战车火控系统是如何工作的

君度--自由悠闲

现代各种装甲战车，如坦克、步兵战车等，无论是履带式的还是轮式的，只要配备了车载武器，为了能够迅速准确地消灭敌方目标，通常都要装备火控系统。火控系统的发展概况，笔者在《浅谈坦克火控系统》一文（发表于《军事力量》第2、3期）中曾经做过简要介绍。那么战车火控系统是如何工作的呢？笔者在此以射手的角度，简单介绍一下火控系统的工作原理。
相信对战车火控系统有所了解的读者都知道，第二次世界大战之后，战车火控系统的发展大体已经经历了三代，第一代可以称为原始火控系统，只配备了简单的光学瞄准镜和火炮稳定器，射手需要人工确定和装定表尺，并且控制火炮通过瞄准镜瞄准目标和击发，那时也可以说火控系统的主要功能都是由射手完成的，射手的大脑就是简易的弹道计算机，此时战车还只能在停止间和短停间进行射击；第二代火控系统是简易火控系统，采用了测距仪、弹道计算机、传感器、火炮稳定器，火控系统已经可以在射手的控制下自动测量数据、计算射击诸元、装定瞄准角和方向提前量，射手只需要再次精确瞄准目标就可以发射，可以在停止间和短停间完成射击任务，射击精度大大提高；第三代火控系统是指挥仪式火控系统（国内习惯上称为稳像式火控系统），在上一代火控系统的基础上，实现了瞄准线的独立稳定，可以实现战车在行进间对运动和不动目标的准确射击。
无论是哪种火控系统，要想准确命中目标，射手和火控系统要考虑的事儿都差不多，只不过区别在于是用人脑还是用电脑。那么这些要考虑哪些因素都有哪些？让我们先来看一看影响命中目标的因素。

影响准确命中目标的因素
笔者在《如何才能打得准》一文（发表于《海陆空天惯性世界》第67期）中，曾比较详细地介绍过影响射击精度的各项因素。在此把射手和火控系统在射击中考虑的主要因素再几句。
气温：气温越高，空气密度越小，弹丸所受的空气阻力就越小，速度降低越少，射程越大。
气压：气压越高，空气密度越大，对弹丸的阻力就越大。
海拔高度：海拔高度越高，空气密度就越低，对弹丸的空气阻力就越小。在计算射击诸元时，由于气压和海拔高度对弹丸的影响相当，往往只计算其中一项。
横风：旋转稳定的弹丸，受横风的影响相对较小，一般都会偏向下风方向；尾翼稳定的弹丸受横风的影响就比较大，弹丸一般偏向横风的上风方向。
耳轴侧倾：车载武器射击中，车辆很难找到一个绝对水平的射击阵地，往往会有左右的倾斜，这样就使射弹在方向上偏向下坡方向，同时使弹丸的射程减小。
弹重：弹丸质量对射击精度的影响有正反两方面。一方面，弹丸质量增大会使弹丸的初速降低，从而使射程减小；另一方面，弹丸质量增大又使弹丸的存速性提高，使弹丸的射程增大。正反两方面影响的结果，在近距离上，随着弹丸质量的增加，弹丸的射程减少；在远距离上，随着弹丸质量的增加，弹丸的射程又在增大。
药温：药温是指弹药内装填的发射药的温度。火药温度高，燃烧速度就会增大，火药气体的最大压力也会增大，使得弹丸的初速和射程增大。
炮膛磨损：炮膛磨损后，弹丸的装填位置比磨损前向前移，使得火药初始燃烧的容积增大，燃烧速度降低，最大压力也降低，弹丸初速也随着减小。
偏流：线膛枪炮发射的弹丸，在膛线作用下会产生高速旋转，所以能在高速飞行中保持稳定。但是这种高速旋转同时也会使弹丸偏向一侧，右旋弹丸的弹着点就偏向右侧。射程越远，偏得越大。
视差角：在各种战车上，瞄准镜的安装位置不可能与火炮、机枪的身管非常接近，它们之间都有一定的距离，所以，在非校正距离上，瞄准零线与身管轴线之间就不会相交，甚至有很大的距离。这就是视差角。
距离：只有获得准确的至目标距离，才能准确地装定瞄准角，准确地命中目标。对于直接瞄准和间接瞄准射击的武器来说，准确地测定至目标的距离都是非常重要的。由于坦克炮具有初速高、弹道低伸的特点，直射距离很大，命中界也比较大，实践证明，只要射手判定战车至目标的距离准确，命中率是相当高的。但能否快速准确地判定出至目标的距离，这对射手不能不说是一个严峻的考验。
方向提前量：战车在战场上经常需要进行运动，而对方的目标也经常处于运动状态。相信读者都理解，瞄准射击运动目标时一定要有提前量，这个提前量如何才能准确得到，对于射手和火控系统都是一个很严峻的考验。比如在图中，目标坦克由左向右运动，直接瞄准目标（图中A坦克）射击，等炮弹飞到目标所在距离上的时候，坦克已经开走了一段距离，炮弹就打不上目标了，所以在瞄准时必须有一定的提前量，也就是瞄准目标运动方向的前方（在图中就是B坦克），炮弹才能打中坦克。
不看不知道，一看吓一跳。原来要想打中目标，射手还需要考虑这么多问题，看来当一个合格的战车射手不是想象中那么容易的。到底怎么不容易，我们还是先看看无火控系统的战车上，射手是如何进行射击的。

