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火控系統由簡入繁的過程

前幾期的《總說裝甲》中,我們聊到了坦克自動裝彈機的一些問題。而在現役的三代坦克中,美國M1和德國「豹」2作為世界公認的先進坦克,卻都沒有採用自動裝彈機。美國人和德國人敢有那麼大的底氣,還是得益於炮打得又准又狠——決定坦克能不能打得準的核心部件,就是火控系統。

二戰時期的常用觀瞄手段是打開艙蓋利用望遠鏡觀察。

火控系統的性能與時代大背景下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,即使在靜對靜射擊,也只能打出50%的命中率。在一些二戰影片中,我們不難看到「相距不遠的兩輛坦克,互開好幾炮」的情景。

一代坦克:火控走向自動化

上世紀50年代以後,為了減少炮手經驗對射擊精度的影響,戰後第一代坦克採用的火控系統,增加了測距儀和機械式彈道計算機。二者的同時使用,也是火控系統開始走向自動化的重要標誌。靜對靜射擊試驗中,在火炮、車輛、操作人員不變的情況下,安裝測距儀后,坦克能夠以50%的精度攻擊1300米以上的目標,這在測距儀應用前是坦克手沒法想象的。

除此之外,裝甲部隊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。雖然50年代的夜視功能僅僅是紅外夜視瞄準鏡,但在一代坦克上,我們已經看到了火控系統正朝著智能化、全天候的方向邁進。

隨著一代坦克逐漸列裝,各國軍方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。坦克行進間射擊和對運動目標射擊成為研究的新課題。

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,但這樣就又回到人工操作的老套路上。為此,科研人員不斷克服技術困難,終於想出了運對靜時終瞄準目標的辦法,這就是早期的火炮穩定器。蘇聯人最初首先在坦克上安裝了上下穩定機,當坦克徑直奔向某一目標時,火炮可以一直標準目標方向。

二代坦克:現代火控見雛形

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,所以夜視也由紅外式換成了微光式。

蘇聯T-62坦克和他的「紅外大燈」。

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。

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,這就是現在大家常常聽到的穩相式火控。

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三代坦克:火控八大指標

以美國M1A1坦克為例,它是採用激光測距儀、熱成像夜視儀等先進技術的綜合火控的典型裝備,並且參加過實戰,擁有擊毀蘇/俄系坦克的傲人戰績。

美國M1坦克的觀瞄系統(右下)和炮塔內部設備。

有了計算機幫助識別目標,在炮手主瞄準鏡的顯示器上,各種威脅目標的顯示方式也有所不同。當時的反坦克導彈只有在4000米距離內,才會對M1構成威脅,因此其精確觀測臨界點就設置在4000米。在觀測4000米以內目標時,結果會顯示在炮手顯示器上,並與計算機聯網,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;而當觀測距離超過4000米時,目標數據僅以閃爍數字的形式顯示。而M1A1的激光測距儀探測範圍為200至7990米,當目標距離坦克達到2000米以上,會存在10米以內的誤差,這就是為什麼M1A1在攻擊2000米以上目標時,命中率大大降低的主要原因。

此外,早在90年代初,美軍就對火控系統的可靠性提出了極高的要求,M1A1的火控系統平均故障時間是1800小時,並且裝有故障自檢裝置。

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。

這八大指標已被美、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,一般火控成本佔全車成本的40%,而美國人為了降低M1成本,沒有為車長配備瞄準鏡,火控成本也降低到20%左右。戰時僅通過光學手段將炮長瞄準鏡的信息模擬傳遞給車長;炮長的指揮儀式瞄準鏡也只有上下穩定,不具備方位向穩定功能。所以,戰場上遇到M1不要慌,保持加速度從炮口面前跑過,它根本反應不過來。

俄羅斯T-90MS坦克的炮長位置。

與美國降低成本的目的類似,但手法不同的是,俄羅斯在T-72比較新型的外貿型號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的繼續採用微光夜視儀。因為購買T-72坦克的用戶,大多分佈在東歐、東南亞等地區,空氣質量一般以二級和二級以上為主,不太容易見到類似海灣戰爭中的極端天氣。而且這種配置在表演時效果好,價格看上去又不高,等用戶有需要時,再推出價格昂貴的升級部件,這也是俄羅斯人在武器外貿中的慣用手法。

從僅有一台望遠鏡,到複雜的八大指標;從單一的「看」;到現在的「看打結合」,再向將來「發現即摧毀」,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間出現萎縮,近兩年才有所回暖,但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應用前景。



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