坦克直瞄/间瞄射击一体化火控技术

郝玉生，李斯宇

（1.北方自动控制技术研究所，太原 030006；2.中国北方工业公司，北京 100053）

坦克直瞄/间瞄射击一体化火控技术

郝玉生1，李斯宇2

（1.北方自动控制技术研究所，太原 030006；2.中国北方工业公司，北京 100053）

直瞄射击方式是目前坦克采用的主要射击方式。直瞄射击方式受战场通视度及瞄准装置视距的影响，最大射击距离一般在5 km左右。间瞄射击方式不需要直接瞄准目标，不受战场通视度的影响，最大射击距离主要取决于火炮及弹药的性能，一般在10 km以上。未来坦克应具备直瞄射击与间瞄射击一体化能力。通过直瞄/间瞄射击火控技术的对比与分析，提出坦克直瞄/间瞄射击一体化火控方案。一体化火控具有新的技术特色，具有更强的综合作战能力，是未来坦克火控技术发展的一种趋势。

直瞄/间瞄射击，弹道模型，非瞄准线模式，间接瞄准线，一体化火控

0 引言

坦克以其火力、越野机动性、装甲防护力三者的良好均衡，成为陆军重要的地面突击兵器，主要对付近距离敌方坦克、装甲车辆、混凝土工事等目标。目前，直瞄射击方式是坦克唯一的射击方式，它依靠瞄准装置直接瞄准目标进行射击。受战场通视度及瞄准装置的视距的影响，直瞄射击的最大距离一般在5 km左右，因此，目前坦克火控最大工作距离设计为5 km以下。

间瞄射击方式不需要直接瞄准目标，不受战场通视率的影响，射击距离主要取决于火炮及弹药的性能，因此，可以打击直瞄射击最大距离以远的目标。未来坦克应具备间瞄射击能力，用于实施远距离火力打击，摧毁或压制敌方阵地、据点、指挥所等军事设施，为我方装甲车辆、作战人员等提供火力支援。和直瞄射击方式一样，间瞄射击方式将成为坦克火力运用的另一基本形式。

坦克非制导常规弹药的最大射程一般在十几千米至二十千米左右。在直瞄射击最大距离之内，火控技术已经得到充分发展；在直瞄射击最大距离到最大射程之间，火控技术的发展正处于起步阶段。将直瞄射击火控技术和间瞄射击火控技术一体化（简称：一体化火控技术），是未来坦克火控技术发展的一种趋势。

1 直瞄/间瞄射击火控技术对比与分析

1.1 目标距离及方向信息的获取

直瞄射击火控：目标距离由激光测距机测量，目标方向由瞄准装置指引。间瞄射击火控：由卫星定位系统及惯性导航系统组合提供本车定位信息，由其他指挥系统或侦查系统提供目标定位信息，根据本车定位信息以及目标的定位信息计算目标距离及方向。

1.2 弹道模型

弹道模型是火控技术的基础，直瞄/间瞄射击火控技术基于相同的弹道模型（射表或微分方程组），因此，直瞄/间瞄射击火控技术的基本原理是相通的，这是直瞄/间瞄射击火控能够实现一体化的前提。

1.3 目标运动假定

为了避免技术实现的复杂性，传统直瞄射击火控对弹丸飞行时间内目标的运动规律作了较为简单的假定：目标运动速度较低，以致在弹丸飞行时间内目标距离的变化可以忽略不计。实践证明，这种假定基本符合地面目标的实际情况，本文仍然沿用这一假定。

对于间瞄射击火控，一般采用“目标静止”假定，这是因为间瞄射击火控主要对付远距离目标，弹丸飞行时间较长，而预测较长时间内目标的运动规律是异常困难的。

1.4 弹道解算

弹道解算的任务是在水平坐标系（一般为球坐标系）中求取火炮的射击诸元，解算的依据是射表或微分方程组。目前坦克火控弹道解算采用的主要依据是射表。

由于直瞄射击火控和间瞄射击火控获取目标方向的手段不同，体现在弹道解算上的差异主要有两点：

第1，高程差修正量。一般的间瞄射击火控需要计算高程差修正量，直瞄射击火控是通过将高低射角直接叠加在瞄准线之上的方法达到同样的修正目的；

第2，目标方向。一般间瞄射击弹道解算所使用的水平坐标系是大地坐标系，方位射角的基准是南北轴，目标相对正北方向的方位角是方位射角的一部分；直瞄射击弹道解算所使用的水平坐标系并非大地坐标系，方位射角的基准是瞄准线（严格讲是瞄准线在水平面内的投影），因而不需要测量目标相对大地正北方向的方位角。

1.5 倾斜处理及姿态测量

弹道解算是在水平坐标系中进行，但射角装定操作是在车上进行，而车一般呈倾斜状态。因此，就普遍情况而言，只有将水平坐标系下的射角转换到倾斜坐标系下才能进行装定操作。理论分析证明，射角的坐标转换和姿态传感器（横倾传感器、纵倾传感器、寻北装置，下同）的安装位置直接相关。

对于直瞄射击火控，在倾斜坐标系中还必须修正目标运动以及瞄准线和火线方向及回转中心不一致造成的射角偏差。目前的直瞄射击火控，姿态传感器安装在炮塔上，而且只有横倾传感器没有纵倾传感器（不需要寻北装置），在炮塔纵倾角较大时必将产生较大的射击误差。

