现代战车火控系统邹议

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导读:现代主战坦克火控系统诌议 主战坦克在的二次世界大战结束之后成为各国陆军第一位的重武器,伴随着主战坦克技术的发展战后逐渐成熟起来的坦克火控系统技术也完成了从简易装表式火控系统到扰动式火控系统再到稳像式火控系统的三级跳。作为目前世界各国绝大部分现役主战坦克都在使用的火控系统,稳像式火控系统的方方面面也成为军事爱好者关注和讨论的热点话题。作为他们之中的一员笔者无意也不可能系统的讲解稳像式火控系统的结构组成和工作原理,只试图选取几个大家讨论较多又容易引起争议的话题从技术角度加以阐释,不足之处还请各

现代主战坦克火控系统诌议



主战坦克在的二次世界大战结束之后成为各国陆军第一位的重武器,伴随着主战坦克技术的发展战后逐渐成熟起来的坦克火控系统技术也完成了从简易装表式火控系统到扰动式火控系统再到稳像式火控系统的三级跳。作为目前世界各国绝大部分现役主战坦克都在使用的火控系统,稳像式火控系统的方方面面也成为军事爱好者关注和讨论的热点话题。作为他们之中的一员笔者无意也不可能系统的讲解稳像式火控系统的结构组成和工作原理,只试图选取几个大家讨论较多又容易引起争议的话题从技术角度加以阐释,不足之处还请各位同好指教。



第一章 上反还是下反

就先从大家都比较关心的稳像式火控系统的稳像机理谈起吧。

因为最初开发稳像式火控系统时借鉴了高射炮指挥仪的工作机理,所以稳像式火控系统也被称为“指挥仪式”火控系统。和扰动式火控系统等直接稳定火炮,瞄准线随动于火炮轴线的早期火控系统相比,稳像式火控系统最突出的特点是瞄准线独立稳定,火炮通过驱动机构随动于瞄准线。这样炮手从瞄准镜里观察目标时,目标是稳定不动的,再加上稳定几千克重的瞄准镜远比稳定几吨重的火炮容易(稳像式火控系统瞄准线稳定精度达到0.15密耳,是扰动式火控系统的三到四倍),瞄准精度大大增加,使坦克在运动中攻击目标时完全突破短停射击的限制,实现真正的动对动射击。

稳像式火控系统按稳像方式分为“下反”和“上反”两种方案。大家都知道,坦克瞄准镜是一个潜望镜式的光学设备,它的基本光路中入射光通过上反射镜和下反射镜两次改变传播方向,只要对两者中的某一者进行稳定,使之不随车体颠簸而震动,就能实现观察炮手目标时的稳像。所谓“上反”和“下反”就是指火控系统中被稳定的到底是那块镜子。

和上反稳像相比,下反稳像只需要一个双自由度陀螺来稳定120º下反射棱镜,因此结构原理较为简单也更容易实现,80年代我国把它作为我国下一代指挥仪式火控系统的基本结构不失为一个明智的抉择。经过十几年的发展,我国的下反稳像式火控系统性能已经达到相当高的水平,瞄准精度与国外典型上反稳像式火控系统已经不相上下。


如上图所示,下反稳像式火控系统的瞄准镜体通过两侧耳轴悬挂于炮塔顶部,瞄准镜与火炮之间通过一个四连杆机构(图中粗黑线进行了简化,只显示一个连杆)刚性连接。虽然瞄准镜体内的下反射棱镜已经由双自由度陀螺稳定(稳定轴线称为指令轴),但是瞄准镜体仍然会在四连杆机构带动下随同火炮一起同轴俯仰。这样陀螺稳定机构就会测得指令轴与火炮轴线之间的误差角,并将这一信息反馈给炮塔和火炮驱动系统,炮塔和火炮驱动系统就会驱动炮塔和火炮向减小误差的方向运动,由此实现瞄准线与火炮轴线的同步控制。

