【科普中國軍事科技】坦克火炮也要預(yù)瞄？坦克火炮打準(zhǔn)需要哪些黑科技？

在激光測距儀和彈道解算器（加入修正功能后成為彈道計算機(jī)）逐漸普及后，坦克的火控水平進(jìn)入了新的時代。坦克炮手第一次擁有了精確獲得目標(biāo)距離的能力，也可以正確的裝定垂直方向的提前量，讓拋物線彈道準(zhǔn)確的打到敵方坦克上。然而，如何讓坦克命中行進(jìn)間的敵方坦克，依然是個難題。在這一時期，擾動式火控誕生了。

擾動式火控，指對目標(biāo)建立穩(wěn)定跟蹤后，彈道計算機(jī)計算提前量時需要擾動已有的瞄準(zhǔn)線。簡單來說，當(dāng)坦克炮手建立了對目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤后，按下激光測距按鈕，炮鏡中的瞄準(zhǔn)點需要改變，進(jìn)行二次瞄準(zhǔn)后才能射擊。相比于此前的分劃線來說，擾動式火控整合了測距、水平提前量判斷、火炮和發(fā)射藥狀態(tài)，在打擊定速移動目標(biāo)時可以不依賴炮手的經(jīng)驗，根據(jù)火控計算機(jī)的計算結(jié)果直接進(jìn)行攻擊，有效的減少了炮手的工作量。

光點注入式

想要正確的計算目標(biāo)的位置，最好的方式就是自動計算火炮的垂直和水平姿態(tài)。垂直方向的火炮姿態(tài)調(diào)整基本依靠激光測距儀和裝定的射表進(jìn)行計算，只要激光測距儀獲得了對目標(biāo)的正確距離，哪怕是機(jī)電式的彈道計算機(jī)都可以很快得出垂直方向的提前量。而在水平提前量上，各國大多采用根據(jù)炮塔轉(zhuǎn)速來進(jìn)行跟蹤的方式。在激光測距儀已經(jīng)確定距離，彈藥飛行所需時間已經(jīng)確定的情況下，炮手一旦建立對目標(biāo)的跟蹤，就可以依靠炮塔轉(zhuǎn)速計算目標(biāo)的水平運動速度，從而得出一個在特定彈藥飛行時間下的水平提前量。

（圖為光點注入式火控的瞄準(zhǔn)流程 圖片來源：專家資料圖）

而光點注入式擾動火控正是基于這套計算流程進(jìn)行的。在炮手建立對目標(biāo)跟蹤后，按下測距儀即可進(jìn)行測距，火控計算機(jī)會通過最近2秒的炮塔轉(zhuǎn)速、方向和激光測距儀讀數(shù)自動計算火炮需要調(diào)整到的水平和垂直姿態(tài)，然后將一個圈投射到炮手瞄準(zhǔn)鏡內(nèi)，作為計算提前量后的準(zhǔn)星。炮手只需要將這個圈套在目標(biāo)上，即可進(jìn)行發(fā)射。如果圈太大或者太小，則意味著測距出現(xiàn)了問題，需要重新測距和跟蹤才能發(fā)射。

光點注入式火控雖然可以通過圈的大小來估計激光測距的正確與否，但是同時喪失了精確瞄準(zhǔn)能力，打擊非特定尺寸的坦克時也無法判斷測距正確與否。而更致命的是，光點注入式火控只適合打擊勻速運動的目標(biāo)。由于使用圓圈“套上”坦克，分劃線會非常簡單，如果目標(biāo)的運動速度發(fā)生改變或者急停，此前的炮塔轉(zhuǎn)速預(yù)估水平提前量將會是錯誤的，同時帶來嚴(yán)重的誤導(dǎo)，打擊變速或者反復(fù)短停的目標(biāo)時很難正確的完成射擊。

雙步進(jìn)電機(jī)式

（圖為雙步進(jìn)電機(jī)式火控瞄準(zhǔn)流程 圖片來源：專家資料圖）

光點注入式雖然讓坦克提高了對移動目標(biāo)的命中率，但是由于采用光源注入，在低光環(huán)境下會影響炮手的正常觀察。同時，光點注入式火控炮鏡分劃依然較為復(fù)雜，需要顯示提前量計算后的光點和不計算提前量的瞄準(zhǔn)原點，不利于炮手的快速反應(yīng)。大部分北約國家最終采用的都是雙步進(jìn)電機(jī)式火控。

（圖為模擬器中的雙步進(jìn)電機(jī)式火控，在跟蹤目標(biāo)后準(zhǔn)星位置會改變，不再處于視野中心 圖片來源：嗶哩嗶哩）

和光點注入式火控一樣，雙步進(jìn)電機(jī)式火控在提前量計算的方式上沒有任何區(qū)別，但是在呈現(xiàn)的方式上有些差距。雙步進(jìn)電機(jī)式火控直接在垂直和水平方向上移動準(zhǔn)星分劃的位置，不會增加注入一個圓圈或光點。炮手可以直接再次使用準(zhǔn)星對正目標(biāo)即可。部分更為先進(jìn)的雙步進(jìn)電機(jī)式火控還增加了瞄具隨動的功能。在準(zhǔn)星顯示提前量后會自動移動炮塔一小段距離，讓移動后的準(zhǔn)星依然在目標(biāo)附近，幫助炮手進(jìn)行快速瞄準(zhǔn)，一定程度上降低了炮手的工作壓力。

