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总说装甲|二代坦克火控虽然简陋,但它是个里程碑


来源:总说装甲

没有三代坦克的自动化,就没有四代坦克的智能化;没有二代坦克的机械化,就没有三代坦克的自动化。

在以往的《总说装甲》中,多次谈到二代坦克的火控系统多为弹道计算机和激光测距仪的组合。笼统地说,当炮长看到目标后,就可下达攻击指令。但是火炮打出去,弹道是一条弧线,靠人工经验判断炮口抬多高,目测误差实在不好把握。

这就需要一个激光测距仪。可目标距离与火炮仰俯角之间的关系又很复杂,不仅需要进行复杂的函数计算,而且不同弹种的计算方式也是不一样的,这就需要弹道计算机来辅助完成。所以,从60年代开始,坦克设计者们解决的是如何提高坦克判断目标距离和调整火炮射击姿态二者的自动化。

79式坦克从技术角度看属于二代坦克。

与三代坦克广泛采用的猎-歼式火控相比,二代坦克的火控系统工作流程十分容易理解。先用瞄准镜观察、搜索和瞄准目标,然后用激光测距仪测出目标距离,经弹道解算器解算后,自动装定表尺并自动在高低向赋于火炮射角,经炮手精确瞄准后即可进行射击。这种火控系统结构比较简单,功能也较少,仅能完成坦克在停止状态对固定目标的射击。

激光测距仪

二代坦克获得目标射击参数的主要渠道,就是通过激光测距瞄准镜,它被安装在炮长观瞄镜上,主要有三个大部件组成,分别是红外瞄准镜本体、带步进电机的装表尺机构和激光测距仪。激光测距仪分为两部分,一部分由激光电源和计数器组合在一起,另一部分由激光的发射部分、接收部分和前置放大器以及激光测距瞄准镜组合在一起。激光测距的信号,一路传输给弹道解算器,另一路通过数码管将目标距离数据显示在激光测距瞄准镜目镜下方。

激光测距仪。

所谓步进电机,是根据这种电机的工作原理而命名的,它的主要功能是根据发射激光后,测出目标距离,弹道解算机按照这个距离,在预先设定好的“射击距离与瞄准角关系曲线”当中找出对应的瞄准角数值,再按照该瞄准角数值将激光测距仪的距离信息变为一串均匀的脉冲,最后,用此脉冲去控制瞄准镜中的步进电机装定表尺。所以步进电机在激光测距仪当中的主要任务,就是将电脉冲信号转变为角位移。那么,它又是如何工作的?以结构较为简单的三相反应式步进电机为例:

三相反应式步进电机。

图中的定子有三相绕组,每组为一相,共有AA'、BB'、CC'三相,转子用硅钢片叠成,但投有绕组。当A相通电时,受磁场磁力作用,转子将与A相绕组对齐,当B相绕组通电时,受磁场磁力作用,转子将转到与B相绕组对齐的位置,当按照A- B-C-A顺序每通一次电,转子就转120'角,如按A-C-B-A的顺序通电,转子就依次反转。每输入一次电脉冲,电机就转一个角度,相当于前进一步,故此称为步进电机。电机的转速是和通电脉冲的频率成正比的。

弹道计算机(解算器)

我们在讲二代坦克时,谈到的弹道计算机,除了具备弹道计算的功能外,还可以监控整个火控系统的工作过程,并对系统出现的故障进行自动诊断。但当时也有缺乏技术储备的国家,火控系统没有实现故障诊断功能,所以这些车辆上安装的设备就不能称之为弹道计算机,它们有一个新的名词“弹道解算机”或“弹道解算器”。但不论是二者中的任何一种,都共同具备火控系统最基础的功能,为炮控装置提供数据。

在弹道计算机运转之前,激光测距仪已经测定了目标参数,这些参数将传给炮控装置。由于60年代以后,坦克火炮基本都配备了高低向稳定机,所以不论坦克身处坡度还是平地,火炮始终保持水平倾角。

