郝玉生，李斯宇

（1.北方自動控制技術研究所，太原 030006；2.中國北方工業(yè)公司，北京 100053）

坦克直瞄/間瞄射擊一體化火控技術

郝玉生1，李斯宇2

（1.北方自動控制技術研究所，太原 030006；2.中國北方工業(yè)公司，北京 100053）

直瞄射擊方式是目前坦克采用的主要射擊方式。直瞄射擊方式受戰(zhàn)場通視度及瞄準裝置視距的影響，最大射擊距離一般在5 km左右。間瞄射擊方式不需要直接瞄準目標，不受戰(zhàn)場通視度的影響，最大射擊距離主要取決于火炮及彈藥的性能，一般在10 km以上。未來坦克應具備直瞄射擊與間瞄射擊一體化能力。通過直瞄/間瞄射擊火控技術的對比與分析，提出坦克直瞄/間瞄射擊一體化火控方案。一體化火控具有新的技術特色，具有更強的綜合作戰(zhàn)能力，是未來坦克火控技術發(fā)展的一種趨勢。

直瞄/間瞄射擊，彈道模型，非瞄準線模式，間接瞄準線，一體化火控

0 引言

坦克以其火力、越野機動性、裝甲防護力三者的良好均衡，成為陸軍重要的地面突擊兵器，主要對付近距離敵方坦克、裝甲車輛、混凝土工事等目標。目前，直瞄射擊方式是坦克唯一的射擊方式，它依靠瞄準裝置直接瞄準目標進行射擊。受戰(zhàn)場通視度及瞄準裝置的視距的影響，直瞄射擊的最大距離一般在5 km左右，因此，目前坦克火控最大工作距離設計為5 km以下。

間瞄射擊方式不需要直接瞄準目標，不受戰(zhàn)場通視率的影響，射擊距離主要取決于火炮及彈藥的性能，因此，可以打擊直瞄射擊最大距離以遠的目標。未來坦克應具備間瞄射擊能力，用于實施遠距離火力打擊，摧毀或壓制敵方陣地、據點、指揮所等軍事設施，為我方裝甲車輛、作戰(zhàn)人員等提供火力支援。和直瞄射擊方式一樣，間瞄射擊方式將成為坦克火力運用的另一基本形式。

坦克非制導常規(guī)彈藥的最大射程一般在十幾千米至二十千米左右。在直瞄射擊最大距離之內，火控技術已經得到充分發(fā)展；在直瞄射擊最大距離到最大射程之間，火控技術的發(fā)展正處于起步階段。將直瞄射擊火控技術和間瞄射擊火控技術一體化（簡稱：一體化火控技術），是未來坦克火控技術發(fā)展的一種趨勢。

1 直瞄/間瞄射擊火控技術對比與分析

1.1 目標距離及方向信息的獲取

直瞄射擊火控：目標距離由激光測距機測量，目標方向由瞄準裝置指引。間瞄射擊火控：由衛(wèi)星定位系統(tǒng)及慣性導航系統(tǒng)組合提供本車定位信息，由其他指揮系統(tǒng)或偵查系統(tǒng)提供目標定位信息，根據本車定位信息以及目標的定位信息計算目標距離及方向。

1.2 彈道模型

彈道模型是火控技術的基礎，直瞄/間瞄射擊火控技術基于相同的彈道模型（射表或微分方程組），因此，直瞄/間瞄射擊火控技術的基本原理是相通的，這是直瞄/間瞄射擊火控能夠實現(xiàn)一體化的前提。

1.3 目標運動假定

為了避免技術實現(xiàn)的復雜性，傳統(tǒng)直瞄射擊火控對彈丸飛行時間內目標的運動規(guī)律作了較為簡單的假定：目標運動速度較低，以致在彈丸飛行時間內目標距離的變化可以忽略不計。實踐證明，這種假定基本符合地面目標的實際情況，本文仍然沿用這一假定。