无火控系统时，射手如何进行射击

射手要完成射击，一般的过程是：发现目标，判定距离，决定表尺，判定方向提前量，装定表尺，选择瞄准指标，，选择射击方法，瞄准，击发。下面我们就一个步骤一个步骤地来说一说，射手是怎么射击的。

发现和指示目标

我军原副总参谋长吴铨叙上将曾说过，打仗就是打目标。要想瞄准射击目标，首先要知道目标在哪里。坦克、步兵战车主要是对战场上可以直接观察的目标瞄准射击的，也就是以直接瞄准射击（直瞄射击）为主。战车射手知道目标在哪里，就是要用自己的眼睛直接观察到目标的位置。在坦克内射手的位置通常要比车长低一点，别看低这么一点，观察战场的能力却比车长差了不少。所以，射击中通常都是车长先观察到目标，在用一定的方法通知射手，用术语讲这叫指示目标。车长可以用口令通知射手，如“正前方独立家屋右侧敌坦克”等等，也可以用其他简易信号，比如拍射手右肩就是让射手向右调炮搜索目标等等，有些无火控系统的坦克上已经装有稳定器（双向稳定器，或者高低向稳定器加炮塔电传动装置），车长还配备了目标指示器，车长就可以直接操作目标指示器，使火炮直接指向目标所在的大体方向，用这种方法简单快捷地向射手指示目标。此外，车长还需要决定车辆采用什么射击方式（停止间、短停间还是行进间对目标射击）、用什么武器（坦克炮、并列机枪还是高射机枪）、用什么弹种（穿甲弹、破甲弹还是榴弹）射击目标。

判定距离

射手发现目标后，下一个动作就是判断出坦克至目标的距离。这一步是决定能否命中目标的关键步骤。对于无火控系统的坦克来说，目测法最简单，对仪器、设备要求最低，但误差也最大，对人员技巧要求最高。战车有一个突出的特点，就是人员处于厚厚的装甲包围之中，只能通过观瞄仪器对外观察，视界非常狭小。所以，在车内目测判定距离时，受到视野的限制和车辆运动中车体振动的影响，准确地判定目标的距离是非常困难的。而且，目测判定距离的精度受到各种因素的影响，比如目标的体形大小、颜色、可见程度，目标的背景，空气能见度和光线的方向和亮度，目标所处的地形，观察者的视觉能力和判距经验、技巧等。要想准确目测出至目标的距离，需要长期的训练和实践，经验是最重要的。说到底，目测判距基本上就是一个字：猜！当然，经验越多，猜准的概率越大。一般我们说，在生疏的场地上进行实弹射击，能首发命中目标不是射手的本事有多大，只能说他运气好；首发打不中，但是能立刻判断出射弹的落点偏了多少，并且次发命中，这个射手可不简单。很多二战中很多德军坦克炮手的回忆录里，动不动就一次战斗击毁对方几十辆坦克，这种回忆录我看广大军迷完全可以选择性无视。

决定表尺

射手判定出至目标的距离后，就需要决定要装定的表尺。这个表尺与目标的距离有很大关系，一般来说，对多远的目标射击就应当装定多大的表尺。决定首发表尺的方法通常是把判定出的距离规整成整百米数，比如目测判定至目标的距离是1150米，那么首发表尺就可以装定1200米。

判断方向提前量

无火控系统时，坦克通常都是在停止间或短停间进行射击，也就是说坦克在发射时是静止的。如果目标也是静止不动的，那么射手就可以装定表尺，进行瞄准射击了。如果目标是运动的，射手还需要决定方向提前量。方向提前量，其实就是在从炮弹出炮口到命中目标的时间内，目标在方位向上运动了多少。显然，要决定方向提前量，就需要知道炮弹的飞行时间，还需要知道目标在方位向上的运动速度。炮弹的飞行时间是随着射程的增大而增大的，射手已经目测判定了至目标的距离，至于在这个距离上射手选定的弹种到底需要飞多长时间，这就要看射手的内存的数据库（大脑）里有没有记录和能不能及时查到数据了。目标的运动速度主要还是要靠射手的目测判定。为了好记好算，一般都会总结出一些简单的算法。比如T54坦克的100毫米坦克炮穿甲弹和全装药榴弹，射击横方向运动的目标时，方向提前量一般都是用目标运动的速度（千米/小时）乘以0.4，那么射击运动速度20千米/小时的目标，射手就可以很方便地计算出提前量是8个密位。

