四、火控系统

在未来战争中各种复杂气象、地形、敌方实施干扰的条件下，能够充分地发挥主战坦克武器系统的威力，达到对敌方目标发现早、测距快、瞄得精、打得准—即具有“先敌开火，首发命中”的能力是坦克火控系统的基本功能。而且火控系统性能的高低将直接关系到坦克在战场上的生存能力。因此，坦克生产大国在发展坦克整体技术时，都把提高和研制性能先进的火控系统摆到极为重要的位置上。火控系统的成本通常占到坦克总成本的30％～50％。单从这一点上，我们也可以清楚地认识到火控系统在坦克武器系统中的重要作用和地位。

（一）简介

1.定义

坦克火控系统　指为了充分发挥坦克武器在各种复杂的战场条件下，能够迅速完成观察、跟踪、测距、瞄准，提供各种弹道修正量、解算射击诸元、自动装定表尺、控制武器击发等多项功能而安装在坦克上的一套装置。

火控精度　在规定条件下，火控系统赋予武器射角对预定射角产生的偏差范围。

2.发展

自坦克问世以来，火控系统的发展可划分为四个时期。

（1）第一代　第二次世界大战末期装备的火控系统，仅配备一具与火炮相连的光学瞄准镜和一台用于高速转动炮塔和火炮的炮塔电动机。瞄准时，炮手手摇高低机和方向机，利用瞄准镜上的测距分划，采用估计目标距离的方法来装定瞄准角。这种火控系统在900m的距离内，对固定目标、原地射击时，才会达到50％的首发命中效果。超过900m时，命中率将会显著下降。

（2）第二代　20世纪50年代装备的火控系统，在原来的光学瞄准镜的基础上，增加了体视或合像式测距仪、凸轮机械式弹道计算机和主动红外夜视瞄准镜。火控系统只计算目标距离和弹种对瞄准角修正两个参数量。与第一代火控系统相比，性能上已经有了明显的提高。射击命中率达50％的距离已增至1300m。

（3）第三代　20世纪60年代装备。由于模拟计算机、激光测距仪的出现和微光夜视技术的发展，火控系统包括有火炮双向稳定器、炮长激光测距瞄准镜、车长昼夜观瞄镜、目标角速度测量装置以及各种弹道修正量传感器等部件。这时的火控系统已具有现代火控系统的全部特征，又被称为综合式火控系统。它不但可以原地射击固定目标，也可以原地或短停射击运动目标。原地射击固定目标时，首发命中率为50％的距离可达2500m以上。

（4）第四代　20世纪70年代装备，由微型计算机、钕激光测距仪和热成像夜视仪等最新科技成果组成，采用全新控制方式的火控系统。其主要特征是光学瞄准线与火炮相互独立稳定，火炮随动于瞄准线。这种火控系统又被称为指挥仪式或稳像式火控系统。它使坦克具有在原地及行进状态下，均能以高命中率射击固定或运动目标的能力。这种火控系统使坦克在行进间射击的首发命中率达到65％～85％。

目前，又发展了“猎歼式”火控系统和以热像仪输出信号为基础，采用自动跟踪器控制瞄准、跟踪目标及射击效果的自动化火控系统。

3.类型

在世界各国使用的坦克火控系统中，虽然其技术性能、结构组成、使用部件各不相同，但如果以控制方式分类的话，坦克火控系统可以被划分为扰动式、非扰动式和指挥仪式三种类型。

4.组成

从坦克火控系统为达到各项控制及使用功能所配备的装置来说，火控系统主要由昼夜用光电瞄准装置、测距装置、火炮控制装置、系统控制用计算机和各种修正弹道参数所使用的传感器等部件组成。习惯上，人们将坦克火控系统划分为以下三个分系统。

（1）观测瞄分系统　这个分系统可以使主战坦克在全天候的条件下，具有迅速捕捉目标，准确测定其距离并进行精确瞄准的能力。它由光学瞄准镜、夜视和夜瞄装置、激光测距仪、光学观察潜望镜及其他各种组合形式的光学仪器构成。

（2）火炮控制分系统　这个分系统用于保证坦克在各种地形条件下，炮手都能很容易地操纵火炮，使瞄准角不受车体振动等因素的影响。它主要由火炮稳定及控制装置组成。

（3）计算机及传感器分系统　该分系统对影响火炮射击精度的多种因素进行测定、计算和修正，最大限度地发挥坦克火炮的威力。它由火控计算机及目标角速度、火炮耳轴倾斜、炮口偏移等传感器组成。上述三个相互联系的分系统组成了以火控计算机为中心的坦克火控系统。

（二）观瞄装置

1.瞄准镜

瞄准镜是一种由光学、激光测距、夜视三部分组成的昼夜观测瞄一体式装置。通常为多通道、稳定瞄准线式瞄准镜。其中光学部分常采用双倍率昼间通道和具有稳像与跟踪功能的电荷耦合器件或电视摄像机、高分辨率监视器等装置；测距部分现在均采用激光测距仪；夜视部分采用微光电视、微光夜视仪或性能更先进的热成像仪。因此，提高了坦克全天候作战能力。

瞄准镜的光路系统目前已发展到观测瞄多路一体。炮长瞄准镜的光路部分是一个由可见光、激光发射、激光接收三条光路组成的共用系统。其光路示意图见图2-18。

2.测距装置

第二次世界大战末期，坦克射击前的测距是炮手采用目测的方法来估计目标的距离，然后利用瞄准镜上的测距分划来装定瞄准角，因此火炮的首发命中率很低。

20世纪50年代，出现了利用三角法原理测距的光学测距仪。结构上可分为合像式和体视两种。合像式测距仪具有使用简便、要求目标轮廓清晰、乘员单眼观察易疲劳和对运动目标测距精度低的特点；1952年美国在M47坦克上安装的体视测距仪，则具有双眼观测、测定运动目标方便、对观测乘员训练要求高等特点。这两种测距仪的共同特点是需要在炮塔上开通两个光线入射窗口，安装1.5～2m长横管，仪器结构简单而且隐蔽性较好，但它们易受能见度影响，远距离测距精度低。