坦克炮射击角度的依据是预先设计好的射表,这个射表不止一套,炮长会从穿、破、碎三种弹当中选择弹种,然后由弹道解算机输出脉冲信号控制激光测距瞄准镜的步进电机,再根据不同弹种各自的射表,选定高低机自动装定的表尺。

坦克炮射击角度的依据是预先设计好的射表。

根据解算机发出的指令,高低机的瞄准电磁铁通电,使稳定器中的角度陀螺仪发出信号,该信号先由电子管放大器放大,再经过电液转换,最后通过动力缸带动火炮转动。由于通过瞄准电磁铁的电流值是固定的,火炮转动角度的大小由瞄准电磁铁通电时间的长短来控制,即瞄准电磁铁通电的时间长,则火炮转动的角度大,反之则火炮转动的角度小,瞄准电磁铁通电时间的长短则由目标距离的远近和弹种等因素决定。火炮转动到位后,弹道解算器的控制信号即自动切断。

70年代,坦克火控是否采用独立电源的观点,成为专家们反复论证的话题。

提高精度

坦克火控系统是坦克上与发动机、传动并列的,最为复杂的部件之一,三代坦克的火控系统成本一般能够占全车的40%左右,即便在与之相比,火控已经足够简化的二代坦克上,仅仅完成目标距离测定和根据不同装药选定标尺、调整火炮角度,对于实现命中目标而言,还是远远不够的。

火炮射击距离与弹丸初速有关,而弹丸初速则受火炮发射时的装药温度、环境气温和火炮内膛磨损程度,以及风速、风向等因素的影响。所以需要对火炮进行综合修正。

二代坦克的火控系统一般都安装有一个综合修正开关,开关接通后,会修改表尺的装定量。比如弹丸初速超过预期值的时候,需要降低着弹点,就会通过综合修正开关,使弹道解算器控制炮长测距瞄准镜上的步进电机,减少其步数,以减少分划板移动的距离,表尺装定量也就小了。反之,弹丸初速不足时,就增加步进电机步数,加大分划板的移动距离,增大表尺的装定量。

火控调整的最后一步,也是对一个国家坦克工业技术水平的考察。步进电机根据指令,通过丝杠驱动分划板上下移动。丝杠和划分板之间的连接处加工所需的精密度,连瑞士钟表都很难达到。如果继续在加工工艺上钻牛角尖,只能使一个部件的研制陷入一个死循环,最终拖累整车无法定型。

设计师们只好想出一个消除间隙和空回影响的办法,在弹道解算器上装有补偿空回的零位调整开关,它可以根据装表尺不到位的实测情况输入相应的信号,使步进电机多走几步以补偿空回。这个办法虽然看上去有点土,但能解决问题的就是好办法。

里程碑的意义

首先,炮长通过激光测距瞄准镜发现目标,然后将分划板上的大箭头对准目标、按下激光发射按钮。弹道计算机(解算器)按照弹种和激光测距仪测到的目标距离自动装定表尺,同时控制稳定器在高低向自动抬炮。二代坦克就这样完成了最基础的射击自动化。

在70年代初,仍然存在需要手动精瞄,甚至水平方向手动瞄准的火控系统,虽然与今天的猎-歼式火控相比,几乎没有取胜的可能,但激光测距仪和弹道计算机搭配的火控系统,毕竟迈出了坦克射击自动化的第一步,这是坦克发展史上的里程碑。

打出的一枚炮弹是否能够命中目标,已经变得不再重要,更重要的,是它使得坦克乘员对坦克性能发挥的影响越来越小,为三代坦克实现自动化程度更高的火控系统开辟了道路。于是,一个道理浮出水面:没有三代坦克的自动化,就没有四代坦克的智能化;没有二代坦克的机械化,就没有三代坦克的自动化。

官方公布的某三代坦克操控界面。

[责任编辑:安晨 PN104]

责任编辑:安晨 PN104

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