选择瞄准指标

首发表尺和提前量都知道了，射手还需要决定用哪个瞄准指标瞄准目标进行发射。所谓瞄准指标，就是瞄准镜里刻制在分划镜上的各种瞄准标记。还是以苏式坦克常用的特沙镜为例，瞄准镜视场中央是一个大箭头，这就是通常所说的中央大指标；大箭头两侧还有一些小箭头和小竖线，这就是侧方指标，这些侧方指标是等间隔排列的，相邻两个侧方指标之间的间隔是2个密位。如果射击不动目标，射手就可以在装定表尺之后，直接用大箭头顶端对准目标中心；如果射击运动目标，射手就需要用相应的侧方指标顶端瞄准目标中心，比如在上面的例子中，目标向右运动，射手就需要用大箭头左侧的小箭头顶端瞄准目标中心。

选择射击方法

这里还涉及到对运动目标射击的方法问题。对运动目标射击，一般有两种方法，一种称为追随法，就是射手操纵火炮和目标一起同步转动，用瞄准指标始终瞄准目标，而后选择适当的时机发射；另一种称为待机法，就是射手把选定的瞄准指标放在目标运动方向的前方，等目标中心与瞄准指标顶端重合的瞬间果断按下击发按钮发射。对于无火控系统的坦克而言，追随法实现起来比较困难，对射手操作技巧的要求太高，可操作性不强，所以通常都是采用待机法。此外，对于近距离内的运动目标射击时，如果目标运动速度不是很快，射手还可以不判断提前量，直接用中央指标瞄准目标前边沿中央发射，这叫做瞄准目标前缘法。实践证明，由于无火控系统时坦克的交战距离通常不远，瞄准目标前缘法这么个简单的方法还很管用。

装定表尺、瞄准、击发

在瞄准指标选定了之后，射手就可以操纵瞄准镜上的表尺装定机构（如T54坦克特沙镜上的表尺转螺）装定表尺，而后用选定的瞄准指标瞄准目标射击。这时，射手需要打开电击发保险开关，按下稳定器操纵台握把（高低机手轮）上的火炮击发按钮，炮弹就会立即发射出膛。

说了这么多，还是先来总结一下，无火控系统时坦克射手要想完成射击，需要完成的步骤大体有以下几个：观察战场搜索目标，判定距离，判定目标运动速度，决定首发表尺和方向提前量，选定瞄准指标，装定表尺，瞄准目标，击发。步骤不少，时间却不一定很长，对于有经验的射手，完成上述动作通常不超过15秒。

行进间射击

上面说的还是停止间或者短停间射击的情况，这时战车是静止的，射手还比较好操作。行进间射击就更困难了，因为武器会随着车辆的颠簸而发生高低向、方位向的振动，射手想把目标控制在瞄准镜的视场内都很困难，更别提准确射击的事儿了。尽管采用了火炮稳定器，稳定精度也不足以进行精确的行进间射击。所以，行进间射击确实对于射手的操作水平是个很大的考验。所以，在二战的记录片中，我们很少看到坦克行进间射击的镜头，即使有也基本上靠蒙，根本谈不上准。

