中國坦克專家談國產坦克之不足

2003-01-09 07:15 安裝有指揮儀式火控系統的坦克，一炮 手在坦克行進間從瞄準鏡向
外觀察，目標和背景幾乎是不動的，所以這種系統有時又稱為 「穩
像式」火控系統。一炮手使用這種系統可以在坦克行進間實施射擊，
而且射擊時只需 要一次瞄準，也就是一炮手將瞄準指標瞄到目標中
心，併發射激光進行測距後，瞄準線不 會再有什麼擾動。只需繼續
瞄準目標，就可以進行射擊。
　　指揮儀式火控系統之所以有上述功能，是由於它採用了新的控制
方式。在這種系統中， 瞄準鏡與火炮分開，瞄準線是獨立穩定的，
並作為系統工作的基準。瞄準線的穩定，是通 過陀螺儀穩定瞄準鏡
中的反射棱鏡來實現的。在瞄準狀態時，一炮手用手控裝置驅動瞄準
鏡的瞄準線，使瞄準線跟蹤、瞄準目標，而火炮則隨動於瞄準線；
在射擊時，火控計算機 計算出的射擊提前角，只傳輸給火炮和炮塔
傳動裝置，使火炮自動調轉到提前角位置，而 瞄準線仍然保持跟蹤
和瞄準目標；此外，指揮儀式火控系統通常配有火炮重合射擊裝置，
當火炮調轉到要求的提前位置上時，該裝置自動輸出允許射擊信號
，如果這時一炮手已按 下射擊按鈕，坦克炮會自動發射。
　　目前，先進的主戰坦克大都裝有穩像式火控系統。如日本的90式
坦克，德國的「豹」 2坦克，美國的M1A1、M1A2坦克，英國的「挑戰
者」2坦克，法國的「勒克萊爾」坦克，俄 羅斯的T-90坦克，以色列
的「梅卡瓦」3型坦克，義大利C1「公羊」坦克等等。我國新型主 戰
坦克88A、88B、88C和WZ123主戰坦克上安裝的即是我國自行研製的指
揮儀式坦克火控系 統，並已習慣上稱為「穩像式火控系統」。
2　發展我國坦克火控技術的對策
2.1　發展大閉環火控系統，提高次發射彈的命中率
　　儘管現代坦克火控系統考慮的射擊準備誤差已多達數十種，大大
地提高了坦克炮的首發 命中率，然而，再高的首發命中率也不能保
證射彈在任何距離上都能首發命中目標，那麼， 就存在一個次發射
彈的射擊修正問題。目前，我國現裝備的最先進的穩像式坦克火控系
統， 並沒有解決這一問題。因坦克炮的交戰距離愈來愈遠，憑肉眼
觀察彈著點的難度越來越大， 尤其是在行進間射擊時，甚至無法觀
察到炸點，所以，次發射彈的修正便無依據，往往是一 炮手憑自己
的實踐經驗而進行修正。這樣，很難保證次發射彈有很高的命中率。
從對抗的角 度來看，裝有先進火控系統的現代主戰坦克進行輪流對
抗射擊，一般情況下很難有發射第三 發炮彈的機會。也就是說，如
果前兩發炮彈還未能將對方擊毀的話，那麼，很可能就會在發 射第
三發炮彈之前被對方擊毀。由此看來，先敵開火，首發命中或者是次
發命中目標，是何 等的重要。因此，我國的主戰坦克上迫切需要裝
備大閉環火控系統。
　　大閉環控制原理是國外70年代發展起來的新原理。它已成功地應
用於美國「密集陣」艦 載高炮火控系統，並且在美國90年代主戰坦
克的HIMAG試驗車上作了試驗。所謂大閉環控制原 理，就是利用彈丸
跟蹤測角和測距裝置實時測出坦克炮前一發彈射擊的脫靶偏差量，並
自動 輸入火控計算機進行後一發彈的修正計算，然後坦克炮根據火
控計算機修正的射擊諸元進行 後一發彈的射擊。由此可見，大閉環
坦克火控系統實際上是對彈丸的脫靶偏差量進行實時測 量和實時修
正。要應用這種原理，坦克火控系統除必須配備目標自動跟蹤裝置以
