火控系统是坦克武器系统的神经中枢,用于探测、跟踪目标、解算射击诸元,掌握坦克武器履行射击,是决定坦克火力性能的紧张组成部分之一。
当代坦克火控系统紧张由各传感部件、打算机组件、实行机构三大部分组成。本文紧张谈论的是传感部件中的不雅观瞄设备。

想必各位熟习国产坦克的读者对“上反稳像火控”和“下反稳像火控”这两个词并不陌生。我们都知道“上反”便是依赖上反射镜稳定实现瞄准镜视场稳定的火控办法,而下反则是靠下反射镜稳定实现的。我国99式坦克一贯以来都是采取了“下反”火控,由于稳定的等腰反射棱镜安装在炮长镜下镜体,只能稳定昼间光学通道的视场,因此视场不稳定的热成像通道不得不采取瞄准分划同步偏移的办法来实现瞄准线稳定来担保瞄准过程中不发生扰动,这也便是所谓的“稳线”。“上反”火控的瞄准镜每每都是通过陀螺仪组和伺服机构稳定全体上反射镜,热成像/夜视仪、激光测距仪、白光望远镜组等等光电组件都安装在这块共用的上反射镜下方,共享稳定的视野,因此“上反”给坦克瞄准镜的升级带来了极大便利,想要换更好的热成像、更高放大倍率的望远镜组,乃至加装激光驾束制导仪,只须要不才镜体框架内改换或加装所需模块就OK了。只管“上反”的上部镜头面积较大随意马虎受损,但是瑕不掩瑜,它仍旧是目前各种“前辈火控”瞄准镜紧张运用的类型,譬如豹2、M1A2、勒克莱尔、寻衅者2等天下有名的西方主战坦克。

99式坦克的“下反”炮长瞄准镜
96A坦克的上反稳像镜头
豹2系列的EMES-15炮长综合瞄准镜稳定镜头部组件,双轴陀螺仪组和伺服机构直接稳定上反射镜
豹2系列的EMES-15炮长综合瞄准镜,模块化设计便于升级,最新的豹2A6M2和豹2A7V都换装了ATTICA第三代前视红外热成像和人眼安全机关测距仪等组件
因此可以说,从长远来看,“下反”的发展潜力并不如“上反”,但是“下反”火控在一段韶光内曾是我国坦克装备的最前辈设备,在瞄准线稳定精度、放大倍率、视场等参数上都足以和天下前辈水平相媲美,在“上反”本钱居高不下且尚未成熟的90年代,物美价廉的“下反”何尝不是一个完美的选择。为何本文要说“上反”和“下反”之分是中国特色的火控发展道路?可以先回答这两个问题:是否所有稳像火控的不雅观瞄设备都可分为“上反”和“下反”? 除了我国是否还有其他国家的坦克火控存在“上反”和“下反”之分?
可能会有人说国产火控瞄准镜师从俄罗斯或者南斯拉夫的坦克瞄准镜——有关火控的话题上每每是苏式坦克躺枪次数最多。可能谁也没想到实在从苏联第一台稳像瞄准镜涌现到现在的俄罗斯T-14上的不雅观瞄设备,就从来没有过什么所谓的“下反”。
不仅如此,全天下范围内实用的瞄准镜系统中采取直接稳定下反射镜实现视场稳定的瞄准镜也仅我国一家,完备可以说是天下创始,由于有了特立独行的“下反”,才会强调“上反”加以差异,因此“上反”和“下反”之分也仅仅只适用于海内稳像火控产品。鉴于苏式坦克瞄准镜和国产“下反”瞄准镜在表面上彷佛有些“共通之处”,而实际上却是完备不同的技能路线,下面就对这两种瞄准镜的稳像事理和镜炮同步办法做详细剖析。
首先,苏式主战坦克的瞄准镜是如何实现稳像的呢?
