《上反稳定和下反稳定两种坦克瞄准镜的性能比较》

上反稳定和下反稳定两种坦克瞄准镜的性能比较


陈海虹　　王醒桥     (中国北方车辆研究所,北京　100072)




　　摘要　　稳定瞄准镜的指挥仪式火控系统是现代战车火控系统的典型.该文对稳像火控系
统出现的两种形式的瞄准镜即上反稳定和下反稳定进行了讨论.

　　关键词　　指挥仪式火控系统;上反稳定;下反稳定1


　　坦克以及任何装甲战斗车辆(包括自行火炮和步兵战车)都要同时具有火力、机动性和防
护能力三大要素的大型兵器.装甲战斗车辆火力控制系统就是实现装甲战斗车辆武器系统射
击过程自动化和提高射击精度的一个人机系统,简称火控系统.随着科学技术的发展,为了
更充分的发挥坦克火力、提高坦克在战场上的生存能力,在70年代初,欧洲一些国家的军方
对坦克提出了新的战术要求,要求坦克能在行进间振动颠簸的条件下达到良好的观察、射击
性能.因此稳定瞄准镜的指挥仪式火控系统成为现代战车火控系统的典型.指挥仪式火控系
统的特点:火炮随动于瞄准线;瞄准线本身独立稳定.

　　目前坦克用稳像火控系统出现了两种形式的瞄准镜:上反稳定和下反稳定.从技术途径上
分类,应是随动系统稳定(上反稳定)和直接稳定(下反稳定).西方国家的主战坦克如:M
1、豹 、勒克莱尔、梅卡瓦 等,均使用随动系统稳定瞄准镜.俄罗斯主战坦克均采用直接
稳定瞄准镜.我国生产的主战坦克85- 、90- 、88A、88B、88C等均采用直接稳定瞄准
镜.这两种瞄准镜的火控系统属于同一类型、同一等级的、按指挥仪控制方式工作的火控系
统.其功能、性能也大体相当.

　　为便于比较,现将两种稳定方案说明如下:

　　图1为随动系统稳定示意图,Y轴上装有力矩马达和解算器,X轴上装有全液浮陀螺、力矩
马达,J轴上装有反光镜和解算器.X轴上的全液浮陀螺为敏感元件,敏感X轴和Y轴在惯
性空间的角位移,角位移信号通过控制系统的校正和放大,驱动X轴和Y轴上的力矩马达使
X轴和Y轴在惯性空间保持平稳,并通过机械传动(拨叉、拨杆机构)使J轴作二分之一转
动,从而达到稳定瞄准线的目的.

　　图2为直接稳定原理示意图,等腰棱镜直接固定在自由陀螺的内环上,二倍补偿光组使瞄准
线和Z轴平行,利用自由陀螺的定轴性直接稳定瞄准线.这里没有敏感元件、控制系统、执行
元件

2　比　较


2.1　稳定精度

　　直接稳定的稳定精度高.因为瞄准线与陀螺轴平行,所以陀螺的稳定精度就是瞄准线的稳
定精度,没有随动系统的误差.陀螺轴的稳定精度与陀螺底座的角振动频率无关,所以也不
存在响应频带的问题(稳定精度与车速无关).
　　随动系统稳定的稳定精度等于陀螺的稳定精度、随动系统的稳定精度和机械传动精度之和
,所以稳定精度低于直接稳定的稳定精度,而且由于随动系统带宽的限制,适应频率不高,频
率越高放大倍数越低,严重影响稳定精度.另外稳定平台的残余角位移也易引起瞄准线颤动
.

2.2　反应速度

　　直接稳定的反应速度快.因为陀螺进动无惯性,所以操纵瞄准线的时间常数接近为零.随
动系统稳定因执行元件必然存在时间常数,所以反应速度慢.从进一步发展角度看,这一点非
常重要.比如发展成为自动跟踪系统,直接稳定的易与自动跟踪系统连接,而随动系统稳定
与自动跟踪系统连接,需要做延时处理.

