讓坦克瞄得准，中國走出了自己的路

新聞 07-24

【文/觀察者網風聞社區作者 477】

火控系統是坦克武器系統的神經中樞，用於探測、跟蹤目標、解算射擊諸元，控制坦克武器實施射擊，是決定坦克火力性能的主要組成部分之一。

現代坦克火控系統主要由各感測部件、計算機組件、執行機構三大部分組成。本文主要討論的是感測部件中的觀瞄設備。

想必各位熟悉國產坦克的讀者對「上反穩像火控」和「下反穩像火控」這兩個詞並不陌生。我們都知道「上反」就是依靠上反射鏡穩定實現瞄準鏡視場穩定的火控方式，而下反則是靠下反射鏡穩定實現的。我國99式坦克一直以來都是採用了「下反」火控，由於穩定的等腰反射稜鏡安裝在炮長鏡下鏡體，只能穩定晝間光學通道的視場，因此視場不穩定的熱成像通道不得不採用瞄準分劃同步偏移的方式來實現瞄準線穩定來保證瞄準過程中不發生擾動，這也就是所謂的「穩線」。「上反」火控的瞄準鏡往往都是通過陀螺儀組和伺服機構穩定整個上反射鏡，熱成像/夜視儀、激光測距儀、白光望遠鏡組等等光電組件都安裝在這塊共用的上反射鏡下方，共享穩定的視野，因此「上反」給坦克瞄準鏡的升級帶來了極大便利，想要換更好的熱成像、更高放大倍率的望遠鏡組，甚至加裝激光駕束制導儀，只需要在下鏡體框架內更換或加裝所需模塊就OK了。儘管「上反」的上部鏡頭面積較大容易受損，但是瑕不掩瑜，它仍然是目前各種「先進火控」瞄準鏡主要應用的類型，譬如豹2、M1A2、勒克萊爾、挑戰者2等世界聞名的西方主戰坦克。

99式坦克的「下反」炮長瞄準鏡

96A坦克的上反穩像鏡頭

豹2系列的EMES-15炮長綜合瞄準鏡穩定鏡頭部組件，雙軸陀螺儀組和伺服機構直接穩定上反射鏡

豹2系列的EMES-15炮長綜合瞄準鏡，模塊化設計便於升級，最新的豹2A6M2和豹2A7V都換裝了ATTICA第三代前視紅外熱成像和人眼安全機關測距儀等組件

因此可以說，從長遠來看，「下反」的發展潛力並不如「上反」，但是「下反」火控在一段時間內曾是我國坦克裝備的最先進設備，在瞄準線穩定精度、放大倍率、視場等參數上都足以和世界先進水平相媲美，在「上反」成本居高不下且尚未成熟的90年代，物美價廉的「下反」何嘗不是一個完美的選擇。為何本文要說「上反」和「下反」之分是中國特色的火控發展道路？可以先回答這兩個問題：是否所有穩像火控的觀瞄設備都可分為「上反」和「下反」？除了我國是否還有其他國家的坦克火控存在「上反」和「下反」之分？

可能會有人說國產火控瞄準鏡師從俄羅斯或者南斯拉夫的坦克瞄準鏡——有關火控的話題上往往是蘇式坦克躺槍次數最多。可能誰也沒想到其實從蘇聯第一台穩像瞄準鏡出現到現在的俄羅斯T-14上的觀瞄設備，就從來沒有過什麼所謂的「下反」。

不僅如此，全世界範圍內實用的瞄準鏡系統中採用直接穩定下反射鏡實現視場穩定的瞄準鏡也僅我國一家，完全可以說是世界首創，因為有了特立獨行的「下反」，才會強調「上反」加以區別，因此「上反」和「下反」之分也僅僅只適用於國內穩像火控產品。鑒於蘇式坦克瞄準鏡和國產「下反」瞄準鏡在表面上似乎有些「共通之處」，而實際上卻是完全不同的技術路線，下面就對這兩種瞄準鏡的穩像原理和鏡炮同步方式做詳細分析。

首先，蘇式主戰坦克的瞄準鏡是如何實現穩像的呢？

為了在坦克上使用定角裝填的機械化裝彈機構，又不至於使炮手丟失目標，瞄準線獨立穩定的炮長瞄準鏡早在1945年就已經開始了研製。從1946年裝備IS-7的第一台穩像瞄準鏡「Tsh-46A」開始，蘇俄的視場穩定瞄準鏡產品一直都採用的是穩定的上反射鏡。雖說不乏類似於T-10A/B重型坦克的TPS，T-64A和T-72Ural的TPD-2-49，以及T-72A的TPDK1這些只有高低方向穩定的瞄準鏡，在水平方向上由火炮穩定器穩定炮塔，瞄準時瞄準線存在水平方向擾動，需手動進行二次瞄準，因此並不能算是指揮儀火控，屬於擾動火控的範疇，但實際上由於在正常模式下（即俄語中的自動模式）火炮是隨動於瞄準線穩定的，固又屬於瞄準鏡穩定火控的範疇。