及彈丸跟蹤 測角和測距裝置之外，還必須採用數字式火控計算機，
因為它能存儲所計算的射擊諸元，並 且能根據所測定的脫靶距離實
時修正坦克炮射擊諸元。從目前國外的研究和試驗情況來看， 目標
自動跟蹤裝置可以採用閉路電視和熱成像儀，彈丸跟蹤測角和測距裝
置可以採用無線電 定位感測器和其它光電感測器。我國最新主戰坦
克WZ123車已經裝備了熱成像儀，無線電定 位技術也是成熟技術，所
以具備了發展大閉環火控系統的技術條件，發展大閉環火控系統不
僅是可能的，而且也是非常現實的。
　　坦克火控系統採用大閉環控制原理，可以提高次發射彈的命中率
，特別是可以大幅度地 提高對在越野地形上作高速機動運動的目標
命中率，減少彈道參數自動修正感測器和人工裝 定的各種環境數據
修正量，從而縮短坦克炮射擊準備的時間。但是，它要求坦克炮的射
速要 高，彈丸的飛行時間要短。
2.2　發展目標自動跟蹤火控系統，實現目標搜索、識別和跟蹤自動
化
　　我國最新型的主戰坦克88A、88B、88C和WZ123坦克裝備的穩像式
火控系統，其自動化程 度還比較低，對目標的搜索和識別完全依靠
坦克乘員用肉眼藉助光電感測器來實現，對目標 的跟蹤也是依靠一
炮手進行手動控制跟蹤。由於偽裝和隱身技術的廣泛運用，在未來高
技術 條件下的局部戰爭中，不僅坦克乘員搜索、發現、識別目標更
加困難，而且在許多情況下， 坦克乘員要在對目標作戰的瞬間內處
理大量的信息。這就需要一個將感測器、處理機和顯示 器等裝置結
合在一起的系統。這種系統能從複雜的和混亂的散射干擾背景中更迅
速、更可靠 地提取目標，從而使乘員能更快地對目標開火。
　　另外，國產穩像式坦克火控系統，僅僅穩定了瞄準線和火炮，而
車體和乘員沒有被穩定， 因此，一炮手或車長捕捉到目標識別後跟
蹤目標的精度較低，尤其是對作機動運動的目標不 僅跟蹤誤差大，
而且需花費較長的跟蹤/精瞄時間。如果識別辨認目標之後，火控系
統能自動 控制瞄準線跟蹤目標，就能消除車體和人工跟蹤不穩定導
致的跟蹤/精瞄誤差，從而提高坦克 在行進間跟蹤運動目標的精度和
縮短跟蹤/精瞄目標的時間，進一步縮短射擊反應時間，提高 命中率
和大大減輕車長/炮長的工作負擔。因此，國產坦克火控系統，迫切
需要提高自動化程 度，以實現目標搜索、識別和跟蹤自動化。目標
自動跟蹤火控系統的典型結構，是在指揮儀 式火控系統的基礎上疊
加了目標跟蹤線的控制系統，實現了目標--跟蹤線--瞄準線--火炮軸
線的控制主線的開環控制，使火控系統的技術性能提高到新的水平
。在坦克火控系統中，可 作為目標自動跟蹤的技術方案有：採用電
視和熱成像感測器的視頻跟蹤、毫米波雷達跟蹤以 及激光雷達跟蹤
等，但其中以視頻跟蹤方案最為成熟。所謂視頻跟蹤，是利用可見光
的圖像 感測器(即電視攝像機)或熱成像感測器攝取目標的視頻圖像
信號，進行圖像跟蹤。在白天， 可根據目標圖像的可見特徵跟蹤；
在夜間或能見度差時，則可利用熱成像感測器，根據目標 的熱特性
進行跟蹤，實現了晝夜兼用。其跟蹤過程是這樣的：裝在瞄準鏡內的
圖像感測器或 熱成像感測器將攝取的目標可見特徵或熱特徵的圖像
信號，或直接進行視頻信號的處理，或 送入計算機進行圖像處理和
分析，從場景圖像中識別出目標，並經過Kalman濾波確定出跟蹤 線
