打得准的秘密:坦克火控系统概说
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打得准的秘密:坦克火控系统概说

就坦克而言,火炮本身的性能虽然重要,但是坦克炮和火控系统的配合实际上更为重要,从另一个角度说,火炮打的远近是一回事,火控系统能不能让你打这么远就是另一回事了,这个问题恐怕通过某几款坦克游戏就能有直观体验。严格意义上说,由于冷战之前的坦克基本上没有安装火炮双向稳定器和弹道计算机,严格意义上说只能算观瞄系统,不能算火控系统,因为根据定义,火控系统全称是火力指挥与控制工程系统,是控制射击武器自动实施瞄准与发射的装备的总称。

安装猎歼火控系统的T-72和早期T-72从使用效果来说根本就是两种坦克

从这一点上说,59式坦克标准型号或者是T-54/55也都不能算作有火控系统。按照现代坦克火控系统分类,大约分为扰动式、非扰动式和指挥仪器式,大家熟悉的稳像式火控系统和猎歼火控系统都属于指挥仪式,猎歼火控系统实际上等于是装备了2套指挥仪式火控系统,因此又被称为双指挥仪式火控系统。

火控系统要求能够自动实施瞄准与发射,因此稳定器必不可少。最初坦克只有垂直稳定器,后来才成为双向稳定器。垂直稳定器只需要稳定火炮即可,但是双向稳定器还需要稳定炮塔,因此技术难度更大,而且这个过程也是逐步进行的,最初只是在纵向和横向上稳定火炮,后来才实现了稳定火炮的同时稳定炮塔。

59式坦克的炮长瞄准镜,可见其各种分划

坦克射击前的最主要工作是判距,也就是测定火炮至目标的距离,早期坦克即使装备了双向稳定器,也只能通过炮长用瞄准镜中的光学测距分划并进行心算测距,误差自然很大,也很难实现攻击移动目标;有时候也会出根据经验采取一些特别方法进行概略测距。当然,也有使用测距机枪的。后来出现了激光测距仪,使的判距又快有准。

59式坦克的表尺手动装定装置

测出了火炮到目标的距离,下一步就是装表了,所谓装表也就是装定射击诸元,一般通过手动的坦克瞄准镜表尺进行,也就是手动装表。装表好之后就可以射击了。如此看来,即使安装了激光测距仪,手动装表也会耗费很长时间,在战斗中这就等于把主动权让给了敌人。因此中国军队在改进59式坦克的时候,最初(59-1式)就采用了自动装表的简易火控系统。

该系统由简易弹道计算机、瞄准镜标尺自动装定装置等部件组成,初步具备了弹道诸元自动解算、火炮高低射角标表自动装定的射击自动化功能。其基本原理是这样的:激光测测距机测量出目标距离后,将测距参数送到弹道计算机进行解算,计算机根据炮长所选弹种将解算结果(火炮的射角) 送到瞄准镜中的标表装定装置,该装置中的步进电机立即根据计算机发出的指令驱动标表分划板上下移动,将标表装好 (如2200米,标表分划板就走到穿甲弹“22”的位置上),这时,炮长就可以操炮射击了。另外如果要打击运动目标,必须计算提前量,也就需要计算角速度的设备。坦克使用激光测距仪测定距离,随后进行跟随照射,计算出角速度,使用弹道计算机利用三角函数原理就可计算出提前量了。

机械式角度测量仪

问题在于弹丸能否命中目标还取决于其他很多因素,最简单的影响因素就是风的影响。因此自动装表的简易火控系统也只是在有效的提高了反应速度,命中精度并没有提高太多。要想解决这个问题,得使用扰动式火控系统。所谓扰动式火控系统,简单地说就是火炮与瞄准镜钢性连接(像步枪上装的瞄准镜一样),瞄准镜随动于火炮炮手通过操纵火炮来实现瞄准。而既然已经实现了双向的自动装表,那么瞄准镜上的表尺完全不需要那么多分划了,只需要投射光点就行了。因此在技术人员的努力下,扰动式火控系统诞生了。

