超级军网坦克火控系统构造与使用（科普版）
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 18:40:04
本来到2014年年底了懒得动弹，准备猫冬了。无奈总有小号跳出来叫嚣乎东西，隳突乎南北的。也罢，把我做的课件讲义拿出来一部分吧。内容都不是我研究出来的，知识都是老师教的，考试成绩也许跟我有关系吧。简而言之我只是照搬而已，希望大家轻拍。本来到2014年年底了懒得动弹，准备猫冬了。无奈总有小号跳出来叫嚣乎东西，隳突乎南北的。也罢，把我做的课件讲义拿出来一部分吧。内容都不是我研究出来的，知识都是老师教的，考试成绩也许跟我有关系吧。简而言之我只是照搬而已，希望大家轻拍。
坦克不仅有强大的火力，良好的机动性，而且有很强的装甲防护力，自问世以来，即成为地面战场上威力强大、攻防兼备的进攻性陆战武器，为了充分发挥坦克火力的威力，使之能在复杂条件下迅速而准确地保证弹丸命中目标，在坦克上设置了一套用以搜索、发现目标和控制坦克武器进行跟踪、瞄准和发射的自动化或半自动化装置，即坦克火控系统。
火控系统的地位
火控系统能够适应各种复杂气候条件，保证坦克武器在野战条件下克服车体振动和转向的影响，对各种目标实施准确的瞄准、射击。现代坦克火控系统集控制、计算、电子、信息等先进技术于一体，被誉为武器火力威力的倍增器，不仅是武器系统不可缺少的一部分，而且是武器系统现代化程度的标志。
火控系统能够适应各种复杂气候条件，保证坦克武器在野战条件下克服车体振动和转向的影响，对各种目标实施准确的瞄准、射击。现代坦克火控系统集控制、计算、电子、信息等先进技术于一体，被誉为武器火力威力的倍增器，不仅是武器系统不可缺少的一部分，而且是武器系统现代化程度的标志。
火控系统发展概况
发展现代化的坦克火控系统是发挥坦克火力、提高坦克战斗力的最有效的途径之一，因此，世界各国普遍重视坦克火控系统的发展，许多新的技术在火控系统中得到了应用。这包括激光技术、红外夜视技术和微型计算机技术等，使火控系统的性能不断得到改善。
发展现代化的坦克火控系统是发挥坦克火力、提高坦克战斗力的最有效的途径之一，因此，世界各国普遍重视坦克火控系统的发展，许多新的技术在火控系统中得到了应用。这包括激光技术、红外夜视技术和微型计算机技术等，使火控系统的性能不断得到改善。
坦克火控系统的发展过程简表
由简表看出，火控系统各部分的发展是互相重叠的，每一部分的发展都对系统的改善起到重要作用。
以光学瞄准镜为主的火控系统
一般只装备一具与火炮相连接的光学瞄准具，和一个用来高速转动炮塔达到转移火力目的的炮塔电动机，其中瞄准镜的分划镜上有测距分划，炮手根据目标占据的分划位置粗略地估测目标距离。显然这种测距方式的测距范围和测距精度都不高。
二战时期的坦克一般均属于这种类型
此类坦克射击时采用夹差法，先估测距离打一发炮弹，，然后观察弹着点，再凭经验修正。
一般只装备一具与火炮相连接的光学瞄准具，和一个用来高速转动炮塔达到转移火力目的的炮塔电动机，其中瞄准镜的分划镜上有测距分划，炮手根据目标占据的分划位置粗略地估测目标距离。显然这种测距方式的测距范围和测距精度都不高。
二战时期的坦克一般均属于这种类型
此类坦克射击时采用夹差法，先估测距离打一发炮弹，，然后观察弹着点，再凭经验修正。
那时坦克火炮口径较小，初速低、有效射程较近，能在直射距离内摧毁目标就可以了。但这种火控系统，首发命中率低，不能在行进间歼灭敌目标。
带有火炮稳定器的坦克火控系统
