坦克火控系统发展史(5)战后第三代火控系统
1、从“坦克两项”说起
说起参加俄罗斯的坦克两项比赛的坦克T-72B/B3和ZTZ-96A/B都是安装第三代上反式稳像火控系统(也称“非扰动式火控系统)的主战坦克;先来看看比赛中96A的主炮射击:
96A动对静射击
这段影像中的射击方式叫“动对静射击”,也就是坦克在移动的过程中向静止的目标射击;这种射击方式的难点在于——动中取静!
2、移动射击的难点
①双向稳定系统
很多小伙伴都认为,坦克只要装备了双向稳定器就可以实现移动射击,我只能说“太天真了”!在前面的文章中我就介绍过——早在二战之前,坦克就实现了垂直单向稳定;但是直到1960s末期坦克才开始实现了双向稳定。原因就是垂直单向稳定只需要稳定坦克炮本身,而横向(左右方向)稳定除了要稳定坦克炮,还得稳定坦克的炮塔!坦克炮2、3吨重要稳定起来还不算太难,但是坦克炮塔轻的17吨、重的24吨!要稳定起来可就不是一个小工程了。所以现代坦克的横向(左右方向)稳定是分为火炮稳定和炮塔稳定两个部分。
首先由激光陀螺仪向火控计算机提供六向(前、后、左、右、上、下)加速度信息以及空间参考定位信息,计算机对这些信息进行综合计算后向姿态控制器发出信号,姿态控制器控制炮塔旋转机构和火炮仰俯机构(图中没有画出来)将火炮转向目标大致方向;之后再通过调节横向和纵向高精度马达利用球形炮座对火炮实施“微调”,使火炮精确指向目标。有了这一套双向稳定系统,就可以对火炮实施精确控制;同时也就可以表演“坦克炮端水杯”了(战后有一些第一、二代主战坦克说是有双向稳定器,其实只能算是“双向稳炮器“只能对火炮实施稳定,还不能稳定炮塔)。
99A炮口端水杯
②角速度测量仪
是不是有了先进的双向稳定系统坦克就可以实施“动对静”和“动对动”射击了呢?别急!还有套路——角速度测量仪。要想精确的击中在运动中的目标,我们就要打好“提前量”。
坦克火控系统“提前量”是通过角速度测量仪来计算的:发现运动目标后,立即用激光测距仪照射目标,测出目标当前距离;之后用激光测距仪照持续跟踪目标一段时间,测出目标相对的角速度,通过三角函数就可以计算出“提前量”。
早期机械式角速度测量仪,主要用于战斗机机炮瞄准
现代激光测角仪
而这个用三角函数算出“提前量”的过程就叫——自动装入横向表尺!
至此,坦克的纵向和横向表尺都实现了自动装入,也就是说坦克瞄准镜划分板上就没有必要再像过去那样画上密密麻麻的各种表尺线了,只需要投射光标就行!
M1A1的炮长瞄准镜内图像已经没有任何表尺了,只有光标
█坦克的火控系统用了整整65年才实现了《战争雷霆》中全真模式到街机模式的跨越!
80-II式主战坦克进行行进间瞄准
█只有同时具备了主炮双向稳定系统以及横向表尺自动装入,坦克才会具备运动射击的基础条件
③图像稳定
双向稳定系统和角速度测量仪的加入使得坦克的火控系统具备了对运动目标实施精确射击的能力,那是不是就可以进行“动对静”和“动对动”射击了呢?SORRY还是不行,还得“稳像”!
我相信大家都拿手机拍过视频,但是如果我们是用手拿着手机边跑边拍的话,那拍出来的视频估计是没法看的,因为抖得太厉害根本看不清楚!所以一些人为了能拍摄清晰的视频会去购买一些手持式稳定支架,有了这种支架才能拍出清晰的视频。坦克的瞄准仪也是这样:火炮实现稳定了、炮塔也实现稳定了、纵向和横向表尺也实现了自动装入,但是坦克只要一开起来这瞄准仪里的图像抖得跟个二麻花一样看都没法看清,那还是白扯!所以要想坦克能在运动中精确的射击,除了稳炮之外还得连瞄准仪里边的图像一块稳定!