介绍了射手的射击操作过程，我们再回过头来看看前面谈到的那些影响命中目标的因素，射手在射击中是如何考虑的。气温、气压、横风、炮膛磨损、耳轴侧倾、弹重、药温、偏流、跳角、视差角好像根本就没有出现过，只有距离和方向提前量反复出现。其实，这些没有提到的因素并非射手不考虑，而是射手没法考虑或者考虑了也没有好办法解决，也有的是还没有说到。比如在T54坦克上，瞄准镜安装在火炮左侧，而并列机枪安装在火炮的右侧，瞄准零线与机枪身管轴线通常在400米的距离上相交，也就是说只有在400米的距离上才能做到指哪打哪，如果射击距离不足400米，弹着点会偏向瞄准点的右方，如果射击距离超过400米，弹着点就会偏向瞄准点的左方。射手在对400米以外的目标射击时，为了使弹着点落在目标中心，就必须瞄准目标的右侧；而对400米以内的目标射击时，射手就必须瞄准目标的左侧，这样才能修正视差角引起的误差。再比如坦克左倾时，射手就需要用中央指标瞄准目标中心的右侧偏高的某个位置上，才能克服弹着点偏左下的影响。但是在克服视差角、耳轴侧倾、偏流、气温、气压等因素影响时，到底如何修正才能精确，射手是没有办法知道的，只能凭经验、凭感觉，因为射手没有基本的测量手段，连气温是多少都很难准确测量出来，说什么准确修正自然是空谈。一次射击表演中，笔者担任步战车射手，任务是用4发炮弹射击两个不动目标。当天有西北风，射向南偏东，也就是说风是从车的右侧吹向左侧。风力的大小是经常变化的，也就是有阵风，到底有多大，笔者在车内也感觉不到，也就没法准确地判断出来。结果笔者首发瞄准右侧的目标却恰好命中左侧的目标，据说观众席里一片喝彩声。于是笔者开始修正，但是因为没法准确判断出横风的大小，弹着点一发偏左一发偏右，后面的3发弹都打完了也没有把右侧的目标打掉。这个例子就说明了阵风对射击的影响，射手是很难克服的。怎么才能准确克服这些因素的影响呢，完全靠射手自己是无法解决的，只有靠技术手段了，于是火控系统就出现了。

火控系统解决了哪些难题

简易火控系统出现后，初步解决了精确修正各个因素的影响、准确计算和装定表尺和提前量的问题。火控系统到底是如何解决的呢？让我们一个一个来看。

气温、气压（海拔高度）、药温、炮膛磨损、横风：多数火控系统中，射手可以在火控计算机的控制面板上人工装定气温、海拔高度、药温、炮膛磨损、横风的数据。这样，火控系统计算机就可以根据装定的数据，按照事先设定的数学模型，计算出各自的修正量。在多数火控系统中，横风的数据是由横风传感器自动输入的，因为横风经常发生变化，而且射手在车内也无法准确测量车外的横风风力；有的火控系统配备了比较完善的气象传感器，不但能够测量横风，还能测量气温、气压，甚至还能测量纵风，这样计算出的修正量就更加精确了。药温目前还没有很好的解决办法，尽管已经出现了药温传感器，但是这些药温传感器采用的是测量药筒温度的方法来测量药温，实际上药筒的温度与火药的温度还是有不是完全一致，所以采用药温传感器的火控系统还不是很多。炮膛磨损会引起初速下降，目前多数火控系统上都是采用人工输入的方法进行修正的，一般不采用弹丸初速传感器，而且射击前还有实弹校正，可以把初速下降的影响降到很低。

耳轴侧倾：射手人工判定耳轴侧倾基本不可能，要想准确测量侧倾角度需要使用象限仪，但是每次射击前用象限仪及时测量侧倾角度在时间不允许，而且射手也不可能随车携带象限仪，这就只能依靠传感器来解决了。目前，火控系统上普遍都配备了耳轴侧倾传感器，专门测量枪炮耳轴的侧倾角度，这样火控计算机就能够比较准确地计算出相应的修正量。

视差角、偏流：视差角和偏流引起的误差基本上都是系统误差，只要距离一定，误差的数值就是一定的，所以火控计算机可以自动按照数学模型进行修正，只要至目标的距离是准确的，修正量一般错不了。

距离：目前，火控系统通常都采用激光测距仪作为测量战车至目标距离的基本方法。激光测距仪的原理非常简单，测距仪里有一个脉冲发生器，能按照准确的时间间隔产生时间脉冲信号，射手按下测距按钮时，测距仪发射一束激光射向目标，计数器记下此时的时间脉冲，等到目标反射的激光反射回测距仪时，计数器又记下了结束的时间脉冲，两个时刻之间有多少个时间脉冲，就能计算出激光从战车到目标又从目标回到战车的时间。时间知道了，光速又是已知的，战车至目标的距离就可以很方便地计算出来了。激光测距仪的测距精度通常可以达到±10米，有的甚至达到±5米，而且使用非常方便，不需要射手具备多么丰富的经验和技巧。但是，激光测距仪通常不能在很短的时间内连续进行测距，否则会损坏激光器，因此不能连续测量战车与目标之间的距离变化，这对战车与目标之间有距离变化时的射击多少还是有一些影响的。

提前量：目前，火控系统都是采用测量目标相对于战车运动的角速度的方式，来计算提前量。前面我们在介绍无火控系统时射手的射击过程时已经说到，射手判定的提前量是以密位为单位的，而密位是军事常用的角度单位。只要学过一些基本的数学知识，就能很容易地得到这样一个式子：角度＝角速度×时间。这个时间就是弹丸的飞行时间，只要激光测距仪测量到了战车至目标的准确距离，火控计算机就能够很方便地计算出弹丸的飞行时间，看来时间的获得不是什么困难的事儿。那么角速度呢？这就要靠角速度传感器了。