我们知道，在战场上行驶着的坦克，将随着地形的起伏不平而高低振动。由于炮塔、火炮和瞄准镜是与车体间通过机械结构连接起来的，车体带着火炮和瞄准镜一起振动，这样必然给炮手观察战场、搜索目标和瞄准射击带来很大困难。另外，具有电磁发射装置的现代坦克火炮的击发延迟时间一般都大于0.14秒，在这个时间里，由于火炮随车体产生的振动使炮身轴线偏离正确射击位置一个很大的角度，造成射弹的射向在高低和水平方向上产生很大偏差。由于上述问题的存在，使得坦克在行进间对装甲目标的射击效益很差，其命中率几乎为零。
我们知道，在战场上行驶着的坦克，将随着地形的起伏不平而高低振动。由于炮塔、火炮和瞄准镜是与车体间通过机械结构连接起来的，车体带着火炮和瞄准镜一起振动，这样必然给炮手观察战场、搜索目标和瞄准射击带来很大困难。另外，具有电磁发射装置的现代坦克火炮的击发延迟时间一般都大于0.14秒，在这个时间里，由于火炮随车体产生的振动使炮身轴线偏离正确射击位置一个很大的角度，造成射弹的射向在高低和水平方向上产生很大偏差。由于上述问题的存在，使得坦克在行进间对装甲目标的射击效益很差，其命中率几乎为零。
稳定器主要是为了解决坦克行进间射击问题而出现的。它可以使火炮炮身轴线的方向不受车体振动的影响，同时可以用操纵台来控制火炮在高低和水平方向上的移动。
示例图片
示例图片
实践表明，安装双向稳定器后，在通常作战距离和目标中速运动（20~30千米/小时）的情况下，命中率可以提高到50%以上。此外，安装稳定器的坦克，采用短停射击的方法，其短停发射所需时间也比没有稳定器的坦克大为减少。可见，稳定器对于增加坦克射击机会和提高命中率起着非常重要的作用。
带有夜视、夜瞄装置和测距仪的坦克火控系统
一方面为了在夜间和能见度很差的条件下发现和识别目标，使坦克具有全天候作战的能力，从20世纪40年代起国外就开始发展用于坦克的夜视、夜瞄器材。1943年德国首先把红外变像管引入坦克火控系统。最初采用的这种主动式红外夜视仪主要是用来进行夜间观察。二战后，各国主战坦克都普遍采用了夜视、夜瞄系统。主动红外夜视、夜瞄仪器在使用时，容易被发现而暴露自己，所以各国加紧研究被动夜视、夜瞄器材。如微光夜视仪，和被动红外热成像仪。
一方面为了在夜间和能见度很差的条件下发现和识别目标，使坦克具有全天候作战的能力，从20世纪40年代起国外就开始发展用于坦克的夜视、夜瞄器材。1943年德国首先把红外变像管引入坦克火控系统。最初采用的这种主动式红外夜视仪主要是用来进行夜间观察。二战后，各国主战坦克都普遍采用了夜视、夜瞄系统。主动红外夜视、夜瞄仪器在使用时，容易被发现而暴露自己，所以各国加紧研究被动夜视、夜瞄器材。如微光夜视仪，和被动红外热成像仪。
另一方面，坦克射击时，对目标距离判定的准确与否，对首发命中率具有头等重要的意义。距离测量出现偏差，一炮手瞄得再准也不一定能击中目标。尤其是随着坦克火力不断加强，火炮的有效射程不断增加，射击的测距问题就显得更加重要。
坦克射击的测距方法是不断发展的。测距仪在初级发展阶段上，大都采用可见光测距仪，如体视光学测距仪、合像一体式光学测距仪。60年代以来，激光技术迅速发展，并在坦克上得到应用。由于激光测距仪比光学测距仪有较高的测距精度（误差一般为+-5~10米，并且不随射程的增大而变化），测距速度快，距离数值可直接显示，而且体积小，便于在坦克内安装，所以各国先后以激光测距仪取代了光学测距仪。
美军曾做过一个试验，在M60A1坦克上分别安装了光学测距仪和激光测距仪并进行射击。实验结果是使用普通光学测距仪时，在1600米射程内首发命中率为85%，在2000米射程内首发命中率为68%，而用激光测距仪在相同条件下，其首发命中率提高到91%~97%。由此可以看出激光测距仪的准确性相比普通光学测距仪大大提高。