为了在坦克上利用定角装填的机器化妆弹机构,又不至于使炮手丢失目标,瞄准线独立稳定的炮长瞄准镜早在1945年就已经开始了研制。从1946年装备IS-7的第一台稳像瞄准镜“Tsh-46A”开始,苏俄的视场稳定瞄准镜产品一贯都采取的是稳定的上反射镜。虽说不乏类似于T-10A/B重型坦克的TPS,T-64A和T-72Ural的TPD-2-49,以及T-72A的TPDK1这些只有高低方向稳定的瞄准镜,在水平方向上由火炮稳定器稳定炮塔,瞄准时瞄准线存在水平方向扰动,需手动进行二次瞄准,因此并不能算是指挥仪火控,属于扰动火控的范畴,但实际上由于在正常模式下(即俄语中的自动模式)火炮是随动于瞄准线稳定的,固又属于瞄准镜稳定火控的范畴。
IS-7(1946)
1975年克拉斯诺戈尔斯克光学机器厂设计局开始为T-64A改进型(T-64B)研制全新的“炮手火控系统”1A33,所采取的1G42激光测距-制导-瞄准三合一炮长镜便运用了视场双向稳定技能。当然早在50年代末,T-10M重型坦克就已经采取了T2S-29-14视场双向稳定瞄准镜,火炮随动稳定于瞄准线,但是作为坦克火控系统来说自动化程度还不足高,没有整合测距和自动装表功能。在1G42之后发展的1G46瞄准镜所采取的视场稳定事理和1G42基本相同——上反射镜卖力高低方向稳定,下反射镜卖力水平方向稳定,而那些只有高低方向稳定的瞄准镜的下反射镜都是固定不动的。
左:TPD-2-49/TPDK1的高低稳像事理;右:1G42/1G46的双向稳像事理
1G46瞄准镜:
1 –稳定上反射镜; 2 – 防护玻璃; 3 –分光棱镜; 4 –分光平面镜; 5 –转像棱镜; 6 – 激光测距仪准直仪; 7 –稳定下反射镜; 8 – 物镜; 9 – 滤光片; 10 –变焦系统; 11 – 倍率放大驱动; 12 –照明分光镜; 13 – 固定栅极板; 14 – 活动栅极板; 15 –手动输入间隔机构(手动装表)
也便是说苏俄主战坦克反射镜的视场稳定实在是通过上反射镜和下反射镜分别在高低方向和水平方向同时稳定实现的。这一设计有效减小了暴露在装甲外部的镜头组件的面积,起到了减小装甲弱区的效果,和我国的“下反”有相同的考虑,但是实现的办法却和“下反”有着实质上的差异。
海内“下反火控”瞄准镜和苏式坦克瞄准镜都有一套连杆滑块机构,用来实现镜炮同步,但是海内的连杆滑块机构和毛子连杆滑块机构的运用方法完备不同。以国产85系列坦克的“下反稳像火控”瞄准镜为例,瞄准镜体通过连杆滑块机构与火炮同步俯仰,镜体内的120°等腰棱镜则与一个挠性陀螺仪固定在一起,独立地实现瞄准线和视场的双向稳定。火炮轴线与瞄准线之间的失落调角旗子暗记由挠性陀螺仪直接供应。按照某论文的说法是陀螺仪直接稳定可以得到更高的稳定精度。
85-IIAP所用瞄准镜的白光通道稳定事理图
国产“下反”火控的镜炮同步事理简图
某型三代坦克炮长主瞄准镜的侧视图,可以清晰地看到连杆滑块机构的连接轴承和镜体旋转框架。和镜体连接在一起的各组件(包括热成像或微光夜视仪)在坦克运动时都相对车体摆动,不存在所谓的“上反+下反稠浊式火控物镜”,纯属无中生有。
在诸如96A,96B,99A,MBT-2000,VT-4等国产新型主战坦克上都采取了“上反稳像火控”,在稳像工况,火炮和瞄准线之间采取的是电同步办法,上反射镜解算器和火炮耳轴解算器分别检测反射镜和火炮轴线相对参考座圈平面的角度,以此来掌握瞄准线和火炮轴线的相对位置关系。但四连杆炮镜同步机构仍旧保留,作为降级备份的“半自动”火控模式(也便是所谓的自动装表),在“半自动”工况下上反射镜通过一套连杆滑块机构与火炮机器连接,瞄准线随动于火炮稳定。炮手再也不用随着瞄准镜一起做颈部运动了。
96A火控系统的炮镜同步连杆机构
MBT-2000主战坦克的炮镜同步连杆滑块机构
MBT-2000的火炮耳轴解算器,是实现炮镜电气同步的主要部件之一
苏俄坦克的四连杆机构是如何实现炮镜同步的呢?
以T-64A和T-72Ural的TPD-2-49或TPDK1为例:瞄准镜体是固定在炮塔上的,和炮塔不发生相对运动。平行四连杆机构的一端连接在火炮摇架上,另一端连接到瞄准镜内三自由度陀螺仪(苏俄说法,海内一样平常采取西方定义为二自由度陀螺仪,不计入陀螺转子的自由度)的基座上(陀螺仪基座,也便是俄语中“陀螺仪稳定器”的外壳),基座上固定有一个旋转变压器定子。陀螺仪外框通过皮带传动直接稳定上反射镜,同时也通过传动和旋转变压器转子连接。在自动模式下:四连杆机构带动陀螺仪基座和旋转变压器定子一同旋转,陀螺仪外框带动旋转变压器转子迁徙改变,由此产生失落调角度电压旗子暗记来掌握火炮随动瞄准线。在半自动模式下,陀螺仪基座通过闭锁机构使陀螺仪组件相对基座固定,此时四连杆机构带动上反射镜俯仰运动,瞄准线随动火炮稳定。