IS-7（1946）

1975年克拉斯諾戈爾斯克光學機械廠設計局開始為T-64A改進型（T-64B）研製全新的「炮手火控系統」1A33，所採用的1G42激光測距-制導-瞄準三合一炮長鏡便應用了視場雙向穩定技術。當然早在50年代末，T-10M重型坦克就已經採用了T2S-29-14視場雙向穩定瞄準鏡，火炮隨動穩定於瞄準線，但是作為坦克火控系統來說自動化程度還不夠高，沒有整合測距和自動裝表功能。在1G42之後發展的1G46瞄準鏡所採用的視場穩定原理和1G42基本相同——上反射鏡負責高低方向穩定，下反射鏡負責水平方向穩定，而那些只有高低方向穩定的瞄準鏡的下反射鏡都是固定不動的。

左：TPD-2-49/TPDK1的高低穩像原理；右：1G42/1G46的雙向穩像原理

1G46瞄準鏡:

1 –穩定上反射鏡; 2 – 防護玻璃; 3 –分光稜鏡; 4 –分光平面鏡; 5 –轉像稜鏡; 6 – 激光測距儀準直儀; 7 –穩定下反射鏡; 8 – 物鏡; 9 – 濾光片; 10 –變焦系統; 11 – 倍率放大驅動; 12 –照明分光鏡; 13 – 固定柵極板; 14 – 活動柵極板; 15 –手動輸入距離機構（手動裝表）

也就是說蘇俄主戰坦克反射鏡的視場穩定其實是通過上反射鏡和下反射鏡分別在高低方向和水平方向同時穩定實現的。這一設計有效減小了暴露在裝甲外部的鏡頭組件的面積，起到了減小裝甲弱區的效果，和我國的「下反」有相同的考慮，但是實現的方式卻和「下反」有著本質上的差異。

國內「下反火控」瞄準鏡和蘇式坦克瞄準鏡都有一套連桿滑塊機構，用來實現鏡炮同步，但是國內的連桿滑塊機構和毛子連桿滑塊機構的應用方法完全不同。以國產85系列坦克的「下反穩像火控」瞄準鏡為例，瞄準鏡體通過連桿滑塊機構與火炮同步俯仰，鏡體內的120°等腰稜鏡則與一個撓性陀螺儀固定在一起，獨立地實現瞄準線和視場的雙向穩定。火炮軸線與瞄準線之間的失調角信號由撓性陀螺儀直接提供。按照某論文的說法是陀螺儀直接穩定可以獲得更高的穩定精度。

85-IIAP所用瞄準鏡的白光通道穩定原理圖

國產「下反」火控的鏡炮同步原理簡圖

某型三代坦克炮長主瞄準鏡的側視圖，可以清晰地看到連桿滑塊機構的連接軸承和鏡體旋轉框架。和鏡體連接在一起的各組件（包括熱成像或微光夜視儀）在坦克運動時都相對車體擺動，不存在所謂的「上反+下反混合式火控物鏡」，純屬無中生有。

在諸如96A，96B，99A，MBT-2000，VT-4等國產新型主戰坦克上都採用了「上反穩像火控」，在穩像工況，火炮和瞄準線之間採用的是電同步方式，上反射鏡解算器和火炮耳軸解算器分別檢測反射鏡和火炮軸線相對參考座圈平面的角度，以此來控制瞄準線和火炮軸線的相對位置關係。但四連桿炮鏡同步機構仍然保留，作為降級備份的「半自動」火控模式（也就是所謂的自動裝表），在「半自動」工況下上反射鏡通過一套連桿滑塊機構與火炮機械連接，瞄準線隨動於火炮穩定。炮手再也不用跟著瞄準鏡一起做頸部運動了。

96A火控系統的炮鏡同步連桿機構

MBT-2000主戰坦克的炮鏡同步連桿滑塊機構

MBT-2000的火炮耳軸解算器，是實現炮鏡電氣同步的重要部件之一

蘇俄坦克的四連桿機構是如何實現炮鏡同步的呢？

以T-64A和T-72Ural的TPD-2-49或TPDK1為例：瞄準鏡體是固定在炮塔上的，和炮塔不發生相對運動。平行四連桿機構的一端連接在火炮搖架上，另一端連接到瞄準鏡內三自由度陀螺儀（蘇俄說法，國內一般採用西方定義為二自由度陀螺儀，不計入陀螺轉子的自由度）的基座上（陀螺儀基座，也就是俄語中「陀螺儀穩定器」的外殼），基座上固定有一個旋轉變壓器定子。陀螺儀外框通過皮帶傳動直接穩定上反射鏡，同時也通過傳動和旋轉變壓器轉子連接。在自動模式下：四連桿機構帶動陀螺儀基座和旋轉變壓器定子一同旋轉，陀螺儀外框帶動旋轉變壓器轉子轉動，由此產生失調角度電壓信號來控制火炮隨動瞄準線。在半自動模式下，陀螺儀基座通過閉鎖機構使陀螺儀組件相對基座固定，此時四連桿機構帶動上反射鏡俯仰運動，瞄準線隨動火炮穩定。

