科普贴 简说坦克火炮稳定装置

作者：弹痕

曾几何时，德国豹2坦克炮管上放着啤酒杯疾驰，还能保证红酒不洒的绝技着实让军迷朋友们好一番艳羡。毕竟运动中的坦克火炮上能搁得住啤酒杯，说明坦克火炮即使在运动中也能保持优异的指向性，这对于提高坦克行进射击精度的意义无需多言。

当99A坦克又是放扳手又是放玻璃杯展示火炮稳定性，而且连托盘都没放一个的时候，说明咱们的稳定装置性能已经站在了第一梯队的位置。那么，坦克火炮是如何实现稳定的呢？

为什么同样的展示日本10坦克就会演砸了呢？要弄清楚这些问题，就需要从坦克火炮稳定装置的基本原理说起。坦克火炮稳定装置分为垂直稳定装置和水平稳定装置，不同的坦克火控系统所采用的火炮稳定装置在结构和实现方式上有较大差异，但基本原理大致相通。

我们知道，坦克在行进时车体随着地形的起伏而振动，与车体连接的火炮自然也会随之俯仰运动。车体在水平方向转向时，也会通过炮塔座圈摩擦力矩带动炮塔，使其在水平方向上偏离原来的位置。

这样，当坦克在行进时火炮很难保持固定的指向。如果不能在行进间保持火炮稳定，即使能实现行进间的精确瞄准，也无法保证行进间射击的精度。而随着坦克主炮口径的增加，火炮自重提高带来的稳定性问题也更加突出，即使是短停射击也需要比过去更长的准备时间。

到了20世纪30年代，工程技术人员开始尝试为坦克安装垂直稳定装置，苏联T-28中型坦克是第一批安装垂直稳定装置的先行者。理论上，垂直稳定装置能够有效提高作战中的坦克主炮的指向性，改善火炮射击条件，提高短停射击首发命中率和反应时间。

但二战期间的坦克乘员们，无论是苏联的还是美国的，都普遍不买这套装置的账。坦克火炮垂直稳定装置的原理非常简单，它通过一个由基座固定于火炮摇架上的双自由度陀螺仪感知火炮俯仰角度的变化，陀螺仪的角度变化经旋转变压器转换为交流电信号，交流电信号经放大电路放大后驱动液压控制系统向火炮身管施加一个与俯仰方向相反的驱动力，从而使火炮保持垂直方向上的稳定。

水平稳定装置原理也大致如此，只不过火炮在水平方向的稳定由炮塔电机驱动炮塔来实现。无论是垂直稳定装置还是水平稳定装置，其稳定精度都会受到系统干扰误差和陀螺仪信号误差的影响。早期垂直稳定装置之所以不受待见，很大程度上是因为系统误差和陀螺仪信号误差过大，无法满足实际做需要。

例如稳定装置该工作的时候不工作，或者补偿角度不够，甚至火炮明明是在上仰运动，可垂直稳定系统还在继续驱动火炮上仰，反而增加了短停射击的难度，甚至贻误战机。对于早期安装双向稳定装置的坦克而言（苏联T-54B型坦克、英国“百人队长”坦克），虽然火炮稳定性有了较大的改善，坦克观瞄系统的性能也有了较大的提升，理论上已经具备了行进间射击的能力。

但由于稳定装置误差的存在，这些坦克在行进间射击的射击精度依旧有限，精准射击依旧以短停射击为主要方式。直到20世纪80年代，坦克稳定装置电路元件灵敏度和液压系统的驱动精度有了质的提升，尤其是单片机和各种传感器被更加广泛的运用到稳定装置中，双向稳定装置才真正满足了坦克行进射击的需要。

在弄清了坦克火炮稳定装置的基本原理后，我们再来试着分析10式坦克演示失败的原因。10式演示的视频中，演示才刚刚开始，坦克还只是在原地转动炮塔和车体，放置在炮管前段的高脚杯就摔落了。这其中固然有高脚杯重心高的因素（德国豹2A6演示视频最后取杯子的时候明显看出杯子和炮管有沾粘的迹象，99A用于演示的扳手和玻璃杯明显重心比它低），但即使抛开这一点。

我们还是可以看出当炮塔和车体开始运动后，10式火炮身管有明显的上下颤动，这从高脚杯中红酒的状态就可以看出来。而在豹2坦克的红酒演示和99A的玻璃杯演示中，这一状况并不明显。所以弹痕认为，10式演示失败的原因出在垂直稳定装置上的可能性更高一些（即使把高脚杯沾在炮管上，酒洒出来的迹象也很明显了）。

通过前面对垂直稳定装置原理的介绍我们可以知道，垂直稳定装置的稳定精度主要受系统干扰误差和陀螺仪稳定误差的影响。而在系统稳定误差中，电路元件的灵敏度、液压系统的工作稳定性和驱动精度都是造成误差的重要因素。如果之前我们所听说的日本电子工业的神话都是真实的，那么问题很可能出在液压系统上。

也就是说，陀螺仪感知的火炮运动状况、电路给出的电信号等数据都是准确的，稳定器计算机所做出的指令也是正确的，但液压系统在接收了正确的指令后，并没有做出正确的回馈，导致补偿驱动和火炮实际位移量之间存在较大差异。弹痕之所以分析问题出在液压系统上，除了出于对日本电子工业神话的信任，还因为日本90式坦克就曾经出现过“漏油”事故，虽然那次泄漏的是变速箱润滑油，但至少说明日本坦克工业在油路设计和工艺上还是存在短板的。

当然，弹痕对于坦克火炮稳定装置的介绍非常粗陋，以本文有限的篇幅和本人有限的水平，是很难进行细致解析的。而关于10式坦克演示失败原因的分析，也仅仅是为了方便读者朋友对于该装置的认识，从可能的角度所作的推测，并非作为定论，真正的分析是需要足够的信息作为支撑的，这恰恰是弹痕有限的信息获知量所无能为力的。