣壓力而變化,而大氣壓力又隨海拔高度的升高而緩慢降低。坦克炮在1500米或以上距離,用反坦克破甲彈(HEAT)射擊時,可因此而使命中率受到重大影響。為此,美軍MI/MIAI型坦克火控計算機上裝有大氣壓力修正的手動輸入裝置,就是為了修正彈道,克服大氣壓力的影響,儘管這種修正還不那麼精確。這種修正方法稱之為大氣壓力裝定法(BPS)。


截止到三代坦克為止,評判現代火控系統是否功能全面的標準有八大指標,分別是:1、晝、夜、測距三合一瞄準鏡;2、YAG激光測距儀;3、熱像儀(夜間和肉眼可見度低的情況下使用);4、車長和炮長使用的雙向獨立穩定的瞄準鏡;5、數字式火控計算機;6、多種彈道修正感測器;7、火炮雙向穩定器;8指揮儀式瞄準控制方式。目前世界上,以德國「豹」2坦克的火控系統最為完善,所以它也被很多國家作為火控系統的標杆。這八大指標已經基本被美、俄、英、日、法、意、瑞典、比利時、以色列等國掌握,只是由於各國對坦克的設計理念不同,在一些細節上有所差異。比如,一般坦克火控成本佔全車成本的40%,而M1坦克為了降低成本,火控僅佔全車成本20%左右,這就使得車長沒有配備瞄準鏡,僅通過光學手段將炮長瞄準鏡中的信息模擬傳遞給車長,而且炮長的指揮儀式瞄準鏡也只能上下穩定,不具備方位向穩定功能。所以戰場上遇到了M1坦克時不要慌,保持加速度從炮口面前跑過,它根本反應不過來。與美國降低成本的目的相同,但手法不同,俄羅斯在T-72坦克比較新型的外貿車上配備的火控系統幾乎完全符合八大指標,只有夜視裝置仍然固執地繼續採用微光夜視儀,購買T-72坦克的用戶,大多分布在歐洲和東南亞、亞洲南部等地區,空氣質量一般以二級和好於二級為主,不太容易見到類似當年折戟海灣時那樣極端的天氣情況。而且把其它部件配齊,夜視用簡化版,表演的時候效果好,價格看上去又不高,等用戶有需要的時候再推出價格昂貴的升級部件。這也是俄羅斯坦克外貿的慣用手法。



中美兩國在這一關鍵技術領域難分高下,想不到竟然是它



飛機使用的火控雷達與坦克火控系統在原理上有本質區別,但隨著微電子技術發展,二者將來或許會有技術交融的可能



中美兩國在這一關鍵技術領域難分高下,想不到竟然是它



一般坦克火控成本佔全車成本的40%,而M1坦克為了降低成本,火控僅佔全車成本20%左右


從僅有一台望遠鏡,到複雜的八大指標,從單一的看發展到現在的看、打結合,再向將來的看到即摧毀邁進,火控系統已經成為坦克的眼睛和大腦,雖然國際坦克市場在過去十年出現萎縮,近兩年才有所回暖,但坦克火控系統不論技術還是效益,都保持著強勁的發展勢頭和可觀的前景。(轉載請註明:全文載於《總說裝甲》,原文作者:劉曉峰)

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