（圖為模擬器中的雙步進(jìn)電機(jī)式火控，準(zhǔn)星位置改變后自動轉(zhuǎn)動炮塔，大致對準(zhǔn)目標(biāo) 圖片來源：嗶哩嗶哩）

但是相較于光點注入式火控，雙步進(jìn)電機(jī)火控在面對急停目標(biāo)時的問題更為嚴(yán)峻。由于火炮只有準(zhǔn)星一個分劃，沒有任何其他參考可以幫助炮手將準(zhǔn)星回中。如果急忙重新測距，快速調(diào)整炮塔，反而會讓火控計算機(jī)誤以為目標(biāo)在快速運動，計算出一個更加錯誤的提前量，影響打擊效果。

補償鏡式

為了其他擾動式火控很難打準(zhǔn)急停目標(biāo)的問題，蘇聯(lián)工程師在擁有激光測距儀的T-72坦克上使用了一種別出心裁的火控方式：補償鏡式。炮手同樣需要先對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，有一個紅色的圓圈代表激光測距儀指向的位置，確保炮手將激光測距儀準(zhǔn)確的指向目標(biāo)。而在建立穩(wěn)定的跟蹤之后，按下激光測距按鈕，火控計算機(jī)會根據(jù)炮塔轉(zhuǎn)速和激光測距儀的讀數(shù)反饋兩方向的提前量，但是形式上略有不同。

（圖為模擬器中的補償鏡式火控，左側(cè)-055意味著向左修正到5.5單位 圖片來源：嗶哩嗶哩）

垂直方向的提前量會通過直接調(diào)整瞄準(zhǔn)線分劃板實現(xiàn)，分劃板只做垂直方向的運動，根據(jù)所選的彈種，在垂直方向上對特定距離進(jìn)行歸零。水平方向上的提前量則通過獨立的補償鏡顯示。T-72B坦克的炮鏡上有水平的很多短線，每一格對應(yīng)1單位的修正量。根據(jù)補償鏡上的數(shù)字，向左或者向右根據(jù)短線進(jìn)行正確的修正，即可命中目標(biāo)。如果目標(biāo)進(jìn)行急停，也可以直接不進(jìn)行水平修正，如果速度發(fā)生明顯改變，也可以根據(jù)速度的大致范圍在補償鏡的提前量上進(jìn)行適當(dāng)增減，從而提高準(zhǔn)確命中的可能。

（圖為模擬器中的補償鏡式火控，紅圈為激光測距儀的指向，已根據(jù)提前量修正瞄準(zhǔn) 圖片來源：嗶哩嗶哩）

總的來說，補償鏡式火控是介于步進(jìn)電機(jī)和光點注入中間的火控方案，在垂直方向使用步進(jìn)電機(jī)式，在水平方向進(jìn)行顯示一個數(shù)字讓炮手自行調(diào)整；可以在提高新炮手命中率的同時，讓熟練的炮手更好的發(fā)揮自己的經(jīng)驗，在面對非勻速運動的目標(biāo)時更有可能準(zhǔn)確命中。

擾動式火控讓計算機(jī)技術(shù)在坦克火控領(lǐng)域有了一席之地。但是火控并不是“黑科技”，都是基于已知的目標(biāo)運動信息，假定這些運動信息不變的情況下進(jìn)行攻擊。雖然能極大的降低對炮手目測敵速度、目測敵距離的要求，但是本質(zhì)上依然是一種輔助工具，不能做到“預(yù)判”目標(biāo)的運動軌跡并且永遠(yuǎn)準(zhǔn)確命中目標(biāo)。這些問題的最終解決，還要從自動化時代向智能化時代跨越。

軍事小詞典：

白光激光雷達(dá)：該激光雷達(dá)是一個重要新興領(lǐng)域，它利用高功率飛秒激光在大氣傳輸中產(chǎn)生的超連續(xù)光譜輻射效應(yīng)實現(xiàn)對大氣介質(zhì)寬光譜范圍的空間分辨遙感探測。白光激光雷達(dá)綜合了白光長程差分吸收技術(shù)的寬光譜高靈敏度特點和飛秒激光雷達(dá)的高空間分辨等優(yōu)點，顯示出比常規(guī)激光雷達(dá)技術(shù)更為優(yōu)異的性能，可以實現(xiàn)實時空間分辨、時間分辨以及光譜分辨的遙感探測，具有廣闊的應(yīng)用前景。

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃天（海東青科創(chuàng)團(tuán)隊）

審核專家：劉曉峰（資深軍事科普作家）

策劃：金赫