扰动式火控系统原理

扰动式火控系统工作原理是:炮长通过瞄准镜捕获和跟踪目标,激光测距仪测出距离和角速度,火控计算机根据各种传感器输入的目标距离、角速度、倾斜角和各种弹道修正量参数,计算出射击诸元,然后在瞄准镜内投射出一个瞄准光点。此时,炮长操纵火炮用瞄准光点重新瞄准目标,发射炮弹打击捕获的目标。这个从“捕获目标”到“重新瞄准”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,需要炮长操纵火炮再次瞄准,而扰动式自动调炮的火控系统,火控计算机将射击诸元不但传输给瞄准镜,而且通过按压自动瞄准开关同时传输给火炮,完成自动瞄准过程。英国的SFCS-600火控系统,就属于典型的扰动式手动调炮的火控系统;而当年从奥地利引进并且用于装备79式中型坦克的37A简易火控系统则属于典型的扰动式自动调炮火控系统,因此更为先进。附带说一句,79式坦克是笔者最为喜欢的一款中国坦克,她的某些子系统性能甚至要比后来的88式还要好,当然这些老79现在也逐步退出现役,毕竟后浪来了嘛。

79式中型坦克

如果在扰动式火控系统的基础上调炮过程自动完成,不需要炮手手动或按压调炮按钮调炮的,那就是非扰动式火控系统。非扰动式火控系统与扰动式火控系统的最大区别就是不需要炮长做重新瞄准目标的动作,火控计算机算出射击诸元后,控制瞄准镜中的光点《或瞄准线)与火炮作相反方向移动,这样就好像瞄准点没动,而火炮实际已被赋予了相应的射角和射向,看不出调炮这一“扰动”的过程。

由于扰动式和非扰动式火控系统与火炮是刚性连接,因此在高速运动依然会受到各种影响,因此科技工作者采用新思路,那就是将两者分开,而这就诞生了指挥仪式火控系统。所谓指挥仪式火控系统,简单地说就是坦克的瞄准镜与火炮是两个系统并各自独立稳定,炮长通过操纵瞄准镜完成瞄准动作,火炮随动于瞄准镜并在计算机的控制下选择最佳时机开炮。根据瞄准镜稳定方式的不同,分为下反稳像式和上反稳像式两种,前者为中国独创,在此之前从未由国家采用类似原理研制指挥仪式火控系统。

稳像式火控系统就是单独稳定火炮和瞄准镜,具体来说如果稳定瞄准镜的上反镜,那就是上反稳像式,如果稳定瞄准镜上的下反镜,则就是下反稳像式,另外不要将炮长镜想象成步枪上的瞄准镜,而是想象成潜望镜就好理解了

总体上来说,指挥仪式火控系统的思路与高炮,尤其是自行高炮类似,自行高炮瞄准系统(雷达) 和射击系统(高炮) 是各自独立的。装指挥仪式火控系统的坦克,由于瞄准镜独立稳定(单独稳定瞄准镜很容易,所以精度很高),火炮随动于瞄准镜,因此可在行进间进行高精度的射击,而扰动式和非扰动式火控系统,需要通过稳定重量很大的火炮来稳定瞄准线,因此,难以实施行进间高精度射击,特别是动对动目标射击。

如果为99A装备大闭环式火控系统,那就厉害了

如果分别为车长和炮长各装备一套指挥仪式火控系统,并且车长的系统具备更高的权限,可以超越炮长系统对火炮进行控制,包括射击、跟踪目标和指示目标等就是猎歼火控系统了。目前较为先进的新式主战坦克基本上都装备了猎歼火控系统。如果进一步实现通过射击结果实施自动校正,那么就成为了大闭环式火控系统,其基本原理为:利用弹丸跟踪测角和测距装置实时测出坦克炮前一发弹射击的脱靶偏差量,并自动输入火控计算机进行后一发弹的修正计算,然后坦克炮根据计算机修正的射击诸元进行后一发弹射击,从而提高了下一发弹的命中率。这种火控方式层成功应用于“密集阵”近防炮,据称美国正在试验和装备类火控系统,而也有资料称中国在这一领域也有不小的建树。

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