坦克火控系统

坦克火控系统坦克火控系统是控制坦克武器(主要是火炮)瞄准和发射的系统，用以缩短射击反应时间，提高首发命中率。

按瞄准控制方式分类，现代坦克火控系统可分为扰动式、非扰动式和指挥仪式3类。

目录系统发展概况基本要求部件发展概况瞄准控制方式性能比较发展趋势嵌入式智能平台在坦克火控系统当中的应用系统组成展开编辑本段系统发展概况坦克火控系统从问世到现在，大体上可以分为4代。

第一次世界大战末期装备的第一代坦克火控系统只配有简单的光学瞄准镜。

这种光学瞄准镜用视距法测距，即如果目标的高度或宽度已知，那么就可通过它在瞄准镜视场中所占的mrad分划数估算出或直接读出目标距离，接着就可装定瞄准角。

用这种方法，在900m时，则命中率显著下降。

目前，一些坦克的应急工作方式仍然采用这种方法。

50年代装备的第二代坦克火控系统在原光学瞄准镜的基础上增配了体视式或合像式测距仪和以凸轮等为函数部件的机械式弹道计算机，性能比第一代有了明显改进，在1300m距离内，射击标准目标的首发命中率为50%。

60年代初期装备的第三代坦克火控系统由光学瞄准镜、光学测距仪和机电模拟式弹道计算机组成，并且开始配用了一些弹道修正传感器。

这种火控系统在1400m的距离内原地对固定目标的首发命中率为50%。

上述3代坦克火控系统的缺点是不能预测运动目标的射击提前角，因此不能射击运动目标，而且由于没有一种比较理想的测距仪器，命中率比较低。

随着激光技术的出现和发展，出现了激光测距仪。

激光测距仪是一种精度高、操作简易、快速的测距仪器，与火控计算机等组合成的火控系统是提高坦克火炮命中率的重要途径。

因此，美国休斯飞机公司(Hughes Aircraft Co.)从1965年底，试验用的样机研制成功，定名为柯贝达(Cobelda),后来改名为萨布卡(SABCA)。

休斯飞机公司根据从该火控系统中所获得的经验，正式为M60A3坦克设计了带激光测距仪的综合火控系统，主要由测瞄合一的车长激光测距瞄准镜、炮长昼夜瞄准镜、数模混合式火控计算机、目标角速度测量装置以及各种弹道修正量传感器组成，能在坦克短停时射击固定或运动目标。

自动输入火控计算机的修正量有炮耳轴倾斜、横风和目标角速度，人工装定的修正量有气压、气温、药温、炮膛磨损和弹种等。

在2000m的距离内，原地对固定目标射击时火控系统的首发命中率为90%。

进入70年代后，世界各国都相当重视坦克火控系统的现代化。

不少国家研制成功并装备了综合坦克火控系统。

最近10多年来新发展的坦克火控系统，一部分是为了改装现装备的老式坦克而设计的，一部分是为新研制的坦克而设计的。

尽管这些新发展的火控系统在总体结构、瞄准控制方式和性能数据上各有差异，但是所采用的技术却有许多共同或相似之处，反映了坦克火控系统的发展动向。

目前对新型坦克装备的火控系统的编辑本段基本要求如下：快速发现、捕获和识别目标；反应时间短；远距离射击首发命中率高；坦克行进间能射击固定或运动目标；全天候和夜间作战能力强；操作简便，可靠性高；配有自检系统，维修简便；具有较高的效费比。

对改装老式坦克用的火控系统的基本要求如下：在与老式坦克性能相匹配的前提下，基本上满足现代先进坦克火控系统的某些要求；安装简单迅速，通用性好，既适用于西方国家制造的老式坦克，也适用于苏制T 系列坦克；坦克改动量小，改装成本低；可靠性高，操作和维护简便；功耗低，尽量利用车辆上原有的电源；体积小，不过多地占用坦克炮塔内的有效空间。

