【科普中国军事科技】坦克火炮也要预瞄？坦克火炮打准需要哪些黑科技？ 每日观察
2023-06-27 08:06:22
在激光测距仪和弹道解算器（加入修正功能后成为弹道计算机）逐渐普及后，坦克的火控水平进入了新的时代。坦克炮手第一次拥有了精确获得目标距离的能力，也可以正确的装定垂直方向的提前量，让抛物线弹道准确的打到敌方坦克上。然而，如何让坦克命中行进间的敌方坦克，依然是个难题。在这一时期，扰动式火控诞生了。
扰动式火控，指对目标建立稳定跟踪后，弹道计算机计算提前量时需要扰动已有的瞄准线。简单来说，当坦克炮手建立了对目标的稳定跟踪后，按下激光测距按钮，炮镜中的瞄准点需要改变，进行二次瞄准后才能射击。相比于此前的分划线来说，扰动式火控整合了测距、水平提前量判断、火炮和发射药状态，在打击定速移动目标时可以不依赖炮手的经验，根据火控计算机的计算结果直接进行攻击，有效的减少了炮手的工作量。
(资料图片)
光点注入式
想要正确的计算目标的位置，最好的方式就是自动计算火炮的垂直和水平姿态。垂直方向的火炮姿态调整基本依靠激光测距仪和装定的射表进行计算，只要激光测距仪获得了对目标的正确距离，哪怕是机电式的弹道计算机都可以很快得出垂直方向的提前量。而在水平提前量上，各国大多采用根据炮塔转速来进行跟踪的方式。在激光测距仪已经确定距离，弹药飞行所需时间已经确定的情况下，炮手一旦建立对目标的跟踪，就可以依靠炮塔转速计算目标的水平运动速度，从而得出一个在特定弹药飞行时间下的水平提前量。
（图为光点注入式火控的瞄准流程 图片来源：专家资料图）
而光点注入式扰动火控正是基于这套计算流程进行的。在炮手建立对目标跟踪后，按下测距仪即可进行测距，火控计算机会通过最近2秒的炮塔转速、方向和激光测距仪读数自动计算火炮需要调整到的水平和垂直姿态，然后将一个圈投射到炮手瞄准镜内，作为计算提前量后的准星。炮手只需要将这个圈套在目标上，即可进行发射。如果圈太大或者太小，则意味着测距出现了问题，需要重新测距和跟踪才能发射。
光点注入式火控虽然可以通过圈的大小来估计激光测距的正确与否，但是同时丧失了精确瞄准能力，打击非特定尺寸的坦克时也无法判断测距正确与否。而更致命的是，光点注入式火控只适合打击匀速运动的目标。由于使用圆圈“套上”坦克，分划线会非常简单，如果目标的运动速度发生改变或者急停，此前的炮塔转速预估水平提前量将会是错误的，同时带来严重的误导，打击变速或者反复短停的目标时很难正确的完成射击。
双步进电机式
（图为双步进电机式火控瞄准流程 图片来源：专家资料图）
光点注入式虽然让坦克提高了对移动目标的命中率，但是由于采用光源注入，在低光环境下会影响炮手的正常观察。同时，光点注入式火控炮镜分划依然较为复杂，需要显示提前量计算后的光点和不计算提前量的瞄准原点，不利于炮手的快速反应。大部分北约国家最终采用的都是双步进电机式火控。
（图为模拟器中的双步进电机式火控，在跟踪目标后准星位置会改变，不再处于视野中心 图片来源：哔哩哔哩）
和光点注入式火控一样，双步进电机式火控在提前量计算的方式上没有任何区别，但是在呈现的方式上有些差距。双步进电机式火控直接在垂直和水平方向上移动准星分划的位置，不会增加注入一个圆圈或光点。炮手可以直接再次使用准星对正目标即可。部分更为先进的双步进电机式火控还增加了瞄具随动的功能。在准星显示提前量后会自动移动炮塔一小段距离，让移动后的准星依然在目标附近，帮助炮手进行快速瞄准，一定程度上降低了炮手的工作压力。
（图为模拟器中的双步进电机式火控，准星位置改变后自动转动炮塔，大致对准目标 图片来源：哔哩哔哩）
但是相较于光点注入式火控，双步进电机火控在面对急停目标时的问题更为严峻。由于火炮只有准星一个分划，没有任何其他参考可以帮助炮手将准星回中。如果急忙重新测距，快速调整炮塔，反而会让火控计算机误以为目标在快速运动，计算出一个更加错误的提前量，影响打击效果。
补偿镜式
为了其他扰动式火控很难打准急停目标的问题，苏联工程师在拥有激光测距仪的T-72坦克上使用了一种别出心裁的火控方式：补偿镜式。炮手同样需要先对目标进行跟踪，有一个红色的圆圈代表激光测距仪指向的位置，确保炮手将激光测距仪准确的指向目标。而在建立稳定的跟踪之后，按下激光测距按钮，火控计算机会根据炮塔转速和激光测距仪的读数反馈两方向的提前量，但是形式上略有不同。
（图为模拟器中的补偿镜式火控，左侧-055意味着向左修正到5.5单位 图片来源：哔哩哔哩）
垂直方向的提前量会通过直接调整瞄准线分划板实现，分划板只做垂直方向的运动，根据所选的弹种，在垂直方向上对特定距离进行归零。水平方向上的提前量则通过独立的补偿镜显示。T-72B坦克的炮镜上有水平的很多短线，每一格对应1单位的修正量。根据补偿镜上的数字，向左或者向右根据短线进行正确的修正，即可命中目标。如果目标进行急停，也可以直接不进行水平修正，如果速度发生明显改变，也可以根据速度的大致范围在补偿镜的提前量上进行适当增减，从而提高准确命中的可能。
（图为模拟器中的补偿镜式火控，红圈为激光测距仪的指向，已根据提前量修正瞄准 图片来源：哔哩哔哩）
总的来说，补偿镜式火控是介于步进电机和光点注入中间的火控方案，在垂直方向使用步进电机式，在水平方向进行显示一个数字让炮手自行调整；可以在提高新炮手命中率的同时，让熟练的炮手更好的发挥自己的经验，在面对非匀速运动的目标时更有可能准确命中。
扰动式火控让计算机技术在坦克火控领域有了一席之地。但是火控并不是“黑科技”，都是基于已知的目标运动信息，假定这些运动信息不变的情况下进行攻击。虽然能极大的降低对炮手目测敌速度、目测敌距离的要求，但是本质上依然是一种辅助工具，不能做到“预判”目标的运动轨迹并且永远准确命中目标。这些问题的最终解决，还要从自动化时代向智能化时代跨越。
出品：科普中国
监制：光明网科普事业部
作者：黄天（海东青科创团队）
审核专家：刘晓峰（资深军事科普作家）
策划：金赫