對于間瞄射擊火控，一般采用“目標靜止”假定，這是因為間瞄射擊火控主要對付遠距離目標，彈丸飛行時間較長，而預測較長時間內目標的運動規(guī)律是異常困難的。

1.4 彈道解算

彈道解算的任務是在水平坐標系（一般為球坐標系）中求取火炮的射擊諸元，解算的依據是射表或微分方程組。目前坦克火控彈道解算采用的主要依據是射表。

由于直瞄射擊火控和間瞄射擊火控獲取目標方向的手段不同，體現(xiàn)在彈道解算上的差異主要有兩點：

第1，高程差修正量。一般的間瞄射擊火控需要計算高程差修正量，直瞄射擊火控是通過將高低射角直接疊加在瞄準線之上的方法達到同樣的修正目的；

第2，目標方向。一般間瞄射擊彈道解算所使用的水平坐標系是大地坐標系，方位射角的基準是南北軸，目標相對正北方向的方位角是方位射角的一部分；直瞄射擊彈道解算所使用的水平坐標系并非大地坐標系，方位射角的基準是瞄準線（嚴格講是瞄準線在水平面內的投影），因而不需要測量目標相對大地正北方向的方位角。

1.5 傾斜處理及姿態(tài)測量

彈道解算是在水平坐標系中進行，但射角裝定操作是在車上進行，而車一般呈傾斜狀態(tài)。因此，就普遍情況而言，只有將水平坐標系下的射角轉換到傾斜坐標系下才能進行裝定操作。理論分析證明，射角的坐標轉換和姿態(tài)傳感器（橫傾傳感器、縱傾傳感器、尋北裝置，下同）的安裝位置直接相關。

對于直瞄射擊火控，在傾斜坐標系中還必須修正目標運動以及瞄準線和火線方向及回轉中心不一致造成的射角偏差。目前的直瞄射擊火控，姿態(tài)傳感器安裝在炮塔上，而且只有橫傾傳感器沒有縱傾傳感器（不需要尋北裝置），在炮塔縱傾角較大時必將產生較大的射擊誤差。

間瞄射擊火控姿態(tài)傳感器的安裝方案有3種選擇：

第1種方案：將傾斜傳感器和尋北裝置直接安裝在火炮上，直接監(jiān)測火炮的高低角和偏北角而進行射角的裝定操作，不需要進行坐標轉換。這種安裝方案可以實現(xiàn)所謂“一次調炮”；

第2種方案：安裝在車體上，適于有人、無人炮塔或頂置火炮等武器系統(tǒng)；

第3種方案：安裝在炮塔上，適于有人、無人炮塔等武器系統(tǒng)。

1.6 位置伺服控制

位置伺服控制的一個重要任務就是自動控制火炮或瞄準裝置裝定射角，關鍵控制元件是角度傳感器。直瞄射擊火控射角裝定相對于瞄準線進行，需要的角度傳感器包括：火炮高低角傳感器、瞄準線高低角傳感器、瞄準線方位角傳感器。一般的間瞄射擊火控射角裝定相對于車體進行，需要的角度傳感器包括：火炮高低角傳感器、炮塔方位角傳感器。當位置伺服控制達到平衡狀態(tài)時，火炮或瞄準裝置處于規(guī)定的射角位置。

2 直瞄/間瞄射擊一體化火控方案

2.1 一體化途徑與目的

通過系統(tǒng)資源的梳理整合、傳感器信息的共享、工作模式的集中規(guī)劃、解算流程的統(tǒng)一設計、控制結構的綜合優(yōu)化等技術途徑，使直瞄/間瞄射擊火控一體化，達到提升系統(tǒng)全射程綜合作戰(zhàn)能力的目的。

2.2 工作模式及解算流程

按照瞄準裝置工作與否，一體化火控的工作模式分為非瞄準線模式和瞄準線模式。在每種模式下，按照射角裝定的操作主體，分為手動裝定工況和自動裝定工況。手動裝定工況，射角裝定操作由人工完成；自動裝定工況，射角裝定操作由計算機自動完成。

非瞄準線模式，完全摒棄瞄準裝置，射角裝定的基準是車體坐標系。非瞄準線模式自動裝定工況解算流程如圖1所示。

圖1 一體化火控非瞄準線模式自動裝定工況解算流程圖

瞄準線模式依賴瞄準裝置，射角裝定的基準是瞄準線。瞄準線模式有6種工況：直瞄射擊穩(wěn)像、裝表及手動工況；間瞄射擊穩(wěn)像、裝表及手動工況，其中，直瞄射擊穩(wěn)像、裝表工況，間瞄射擊穩(wěn)像、裝表工況均屬于自動裝定工況。直瞄射擊穩(wěn)像及裝表工況與傳統(tǒng)的直瞄射擊火控系統(tǒng)完全相同；間瞄射擊穩(wěn)像及裝表工況除目標的瞄準過程外，其他與傳統(tǒng)的直瞄射擊火控系統(tǒng)相同。在間瞄射擊穩(wěn)像或裝表工況下，目標位置、瞄準線的空間方向以及瞄準誤差等信息均是通過計算而得，并顯示在終端設備上，人工通過操縱臺直接（穩(wěn)像）或間接（裝表）操縱瞄準裝置使瞄準誤差趨于零并保持，即可認為目標已瞄準。直瞄射擊穩(wěn)像及裝表工況和間瞄射擊穩(wěn)像及裝表工況共用瞄準裝置。

