百年操控论长短[文档资料]

百年操控论长短 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 说起驾驶坦克，广大 “ 铁粉 ” 们都跃跃欲试，想亲自体会一把驾驭 “ 陆战之王 ” 的乐趣。实际上，要使坦克在战场上纵横驰骋、奋勇杀敌，不仅需要驾驶员，而且还需要炮手、装填手等乘员的密切配合，才能使这身躯庞大的 “ 钢铁侠 ” 在战场上发威。操纵坦克可不是件容易的事，从坦克诞生之日起，坦克设计师们就绞尽脑汁地琢磨怎么才能使坦克开起来更加轻松自如。让我们穿越历史，回顾一下坦克操控百年历程，感受其中的奥妙。 纯机械式操控时代 坦克是英国人发明的，诞生于 20 世纪初的 1915 年，并在 1916 年的索姆河战役中首次投入交战。最早投入实战的坦克是 I 型坦克，乘员多达 8 人。此后，法国、德国等也相继研制坦克这种被称为 “ 机枪、堑壕突破器 ” 的新式武器，乘员有多有少，有的多达十几甚至二十余人。这时的坦克操控是纯机械操作。如 I 型坦克，左右履带分别由左右两个人操控，协同完成坦克的直驶或转向。枪炮手也是人数众多，“ 雄性 ”I 型坦克有几门炮，炮手们也是各忙乎各的。由于没有车内通话器且车内噪声极大，车内乘员间要靠喊、拍、拉等动作进行协 同，车外协同只能靠目视信号（有的甚至放信鸽）。坦克首次运用于实战时，为准确开到进攻出发阵地，步兵就在坦克前进道路上铺上白色线带，坦克看着线带走。 虽然坦克的出现产生了巨大的震撼力，开启了机械化战争的新纪元，但其操控属于早期、初级、简单的技术水平，与现代坦克相比不可同日而语。 第一次世界大战后，各国都意识到坦克在陆战场上的巨大威力，争先恐后地加以发展，坦克的技术水平也有了极大的提升 从早期的过顶履带、后拖式诱导轮，发展为腰式履带、前（后）置诱导轮，驾驶也由 1 人完成，坦克乘员数量也由早期的 人数众多减至四到五人左右。坦克的武器系统也由早期的几门炮，演变成在旋转炮塔上安装一门火炮和一挺并列机枪的布局，火炮（并列机枪）的瞄准、击发也由炮长一人完成（装填手也仅一人）。到第二次世界大战时，旋转式炮塔、后置式动力传动装置、前置式诱导轮、后置式主动轮等成为坦克的基本特征，坦克乘员也减少至四 /五人，基本上做到了每一个战位都能独立完成坦克驾驶、射击、通信、指挥中的一项职能，而不像早期坦克那样需要多人配合。 二战中的坦克无论是驾驶还是射击，基本上还是人工机械操控。一战时曾出现过电传动的坦克（如法国的 “ 圣蒙沙 ” ），驾驶起来相当省力。二战中，德国也研制过电传动坦克，但数量有限，在二战坦克中算不上什么主流。二战中坦克武器系统的操作大多也是机械式的，少量坦克（如苏式T-34 坦克等）采用了炮塔方向电传动技术，既提高了坦克的火力反应速度，也节省了炮长的体力。火炮射击诸元的计算、装定，基本上是人工完成的，射击时需要炮长目视判距，手动装定表尺，手动（方向电动）瞄准，人工装填炮弹，炮手手动（电控）击发。这一时期，欧、美系坦克操控性要比苏系坦克好，开起来更轻巧，这与欧美工业特别是汽车工业发达有直接关系。而苏系坦克操控就相对 笨重， T-34的操纵杆拉起来很吃力。 一战和二战时期坦克的操纵装置基本上是纯机械式的，如驾驶用的操纵杆、油门踏板、离合器踏板、制动器踏板等，以及火炮手动操作的高低机、方向机、表尺装定器等。坦克电气系统的操作也是通过机械式开关和按钮来实现的，如起动电机按钮、车灯开关、通气风扇开关等；坦克工况的显示也主要是各类模拟仪表，如发动机转速表、水温油温表、坦克速度表等。 