行进间射击：简易火控系统出现后，射手已经可以在停止间或短停间对运动和不动目标进行准确的射击了。但是在简易火控系统中，瞄准镜是随动于火炮的，也就是说，射手操纵火炮向上运动，瞄准线也跟着向上转动，两者转动的角度一样大。在行进间射击时，火炮的稳定精度也就能决定瞄准线的稳定精度。但是火炮和炮塔太重了，坦克炮的身管、炮尾等起落部分重量一般都在1吨以上，炮塔就更重，通常能达到10吨以上，这么大的重量要想稳定下来，技术上的难度的确很大。所以采用简易火控系统后，战车在运动中，射手从瞄准镜向外观察，整个视场都随着车辆的颠簸而颠簸，虽然比没有稳定器的时候好了不少，但还是达不到能进行精确射击的程度。要想行进间射击，首先要能行进间准确地观察战场、瞄准目标，这就需要大幅度提高瞄准线的稳定精度，怎么才能提高瞄准线的稳定精度呢？稳定火炮和炮塔的精度不高，主要原因是火炮和炮塔的重量太大（严格地说应该是转动惯量太大），那么就可以推断，要稳定一个质量很轻的物体是有可能达到很高的精度的。而瞄准镜的反射镜质量比火炮轻得多，单独稳定它就能大幅度提高瞄准线的稳定精度。于是火控系统发生了这样一次飞跃，也就是瞄准线独立稳定的指挥仪式火控系统出现了。

前面说到，无火控系统时射手只需要根据距离决定表尺、根据目标运动速度决定提前量就行了，也就是说首发的射击诸元主要考虑的就是战车至目标的距离和目标运动速度，其他影响因素都不好考虑或者干脆不考虑。那么火控系统既然采用了那么多的传感器，决定诸元的时候就不能这么简单了，火控计算机按照预先设定的数学模型，根据距离、角速度、气温、药温、横风、炮膛磨损、气压等数据，自动计算出准确的射击诸元，可以说是既快又准。

说到这里，读者已经知道了火控系统中是如何考虑影响命中的各项因素的，那么火控系统到底是怎么工作的呢？下面我们就以某个型号的指挥仪式火控系统为例，看看这个火控系统是如何工作的。

指挥仪式火控系统如何工作

稳像原理

这个型号的主战坦克采用的是直接稳定式火控系统（也就是通常所说的下反稳像火控系统），瞄准镜的镜体通过耳轴吊装在炮塔上，此外镜体还通过四连杆机构与火炮相连。在车辆运动过程中，火炮会随着车辆的颠簸发生俯仰运动，而火炮的转动就会通过四连杆机构带动瞄准镜的镜体也做同步的前后摆动。而且，四连杆机构有个特性，就是火炮转动多少角度，瞄准镜镜体也会转动多少角度。这样，如果瞄准镜内的反射镜是与镜体刚性连接的，那么射手通过瞄准镜向外观察时，会看到视场是上下颠簸抖动的。在这个瞄准镜内，下反射镜并不是与镜体刚性连接的，而是直接连接到一个陀螺仪上。相信有一定基础的读者会知道，陀螺仪有两个基本特性：定轴性和进动性。在这个瞄准镜中，稳像的实现中利用的就是定轴性。镜体不动时，从物镜射入的光线与陀螺仪转子轴是平行的，经过光学系统从目镜射出时也与目镜轴线平行。镜体摆动时，经过图示光学系统，能保证出射光线与目镜轴线摆动相同的角度，这样就能保证出射光线始终与目镜轴线平行。射手在观察时需要把额头紧贴在瞄准镜的护额垫上，使头与瞄准镜的镜体一起前后摆动，眼睛就和目镜保持相对静止，这样射手从目镜观察的景象也就是稳定不动的，这就是稳像。实际上，稳像并不是说目标的图像在实际空间中不动，而是随时与射手眼睛转动的角度相同，也就是说目标的图像与射手的眼睛保持一种相对静止的状态。

从下反稳像火控系统的工作原理可以看出，由于瞄准镜的镜体在不断的摆动，射手要想看清目标就必须紧紧顶住护额垫，让自己的头随着镜体一起摆动。这样做显然不是很舒服，脖子有劳损的危险。在上反稳像火控系统里，就没有这样的担心了，因为这里的瞄准镜镜体是不动，只有上反射镜在随动系统的控制下不断摆动，同样可以实现稳像。上反稳像火控系统已经开始在国内多个新型号的坦克、步战车上广泛装备，它们的射手没有脖子劳损的顾虑。