目前，坦克激光测距仪的重复频率一般为6次/分，有的可达30次/分，测量范围一般为200~5000米，有的可达20000米。应当指出，激光测距仪也存在着一些缺点，如受天候条件的影响比较大，绝大多数激光测距系统穿透灰尘、雾、雨和雪的本领较差；另外激光测距仪的可靠性和可维修性也还有待于进一步提高。
带有计算机的火控系统
我们知道坦克火控系统的优劣最终取决于坦克射击命中精度（特别是首发命中率），而影响命中精度的因素很多，除前述的火炮稳定精度、测距误差等因素外，还和气象条件（气温、气压、风速）、坦克所处姿态、目标的运动规律、药温、炮膛磨损、弹种、初速修正量等有很大关系。在计算机运用到坦克火控系统以前，这些因素的影响均采用人工修正。这样，首发命中率不能得到有效提高，人工修正的准确性也是令人怀疑的（不能达到某个确定的精度范围之内）。随着计算机应用技术的发展，这一问题得到了逐步的解决。
我们知道坦克火控系统的优劣最终取决于坦克射击命中精度（特别是首发命中率），而影响命中精度的因素很多，除前述的火炮稳定精度、测距误差等因素外，还和气象条件（气温、气压、风速）、坦克所处姿态、目标的运动规律、药温、炮膛磨损、弹种、初速修正量等有很大关系。在计算机运用到坦克火控系统以前，这些因素的影响均采用人工修正。这样，首发命中率不能得到有效提高，人工修正的准确性也是令人怀疑的（不能达到某个确定的精度范围之内）。随着计算机应用技术的发展，这一问题得到了逐步的解决。
我们通常把应用到坦克火控系统中的计算机早期称为“弹道计算机”，现改为“火控计算机”，这说明了计算机的功能在增强。它是以弹丸飞行理论为基础，综合所有影响弹道的因素，根据射击坦克的运动姿态、火炮身管、弹种特性和目标的运动规律，以最高的速度求出弹丸命中目标所需要的瞄准角，并通过控制回路，实现对瞄准系统和火炮系统的控制，自动装定表尺和瞄准，在极短的时间内完成射击准备工作，然后炮长就可以击发射击。
由此可以看出，火控计算机的应用，不仅极大地提高了首发命中率，而且大大缩短了射击反应时间。这是以前任何系统所不能比拟的。
根据前面对四个部分的系统分析，我们可以对火控系统提出以下几条基本要求。
1能全天候地快速搜索和识别目标
2能有效采集有关目标的各种参数，并能对目标实施精确地跟踪和瞄准
3射击反应时间要短
4在以高机动性为特点的现代战争条件下，要求火控系统具有行进间射击运动目标的能力
1能全天候地快速搜索和识别目标
2能有效采集有关目标的各种参数，并能对目标实施精确地跟踪和瞄准
3射击反应时间要短
4在以高机动性为特点的现代战争条件下，要求火控系统具有行进间射击运动目标的能力
5要求达到较高的首发命中率
6应有可供选择的不同工作方式的能力，以便以最佳的状态适应不同战斗条件的要求
7要求带有自检系统，用来快速检测系统正常与否，以及可靠地识别故障，并应具有屏蔽局部故障，保证系统其他部分继续正常工作的能力
8具有野战适应能力，可靠性高，并且容易操纵和维护。
6应有可供选择的不同工作方式的能力，以便以最佳的状态适应不同战斗条件的要求
7要求带有自检系统，用来快速检测系统正常与否，以及可靠地识别故障，并应具有屏蔽局部故障，保证系统其他部分继续正常工作的能力
8具有野战适应能力，可靠性高，并且容易操纵和维护。
坦克火控系统的基本组成及一般工作过程
坦克火控系统的基本组成
尽管现代各种主战坦克火控系统的结构互不相同，但是它们的主要组成部分（通常称为分系统）及其功能是基本相同的。
坦克火控系统的基本组成
尽管现代各种主战坦克火控系统的结构互不相同，但是它们的主要组成部分（通常称为分系统）及其功能是基本相同的。
坦克火控系统的基本组成框图