的位置後，計算出誤差，自動控制瞄準線對準目標，實現自動跟蹤。
同時，圖像信號還要 送入顯示器，對目標的圖像進行顯示，供車長
和炮長觀察和作出必要的判斷。
　　為實現目標自動跟蹤器對跟蹤線和瞄準線的控制，根據有關資料
表明，有採用PI(比例 加積分)控制方式，也有採用最優控制方式的
。不管哪種方式，在其控制過程中都有目標狀 態估計器的環節存在
，其作用是在自動跟蹤器中的計算機根據圖像識別測量出目標狀態參
數 (例如目標速度等)之後，再對這些變數進行最佳線性濾波即卡爾
曼濾波計算，以便求出目標 狀態參數的最佳估計值，使火控計算機
的重要輸入數據得到有效的預處理。
　　目標自動跟蹤器的核心是圖像跟蹤。在目標圖像的跟蹤技術中，
波門跟蹤與相關跟蹤是 最常見的跟蹤技術。波門跟蹤主要是模擬圖
像的跟蹤，它能在場景圖像中根據目標的某些特 征，確定目標的位
置，並且從所辨別的目標信息中產生跟蹤信號，其具體的跟蹤原理有
邊緣 跟蹤、形心跟蹤等。相關跟蹤則是將場景圖像數字化後，利用
現場圖像與前一時刻所選定的 樣板圖像的相關函數來確定兩個圖像
的最佳匹配位置，從而確定目標的位置。相關跟蹤比波 門跟蹤能利
用更多的圖像信息，可用來跟蹤相當小的目標和在複雜背景條件下實
現跟蹤，是 目前較先進的一種跟蹤技術。而近期受到人們重視的多
特徵視頻跟蹤技術，又將相關跟蹤與 邊緣跟蹤或相關跟蹤與形心跟
蹤融合在一個跟蹤器中，可明顯提高目標跟蹤的可靠性。與指 揮儀
式火控系統相比，目標自動跟蹤火控系統有以下優點：
　　a.大大縮短了火控系統的反應時間
　　指揮儀式火控系統依靠人工進行跟蹤和瞄準，跟蹤過程與測定目
標運動速度所需的跟蹤 時間較長；而目標自動跟蹤火控系統依靠目
標自動跟蹤器自動進行跟蹤與瞄準，跟蹤過程與 測量運動參數的時
間短，因而縮短了系統反應時間。據試驗的數據表明，目標自動跟蹤
火控 系統攔截目標的時間僅為人工跟蹤的1/5∼1/10。
　　b.提高了行進間射擊的命中率
　　指揮儀式火控系統雖然穩定了瞄準線和火炮，但在行進間的人工
跟蹤過程中由於車體運 動和人為因素，還會給目標速度的測量帶來
誤差。而目標自動跟蹤火控系統或是在圖像跟蹤 過程中自動快速測
定目標運動速度，或是在已實現自動跟蹤的情況下通過速度感測器進
行測 量，而且又採用了目標狀態估計的Kalman濾波器，既可以減少
目標運動參數的測量誤差，跟 蹤精度又可比人工跟蹤顯著提高，因
此明顯地提高了行進間射擊的命中率。
　　c.提高了坦克的持續作戰能力
　　坦克上的人力資源是最重要的資源。由於實現了跟蹤和瞄準的自
動化，減輕了一炮手的 工作負擔，在自動跟蹤目標時，一炮手無須
執行行進間射擊的複雜操縱程序，只須簡單操作 並監視目標自動跟
蹤的工作情況即可。人力資源的節約，必將促進坦克持續作戰能力的
加強。
　　日本的90式主戰坦克火控系統具有先進的自動跟蹤能力。它是利
用熱成像儀的輸出信號 實現自動跟蹤的。自動跟蹤器能有效地跟蹤
地面目標，特別是能有效地跟蹤像直升機那樣的 空中目標。在坦克
停止間或行進時它都可使用。當不用自動跟蹤器進行跟蹤時，炮長或
車長 使用他們的手動控制器跟蹤目標。使用自動跟蹤器時，在捕捉
到目標之後炮長唯一要做的操 作是：一旦目標進入瞄準鏡的跟蹤門
，就按壓一下鎖定開關，如果目標暫時丟失(當目標運動 到掩蔽物之