小趣事:炮手升官了
第三代主战坦克的火控系统都是由大量的电子和精密机械系统组成,这样精密的系统就不再是一个普通士兵突击训练两个礼拜就能玩得转的,需要有学历有经验的士官才能搞得定;所以在装备了三代火控系统的坦克中操炮的不再叫“炮手”而改为叫“炮长”。
3、稳像式火控系统
①下反式稳像火控系统(扰动式火控系统)
要想稳定瞄准仪最简单的办法就是把瞄准仪和火炮连接起来,把炮稳定了瞄准仪自然也就稳定了。这就是下反式稳像火控系统,也称“扰动式火控系统”。把瞄准仪和火炮连接起来一旦启动火炮的稳定装置,瞄准仪就会随动于火炮,炮手只需要将额头顶在瞄准仪上的护额上脑袋跟着瞄准仪一起晃悠就能看见一个清晰而稳定的图像了(就是有点费脖子)。
T-72B的车长稳定瞄准仪
█上图是T-72B的车长稳定瞄准仪的动图,可以看出其瞄准仪已经实现了垂直单向稳定,车长只需要把额头顶在瞄准仪上的护额上脑袋跟着瞄准仪一起摆动就能看见一个清晰而稳定的图像
但是,下反式稳像火控系统的瞄准仪和火炮之间是用六连杆直接连接的,炮怎么动瞄准仪就怎么动;如果炮没有稳定得好,那瞄准仪也会抖得厉害(也是“扰动式火控系统”这个名称得由来,火炮会扰动瞄准仪);坦克的火炮3吨多重而且长度超过5米,稳定得效果肯定没有单单只稳定一百公斤不到的瞄准仪效果好,所以西方国家并不把扰动式火控系统归入稳像式火控系统行列;在西方国家的定义中稳像式火控系统单指的是“上反式火控系统”,也称非扰动式火控系统。
②上反式稳像火控系统
刚刚说过坦克的火炮一般都有3吨多重且长度超过5米,稳定得效果肯定没有单单只稳定一百公斤不到的瞄准仪效果好。那能不能把瞄准仪和火炮分开稳定,让火炮随动于瞄准仪,瞄准仪怎么动火炮就怎么动,大不了有点延迟——上反式稳像火控系统(非扰动式火控系统)。
上反式稳像火控系统的主炮瞄准仪是完全独立于主炮的,有一套独立的双向稳定系统,瞄准仪通过同轴电缆与火控计算机连接,瞄准参数可以直接输入火控计算机,火控计算机根据瞄准仪所获得的火控参数进行计算后向火炮控制机构发出指令,让火炮随动于主炮瞄准仪的瞄准线,当符合射击条件后就可以射击(Ps:采用上反式稳像火控系统的坦克,炮长在按动射击按钮后主炮不会立即发射,火控计算机会自动检测射击条件,当主炮符合射击条件后才会发射)。
█说明:上图中的陀螺仪并非是整个瞄准仪的稳定陀螺仪,而是“120度棱镜”的轴向稳定陀螺;因为相较于整个瞄准仪,瞄准仪的目镜只有20毫米的直径,虽然瞄准仪已经实现了双向稳定,但是如果震动过大还是有可能使炮长丢失目标,所以在瞄准仪内部对反射棱镜实施轴向稳定,保证炮长看到的图像不会震动。
█85-II式主战坦克是我国第一型采用上反式稳像火控系统的主战坦克,也是ZTZ-96的前身
③环境条件传感
第三低主战坦克普遍采用滑膛炮作为主炮,滑膛炮除了威力大磨损小之外,还有一个特点:天生精度差!再加上尾翼稳定脱壳穿甲弹这一受风向干扰较大的弹种,所以第三代火控系统加入了横风传感仪、药温传感仪等一系列的环境传感仪,以提高主炮射击精度。
南斯拉夫M84主战坦克,注意主炮防御盾上方标志性的横风传感仪
看图就行,别瞎说
4、指挥仪式火控系统
指挥仪式火控系统还有一个更被大家熟悉的名字“猎-歼”式火控系统,其实指挥仪式火控系统并没有什么革命性的变化,只不过是随着技术和生产工艺的进步,稳像式火控系统可以做得非常小巧,一辆坦克上可以安装两套:车长一套、炮长一套,两套火控系统可以独立运作也可以再火控计算机的统一协调下工作。
我来说两句