1.目标跟踪系统。由激光测距仪、瞄准镜和目标运动传感器组成。用以搜索、跟踪和瞄准目标，为系统提供目标距离和目标运动角速度等信息。
由瞄准镜控制的瞄准线（指瞄准镜物镜焦点到分划镜瞄准指标的连线以及它在目标方向上的延长线）在搜索和跟踪目标时，与火炮轴线处于间轴转动状态。而当系统射击时，两者之间在高低和方向上均有一个由火控计算机计算的角度差，即为射击诸元。
由瞄准镜控制的瞄准线（指瞄准镜物镜焦点到分划镜瞄准指标的连线以及它在目标方向上的延长线）在搜索和跟踪目标时，与火炮轴线处于间轴转动状态。而当系统射击时，两者之间在高低和方向上均有一个由火控计算机计算的角度差，即为射击诸元。
2.火控计算机。新的火控系统均选用字长为8位或16位的微型计算机为火控计算机。这是系统的核心部件，具有以下功能：
（1）能根据不同的弹种，自动求解弹道方程（所以火控计算机以前被广泛称为弹道计算机）确定火炮在高低方向的基本瞄准角。
（2）能根据目标的运动信息，按照事先规定的有关目标规律的假定，解算弹丸击中目标的命中方程，求出火炮的基本瞄准角。
（1）能根据不同的弹种，自动求解弹道方程（所以火控计算机以前被广泛称为弹道计算机）确定火炮在高低方向的基本瞄准角。
（2）能根据目标的运动信息，按照事先规定的有关目标规律的假定，解算弹丸击中目标的命中方程，求出火炮的基本瞄准角。
（3）能够自动采集对命中有影响的各种弹道参数，并综合计算它们在火炮高低和方向上应产生的修正量。再将这些修正量附加到基本的瞄准角和方向角上，就得到火炮最后的高低角和方位角。
（4）能控制一定的系统，以某种方式自动装定解算出的高低角和方位角。然后，或者指示炮长进行正确的射击，或者自动地进行射击。
（5）不仅对计算机本身，而且对整个火控系统具有自检和自测故障的能力。
（4）能控制一定的系统，以某种方式自动装定解算出的高低角和方位角。然后，或者指示炮长进行正确的射击，或者自动地进行射击。
（5）不仅对计算机本身，而且对整个火控系统具有自检和自测故障的能力。
3.弹道修正量传感器。
现代坦克火控系统中都包括有不少弹道参数的修正量传感器，可以适时地为计算机提供各弹道参数的当前值或与标准状态的偏差值，一旦各参数值偏离了建立弹道方程的标准条件时，计算机可以及时地计算出相应的修正量进行补偿，保证了射击的准确性，此即为所谓的“全解算型火控系统”。特别是考虑到坦克火控系统是由模拟计算机发展而来，现在仍习惯地沿用了当时较简单的数学模型，在这种情况下，为了保证系统的精确性，设立各种必要的修正量传感器，就显得尤为重要。
现代坦克火控系统中都包括有不少弹道参数的修正量传感器，可以适时地为计算机提供各弹道参数的当前值或与标准状态的偏差值，一旦各参数值偏离了建立弹道方程的标准条件时，计算机可以及时地计算出相应的修正量进行补偿，保证了射击的准确性，此即为所谓的“全解算型火控系统”。特别是考虑到坦克火控系统是由模拟计算机发展而来，现在仍习惯地沿用了当时较简单的数学模型，在这种情况下，为了保证系统的精确性，设立各种必要的修正量传感器，就显得尤为重要。
这些传感器通常包括有：气温、气压、横风、药温、炮膛磨损、火炮耳轴倾斜等。
目前在不少的火控系统中，为了简化系统的结构，将其中的一部分弹道参数，如气温、气压、药温等，改为人工装定，并以数字量的形式直接输入计算机中。
目前在不少的火控系统中，为了简化系统的结构，将其中的一部分弹道参数，如气温、气压、药温等，改为人工装定，并以数字量的形式直接输入计算机中。
4.火炮随动系统。