2.3　防护能力

　　直接稳定的外露部分(炮塔装甲不能保护的部分)小,而且外露部分结构简单(两块棱镜
),造价低,更换容易.一旦损坏,更换备件后可正常使用.随动系统稳定的外露部分大,而
且稳定机构全部在炮塔保护之外,造价昂贵.一旦损坏,整台瞄准镜实际上已经报废.

2.4　颠簸适应能力

　　直接稳定的瞄准镜体借助火炮稳定器稳定在惯性空间,与人体的自然稳定状态相匹配,改善
了车体高速行驶时的观察条件,在车体悬挂、路面已定的条件下,有效的提高了行进间射击
的车速.随动系统稳定的瞄准镜体与不稳定的炮塔刚性连接,与人体的自然稳定状态不匹配
.车辆高速行驶时,人的眼瞳不能保持在瞄准镜出瞳范围内,不利于瞄准射击.

2.5　变倍和激光驾束

　　直接稳定的采用二倍补偿光组补偿二倍角差,光学零件较多,难以变倍.随动系统稳定的
,因稳定上反光镜,由二分之一拨叉、拨杆机械结构补偿二倍角差,可以较容易设计变倍系
统.
　　直接稳定的光学元件小,稳定机构在镜体下部,难以实现激光驾束.随动系统稳定的稳定
机构在镜体上部,下部留有较大空间,可以实现激光驾束.

2.6　夜视

　　直接稳定的光学元件小,不可能包括微光系统.因此,微光夜视只能稳定瞄准线,不能稳
定图像.随动系统稳定的,因稳定的是头部反光镜,稳定的光学元件较大,可以包括微光系
统.随动系统稳定的既可稳定瞄准线又可稳定图像.

2.7　费用

　　随动系统稳定元器件费用高,全系统的费用约比直接稳定系统费用高二分之一.

3　　结　　论

　　直接稳定和随动系统稳定两种系统比较,只是炮长瞄准镜的稳定原理和结构不同,系统功
能近似.作为普通车载火控系统,直接稳定的系统具有很大的优越性,但在扩展趋势方面,直
接稳定的系统存在局限性,随动系统稳定的在此方面具有优势.上反稳定和下反稳定两种坦克瞄准镜的性能比较


陈海虹　　王醒桥     (中国北方车辆研究所,北京　100072)




　　摘要　　稳定瞄准镜的指挥仪式火控系统是现代战车火控系统的典型.该文对稳像火控系
统出现的两种形式的瞄准镜即上反稳定和下反稳定进行了讨论.

　　关键词　　指挥仪式火控系统;上反稳定;下反稳定1


　　坦克以及任何装甲战斗车辆(包括自行火炮和步兵战车)都要同时具有火力、机动性和防
护能力三大要素的大型兵器.装甲战斗车辆火力控制系统就是实现装甲战斗车辆武器系统射
击过程自动化和提高射击精度的一个人机系统,简称火控系统.随着科学技术的发展,为了
更充分的发挥坦克火力、提高坦克在战场上的生存能力,在70年代初,欧洲一些国家的军方
对坦克提出了新的战术要求,要求坦克能在行进间振动颠簸的条件下达到良好的观察、射击
性能.因此稳定瞄准镜的指挥仪式火控系统成为现代战车火控系统的典型.指挥仪式火控系
统的特点:火炮随动于瞄准线;瞄准线本身独立稳定.

　　目前坦克用稳像火控系统出现了两种形式的瞄准镜:上反稳定和下反稳定.从技术途径上
分类,应是随动系统稳定(上反稳定)和直接稳定(下反稳定).西方国家的主战坦克如:M
1、豹 、勒克莱尔、梅卡瓦 等,均使用随动系统稳定瞄准镜.俄罗斯主战坦克均采用直接
稳定瞄准镜.我国生产的主战坦克85- 、90- 、88A、88B、88C等均采用直接稳定瞄准
镜.这两种瞄准镜的火控系统属于同一类型、同一等级的、按指挥仪控制方式工作的火控系
统.其功能、性能也大体相当.