火炮随动于瞄准线原理

我们先假设坦克在静止状态下瞄准线和火炮轴线都指向了同一个目标。车辆开始运动后，由于车辆行进间的振动，火炮也就会上下俯仰，火炮轴线就偏离了瞄准线，不能继续对准原先对准的目标。但瞄准线是稳定的，射手仍然可以瞄准原先的目标。这时，瞄准镜中有一对火炮位置传感器，它们可以分别测量火炮轴线在高低向和方位向偏离瞄准线的角度（这个角度就叫做失调角），并把这两个方向上的失调角传给火控计算机。计算机根据这两个失调角，控制双向稳定器，使火炮向瞄准线的位置转动一个与失调角角度相同但是方向相反的角度，直至在高低向和方位向上与瞄准线的位置重合，也就是重新对准原先的目标，这样就实现了火炮轴线随动于瞄准线的功能。简单地说就是瞄准镜里传感器发现火炮比瞄准线高了3个密位，就立刻把这个消息报告计算机，计算机也马上通知稳定器：把火炮向下转3个密位。在无火控系统也简易火控系统的战车上，瞄准线是随动于火炮的，也就是射手控制火炮转动，火炮指向哪里，射手就看到哪里。而在稳像火控系统中，射手转动操纵台控制的是瞄准线，瞄准线向上转动，火炮也跟着向上转动这样，射手看到哪里，火炮就指向哪里，瞄准线的稳定精度的问题就解决了。

在上反稳像火控系统中，采用的不是四连杆机构机械同步的方法，而是电同步，就是瞄准镜和火炮各自测量相对于空间某个空间的角度（比如炮塔座圈平面），计算机就可以根据这两个角度算出失调角。比如火炮比炮塔座圈平面高22个密位，瞄准线高7个密位，计算机就很容易地计算出失调角是15个密位。

射击门原理

但是光解决瞄准线的稳定精度问题还是不够的，如果火炮稳定精度不高，瞄准线稳定的精度再高，火炮也无法稳定在准确的空间位置上，发射的时候火炮还不知道振动到哪里去了，就好像射手瞄着东京，火炮却一会儿指着广岛、一会儿又指着长崎，准确射击还是谈不上。很快，人们又找到了一个解决的办法，这就是射击门。有了这个射击门之后，火炮只有在高低、方向上都进入了预定的范围之内（也就是火炮在高低和方向上，与预定的射击位置之间的角度差都小到了一定角度之后，通常也就是0.1到0.2个密位），火控计算机才会自动给出击发信号，这样就在火炮稳定精度不容易继续提高的情况下，找到了提高射击精度的办法，也就是射手如果瞄着东京，只有火炮也对准了东京才能打响。简单地说，就是火炮不到位不响，到了位自己响，射手只管按发射按钮，剩下的事儿都交给火控计算机了。

目标角速度传感器原理

实际上，角速度传感器是无法直接测量目标的角速度的，它只能测量瞄准指标转动的角速度。显然，角速度传感器要准确测量目标的角速度，瞄准指标的运动角速度就必须和目标的角速度相等，这就要靠射手的操作了，这种操作称为平稳跟踪。射手转动操纵台，就能够操纵瞄准指标转动，射手转动操纵台的角度越大，瞄准指标转动得越快。也就是说，射手转动操纵台的角度合适，瞄准指标转动的角速度才能和目标运动的角速度相等，所以射手平稳跟踪目标的技能对于提前量准不准是有决定性作用的。在这个型号的稳像火控系统中，角速度传感器采用的是测量目标平均运动角速度的方法，传感器以每秒4次的速度采集角速度信号，并且计算2秒内8次采样的平均值，作为目标的角速度。在图中，角速度传感器首先是计算前8次角速度采样值的平均值，过了1/4秒再计算第2到第9个采样的平均值，再过1/4秒计算第3个到第10个采样的平均值。这种方法形象地说就是一个先入先出的堆栈。这样，即使射手个别时候操作操纵台不是很稳定，对目标角速度的准确程度影响也不是很大。