T-72坦克的TPDK1激光測距瞄準鏡

僅高低穩像的坦克瞄準鏡結構簡圖

БЗ – 基本反射鏡（下反射鏡）; ГЗ – 上反射鏡; ЛРП – 皮帶齒條傳動; Ст – 止動銷; ЭК – 校準電磁鐵; Ш – 皮帶輪; ВР – 陀螺儀內框（紅色）; НР – 陀螺儀外框（綠色）; ЭН – 高低引導電磁鐵; КУ –接觸單元; Г –陀螺儀轉子（紅色）; ОГ – 陀螺儀穩定器基座（紫色，包括平行四桿機構）; ВТ – 旋轉變壓器（紫色-綠色）; КДК – 校準系統接觸感測器

對於1G42/1G46這些視場雙向穩定的瞄準線，簡單來說就是把三自由度單轉子陀螺儀替換成了一個雙轉子二自由度陀螺儀組（蘇聯稱呼，西方定義為單自由度）。鏡炮同步仍然採用的是旋轉變壓器檢測失調角產生控制信號。

1G46激光測距-制導-瞄準三合一炮長瞄準鏡

視場雙向穩定的坦克瞄準鏡結構簡圖

T-80UD內1G46瞄準鏡安裝示意圖

綜上所述，蘇俄主戰坦克的雙穩炮長瞄準鏡既非「上反」亦非「下反」，在鏡炮同步原理上也和國內產品有著本質區別。蘇俄雙向穩像瞄準鏡的設計存在著和國內「下反」一樣的先天缺陷，就是難以在穩像通道內整合其他光學通道如微光夜視儀和熱成像。因此在夜視設備中要麼加裝一套獨立的上反射鏡穩定裝置（如1K13、ESSA等），要麼採用「穩線」（如TPN-4、「暴風雪-PA」等），以實現夜視設備的瞄準線與白光瞄準鏡的瞄準線同步。這樣一來整套炮長觀瞄設備就顯得不太緊湊，可以說這是蘇聯時期一直秉承傳統坦克設計意識形態所導致的模式僵化。蘇聯解體後，俄羅斯、烏克蘭和其他一些仍在使用蘇制坦克的國家都紛紛摒棄了蘇聯模式，陸續更換或加裝了獨立穩定上反射鏡、多通道集成的觀瞄設備（如DNCS-2、Sosna-U、 PNK-6等）。但是由於坦克基礎設計的影響，例如T-90MS，T-72B3這些坦克加裝的綜合瞄準鏡都不具備降級火控功能，因此要麼保留了原來的白光瞄準鏡如T-72B3的1A40-4火控系統，要麼加裝輔助瞄準鏡，如T-90MS的PDT。

T-90A坦克安裝的ESSA熱成像的穩定鏡頭組件，ESSA和T-72B3/T-90MS所用的「松樹-U」就差個白光通道和激光測距/制導裝置，穩定鏡頭組件在結構上相差無幾。並不像豹2的EMES-15那樣採用上掛式穩定伺服機構，ESSA採用了一個下支撐軸承作為水平方向鏡頭轉動的導路。

M84主戰坦克上的DNCS-2炮長鏡，採用了和國內「下反」相似的一個等腰下反射稜鏡，但是這個瞄準鏡實際上是靠雙向穩定的上反射鏡實現視場穩定的

在火控瞄準鏡更新換代這條路上中國走得更遠，如今各式新型裝甲裝備基本上都採用了「上反」穩像瞄準鏡，熱成像和陀螺儀組件基本實現模塊化和系列化，為坦克裝甲車輛提供了視野更廣、視距更遠、穩定性和可靠性更高的觀瞄設備，並且基本上都保留了可靠的備份火控功能，無需加裝額外的輔助瞄準鏡，使火控設備佔據空間更小。

未來坦克的火控系統和觀瞄設備必將在信息化的基礎上實現更高層次的模塊化和通用化，為乘員或AI提供更清晰廣闊的視野。隨著雲台穩定技術的發展，穩定精度足以滿足裝甲車輛火力控制的需求，各國均在大力發展基於平台穩定的光電觀瞄系統，為無人化鋪平道路。例如德國萊茵金屬公司發展的SEOSS系列綜合光電瞄準鏡，就捨棄了上反射鏡組件，直接採用平台穩定的方式將激光測距儀、熱成像攝像頭和白光攝像頭集成在了一個雙向穩定的雲台上，既可用作車長鏡，也可用作炮長鏡，沒有需要穿透到戰鬥室內的光學通道，可以安裝在車輛上的任何位置，適用於各種地面平台，例如豹2主戰坦克和「猞猁」步兵戰車等等。俄羅斯在「庫爾幹人-25」步兵戰車、T-15重型步兵戰車和「迴旋鏢」輪式步兵戰車的武器站上所用的觀瞄系統，還有以色列為Namer重步戰和Eitan 8X8步戰車研製的新型無人炮塔的觀瞄系統也都是平台穩定。

平台穩定的觀瞄系統主要優勢在於模塊化和通用程度高，可以滿足無人炮塔的使用需求，但是也有著高技術部件暴露在外容易受損的缺點。