目前各主战坦克都安装了火炮的单向或双向稳定器，它除了在一定精度范围内稳定火炮外，还具有优良的控制性能，以便系统（包括火控计算机）能对它进行高质量的控制。现代坦克火控系统中，在跟踪和瞄准目标时，火炮轴线与瞄准线之间始终以某种确定的方式进行联系，根据系统的不同，或者是瞄准线随动于火炮轴线，或者是火炮轴线随动于瞄准线。
目前各主战坦克都安装了火炮的单向或双向稳定器，它除了在一定精度范围内稳定火炮外，还具有优良的控制性能，以便系统（包括火控计算机）能对它进行高质量的控制。现代坦克火控系统中，在跟踪和瞄准目标时，火炮轴线与瞄准线之间始终以某种确定的方式进行联系，根据系统的不同，或者是瞄准线随动于火炮轴线，或者是火炮轴线随动于瞄准线。
就火炮稳定器的技术水平而言，目前已有三类不同技术水平的火炮稳定系统。
第一类火炮稳定系统，即常见的双向稳定系统，主要是由高低和方位上的角度陀螺输出误差信号，在两个方向上稳定火炮。这种稳定系统的特点是：可以在行进中粗略稳定和控制火炮，坦克只能作短停射击，并且是瞄准线随动于火炮轴线的。
第二类火炮稳定系统，又称为复合控制的稳定系统，即在上述稳定系统的基础上增加了两个前馈控制的陀螺，从而提高了稳定的精度。这类稳定系统可以使火控系统的反应时间缩短，但坦克仍只能作短停射击，它还是瞄准线随动于火炮轴线。
第三类火炮稳定系统，是瞄准线独立稳定的火炮稳定系统。这个系统的最大特点是具有独立的瞄准线的稳定装置，并且与上述情况相反，是火炮轴线随动于瞄准线，这种方案上的改进使整个火控系统的综合精度大为提高，可以实施行进间对运动目标射击。至于火炮本身的稳定装置可以同于第二类火炮稳定装置，甚至可以直接借用瞄准镜稳定陀螺的输出信号来控制整个火炮稳定系统的工作。
5.操纵控制系统。
这是坦克乘员（车长、炮长）对整个火控系统进行人——机联系的必不可少的系统，通过它，除了可以对火炮（或瞄准镜）进行操纵控制外，还可由坦克乘员根据具体的使用情况选定不同的工作方式，这通常包括有：战斗工作方式、自检工作方式和校炮工作方式等，而在这种工作方式下，又可根据不同的情况，设置不同的初始工作状态等。
这是坦克乘员（车长、炮长）对整个火控系统进行人——机联系的必不可少的系统，通过它，除了可以对火炮（或瞄准镜）进行操纵控制外，还可由坦克乘员根据具体的使用情况选定不同的工作方式，这通常包括有：战斗工作方式、自检工作方式和校炮工作方式等，而在这种工作方式下，又可根据不同的情况，设置不同的初始工作状态等。
坦克火控系统的一般工作过程
本来，系统不同，其一般的工作过程也会有所不同。但为了加深对系统动态过程的认识，了解系统各部分之间相互的协调关系，有必要以某个模型系统为依据，对它的一般工作过程作一个概略的了解。该系统具有上述的结构组成，火炮稳定系统为第一类或第二类（火炮轴线主动瞄准线从动）。如果要求系统进入战斗工作方式，并在停止间对运动目标射击，它的简要工作过程如下：
本来，系统不同，其一般的工作过程也会有所不同。但为了加深对系统动态过程的认识，了解系统各部分之间相互的协调关系，有必要以某个模型系统为依据，对它的一般工作过程作一个概略的了解。该系统具有上述的结构组成，火炮稳定系统为第一类或第二类（火炮轴线主动瞄准线从动）。如果要求系统进入战斗工作方式，并在停止间对运动目标射击，它的简要工作过程如下：
用导弹好了，费那事干嘛。
用导弹好了，费那事干嘛。
导弹有新问题……
导弹有新问题……
这样发太散了，直接发附件或链接吧。
no-1-river 发表于 2014-12-29 14:33
这样发太散了，直接发附件或链接吧。
我自己做的讲义是ppt格式，为了维持这个格式，我就这么发了。下回再改进吧。
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坦克火控系统的一般工作过程