编辑本段部件发展概况现代坦克火控系统一般由光电观瞄设备、火控计算机、弹道修正量传感器以及火炮稳定和控制系统等组成。

光电观瞄设备现代坦克火控系统的光电凤瞄设备通常包括昼用光学瞄准镜和夜视仪器。

对一个完善的坦克火控系统来说，车长和炮长都单独配有光学主瞄准镜和辅助瞄准镜。

炮长主瞄准镜采用望远式或潜望式两种结构，基本上都与激光测距仪和夜高仪器组合，构成测瞄合一或昼夜合一的结构，目前日益增多的观瞄设备为昼、夜、测距三合一结构。

车长主瞄准镜多用周视潜望式结构。

为了提高搜索、识别和跟踪目标的能力，车长和炮长主瞄准镜通常采用变倍物镜和大口径物镜。

低倍率、大视场用于战场监视和搜索目标；高倍率、小视场用于识别、跟踪和瞄准目标。

为了提高瞄准精度和操作简便，现代坦克火控系统的车长和炮长瞄准镜还配用了阴极射线管和其他电子装置，能将弹道瞄准标记、激光测距仪测得的距离数据以及准直调整。

70年代以前，坦克夜视仪器通常采用主动红外装置，隐蔽性不好，容易被敌方发现，成为攻击的目标。

70年代以来采用了微光夜视仪(包括一代和二代像增强器)和微光电视。

在星光条件下，两者对坦克的作用距离都可达到1000m以上。

80年代初，第一代被动热像仪开始装备在如M60A3、M1和豹2等坦克上。

微光夜视仪在无月光、星光夜晚的作用距离受到限制，并受烟雾影响，还不能发现伪装目标。

热像仪除了克服微光夜视仪的上述缺点外，还有可能根据目标的热特征而实现自动跟踪目标。

目前大多数热像仪所用的探测器材料为碲镉汞，工作波段为8～14μm，对坦克的识别距离可达2000m以上。

例如安装在比利时LRS-5型坦克火控系统中的TTS型坦克热像仪，对坦克的发现距离是4～5km，对坦克的识别距离是2～2.3km。

火控计算机火控计算机是现代坦克火控系统的核心部件，主要功能是根据弹道修正量传感器自动输入的和人工装定的各种弹道参数，求解弹道和射击提前角方程，并自动将射角和方位角信息传送给瞄准镜以及火炮伺服系统。

火控计算机从问世至今，大体上有机械模拟、机电模拟、全电子模拟、数模混合式和数字式5种类型。

现代坦克火控系统除少数采用模拟式和数模混合式外，大部分采用数字机，而这些数字机中大多数是微型计算机。

由于坦克内的空间有限，要求整个火控系统的体积小、功耗低，因而使用微型计算机非常合适。

采用微型机可使火控系统实现模块化、可靠性高、便于快速检修，微型机的成本也比较低。

由于以上这些优点，目前采用微型机的火控系统很多，而且会越来越多。

现代坦克火控系统一般至少可计算4个弹种的射击诸元，最大计算距离一般为4000m弹道计算精度一般为0.1mrad①，用脱壳穿甲弹对距离1500m、2.3×2.3(m)的运动目标射击，能使首发命中率达到80%以上。

弹道修正传感器为了提高弹道计算精度和首发命中率，现代坦克火控系统除用测距仪测距外，还采用了目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、弹种、定起角、炮口偏移、弹丸偏流、视差、气温、气压、炮膛磨损、药温等修正量。

从理论上讲，配用的修正量传感器越多，自动化程度越高，命中率也越高，但随之成本增高，发生故障或遭到损坏的可能性增大。

因此不一定传感器越多越好，譬如第一批豹2上装有很多修正量自动传感器，而第二批豹2坦克上不再安装气象传感器，气温、气压、药温由人工装定。

现代坦克火控系统所配用的自动修正量传感器大体有3种情况。

第一种情况是配有一、二种自动传感器，如日本74式坦克火控系统只配有距离传感器(激光测距仪)，其他如药温、炮耳轴倾斜、炮膛磨损、视差等弹道修正量都是手动输入。

第二种情况是配有许多自动修正量传感器。

如比利时萨布卡坦克火控系统，除弹种手动输入外，配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气压、气温、药温等多种自动传感器。