後)，瞄準鏡還會以同樣的速度繼續跟蹤。當目標重新出現時，一炮
手就可迅速地 再次鎖定目標而進行自動跟蹤。　　目前，除日本的
90式主戰坦克具有自動跟蹤目標的功能 外，以色列的「梅卡瓦」3型
主戰坦克也裝有自動跟蹤器。它們代表了坦克火控的發展方向， 有
可能取代指揮儀式坦克火控系統。
2.3　發展高平結合、彈炮一體化的火控系統，提高主戰坦克的空射
和遠戰能力
　　在未來高技術條件下的局部戰爭中，對主戰坦克的威脅不僅來自
地面的反坦克武器，而 且來自空中的威脅較之地面有過之而無不及
。尤其是目前各國均注重武裝直升機的發展和作 戰應用，這無疑對
坦克構成了致命的威脅。反坦克武裝直升機具有獨特的飛行能力，優
越的 機動性能，良好的視野條件和強大的火力系統。具有遠距離(
6000m∼7000m)攻擊能力和發射 後不用管的自動尋的導彈。如法國裝
有「霍特」導彈的小羚羊攻擊直升機對坦克的命中概率 為81%，摧毀
坦克的概率為100%。美軍的AH？64攻擊直升機裝有一門30mm航炮，16
枚反坦克導 彈或4個火箭發射器或空對空導彈。據美、英、法、俄等
國的多次模擬作戰對抗試驗表明：反 坦克武裝直升機和坦克的損失
比一般在1：14∼1：20之間，平均為1：17.3最高達0：20，武 裝直
升機已成為主戰坦克的天敵。因此，我軍主戰坦克的空射能力亟待提
高，而單靠12.7mm 坦克高射機槍是不能勝任對空防禦作戰任務的。
發展既能對地攻擊，又能對空射擊的一體化 火控系統，提高主戰坦
克的空射能力，從而提高主戰坦克戰場生存能力。不僅是坦克火控系
統發展的需要，也是打贏未來高技術條件下局部戰爭的需要。
　　彈炮結合一體化，既解決了近距離的坦克炮射擊問題，又提高了
主戰坦克的遠戰能力(對 空和對地射擊的能力)，通過遠近結合，彈
炮互補，可以大大地提高坦克的整體作戰效能，因 此，今後應注重
發展多能型坦克火控系統，努力實現高平結合、曲直結合和彈炮結合
。俄軍 為了提高其主戰坦克的遠戰能力，一直堅持一炮多用，彈炮
結合。其T-90E主戰坦克裝備的 125mm2A46A1滑膛炮，既能發射普通
炮彈，又能發射激光制導的AT-11「狙擊手」反坦克導彈， 攻擊距離
可達5000m。T-80主戰坦克125mm滑膛炮既能發射普通炮彈，又能發射
AT-88(鳴禽)無 線電指令制導的、半自主式指令有線瞄准式炮射導彈
，最大射程達4000m。另外，T-72、T-62 主戰坦克也分別裝有炮射導
彈，其技術已相當成熟，不僅適用於坦克內的自動裝彈機，而且 具
有較高的飛行速度，因此不僅能有效地對抗帶有爆炸式反應裝甲的坦
克，而且還能用於攻 擊直升飛機，極大地提高了坦克的對空和對地
的攻擊距離。
美軍為M1A1和M1A2坦克研製的XM872火箭助推靈巧動能穿甲彈可將攻
擊距離增至10km，而XM943 靈巧的目標激活發射後就不管(STAFF)炮
彈可實現間瞄發射和對隱敝目標的攻擊，同時還實 現了對目標頂部
裝甲的攻擊。由此可以看出，世界強國都非常注重提高主戰坦克的遠
戰能力。
2.4　發展CO2激光測距儀，提高坦克的全天侯作戰能力
2.4.1　Nd：YAG激光測距儀的缺陷
　　目前，我國主戰坦克裝備的激光測距儀均為Nd：YAG激光測距儀
，它屬於第二代激光測距 儀，其波長為1.06μm，是不可見的近紅外
光。與第一代紅寶石激光測距儀相比，其電光轉換 效率高、閾值低