　　为便于比较,现将两种稳定方案说明如下:

　　图1为随动系统稳定示意图,Y轴上装有力矩马达和解算器,X轴上装有全液浮陀螺、力矩
马达,J轴上装有反光镜和解算器.X轴上的全液浮陀螺为敏感元件,敏感X轴和Y轴在惯
性空间的角位移,角位移信号通过控制系统的校正和放大,驱动X轴和Y轴上的力矩马达使
X轴和Y轴在惯性空间保持平稳,并通过机械传动(拨叉、拨杆机构)使J轴作二分之一转
动,从而达到稳定瞄准线的目的.

　　图2为直接稳定原理示意图,等腰棱镜直接固定在自由陀螺的内环上,二倍补偿光组使瞄准
线和Z轴平行,利用自由陀螺的定轴性直接稳定瞄准线.这里没有敏感元件、控制系统、执行
元件

2　比　较


2.1　稳定精度

　　直接稳定的稳定精度高.因为瞄准线与陀螺轴平行,所以陀螺的稳定精度就是瞄准线的稳
定精度,没有随动系统的误差.陀螺轴的稳定精度与陀螺底座的角振动频率无关,所以也不
存在响应频带的问题(稳定精度与车速无关).
　　随动系统稳定的稳定精度等于陀螺的稳定精度、随动系统的稳定精度和机械传动精度之和
,所以稳定精度低于直接稳定的稳定精度,而且由于随动系统带宽的限制,适应频率不高,频
率越高放大倍数越低,严重影响稳定精度.另外稳定平台的残余角位移也易引起瞄准线颤动
.

2.2　反应速度

　　直接稳定的反应速度快.因为陀螺进动无惯性,所以操纵瞄准线的时间常数接近为零.随
动系统稳定因执行元件必然存在时间常数,所以反应速度慢.从进一步发展角度看,这一点非
常重要.比如发展成为自动跟踪系统,直接稳定的易与自动跟踪系统连接,而随动系统稳定
与自动跟踪系统连接,需要做延时处理.

2.3　防护能力

　　直接稳定的外露部分(炮塔装甲不能保护的部分)小,而且外露部分结构简单(两块棱镜
),造价低,更换容易.一旦损坏,更换备件后可正常使用.随动系统稳定的外露部分大,而
且稳定机构全部在炮塔保护之外,造价昂贵.一旦损坏,整台瞄准镜实际上已经报废.

2.4　颠簸适应能力

　　直接稳定的瞄准镜体借助火炮稳定器稳定在惯性空间,与人体的自然稳定状态相匹配,改善
了车体高速行驶时的观察条件,在车体悬挂、路面已定的条件下,有效的提高了行进间射击
的车速.随动系统稳定的瞄准镜体与不稳定的炮塔刚性连接,与人体的自然稳定状态不匹配
.车辆高速行驶时,人的眼瞳不能保持在瞄准镜出瞳范围内,不利于瞄准射击.

2.5　变倍和激光驾束

　　直接稳定的采用二倍补偿光组补偿二倍角差,光学零件较多,难以变倍.随动系统稳定的
,因稳定上反光镜,由二分之一拨叉、拨杆机械结构补偿二倍角差,可以较容易设计变倍系
统.
　　直接稳定的光学元件小,稳定机构在镜体下部,难以实现激光驾束.随动系统稳定的稳定
机构在镜体上部,下部留有较大空间,可以实现激光驾束.

2.6　夜视

　　直接稳定的光学元件小,不可能包括微光系统.因此,微光夜视只能稳定瞄准线,不能稳
定图像.随动系统稳定的,因稳定的是头部反光镜,稳定的光学元件较大,可以包括微光系
统.随动系统稳定的既可稳定瞄准线又可稳定图像.

2.7　费用

　　随动系统稳定元器件费用高,全系统的费用约比直接稳定系统费用高二分之一.

3　　结　　论

　　直接稳定和随动系统稳定两种系统比较,只是炮长瞄准镜的稳定原理和结构不同,系统功
能近似.作为普通车载火控系统,直接稳定的系统具有很大的优越性,但在扩展趋势方面,直
接稳定的系统存在局限性,随动系统稳定的在此方面具有优势.