20世纪60年代，人们发现了由光的自激振荡产生的激光具有方向性特别强、单色性和相干性好、亮度极高（比太阳亮度高105倍以上）的优良特性。故而开发了激光测距仪。

激光测距仪由发射机、接收机、电源计数器盒和左目镜组成。除电源计数器之外，均安装在瞄准镜内。其中的激光器由激光棒、脉冲氙灯、聚光腔、触发丝、光学谐振腔组成。可产生18m J能量、1.06μm波长的激光。

与光学测距仪相比，激光测距仪具有以下特点。

①精度高　在一万米距离内，测距精度达±10～±5m。

②测量时间短　在l～2s内即可测出距离、输至计算机并显示在瞄准镜视场内。

③激光光束窄、角分辨率高，不易受地物杂波和敌方干扰的影响。

④体积小、重量轻，容易与光学瞄准镜组合，操作简单。

⑤易受天气影响，在雾、雪、雨天或灰尘、烟雾等空气混浊条件下，可测距离大为缩短，甚至无法测量。

⑥在一定距离内对人眼有害。

3.夜视装置

坦克夜战能力和性能，在其各项性能指标中占据着十分重要的地位。坦克刚问世时，只能在白天执行战斗任务。1918年6月22日，五辆英国坦克在步兵引导下首次利用夜间袭击了德军阵地，从此开创了坦克夜战的历史。

第二次世界大战末期，英国在莱茵河战斗中首次使用了装有探照灯的照明坦克。但这种坦克因过于暴露而特别容易被击毁。

为满足坦克夜战的要求，20世纪20年代就开始了夜视技术的研究。随着各种夜视元件的相继出现，夜视仪器也得到了迅速发展。

在1991年的第一次海湾战争中，美、英等多国部队参战的主战坦克上装备有先进的夜视仪器，往往能先于伊拉克的坦克开火而将其击毁。表2-1是在这次战争中，交战双方在两种坦克上使用的夜视仪器性能的比较。

我国从20世纪50年代开始研制夜视夜瞄仪器，目前已有若干型号的夜视仪器装备部队。

①按成像原理划分：可以分为反射辐射成像和热辐射成像两类。

其中，反射辐射成像系统的目标对比度较高，但容易受外界环境条件的影响。热辐射成像系统反映的是物体辐射温度的特征，虽然对比度较前一种小，但其受环境影响也很小。

②按仪器本身是否携带能源划分：可分为主动式和被动式两类。在按成像原理分类中，除主动红外夜视属于前者之外，其余均属于被动式。坦克上已使用的夜视仪器有：主动红外夜视仪、微光夜视仪和热像仪三种。

（三）火炮稳定与控制系统

自20世纪40年代出现坦克火炮单向稳定装置以来，在坦克火炮稳定控制系统的发展过程中，出现了三种类型的稳定控制系统。

（1）双向稳定系统　在这个系统中，采用了两个闭环控制伺服系统。早期使用的是2陀螺稳定系统。其特点是：在高低和方位稳定系统中各装有一个速度陀螺，用于传感火炮和炮塔的角速度。输出信号经放大后控制火炮伺服系统去稳定火炮。也就是将高低和方位方向上的传感速度信号分别与炮长操纵控制速度信号相比较后，指令伺服系统的执行机构将火炮或炮塔向相反方向旋转去消除传感与操作速度信号之间存在的差值，以达到稳定火炮的目的。这种系统在行进中稳定精度低，因此坦克不宜采用行进射击方式。

随后又发展了4陀螺稳定系统。即在两个闭环控制伺服系统中各包括两个陀螺：一个位置陀螺，一个速度陀螺。与2陀螺系统相比，4陀螺稳定系统下的火炮能在行进间瞄准，具有系统反应速度快、稳定精度高（可达1密位左右）等优点。但其仍不能采用行进射击方式。射击前，坦克需要短停以便对目标进行精确瞄准。

（2）复合控制系统　该系统在对火炮和炮塔的每一路控制中，各由一个按偏差控制的闭环系统和一个由前馈速度陀螺构成的开环系统组成。其中一个前馈速度陀螺装在车体上；用于传感车体水平角速度并产生水平驱动前馈信号；另一个装在炮塔上，传感炮塔在火炮垂直面内角速度并产生高低向驱动信号。这两个前馈陀螺的作用是提前提供高低和方位驱动指令。闭环回路的任务是修正前馈开环控制的剩余误差。这种系统使稳定火炮的稳定精度可提高到0.5密位左右。

前两种稳定系统的共同特点是：只稳定火炮，瞄准线随动于火炮。

（3）指挥仪式系统　这种控制系统不是稳定火炮，而是独立稳定瞄准镜内反射元件中的瞄准线，使火炮轴线和炮塔随动于稳定的瞄准线。采用这种方法虽然没有提高火炮的稳定精度，却可以使瞄准线的稳定精度达到0.1密位。而且炮长在观察、瞄准时，瞄准镜中目标几乎不动。这就大大减轻了炮长的操作强度并缩短了射击反应时间。同时，由于系统中采用的重合门射击技术，使整个系统的射击误差减小到0.2密位左右。