、能在高重複頻率下工作，電耗降低、體積減小，且具有隱敝性，因
而獲得 廣泛應用，成為海、陸、空三軍大量裝備的主要軍用激光測
距儀。然而，Nd：YAG激光測距儀 存在下述三點嚴重缺陷：
　　①對人的眼睛損傷較大。Nd：YAG激光測距儀發出的激光能量能
通過人眼被聚焦在視網膜 上，在近距離能使人眼致盲，在遠距離時
能損傷人眼，因而給訓練和試驗帶來了很大的困難。
　　②全天候測距能力低。3∼5μm(中紅外線)波長域和8∼14μm(遠
紅外線)波長域，是紅外 線的兩個大氣窗口，而Nd：YAG激光測距儀
產生的激光波長是1.06μm，該波長不位於紅外線 大氣窗口的波長域
內，因此其在大氣中的傳播能力低，易受干擾。在有霧、霾的氣象條
件下和 戰場煙塵的環境中，不僅測距的精度和質量不能保證，甚至
根本無法實施測距。這意味著Nd? ？AG激光測距儀受能見
度的影響很大，降低了主戰坦克全天侯作戰的能力。
　　③兼容性差。我國新型主戰坦克WZ123車已裝備了熱成像儀，為
了提高我軍裝甲兵的夜戰 能力，今後必將大量裝備熱像儀。由於熱
成像儀的工作波段是8∼12μm，故1.06μm的Nd：YAG 激光測距儀與
其兼容性差。因為它們工作在不同的波段，所以不僅不能實現部件和
元件的共 用，而且用熱像儀能觀察到的目標，不一定能用Nd：YAG激
光測距儀測到它的距離(因為熱成 像儀具有較強的穿透煙、霧、雪、
塵埃的能力，而Nd：YAG激光測距儀的穿透能力則較低)。 為此需進
一步發展能量轉換效率和輸出功率更高且對人眼安全的新型坦克激光
測距儀，而CO2 激光測距儀便是符合這一要求的激光測距儀之一。
2.4.2　CO2激光測距儀的優點
　　波長為10.59μm的CO2激光測距儀與1.06μm的Nd：YAG激光測距
儀相比，其具有以下突出 的優點：
　　①傳輸能力強
　　CO2激光測距儀的工作波長是10.59μm，該波長正好位於8∼14μ
m的遠紅外線大氣窗口， 故其大氣傳輸性能好，透過大氣霧、霾和戰
場煙塵的能力強，能見度對其影響很小。
　　②對人眼安全
　　中小功率的CO2激光器的10.59μm波長遠離眼睛的透射波長(可見
光和近紅外波段)，它由 角膜吸收，不損傷視網膜，因而不會損傷或
致盲受到照射的人眼，在訓練與演習中不受安全 性的限制，不必配
帶防護鏡和在儀器內加裝防護濾光片。
　　③與熱像儀(工作波長)8∼12μm)兼容性好
　　CO2激光測距儀與熱像儀可以共用光學系統、掃瞄系統、接受機
和電源，從而使組合系統 結構緊湊，體積縮小，重量減輕，成本降
低。此外，它們在性能上也相容。
　　④效率高
　　燈泵Nd：YAG效率一般為1∼3%，最高不超過5%，而CO2激光器的
效率一般為10∼20%，高的 可達25%，從而可減小整機的重量和體積
。
　　目前，世界上戰技性能先進的主戰坦克，已裝備了CO2激光測距
儀。如美國的M1A1、M1A2， 韓國的88式，英國的「挑戰者」2等等，
CO2坦克激光測距儀的良好性能在海灣戰爭中得到了充 分的驗證，可
以預測，CO2激光測距儀將逐漸取代Nd：YAG激光測距儀。
2.5　將坦克火控系統納入車輛綜合電子系統
　　現代坦克火控系統的電子元件和電氣系統較多，從而導致車內布
線錯縱複雜，不僅佔用大 量的空間，而且其防護性能和可靠性也隨