瞄準線模式自動裝定工況解算流程如圖2所示。

圖1和圖2中，各符號的定義如下頁表1所示。

一體化火控工作模式如圖3所示。

2.3 位置伺服控制結構

采用綜合優(yōu)化設計方法，將直瞄射擊火控位置伺服控制結構和間瞄射擊火控位置伺服控制結構合二為一，構成一體化火控位置伺服控制結構，如圖4所示。

圖2 一體化火控瞄準線模式自動裝定工況解算流程圖

圖3 一體化火控工作模式

圖4 一體化火控位置伺服控制結構

表1 圖1和圖2中各符號的定義

圖4中，解算器1為火炮高低角傳感器，解算器2為瞄準線高低角傳感器，這兩個傳感器的基準均是炮塔座圈平面；解算器3為瞄準線方位角傳感器，基準為炮塔正前方，因此，它的輸出就是火線和瞄準線的方位差角；解算器4為炮塔方位角傳感器，基準為車體正前方。解算器1和解算器4的輸出即為火炮在車體坐標系下的角坐標，用于非瞄準線模式射角的裝定；在非瞄準線模式下，瞄準鏡處于基準位置，以保證瞄準鏡安全；解算器1和解算器2的差值、解算器3的輸出，即為火線和瞄準線在車體坐標系下的相對角坐標，用于瞄準線模式射角的自動裝定。

2.4 系統(tǒng)組成

一體化火控系統(tǒng)基本組成如圖5所示。

圖5 一體化火控系統(tǒng)基本組成

3 一體化火控系統(tǒng)主要技術特征

如表2所示。

表2 一體化火控系統(tǒng)主要技術特征

4 結論

坦克直瞄/間瞄射擊一體化火控技術，將通常的非制導火控系統(tǒng)的工作距離擴展到坦克炮整個射程，使坦克具備了超視距打擊目標的基本能力，是未來坦克火控技術發(fā)展的一個方向。與通常的坦克火控系統(tǒng)相比，直瞄/間瞄射擊一體化火控系統(tǒng)具有更多、更靈活的工作模式，綜合作戰(zhàn)能力更強，能夠適應未來復雜的戰(zhàn)場形勢。

［1］郭錫福，趙子華.火控彈道模型理論及應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1997.

［2］閆章更.射表技術［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2000.

［3］朱競夫，趙碧君，王欽釗.現(xiàn)代坦克火控系統(tǒng)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［4］李質明.炮兵射擊理論［M］.長沙：國防科技大學出版社，2003.

［5］趙新生，舒敬榮.彈道解算理論與應用［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2006.

Target Directly/Indirect Aimed in Integration Fire Control Technology

HAO Yu-sheng1，LI Si-yu2
（1.North Automatic Control Technology Institute，Taiyuan 030006，China；2.China North Industries Corporation，Beijing 100053，China）

Direct aiming mode is the main method in tank used currently.It is influenced by the battle intervisibility and aiming device LOS，its maximum aiming range is general 5 kilometers.Aiming arget in direct is not needed in indirect aiming mode，and it is not influenced by the battle intervisibility，the maximum aiming range depends on the performance of the guns and ammunition，above 10 kilometers in general.Tank in future should have the ability of the integration of direct and indirect aiming.According to the comparision and analysis between direct and indirect aiming in fire control technology，tank direct/indirect aiming in integration fire control scheme is proposed，it has new technology future，having the increased comprehensive capability，and is a development tendency of tank fire control technology.

direct/indirect aiming，ballistic model，not line of sight model，indirect line of sight，integration fire control

TJ811

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.08.037

1002-0640（2017）08-0164-05

2016-06-14

2016-08-11

郝玉生（1962- ），男，山西昔陽人，研究員級高級工程師。研究方向：坦克裝甲車輛火控系統(tǒng)總體技術。