火控系统中对横风速度的处理，与目标相对运动角速度的处理方法完全一样，采用的也是这种计算平均值的方法。

稳像工况的工作过程

这个型号的稳像火控系统有多个工作方式（也就是工况），但主要的工况还是稳像工况，其次是简易工况，也就是火控系统由稳像降级到简易。在稳像工况下，射手通过瞄准镜观察目标，发现目标后通过操纵台控制瞄准镜中的箭头分划瞄准、跟踪目标，此时圆圈分划表示火炮位置。在炮手瞄准跟踪的过程中，瞄准镜中的火炮位置传感器在随时测量火炮相对于瞄准线在高低向和方位向的失调角，并且随时把失调角传给火控计算机，计算机又把失调角信号传给双向稳定器，去驱动火炮向相反的方向运动，火炮的位置又通过四连杆机构实时地反馈到瞄准镜，使火控系统不断控制火炮随动于瞄准线。同时瞄准镜中的目标角速度传感器也在随时测量目标相对运动角速度，并且随时把角速度传给火控计算机。看来瞄准镜是挺忙的，其实计算机比它还忙。因为横风传感器也在随时测量横风速度，耳轴侧倾传感器随时测量侧倾角度，并且把横风速度、侧倾角度传给火控计算机，计算机从开机开始就一直忙着接收角速度、失调角、横风速度、侧倾角度的信号，每秒要采集4次，而且还要随时告诉稳定器应该向哪个方向调炮、调多少角度合适。

当射手按下测距按钮时，激光测距仪发射激光，测量至目标的距离，并将距离信号传到计算机。这时，除了原来担负的工作，计算机又开始了一项更重要的工作——计算射击诸元。计算机接收到距离信号后，开始计算横风速度、目标相对运动角速度的平均值，然后再和侧倾角度、至目标的距离以及通过计算机控制面板人工装定的弹种、气温、气压和其他修正量，一起代入数学模型，开始解算射击诸元（瞄准角和提前量）。射击诸元的计算是循环解算，每秒解算4次，只要火炮不响，计算机就会一直算下去。每次解算取解算前最后2秒采集的8次目标相对运动角速度和横风速度的平均值和解算前火炮耳轴倾斜角的最后瞬时值。从射击诸元的解算速度来看，射击诸元的更新频率还是挺高的，这一点听起来让人比较放心。计算出射击诸元，计算机的工作还没有完，还要把每次解算时火炮的失调角减去解算出的瞄准角和提前量，再将差值送给稳定器，驱动火炮向预定的射击位置运动。比如火炮比瞄准线高3密位，瞄准角是12个密位，那么计算机就会告诉稳定器：把火炮调高9个密位。当火炮与预定射击位置的高低向和方位向偏差同时小于射击门限值时，也就是常说的火炮进了射击门，计算机就会给出允许射击信号，此时如果炮手按下火炮击发按钮，炮就自动打响了。

从这个工作过程中可以看出来，炮手按下测距按钮，火控计算机就进入了解算射击诸元的工作状态，此前只是接受和存储横风、角速度等各种信息，并且控制火炮随动于瞄准线。一旦火控计算机接受到了至目标的距离，就开始循环解算射击诸元。显然，这种循环解算的工作方式，对于提高射击诸元的准确程度是非常有帮助的，因为横风速度、目标相对运动角速度都是经常会变化的，只有根据它们的变化情况随时进行测量和解算，才能保证数据的实时性和准确性。同样，这也要求射手要在火炮击发前不断地保持平稳跟踪的状态，这样才能测量到准确的目标相对运动角速度。看来，火控计算机真是太有才了，它的工作虽然要求比较高的速度，但是因为程序很精炼，对计算机本身的内存、CPU的运算速度要求却不是很高，所以火控计算机的芯片远没有达到个人电脑芯片的速度，据说M1的火控计算机芯片运行速度还不如骨灰级的8086。虽然火控计算机俩眼一睁忙到熄灯，但是干的毕竟还是程序性很强的工作，属于典型的“勤劳的傻小子”，可是再怎么说也比让人类揪着耳朵转来转去的操纵台强，操纵台干的活才是“一点技术含量都没有”。

在稳像工况的瞄准射击过程中，射手观察到的瞄准指标的运动状态是这样的：在射手没有瞄准跟踪目标的时候，圆圈分划在箭头分划周围不规则地振动；射手跟踪目标但还没有测距之前，箭头分划在射手操纵下始终跟踪着目标运动，而圆圈分划则在箭头分划的后方振动（在这个过程中，火炮随动于瞄准线的过程看得十分清楚）；射手测距后，圆圈分划则迅速地升高了一段距离，并且跑到了目标运动方向的前方，这说明火炮已经装定了瞄准角和提前量，炮口不再指向目标中心，而是抬高了一个角度并且指向了目标的前方。

