坦克的火控系统究竟有多可怕：成本占了全车的40%

昵称m5Gu5 2017-04-09

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火控系统已经成为坦克的眼睛和大脑，坦克火控系统不论技术还是效益，都保持着强劲的发展势头和可观的前景。

在现役的三代坦克中，美国M1坦克和德国“豹”2坦克作为世界公认的先进坦克，都没有采用自动装弹机，敢有那么大的底气，还是得益于炮打得又准又狠。而火控系统就是决定坦克能不能打得准的核心部件。

坦克火控系统的性能与当时所处大背景的电子科技水平直接相关。二战末期，坦克火控系统只有一部光学瞄准镜，靠估算测距，射击精度只能跟着炮手的感觉走；再加上当时火炮威力十分有限，炮弹打出去是一条很明显的抛物线，所以即使在静对静射击时，也只能打出50%的命中率，如果射击1000米距离时，误差将出现几何倍率的增长。所以我们能看到一些影视剧当中，两辆坦克在不远的距离内互相开好几炮的情景。

20世纪50年代以后，为了减少因炮手经验对射击精度的影响，第一代坦克采用的火控系统比原先增加了测距仪和机械式弹道计算机，这是使用需求和技术进步两个方面共同推动的结果；测距仪与弹道计算机同时使用，是坦克火控系统开始走向自动化的一个重要标志。在静对静射击试验中，在火炮、车辆、操作人员不变的情况下，安装了测距仪以后，坦克能够以50%的精度攻击1300米以上的目标，这在测距仪应用在坦克以前是没法想象的。除此之外，使用部门对坦克夜战性能的需求，也促使坦克火控系统增加了夜视功能。不过50年代的夜视功能还仅仅是红外夜视瞄准镜。在一代坦克上，我们看到了火控系统正朝着智能化、全天候的方向迈进。

TSFCS-C火控系统原理简图

随着一代坦克逐渐列装，使用部门已经不仅仅满足于静对静射击，坦克射击精度的评判标准也由过去单一的静对静射击提高到静对静、静对动、动对静、动对动四种工况。于是，坦克行进间射击和对运动目标射击成为研究的新课题。但当时很多坦克为了获得理想的精度，只能通过短停和预判目标的办法，虽然有测距仪和机械式弹道计算机，但对动态目标射击时，火炮修正又回到人工操作的方式。于是，虽然当时的技术对于解决对动态目标射击有些困看，但还是想出了运动状态下攻击静止目标的办法。在坦克行进过程中，目标在观瞄镜中发生位移，为了能够使准星始终瞄准目标，这一时期出现了火炮稳定器。最初是苏联坦克首先安装了上下稳定机，当坦克径直奔向某一目标时，火炮可以一直标准目标方向。

60年代以后，坦克火控系统智能化程度进一步提高。机械计算机换成了运算能力更强的模拟计算机；测距仪换由光学式换成了激光式；过去采用的主动红外夜视仪（T-62坦克火炮旁边那个类似探照灯的装置）由于隐蔽性不好，容易被敌方发现，并成为攻击目标，所以夜视也由红外式换成了微光式。在观瞄方式发生改变的同时，大量传感器也被安装在坦克上，测试风速的横风传感器、感应坦克姿态的耳轴倾斜传感器、测量目标方向变化的目标角速度传感器……由于能够搜集到除了目标距离以外的更多数据，弹道计算也变得十分复杂。从第二代坦克开始，火控系统已经有原来的单一式变为综合式。至此，现代火控系统初见雏形。

我军缴获的前苏联T-62坦克

70年代以后，微型计算机对坦克火控影响很大。在此期间，出现了指挥仪式火控系统，它与过去的火控系统最大的区别体现在操控方面，火炮能够与观瞄镜随动，但又相互独立稳定，这就是我们常常听到的稳相式火控。

以M1A1坦克为例，它是参与过实战的坦克当中，采用激光测距仪、热成像夜视仪、等先进成果组合起来的综合火控的早起装备，并拥有击毁苏联坦克的傲人战绩。M1A1坦克采用的激光测距仪探测范围为200~7990米，当目标距离坦克2000米以上时，会存在10米以内的误差，这也就是为什么M1A1坦克在攻击2000米以上距离时命中率大大降低的主要原因。由于有了计算机帮助识别目标，炮手主瞄准镜的显示器上对超过攻击距离的目标显示方式也有所不同。由于当时的反坦克导弹攻击距离一般在5000米左右，但只有在4000米距离内，才能够对M1坦克构成威胁，所以M1坦克的精确观测临界点就设置在4000米。在观测4000米以内的目标时，观测结果会显示在炮手显示器上，并且炮手显示器与计算机联网，每一个目标的数据会实时输入计算机，帮助火炮调整姿态、修正弹道。当观测距离超过4000米时，目标数据仅以闪烁的数字显示在炮手主瞄准镜的距离显示器上。美国早在90年代初对火控系统的可靠性就有极高的要求，M1A1坦克火控系统平均故障时间是1800小时，并且装有故障自检装置。

影响坦克炮弹准确命中目标的因素是多种多样的。一般来说,空气阻力是弹丸飞行中的主要影响因素,而大气密度就是其中的一项。大气密度通常随大气压力而变化,而大气压力又随海拔高度的升高而缓慢降低。坦克炮在1500米或以上距离,用反坦克破甲弹(HEAT)射击时,可因此而使命中率受到重大影响。为此,美军MI/MIAI型坦克火控计算机上装有大气压力修正的手动输入装置,就是为了修正弹道,克服大气压力的影响,尽管这种修正还不那么精确。这种修正方法称之为大气压力装定法(BPS)。

截止到三代坦克为止，评判现代火控系统是否功能全面的标准有八大指标，分别是：1、昼、夜、测距三合一瞄准镜；2、YAG激光测距仪；3、热像仪（夜间和肉眼可见度低的情况下使用）；4、车长和炮长使用的双向独立稳定的瞄准镜；5、数字式火控计算机；6、多种弹道修正传感器；7、火炮双向稳定器；8指挥仪式瞄准控制方式。目前世界上，以德国“豹”2坦克的火控系统最为完善，所以它也被很多国家作为火控系统的标杆。这八大指标已经基本被美、俄、英、日、法、意、瑞典、比利时、以色列等国掌握，只是由于各国对坦克的设计理念不同，在一些细节上有所差异。比如，一般坦克火控成本占全车成本的40%，而M1坦克为了降低成本，火控仅占全车成本20%左右，这就使得车长没有配备瞄准镜，仅通过光学手段将炮长瞄准镜中的信息模拟传递给车长，而且炮长的指挥仪式瞄准镜也只能上下稳定，不具备方位向稳定功能。所以战场上遇到了M1坦克时不要慌，保持加速度从炮口面前跑过，它根本反应不过来。与美国降低成本的目的相同，但手法不同，俄罗斯在T-72坦克比较新型的外贸车上配备的火控系统几乎完全符合八大指标，只有夜视装置仍然固执地继续采用微光夜视仪，购买T-72坦克的用户，大多分布在欧洲和东南亚、亚洲南部等地区，空气质量一般以二级和好于二级为主，不太容易见到类似当年折戟海湾时那样极端的天气情况。而且把其它部件配齐，夜视用简化版，表演的时候效果好，价格看上去又不高，等用户有需要的时候再推出价格昂贵的升级部件。这也是俄罗斯坦克外贸的惯用手法。