豹子尾摇穿画戟:99A的火炮如何克服“帕金森”抖动
新浪军事 2019年10月21日
在上期《我军自用坦克什么时候才能用上空调?》中,有网友在后台留言,希望了解“上反稳像”和“下反稳像”具体指的是什么。那么今天我们不妨就此机会来简单介绍一下现代坦克火控系统的发展历程以及其背后那些听了令人头大的专有名词的具体意思。
在坦克发展的早期,“火控系统”还较为简陋。今天我们所说的坦克火控系统的三大组成部分:瞄准系统、稳定系统和传感计算系统中只有瞄准系统在坦克上得到了应用。所谓瞄准系统,主要是指坦克火炮的瞄准镜。早期坦克的瞄准镜通常是与火炮刚性连接在一起的,坦克炮手在控制火炮俯仰、回旋的时候,炮镜也会跟着火炮一起运动,即坦克的瞄准线和火线在垂直方向上是始终平行的。
不过由于炮弹会在重力作用下下坠,所以坦克在射击远距离目标时,通常需要抬高炮口来弥补弹道下坠带来的影响。一般在射击之前,坦克炮手会通过自身的经验以及炮镜上的简单分划来估算敌我之间的距离,并通过调整分划或简单抬高炮口的方式进行瞄准。而这种火控方式,现在我们一般称之为“简单火控系统”。
不过很快,人们发现由于坦克在行驶过程中的颠簸,使其很难在行进中射击。不仅如此,悬挂系统本身的减震效果,也使坦克在急停射击时会先“晃三晃”,直到其完全停稳后才能安定瞄准。这使其在完全停稳之前,与“活靶子”无异。而为了解决这一问题,美国人开始尝试把当时海军的垂直稳定器搬上坦克。这也就成为了我们上文所说的坦克火控系统中的第二大组成部分——稳定系统。
在原理上,火炮垂直稳定器是利用陀螺仪的进动性和定轴性对火炮进行稳定的。简单来说,就是在坦克内安装一个陀螺仪,该陀螺仪的陀螺部分在惯性空间内是稳定的。既然陀螺是稳定的,那么只要陀螺仪能够检测到固定于火炮上的陀螺框架与陀螺之间的角度变化,就可以根据这个角度变化来调整火炮,使其稳定在惯性空间内。这样一来,不管坦克如何颠簸,其火炮在垂直方向的指向都不会变化,这非常有利于坦克在行进间观察和射击。
目前已知最早安装了垂直稳定系统的坦克是美军在二战时期生产的M3格兰特中型坦克和M4谢尔曼中型坦克。这两款坦克的稳定器可以保证坦克在急停射击时和坦克以较低速度行进时火炮在垂直方向上拥有较好的稳定性。在二战结束后,虽然美国人自己放弃了在坦克上加装稳定系统的做法,不过其远房表亲英国人却如获至宝的开始大规模进行普及和升级。1948年,英国人投产了世界上第一种安装双向稳定系统的百夫长Mk3坦克。
所谓双向稳定系统(也称完全稳定),其原理与垂直稳定系统几乎完全一致,区别仅仅是垂直稳定系统只与火炮的高低机联动,稳定火炮的垂直方向。而双向稳定系统则还与炮塔的回旋机构联动,使坦克的炮塔也始终指向目标方向。这意味着不管坦克的车体如何扭动,坦克的火炮都可以稳定的指向目标,使得坦克第一次拥有了可靠的行进间射击能力。在世界范围内,除了英国坦克外,德国的豹1A1、苏联的T-55坦克也都装备了双向稳定系统。
不过新的问题也随之而来。第一个问题是,如果炮塔座圈本身歪了怎么办?虽然通过火炮高低机、炮塔方向机的联动,可以保证无论炮塔座圈出于什么样的空间状态,火炮均能顺利的指向目标,但炮镜分划是不会顺着重力方向自动稳定的。这意味着一旦车体处于倾斜状态,炮镜分划也将一起倾斜,这无疑会给炮手的瞄准造成困难。
为了解决这一问题,德国首先在1966年提出了“三轴稳定”的概念,并在豹1坦克的底盘上改装了一辆“三轴稳定试验车(Erprobungstrager mit 3-achs-stabilisiertem)”。这辆三轴稳定试验车摒弃了传统的“将炮塔固定在车体上”的做法,而是将炮塔底部做成了半球形,使之能够“浮”在车体上。这样一来,在稳定系统的控制下,无论车体处于什么样的空间状态,炮塔都能始终平行于水平面。完美解决了车体颠簸导致炮镜分划左摇右摆的问题。不过最后由于成本原因和电子分划的出现,这种三轴稳定系统并没有被正式采用。
此外,早期双稳系统依旧采用了“简单火控系统”中瞄准镜随动于火炮的安装模式。这就导致了另外两个问题:首先,如果行驶的路面比较颠簸,那么火炮和瞄准镜都免不了在炮塔内做“帕金森”式的摆动。这难免会导致瞄准镜的目镜与炮手的眼睛忽近忽远,其视场也会有“帕金森式”的小抖动,这非常不利于持续瞄准跟踪;其次,在需要定角装填的坦克上,一旦火炮扬起复位装填,炮镜也会随之上扬,这无疑会导致炮手暂时失去目标视野,不利于连续瞄准射击。 |