为什么坦克上的自拍杆这么稳定？技术解读“双向稳定器”工作原理

▲爱自拍的奥巴马

毫无疑问，这是个全民爱自拍的时代，从智能手机到自拍杆的发明，人们就在自己的镜头下展示自己的笑容。

▲魔幻自拍

▲自拍杆已经落伍了,无人自拍

其实，坦克才是真正的自拍狂魔，它有个天生的自拍杆。

在2015抗战胜利70周年93大阅兵上安装在99A型主战坦克炮口上的摄像头最为壮观，这可能是世界上最为强大的、结构简单坚固耐用自拍杆了。

▲豹2A6坦克360度环绕自拍

▲中国96坦克颠簸中自拍

▲M1A2SEP坦克摇摆自拍

为什么我自拍的照片有时会如此模糊？为什么几十吨重的坦克火炮在颠簸行进中的自拍影像却那么稳？

坦克具有高超的越野性能，车体在行驶中十分颠簸。坦克上的火炮如果想击中目标，仿佛跑马射箭，相当不易。而坦克炮稳定器是坦克行驶中自动地将炮膛轴线保持在赋予的空间角位置并能瞄准的一种控制系统。是现代坦克火控系统的重要组成部分，用以提高坦克行进间火炮射击的命中率。

▲中国坦克菊花方向射击

组成：

坦克炮稳定器分为单向稳定器、双向稳定器和三向稳定器。单向稳定器通常只稳定火炮的射角，亦称高低稳定器；双向稳定器同时稳定火炮的射角和射向；三向稳定器除稳定射角和射向外，还稳定侧倾角。前两种已广泛应用，后一种正处于研制试验阶段。按其动力驱动装置的结构，分为全电式稳定器和电液式稳定器。坦克炮稳定器主要由测量、放大和执行3部分组成。由于结构上有全电式和电液式之分，故其组成部件也随之而异。主要部件通常有：陀螺仪、信号放大器、功率放大器、伺服电机或液压马达、动力缸、操纵台及其他自动控制部件。

▲M4“谢尔曼”坦克单向稳定器结构

工作原理：

在双向稳定器中，一般采用两个独立的稳定回路，一个稳定火炮射角，一个稳定火炮射向。每个回路至少有1个陀螺仪。坦克行驶中，地形变化、车体振动和车辆转向时，安装在火炮上的陀螺仪测出火炮和炮塔的偏离角度、角速度和偏离方向，并输出稳定信号，经信号放大器和功率放大器放大后，传给火炮和炮塔的电气或液压驱动装置，立即产生一个与干扰力矩方向相反、大小相等的稳定力矩，驱动火炮和炮塔回到原位。这样，炮膛轴线便保持在赋予的空间角位置而得到稳定。

▲动手能力强的网友制作的豹2A6坦克模型火炮稳定性演示

发展：

坦克炮稳定器的应用始于20世纪40年代，最先研发的是垂直稳定器，苏联的Т-28坦克，美国的M3A1、M4“谢尔曼”等坦克，相继短暂安装或安装过单向稳定器。至于二战时德国，没有显著资料证明德国量产的坦克型号上安装有单向稳定器。首先是德国后期坦克虎、黑豹、虎王普遍采用交错负重轮和宽履带，本身行驶时的颠簸比较小，无需火炮单向稳定器。但也有种说法是虎式坦克有主炮弹簧式反向助力稳定器，在炮塔内靠最后的位置，下面一个钩子钩住火炮。这样，火炮在地面起伏不均的环境中可以起到上下缓冲和固定的作用。

▲苏联T-28B内构图，红圈处是火炮垂直稳定控制机构

最早的全电式双向稳定器于1943年在英国开始研制，1950年前后首先安装在“百人队长”式坦克上。苏联曾经在T-28研发过垂直稳定器，直到T54A（中国在1950年代中后期开始量产此型坦克，并命名59式坦克，火炮也装有液压式高低向稳定器。）出来后才恢复安装火炮稳定器，T54B安装更加先进的火炮双向稳定器。

▲T54演示

60年代以来，世界各国的主战坦克几乎都安装了双向稳定器。英、美、联邦德国还为坦克和步兵战车研制、试验了三向稳定器。

▲动手能力强的网友制作的M1坦克模型火炮稳定性演示

早前日本陆上自卫队展出最新10式坦克，在炮管上放置两杯红酒，在炮塔转动及炮管运动时，都不会令红酒跌下。而上世纪80年代德国陆军的豹 II 型坦同样放了一杯啤酒在炮管上，不过展示时的坦克是正在行驶中，一样稳如泰山。

▲日本陆上自卫队10式坦克演示

▲德国的豹式坦克“托酒飞奔”

坦克炮稳定器的发展趋势是继续提高稳定精度，扩大瞄准速度范围，减小体积，减轻重量，提高可靠性；广泛采用微电子技术和新的控制方法；实现系统故障的自检以及系统和部件的系列化、标准化、通用化和组件化；与火控计算机相连和火炮随动于瞄准线的稳定装置将被广泛采用。

▲德国的豹式坦克运动中开火

▲另一种稳定系统，看起来很逗比

在稳定的镜像中打击敌人，这是运动中坦克火炮的求胜追求，却意外地给坦克的自拍带来了出人意料的稳定自拍镜头。而在电影行业中，有一种特殊的车，与坦克的火炮稳定器有着异曲同工之妙。

1982年，在苏联军工业基地乌克兰，三位乌克兰电影设备工程师在基辅生产出让人惊叹的机械——“车载电控摇臂系统”。它最关键的技术是将汽车、电控摇臂、三轴陀螺仪稳定云台，三者进行结合，从而实现对高速行驶的车辆进行近距离跟拍。从此电影中的高速汽车拍摄进入了一个全新的领域。

1996年，俄罗斯臂被引进好莱坞。因为美国人实在记不住它的学名，就给他取了个外号叫作“俄罗斯臂”（Russian Arm），也许他们误认为是俄罗斯生产的吧。当今电影、高端广告如《速度与激情》、《变形金刚》等超级大片拍摄中，“车载电控摇臂系统”的身影无处不在。

▲比坦克火炮稳定系统更牛的鸡头稳定器

全民自拍的年代，科技改变我们的生活!

参考资料：

《中国军事百科全书·军事技术》

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