简易工况的工作过程

这个型号的稳像火控系统还具有简易工况。但是简易工况下火控系统的工作过程与稳像工况下有所不同，主要不同在于：第一，简易工况只能用于停止间、短停间射击，对横风、目标运动角速度、耳轴侧倾角度的测量只在火控计算机解算诸元之前进行，而且火控计算机只解算一次射击诸元，而不是循环解算，如果发射前横风、目标角速度发生了变化，火控计算机也无能为力了；第二，火控计算机根据计算出的射击诸元，控制瞄准镜中的装表机构带动圆圈分划移动来装定射击诸元，而火炮不动，炮手需要用圆圈分划中心再次瞄准目标，带动火炮装定射击诸元并发射。与稳像工况相比，稳像工况中火控计算机是通过控制稳定器间接控制火炮的转动，而简易工况中计算机是直接控制的瞄准镜，而不管火炮，相比之下要轻闲的多。由于射手多了一个二次精确瞄准的过程，射击反应速度会慢不少。

在简易工况的瞄准射击过程中，射手观察到的瞄准指标的运动状态是这样的：当射手没有瞄准跟踪目标时，箭头分划顶端于圆圈分划圆心是重合的；当射手跟踪目标但是还没有测距时，箭头分划和圆圈分划相对位置不变，箭头顶端指向目标中心；当射手测距后，箭头分划位置不动，但圆圈分划向下移动了一段距离，并且跑到了目标运动速度方向的后方，这说明圆圈分划已经装定了瞄准角和提前量；射手重新瞄准目标后，圆圈分划中心与目标中心重合，而箭头分划则跑到了目标运动方向的前上方。显然，在简易工况下，圆圈分划就不再代表火炮的位置了。

在简易工况中，射手转动操纵台控制的是火炮和炮塔的转动。火控系统进入简易工况后，瞄准镜中的目标角速度传感器休息，而炮塔角速度传感器开始上班，射手跟踪目标的时候，它就开始不断地测量炮塔的转动角速度，作为目标的运动角速度。

说到这里，战车火控系统是如果工作的，相信读者已经大体知道了。那么在配备稳像火控系统的战车上，射手是如何进行射击的呢？



稳像火控系统的射击过程

在配备稳像火控系统的战车上，射手还是比较舒服的，既不用对着瞄准镜里到处乱跳的目标和战场生气，也不用忙着猜目标到底有多远、跑得有多快，还不用因为算表尺、算提前量而头疼，更不用因为瞪着眼镜等目标前缘运动到大箭头顶端时立刻按发射按钮而心跳120，只要按照操作过程一步一步来就行了。简单地说，射手通过稍稍晃动的瞄准镜搜索目标，找到目标后，开始用手操作操纵台，控制箭头分划顶端跟踪目标（这一步可是能不能打准的关键），等射手认为箭头的运动速度和目标一样了，时间也够2秒了，就可以按下激光测距的按钮，然后按下火炮击发按钮，等着火炮自己响就行了。

其实，射手什么时候按击发按钮并不重要。按照我们一般的习惯，不瞄准目标是不能按按钮击发的，但在稳像火控系统里，不测距，计算机就不计算射击诸元，也就不会给出允许射击的信号，这个时候就是按下击发按钮炮也响不了，根本不会出现走火的事儿。而且由于战车和目标都有可能是运动的，所以激光测得的距离虽然很准，但是从测距到击发这一小段时间里，战车和目标之间的距离仍然会变的。要想打得准，就要把击发时的战车到目标的距离搞准了。怎么才能搞准呢？采取技术措施可以，在操作上想办法也可以。对于这个型号的火控系统来说，尽量减少测距到击发的时间，也就能减少距离的变化。所以，尽管我们习惯上都是先测距后按击发按钮，但是用按下击发按钮再测距的方法，从测距到击发的时间有可能是最短的，所以也是最准的。当然，把车停下来射击时，只有目标在运动，两者之间的距离变化也会比两者都动的时候小。如果想把距离随时搞准了，就要想一些技术手段来连续测量战车到目标的距离，比如提高激光测距仪的测距重复频率、减小两次测距之间的时间间隔（测距时间间隔太短有可能损坏激光器），或者采取其他办法。俄罗斯的BMP3步战车的火控系统配备了车速传感器和方向角传感器，可以测量战车自己运动的速度，然后根据瞄准线与车辆运动方向之间的夹角，随时计算出本车运动引起的炮目距离变化量，提高射击诸元的计算精度（具体的计算方法是一个简单的三角函数问题，这里就不说了，不明白的请复习中学数学）。

各种火控系统的基本原理是相同的，但是在具体实现上，不同的火控系统各有所长，工作过程也可能有一些不同，这就需要读者自己判断了。随着火控系统的技术进步，需要射手的大脑直接参与其中的工作是越来越少了，但是这并不等于说对射手的要求就可以降低，相反，技术含量越来越高，对射手的素质的要求也是越来越高了，只有高素质的射手才能充分发挥火控系统的性能，取得战斗的胜利。