本来，系统不同，其一般的工作过程也会有所不同。但为了加深对系统动态过程的认识，了解系统各部分之间相互的协调关系，有必要以某个模型系统为依据，对它的一般工作过程作一个概略的了解。该系统具有上述的结构组成，火炮稳定系统为第一类或第二类（火炮轴线主动瞄准线从动）。如果要求系统进入战斗工作方式，并在停止间对运动目标射击，它的简要工作过程如下：
1.按战斗工作的方式启动火控系统；
2.为系统设置初始状态，包括各种人工修正量的综合和目标距离采集方式的选定。距离的采集方式一般有激光测距、手动装距和战斗装距三种，假定选择激光测距方式；
3.操纵火炮，带动瞄准线，炮长通过瞄准镜的视场搜索和识别目标；
4.发现目标后，进行弹种选择，并装弹；
5.用瞄准线对准目标（即将分划板的瞄准分划对准目标），当瞄准线开始平稳地跟踪目标时，按下激光测距按钮进行测距。随即距离的信息以数字量形式为火控计算机所采集；
6.当炮长按下激光测距按钮时，也即告知计算机其跟踪程序开始，然后以某种约定的方式，利用瞄准线平稳地跟踪1~2秒钟。在这一跟踪过程中，目标在水平及高低方向上的运动信息自动地输入计算机；
7.火控计算机根据目标的各种信息（距离和运动角速度）及各种传感器所提供的信息进行弹道方程、命中方程和修正量的求解，最后计算出高低方位上的瞄准角和方向角，并通过一定的装置，以火炮轴线为基准，按解算出的瞄准角和方向角的数值对瞄准线进行装定或者精确地移动分划镜，或者在瞄准镜视场内注入一个精确的瞄准光点。同时计算机自动地控制火炮稳定器，在瞄准镜移动的反方向调动火炮，以一定的精度继续保持瞄准线对准目标。
8.在上述过程完成之后，系统即以某种方式（发灯光）通知炮长，说明射击准备完毕。从激光测距开始到射击准备完毕的时间为系统反应时间。此时炮长再经过精确的修正瞄准后即可射击。
本来，系统不同，其一般的工作过程也会有所不同。但为了加深对系统动态过程的认识，了解系统各部分之间相互的协调关系，有必要以某个模型系统为依据，对它的一般工作过程作一个概略的了解。该系统具有上述的结构组成，火炮稳定系统为第一类或第二类（火炮轴线主动瞄准线从动）。如果要求系统进入战斗工作方式，并在停止间对运动目标射击，它的简要工作过程如下：
1.按战斗工作的方式启动火控系统；
2.为系统设置初始状态，包括各种人工修正量的综合和目标距离采集方式的选定。距离的采集方式一般有激光测距、手动装距和战斗装距三种，假定选择激光测距方式；
3.操纵火炮，带动瞄准线，炮长通过瞄准镜的视场搜索和识别目标；
4.发现目标后，进行弹种选择，并装弹；
5.用瞄准线对准目标（即将分划板的瞄准分划对准目标），当瞄准线开始平稳地跟踪目标时，按下激光测距按钮进行测距。随即距离的信息以数字量形式为火控计算机所采集；
6.当炮长按下激光测距按钮时，也即告知计算机其跟踪程序开始，然后以某种约定的方式，利用瞄准线平稳地跟踪1~2秒钟。在这一跟踪过程中，目标在水平及高低方向上的运动信息自动地输入计算机；
7.火控计算机根据目标的各种信息（距离和运动角速度）及各种传感器所提供的信息进行弹道方程、命中方程和修正量的求解，最后计算出高低方位上的瞄准角和方向角，并通过一定的装置，以火炮轴线为基准，按解算出的瞄准角和方向角的数值对瞄准线进行装定或者精确地移动分划镜，或者在瞄准镜视场内注入一个精确的瞄准光点。同时计算机自动地控制火炮稳定器，在瞄准镜移动的反方向调动火炮，以一定的精度继续保持瞄准线对准目标。
8.在上述过程完成之后，系统即以某种方式（发灯光）通知炮长，说明射击准备完毕。从激光测距开始到射击准备完毕的时间为系统反应时间。此时炮长再经过精确的修正瞄准后即可射击。