间瞄射击火控姿态传感器的安装方案有3种选择：

第1种方案：将倾斜传感器和寻北装置直接安装在火炮上，直接监测火炮的高低角和偏北角而进行射角的装定操作，不需要进行坐标转换。这种安装方案可以实现所谓“一次调炮”；

第2种方案：安装在车体上，适于有人、无人炮塔或顶置火炮等武器系统；

第3种方案：安装在炮塔上，适于有人、无人炮塔等武器系统。

1.6 位置伺服控制

位置伺服控制的一个重要任务就是自动控制火炮或瞄准装置装定射角，关键控制元件是角度传感器。直瞄射击火控射角装定相对于瞄准线进行，需要的角度传感器包括：火炮高低角传感器、瞄准线高低角传感器、瞄准线方位角传感器。一般的间瞄射击火控射角装定相对于车体进行，需要的角度传感器包括：火炮高低角传感器、炮塔方位角传感器。当位置伺服控制达到平衡状态时，火炮或瞄准装置处于规定的射角位置。

2 直瞄/间瞄射击一体化火控方案

2.1 一体化途径与目的

通过系统资源的梳理整合、传感器信息的共享、工作模式的集中规划、解算流程的统一设计、控制结构的综合优化等技术途径，使直瞄/间瞄射击火控一体化，达到提升系统全射程综合作战能力的目的。

2.2 工作模式及解算流程

按照瞄准装置工作与否，一体化火控的工作模式分为非瞄准线模式和瞄准线模式。在每种模式下，按照射角装定的操作主体，分为手动装定工况和自动装定工况。手动装定工况，射角装定操作由人工完成；自动装定工况，射角装定操作由计算机自动完成。

非瞄准线模式，完全摒弃瞄准装置，射角装定的基准是车体坐标系。非瞄准线模式自动装定工况解算流程如图1所示。

图1 一体化火控非瞄准线模式自动装定工况解算流程图

瞄准线模式依赖瞄准装置，射角装定的基准是瞄准线。瞄准线模式有6种工况：直瞄射击稳像、装表及手动工况；间瞄射击稳像、装表及手动工况，其中，直瞄射击稳像、装表工况，间瞄射击稳像、装表工况均属于自动装定工况。直瞄射击稳像及装表工况与传统的直瞄射击火控系统完全相同；间瞄射击稳像及装表工况除目标的瞄准过程外，其他与传统的直瞄射击火控系统相同。在间瞄射击稳像或装表工况下，目标位置、瞄准线的空间方向以及瞄准误差等信息均是通过计算而得，并显示在终端设备上，人工通过操纵台直接（稳像）或间接（装表）操纵瞄准装置使瞄准误差趋于零并保持，即可认为目标已瞄准。直瞄射击稳像及装表工况和间瞄射击稳像及装表工况共用瞄准装置。

瞄准线模式自动装定工况解算流程如图2所示。

图1和图2中，各符号的定义如下页表1所示。

一体化火控工作模式如图3所示。

2.3 位置伺服控制结构

采用综合优化设计方法，将直瞄射击火控位置伺服控制结构和间瞄射击火控位置伺服控制结构合二为一，构成一体化火控位置伺服控制结构，如图4所示。

图2 一体化火控瞄准线模式自动装定工况解算流程图

图3 一体化火控工作模式

图4 一体化火控位置伺服控制结构

表1 图1和图2中各符号的定义

图4中，解算器1为火炮高低角传感器，解算器2为瞄准线高低角传感器，这两个传感器的基准均是炮塔座圈平面；解算器3为瞄准线方位角传感器，基准为炮塔正前方，因此，它的输出就是火线和瞄准线的方位差角；解算器4为炮塔方位角传感器，基准为车体正前方。解算器1和解算器4的输出即为火炮在车体坐标系下的角坐标，用于非瞄准线模式射角的装定；在非瞄准线模式下，瞄准镜处于基准位置，以保证瞄准镜安全；解算器1和解算器2的差值、解算器3的输出，即为火线和瞄准线在车体坐标系下的相对角坐标，用于瞄准线模式射角的自动装定。

2.4 系统组成

一体化火控系统基本组成如图5所示。

图5 一体化火控系统基本组成

3 一体化火控系统主要技术特征

如表2所示。

表2 一体化火控系统主要技术特征

4 结论

坦克直瞄/间瞄射击一体化火控技术，将通常的非制导火控系统的工作距离扩展到坦克炮整个射程，使坦克具备了超视距打击目标的基本能力，是未来坦克火控技术发展的一个方向。与通常的坦克火控系统相比，直瞄/间瞄射击一体化火控系统具有更多、更灵活的工作模式，综合作战能力更强，能够适应未来复杂的战场形势。

［1］郭锡福，赵子华.火控弹道模型理论及应用［M］.北京：国防工业出版社，1997.

［2］闫章更.射表技术［M］.北京：国防工业出版社，2000.

［3］朱竞夫，赵碧君，王钦钊.现代坦克火控系统［M］.北京：国防工业出版社，2003.

［4］李质明.炮兵射击理论［M］.长沙：国防科技大学出版社，2003.

［5］赵新生，舒敬荣.弹道解算理论与应用［M］.北京：兵器工业出版社，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，山西昔阳人，研究员级高级工程师。研究方向：坦克装甲车辆火控系统总体技术。