光电技术在坦克中应用的发展历史与前景展望

光电技术在坦克中应用的发展历史与前景展望【摘要】坦克作为一种武器常见、发挥威力又很大。光电观瞄仪器之于坦克恰如眼睛相当于人体,它能够帮助搭乘士兵搜索瞄准目标并稳定瞄准线。因此,它对坦克的整体作战的表现影响极大。本文内容为坦克用光电系统的应用历史、应用现状及未来的发展趋势的一个概述。

【关键词】坦克光电系统光电技术在现代战争中,坦克既很常见、发挥威力又很大。作为一种武器,1915年它首次于英国军方应用于战场,迄今为止已有一个世纪。外装甲、主发动机、火控系统、火炮、观瞄具几乎都有所改进,性能也已经有了大幅度的提升。在作战过程中,坦克火炮的对目标的反应时间和射击精度无疑能够大幅度影响战局。因此,光电观瞄仪器之于坦克恰如眼睛相当于人体,它能够帮助搭乘士兵搜索瞄准目标并稳定瞄准线。因此,它对坦克的整体作战的表现影响极大。本文内容为坦克用光电系统的应用历史、应用现状及未来的发展趋势的一个概述。

一、坦克用光电系统的发展过程在设计之初,坦克的观瞄功能是通过简单地将光学和机械结合的光学仪器实现的,也没有安装现代坦克普遍配备的稳像装置,这是不可能的，以反映在目标时间，稳定瞄准，不能准确地在行军期间拍摄所述目标，以及在移动目标不能瞄准。瞄准和射击精度不高，而且功能单一。显然，从战场上的实际情况有很大不同。需要，也有明显的不足。在实战中，一个固定目标中速弹丸的第一命中率900米的距离内的50％。当距离超过900米的命中率显著下降。为了在实战中完成在行进间对静止或运动目标进行瞄准射击的作战目标,世界各国都开始自行研发坦克火控系统和光电瞄具。自上世纪60年代以来,用于坦克火控系统的研发经费在各国都是逐年增加。在20世纪70年代之前,坦克夜视仪器通常使用主动红外设备,这些设备没有隐藏并且很容易被敌人发现并成为攻击的目标。自20世纪70年代以来,采用了低光夜视装置(包括第一代和第二代图像增强器)和低光电视。在星光条件下,两者之间的距离可以达到1000米以上。在20世纪80年代早期,第一代无源红外热像仪开始装备在M60A3,M1和Leopard2等坦克上。低光夜视装置与星光和月光之夜的距离有限,容易受到烟雾等外界干扰的影响。它无法找到伪装的目标。热成像仪克服了上述低光级夜视装置的缺点。目前,红外热像仪中使用的大多数探测器都是汞分离的,工作波段为8到14微米,坦克的识别距离超过2000米,距离为4到5公里。未来的坦克将配备基于凝视焦平面阵列设备的第二代红外热像仪。伴随着电子元器件的技术革新及自动控制技术逐步发展与提高,微电子技术及计算机技术的改进与应用,光电瞄准具的稳像功能成为了各国技术人员的研究重点。激光技术的发现和发展为坦克火控系统推动了激光测距功能的发展。坦克用光学仪器自此发展成为一种功能多样,结构复杂的光电仪器,能够满足士兵可见光瞄准、激光测距、稳像的多种复杂需求,性能得到显着改善。在1200米的距离,固定目标的首次命中率约为50%。第三代坦克火控系统从机械弹道计算机演变为机电模拟弹道计算机,并开始使用一些弹道修正传感器。原始距离为1400米的固定目标的首次命中率约为50%。在第四代主战坦克的也慢慢实现时，罐景点不限于上述类别中，有全息反光镜，低光夜视，热成像，主动红外夜视，激光瞄准仪，激光测距仪，距离选通激光成像系统等等，充分保证昼夜，夜间和距离测量的独立稳定性。采取这些措施后，无论是在白天还是在夜晚，无论是在休息还是在旅行期间，坦克都能够射击静止或移动目标。在2000m的距离内，原始目标在固定目标上的首次命中率可达到90％。

二、目前世界主要国家坦克光电仪器的配置2-1中国99改99型主战坦克，也称为ZTZ-99主战坦克，是中国陆军的新一代主战坦克。它最初出现在2009年的国庆阅兵式上，位于装甲部队的第一个方阵。99型射击控制系统集成了双轴稳定系统，车辆长度瞄准器，炮手瞄准器（包括红外摄像机和激光测距仪），其中后两者大量用于光电相关技术。99型油箱采用“抗稳定图像”稳定技术。与之前的85-IIM和96型“低稳定图像”相比，99型排放控制系统的“抗静电图像”技术与西方国家一线作战坦克达到了相似的高度：视线视线可以独立稳定地操作，观察镜直接通过稳定系统，使瞄准点与目标一致，没有其他影响条件;火炮武器系统独立进行稳定与动作,根据炮手对目标的瞄准点与测距结果由计算机控制射击参数。与此同时，世界上第一个配备顶级激光眩光抑制干扰装置的主战坦克是99型，它可以摧毁和干扰敌方观察设备。它有一个主动激光警告/阻力系统，包括激光警告系统（LWR）和致盲激光发射器（LSDW）。还配备了激光通信/敌人和我识别系统。当LWR接收敌方激光信号时，系统自动校准信号源的方向。炮手和船长座椅都有LSDW控制接口。当按下按钮时，系统会在1秒内自动瞄准LSDW，并且可以发射高能量致盲激光来干扰和摧毁敌人的光学传感器，甚至会损坏其他观察者的观察仪器操作员的眼睛。