之降低。若將坦克火控系統融於車輛綜合電子系統， 即以數據匯流排
為脈絡，將所有電子電氣系統聯成一個綜合系統，並為今後將要使用
的電子系統 留有介面，將目標探測與跟蹤、火炮控制、炮彈自動裝
填、部件工況監控、各種信息獲取與傳 輸、戰場指揮與控制、定位
導航等等，均納入車輛綜合電子系統，充分利用系統的冗余度設計
提高各子系統乃至整個系統的可靠性，利用數字傳輸速度快的優點縮
短反應時間和提高保密性， 通過快速傳遞信息，就能充分調動各個
作戰單元的作戰效能以達到提高整體作戰效能的目的。
　　法國的勒克萊爾坦克是按照車輛電子系統一體化的思想來設計的
。它的電子設備是圍繞著 一條數字數據匯流排配置的，大約有30臺8位
、16位或32位微處理機用來控制各部件的工作和對其 進行測試。通
過數據匯流排，各設備之間可以連續地交換數據，並且當部件發生故障
或損壞時， 可以對系統的結構重新安排。勒克萊爾坦克的車輛電子
系統能使坦克乘員將重要的信息傳遞給 其它坦克和較高級的指揮機
構，也可以從他們中接收信息。這些信息包括坦克的位置坐標、已
被探測到的敵方部隊的規模和位置、彈藥數量和油料剩餘量、坦克火
控系統以及其它各系統的 工作狀態等等。
　　美國陸軍已將「車際情報系統」(IVIS)配置到M1A2主戰坦克上。
IVIS的功能是由在標準車 輛電子系統硬體模塊上運行的軟體來實現
的。各部件間的聯繫通過雙冗余軍用標準1553B數據總 線。故障管理
軟體可以使一種設備代替另一種已出故障的相應的設備。例如，如果
火控系統的 炮塔電子系統發生故障時，車體電子系統可以承擔匯流排
控制器的工作，並可以為火控系統提供 彈道計算。
　　另外，美國M109A6型155mm自行榴彈炮、M2A3型戰車(由M2A2佈雷
德利戰車改進)和XM8裝甲 戰車火炮系統也已配備了車輛電子系統。
　　我軍裝甲兵數字化試驗部隊的數字化坦克，也裝有車輛綜合電子
信息系統。通過數據匯流排 將車內的主計算機、通信設備、火控系統
、推進、防護等電子系統聯成一體，實施信息的傳遞 與分配。對外
與連營組成信息網，對內採集車間信息，控制有關設備。
　　綜上所述，將坦克火控系統納入車輛綜合電子系統是未來主戰坦
克火控系統的發展趨勢， 而車輛綜合電子系統是數字化坦克不可缺
少的核心部件。它不僅可以提高整個車輛系統的可靠 性，而且還具
有良好的可擴展性，可減輕坦克乘員的工作負擔，便於與整個戰場
C3I系統連接 等優點，是今後的發展方向。
2.6　發展標準化、組件化、小型化的坦克火控系統
　　主戰坦克既是陸戰場上的突擊力量，也是眾多的反坦克武器的眾
矢之的。因此，主戰坦克 極易遭受到來自地面和空中武器的攻擊。
而坦克火控系統的各種電子部件和連接電纜等又是易 損部件，坦克
一旦中彈，火控部件的損壞在所難免。坦克火控系統如能實現標準化
和組件化， 既便於和平時期的維護保養，也便於戰時的勤務保障，
不僅節約了人力物力和財力，而且提高 了火控系統的再生率，從而
提高了主戰坦克的戰鬥力和生存力。另外，隨著各種高技術武器裝
備在主戰坦克上的廣泛應用，導致主戰坦克的車內空間越來越狹窄，
而火控系統的小型化可有 助於緩解這一日益突出的矛盾，從而為坦
克乘員提供更大自由度的活動空間，為坦克乘員戰鬥 力的充分發揮
創造更為有利的環境和條件。

(文章僅代表作者個人立場和觀點)