联邦德国的综合坦克火控系统和莱姆斯塔(LEMSTAR)坦克火控系统除人工输入弹种、炮膛磨损外，配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气温、气压、药温等多种传感器。

第三种情况是配有距离、目标运动角速度、炮耳轴倾斜，或再加上横风传感器，其他修正量由人工输入，属于这种情况的火控系统数量最多，如美国的M60A3、M1、英国的IFCS等。

它的优点是系统不太复杂、成本不太高，但又反一些最重要的和随时可变、不便于手动输入的修正量用自动传感器输入，而药温、气温、气压和炮膛磨损等在作战前有充分的时间预先人工输入。

即使系统不过于复杂，又保证了首发命中率高的要求。

激光测距仪是现代坦克火控系统的一种最好的距离传感器。

它的测距精度高，而且与测程的远近无关；测距迅速；距离数据可以直接以数字显示并传送给火控计算机；激光的光束窄，因而角分辨率高，不易受地物杂波的影响和对方的干扰；激光测距仪的体积小、重量轻；操作和训练简便。

这些独特的优点极好地满足了现代坦克火控系统对距离传感器的要求，成为组成现代坦克火控系统必不可少的部件。

多次的实际射击试验也证明，坦克火控系统配用激光测距仪后，首发命中率可提高到80%以上。

特别是远距离射击时，首发命中率的提高更显著。

坦克激光测距仪从问世到现在已经发展了两代。

目前正在发展第三代——CO2激光测距仪。

现代坦克火控系统除少数还装备第一代——红宝石激光测距仪，如美国M60A3坦克和日本74式坦克，其他绝大多数都装备了第二代——钕激光测距仪，其中多数用Nd：YAG激光器，少数用钕玻璃激光器。

与红宝石激光测距仪相比，钕激光测距仪的优点是发射1.06μm的近红外光，隐蔽性好，其他优点还有耗电少、效率高、轻小等。

激光测距仪的测程约为200～10000m，测距精度约为±5m或±10m，束散为0.5～1mrad，脉冲重复频率为每分种几次到几十次。

激光测距仪除极少数因改装老式坦克需要而采取测瞄分离的结构之外，绝大多数都与炮长主瞄准镜或车长主瞄准镜组合成一体，构成测瞄合一的结构。

抑制假目标回波是激光测距仪中一项重要的技术问题，关系到测距数据是否可靠，从而直接关系到首发命中率的问题。

现采用以下方法抑制假目标回波：用距离选通法抑制最小选通距离以内的假目标，最小选通距离由操作手装定；存储并显示多个目标距离数据，供炮长或车长进行判断选择；用首末脉冲距离逻辑电路抑制假目标回波；偏振分辨法，即利用目标反射光与微粒(如烟、雾)散射光偏振性能不同来抑制假目标回波，这种方法要求激光器输出平面偏振光，并且在接收器前要加检偏器。

除上述方法外，有的坦克激光测距仪还采用一些辅助方法来验证激光测距仪所测距离是否正确，如英国ICS火控系统中所用的激光测距瞄准镜用大小与距离成反比的椭圆瞄准光环来验证所测距离是否是目标的距离。

现代坦克火控系统常用的目标角速度测量装置主要有速度陀螺、测速电机和光电编码器3种，只要测出瞄准镜或火炮跟踪目标的角速度就测出了目标的角速度。

瞄准镜上安装的速度陀螺是瞄准镜稳定系统的一个部件，此外还兼作目标角速度传感器。

常用的炮耳轴倾斜传感器有摆式和垂直陀螺等。

垂直陀螺适用于行进间测量炮耳轴倾斜，比较先进的坦克火控系统(如豹2和比利时的通用坦克火控系统)一般采用这种装置。

横风传感器有被电流加热的热敏电阻式、螺旋桨式和球式几种。

炮膛磨损修正量采用数字逻辑电路，其原理是将每种弹等效的磨损系数与已发射过的每种弹的数量的乘积累加起来，就形成了炮膛的等效总磨损量。