T-72坦克的TPDK1激光测距瞄准镜
仅高低稳像的坦克瞄准镜构造简图
БЗ – 基本反射镜(下反射镜); ГЗ – 上反射镜; ЛРП – 皮带齿条传动; Ст – 止动销; ЭК – 校准电磁铁; Ш – 皮带轮; ВР – 陀螺仪内框(赤色); НР – 陀螺仪外框(绿色); ЭН – 高低勾引电磁铁; КУ –打仗单元; Г –陀螺仪转子(赤色); ОГ – 陀螺仪稳定器基座(紫色,包括平行四杆机构); ВТ – 旋转变压器(紫色-绿色); КДК – 校准系统打仗传感器
对付1G42/1G46这些视场双向稳定的瞄准线,大略来说便是把三自由度单转子陀螺仪更换成了一个双转子二自由度陀螺仪组(苏联称呼,西方定义为单自由度)。镜炮同步仍旧采取的是旋转变压器检测失落调角产生掌握旗子暗记。
1G46激光测距-制导-瞄准三合一炮长瞄准镜
视场双向稳定的坦克瞄准镜构造简图
T-80UD内1G46瞄准镜安装示意图
综上所述,苏俄主战坦克的双稳炮长瞄准镜既非“上反”亦非“下反”,在镜炮同步事理上也和海内产品有着实质差异。苏俄双向稳像瞄准镜的设计存在着和海内“下反”一样的先天毛病,便是难以在稳像通道内整合其他光学通道如微光夜视仪和热成像。因此在夜视设备中要么加装一套独立的上反射镜稳定装置(如1K13、ESSA等),要么采取“稳线”(如TPN-4、“狂风雪-PA”等),以实现夜视设备的瞄准线与白光瞄准镜的瞄准线同步。这样一来整套炮长不雅观瞄设备就显得不太紧凑,可以说这是苏联期间一贯秉承传统坦克设计意识形态所导致的模式僵化。苏联解体后,俄罗斯、乌克兰和其他一些仍在利用苏制坦克的国家都纷纭摒弃了苏联模式,陆续改换或加装了独立稳定上反射镜、多通道集成的不雅观瞄设备(如DNCS-2、Sosna-U、 PNK-6等)。但是由于坦克根本设计的影响,例如T-90MS,T-72B3这些坦克加装的综合瞄准镜都不具备降级火控功能,因此要么保留了原来的白光瞄准镜如T-72B3的1A40-4火控系统,要么加装赞助瞄准镜,如T-90MS的PDT。
T-90A坦克安装的ESSA热成像的稳定镜头组件,ESSA和T-72B3/T-90MS所用的“松树-U”就差个白光通道和激光测距/制导装置,稳定镜头组件在构造上相差无几。并不像豹2的EMES-15那样采取上挂式稳定伺服机构,ESSA采取了一个下支撑轴承作为水平方向镜头迁徙改变的导路。
M84主战坦克上的DNCS-2炮长镜,采取了和海内“下反”相似的一个等腰下反射棱镜,但是这个瞄准镜实际上是靠双向稳定的上反射镜实现视场稳定的
在火控瞄准镜更新换代这条路上中国走得更远,如今各式新型装甲装备基本上都采取了“上反”稳像瞄准镜,热成像和陀螺仪组件基本实现模块化和系列化,为坦克装甲车辆供应了视野更广、视距更远、稳定性和可靠性更高的不雅观瞄设备,并且基本上都保留了可靠的备份火控功能,无需加装额外的赞助瞄准镜,使火控设备霸占空间更小。
未来坦克的火控系统和不雅观瞄设备必将在信息化的根本上实现更高层次的模块化和通用化,为乘员或AI供应更清晰广阔的视野。随着云台稳定技能的发展,稳定精度足以知足装甲车辆火力掌握的需求,各国均在大力发展基于平台稳定的光电不雅观瞄系统,为无人化铺平道路。例如德国莱茵金属公司发展的SEOSS系列综合光电瞄准镜,就舍弃了上反射镜组件,直接采取平台稳定的办法将激光测距仪、热成像摄像头和白光摄像头集成在了一个双向稳定的云台上,既可用作车长镜,也可用作炮长镜,没有须要穿透到战斗室内的光学通道,可以安装在车辆上的任何位置,适用于各种地面平台,例如豹2主战坦克和“猞猁”步兵战车等等。俄罗斯在“库尔干人-25”步兵战车、T-15重型步兵战车和“回旋镖”轮式步兵战车的武器站上所用的不雅观瞄系统,还有以色列为Namer重步战和Eitan 8X8步战车研制的新型无人炮塔的不雅观瞄系统也都是平台稳定。
平台稳定的不雅观瞄系统紧张上风在于模块化和通用程度高,可以知足无人炮塔的利用需求,但是也有着高技能部件暴露在外随意马虎受损的缺陷。
SEOSS(P)光电瞄准具
SEOSS安装在莱茵“革命豹”头顶
炮长火控和车长火控均利用SEOSS光电瞄准镜、号称拥有“Killer-Killer”火控功能的Lynx KF41新一代步兵战车
俄罗斯库尔干人-25步兵战车的通用不雅观瞄系统
以色列“Namer”重型步兵战车的新型无人炮塔,搭载Elbit公司研制的ELOP光电瞄准镜,用于掌握30机炮和攻坚火箭弹或者长钉导弹发射。由于ELOP是开放式构架,瞄准镜可以按需更换不同的光电传感器模块,如图所示的车长镜和炮长镜根据乘员任务侧重点不同而配备了不同的模块