这里我们会发现,下反稳像式火控系统稳定机构干预的是瞄准镜光学系统中的下反射镜,这样在瞄准光路中就很难进行白光光路和夜视光路的切换。因为,不论是微光夜视仪还是红外热像仪都有各自独立的下反射镜机构,它们的光路是无法通过被稳定的120º棱镜的。这导致炮长工作在这些光路下时火控系统只能做到稳线而不能稳像。所谓稳线就是稳定机构将测得的指令轴与火炮轴线之间的误差角实时送给夜视设备中的瞄准线生成电路,由电路控制生成的电子分划向减小误差的方向移动,这时夜视设备目镜中的瞄准分划将随同目标图像一起运动,而无相对运动。稳线瞄准方式虽然与扰动式火控相比有利于炮长进行行进间射击,但瞄准效果与稳像瞄准比还是有较大差距的。

下反稳像式火控系统光路设计的固有缺陷决定,只有瞄准线与火炮轴线夹角<3º时系统精度高,当这一夹角>3º时系统精度会下降较快,所以稳像式火控系统为了实现“猎—歼”功能而增加的车长周视观瞄镜必须采用上反稳像设计。下反稳像式火控系统还有一个缺点就是四连杆机构,它不但占据坦克炮塔内大量宝贵空间,而且坦克在高速越野行驶时瞄准镜的镜体相对炮塔前后剧烈摆动,严重影响炮手瞄准。

与下反相比上反稳像式火控系统有着明显的优势,它不但可以克服上面提到的上反火控的三大缺点,而且很容易扩展“猎-歼”、自动跟踪、激光制导炮射导弹等功能。正是这些无与伦比的巨大优势,促使我国在陀螺稳定平台研制技术水平逐渐成熟的情况下不失时机的开展了上反稳像式火控系统的研制工作。根据笔者掌握的材料,我国的上反稳像式火控系统在2000年前后就以经有成品定型,但考虑到成本问题,目前的装备数量应该还是比较有限的。

上反稳像火控系统的核心结构式是上反射镜组件,它主要包括一个由两组单自由度液浮积分陀螺控制的双轴稳定平台,一个上反射镜和连接它们的1/2机构。根据光学原理,如射光线如果偏转角度a,为保证瞄准镜后续光路不变,必须使上反射镜向相反方向偏转角度a/2。这一动作就交由下图所示的1/2机构实现。


在上反稳像火控系统中,瞄准镜体是固定在炮塔内的。瞄准线相对于炮塔的角度偏差由稳定平台中的水平积分陀螺和垂直积分陀螺测定,火炮轴线与炮塔的角度偏差由炮耳轴倾斜传感器测定。两者综合即可得到瞄准线与火炮轴线的角度偏差。将偏差数据反馈给炮塔和火炮驱动系统,驱动炮塔和火炮向减小偏差的方向运动,由此实现瞄准线与火炮轴线的同步控制。

以上就是下反和上反稳像火控系统的基本原理。从外观上区别它们的最好方法就是看瞄准镜的镜体右侧是否连接火炮的四连杆机构。理论上来说,我们只要得到几张装备指挥仪式火控系统的国产主战坦克炮塔内部炮长位置比较清晰的照片,就可以判断它所采用的火控系统是上反还是下反的。只可惜这样的照片实在是太少了,这里笔者借用几张**网友最近上传的99G和不同批次96式主战坦克炮塔内部照片供大家参考,至于图片所传达的信息请大家自己揣摩吧。

现在基本可以确定的是早期88系列和96式主战坦克采用了下反稳像火控系统,而99和96G都是上反的。但从现有的照片上判断四联杆机构似乎并不可靠,因为我们并不是专业设计人员,对四联杆机构的具体外形也不是十分了解,很容易造成判断失误。另外采用下反稳像的炮长瞄准镜镜体在坦克炮塔顶装甲的安装位置是有转轴结构的,有机会钻进99或者96G坦克炮塔内的朋友可以仔细找找看。

图8中的AL-KHIDAL属于典型的下反稳像火控系统,注意它的热成像通道和微光/白光通道的上镜体形状不同,热成像通道是一个三棱镜,微光/白光通道是一个五角棱镜。


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