2-2美国的主战坦克M1A2M1A2主战坦克(M1A2AbramsMainBattleTank[1])是目前美国陆军装备的数量最多的主战坦克。它配备了先进的车辆间信息系统和战场管理系统，最新型号M1A2SEP。作为美陆军装备最广泛的主战坦克,其中凝聚的高科技设备种目繁多。车长独立热像仪和车长指挥塔是其中具有代表性的光电设备。

车长独立热像仪(CITV)M1A2坦克最重要的特征之一。它能够捕获潜水瞄准器的目标，这可以大大提高坦克满足能见度（如夜晚和厌恶）的能力。

车长指挥塔(CWS)改进后的潜望镜安装在重新设计的指挥塔上，舱口和机枪座也加宽。消除了高空机枪的电动和手动控制机构，使驾驶员更容易发挥主导作用。

2-3俄罗斯的主战坦克T-95继T-90主战坦克之后，俄罗斯开发了新一代主战坦克--T-95主战坦克。T-95战斗坦克采用“狩猎-J”型火控系统，响应精确的目标信息可通过光学，热成像和红外线等多种路径传输到火控系统。火控系统还包括激光测距仪，可以自动选择，识别，跟踪等日夜移动目标，大大缩短从发现到拍摄的时间，提高拍摄精度，操作简单，反应灵敏。另外，机长和炮手的范围都有自动跟踪功能，两者可以相互切换，实现信息共享[1]。在T-95还配备了一个新的火控制系统，包括先进测距仪和雷达。它具有多种功能，如自动跟踪，识别和昼夜目标的选择，从发现缩短时间推出，并保证任务率。超过85％。该炮的长期景点都配有自动跟踪，并且可以切换共享。坦克运动精度接近停止间射击精度，具有打猎/蛇的能力。

2-3德国的主战坦克豹系列德国豹A1坦克上的光电观瞄仪器包括了车长周视瞄准镜、炮长瞄准镜和辅助瞄准镜。车长镜的倍率在6-20x间可变;炮长镜的倍率为8x,具有瞄准和光学测距功能。车长配有主动式红外瞄准镜,它的最大瞄准距离为1.2km。德国的豹2改1型坦克是北约的王牌坦克,配有周视车长观瞄镜和炮长瞄准,包括可见光、热像瞄准镜和Ndyad激光测距机;其热像仪的图像可传输到车长的监视器上,使车长能在低能见度下或夜间独立进行观察、指挥、瞄准及射击。

2-4法国的主战坦克勒克莱尔[2]法国80年代中期开始研制勒克莱尔坦克。它的射击控制系统主要由激光测距机、热像仪、车长观察瞄准镜、炮长瞄准镜和一套全电子伺服控制器组成,高度自动化,[2]一分钟内能够攻击6个目标,平均每10秒就能攻击一个目标。勒克莱尔坦克上的HL70型车长稳像瞄准镜能够在4.6km的远距离上发现目标,在2.6km距离上识别目标。法国军方还为勒克莱尔坦克研制了观瞄-制导装置的干扰压制系统。大多数反坦克武器都需要操纵者用观瞄仪器对坦克进行瞄准和保持一定的瞄准时间,观瞄压制系统用来应对反坦克武器,保护己方兵力是很有效的。

2-5英国的主战坦克挑战者I型英国挑战者I型坦克的光电系统包括了具有独立稳定功能的车长可见光观察瞄准镜、炮长瞄准镜、炮长车长共用的一套TGOS热成像摄像机和激光器。车长镜和激光测距仪能够控制和发射主炮,超越炮长进行越权操纵。

2-6日本的74式主战坦克与欧洲国家的第二代主战坦克相比,日本的74式主战坦克的火控系统性能相对先进。它的火控系统上的光电系统主要包括红宝石激光测距机、车长观察瞄准镜、炮长瞄准镜等,主动式红外夜视装置在夜间能瞄准1km外目标。四、坦克上装备的光电系统在过去的时间里随着技术进步也在逐渐发展提高,笔者认为,其进一步的发展应表现出如下趋势:

4-1体积小,功能多车长镜和炮长镜的体积由于炮塔体积的限制都不可能无限扩大下去,同时坦克车体尽可能轻便也能带来很大的战略优势,因此,设备就要做到小型化微型化。而为了使坦克在行进间对运动目标进行准且瞄准和射击,炮长镜和车长镜上都应该配有可稳定瞄准线的双向陀螺稳像系统,功能日趋复杂。光电系统正朝着功能多、体积小、性能复杂的方向发展。

4-2光电子技术的应用日趋复杂成熟光电系统现在能够在夜间和不良气候条件下对目标进行观察和瞄准,正是因为以微电子、红外、微光、激光、计算机技术为基础的光电子技术的大量应用。在未来,这些技术的应用只会变得越来越广泛深入。多种光电传感器的应用明显提高了坦克的作战能力和技术性能。

4-3提高光电系统的可靠性坦克在射击时会产生很大的后坐力,会不可避免地对光电系统产生冲击;而在行进中光电观瞄仪器要由路况影响受到剧烈的颠簸和振动。这些冲击和振动都有可能会使光电仪器的传感器传感轴线移动或使陀螺仪损坏,从而破坏光电系统的稳定性和可靠性。因此,我们急需重视且应尽快提高光电观瞄仪器的可靠性,使其能够适应更广泛的环境,应用更加耐久。

4-4光电系统的智能化发展美国正在研制一种新型坦克光电观瞄仪器和火控系统,它对目标优先排序、自动跟踪,按优先度自主射击5-7个目标。全电子伺服系统应用在光电系统中,有高度自动化,对目标有反应速度快等诸多优点。同时智能系统还有利于士兵操作,人机一体,快捷简便。

4-5更重视模块化设计[3]为了控制成本,仪器的安装、维修和更换应该尽可能简便轻松,设计时就会根据功能将仪器