由机械式向智能化操控的转变 第二次世界大战结束到目前为止，世界各国相继发展了三代主战坦克，分别是以 T-54/55（苏）、 M-48（美）、“ 百人队长 ” （英）、 59 式（中）为典型的一代坦克（时间跨度约 1945 年 1960 年）；以 T 62（苏）、 M60（美）、“ 豹 ”1 （德）、 “ 酋长 ” （英）、 “ 梅卡瓦 ”1 型（以）、74 式（日）、 80/88（中）为典型的二代主战坦克（时间跨度约 1960 年 1980 年）；以 T64/T-80（苏）、 T-72/T-90（苏 /俄）、 “ 豹 ”2 （德）、 MlAl/A2（美）、 “ 挑战者 ”（英）、 “ 勒克莱尔 ” （法）、 90 式（日）、 99/99A（中）等为典型的三代主战坦克（时间跨度约从 1980 年至今）。战后三代坦克的操 控用一句简单明了的话概括就是：一代、二代坦克都是四乘员、机械式 +部分机电式（二代有少量有机电操控）的操控模式；三代坦克主要是三乘员（也有四乘员的，如美国的 M1 系列、以色列的 “ 梅卡瓦 ” 等）、机电（电液）式 +部分虚拟式（如车长计算机的触摸屏操控界面等）的操控模式。 二战后的一代坦克与二战中的坦克相比，火力、机动、防护性能都跃上一个新台阶。如火炮口径普遍达到 100毫米以上，最大行驶速度达到了 50 千米 /小时左右。但从坦克操控技术水平上看，与二战中的坦克没有质的变化。 T-55坦克虽然采用了火炮双向稳定技术， 但火控系统还是机械式的，需要人工计算，不具备行进间精确射击的能力。而且，大多数一代坦克不具备夜战能力，主动红外夜视仪的夜视距离十分有限。从一代坦克操控装置与操控界面来看，与二战时期的坦克也没有太大的区别，基本上还是纯机械式的操纵装置，坦克电气系统的操作也是采用机械式开关和按钮，坦克的工况显示（如水温、油压、发动机转速等）也是模拟式仪表。但一代坦克的机械式操控系统和装置比二战中的坦克更加成熟和完善，可靠性也大大提高，甚至出现了部分电操控系统，如 T-55 坦克的高低和方向稳定系统，就采用了操纵台电控的方式。 二战后的第二代坦克，即第一代主战坦克，比起一代坦克又有了新的飞跃，火炮口径普遍达到 105 毫米以上，可发射尾翼稳定脱壳穿甲弹，火控系统普遍采用了激光测距和简易火控技术（如我国 79 式坦克的火控系统就是光点投射简易火控系统）、炮控系统普遍采用了双向稳定技术，短停间的命中精度大幅度提升，炮长的自动化操纵水平大幅度提高，但仍不具备行进间精确射击能力。装填手和驾驶员的操控基本上还是机械式的，与一代坦克没有太大变化，但也有一些细节上的改进。如我国的 88 式坦克增加了驾驶液压助力装置，转向和换档轻松了不少。二代主战坦克 的操控装置和显示界面也与一代坦克基本相同，但数字式显示终端、数字式仪表（如激光测距仪的数显器等）等，已经逐步在二代坦克上得到应用。 二战后的第三代坦克，即第二代主战坦克，不仅火力、机动、防护、信息力迈上一个新的台阶，而且坦克操控真正迈入了机电化操控时代。其主要特点：一是多数采用自动装弹技术，减少一名乘员。二是全部采用了指挥仪（稳像式）火控系统技术，火炮真正具备了动对动的精确打击能力，射击自动化操控水平也达到了一个全新的高度 炮长锁定目标后测距、选弹，此后火控系统自动完成射击诸元、环境感知等一系列复杂 的计算，并自动跟踪目标、自动调炮，炮手的战术动作简化为观察战场、判断威胁、锁定目标、测距、选弹（也可在发现目标后立即选弹）、按发射按钮（可人工击发，也可在 “ 射击门 ” 状态下自动击发），相信广大 “ 铁粉 ” 们只要稍加训练就完全有可能成为一名神炮手，而这在二战中或使用一、二代主战坦克几乎是不可能的。三是普遍采用了液力一机械综合传动技术，坦克驾驶实现了电液操控（方向盘、档位等只是电液控制的执行器），驾驶坦克既轻松，又省力。四是普遍采用 C4I技术，即数字化指控技术，包括自主导航定位、数字保密跳频通信，计算机式指控终端，车 辆数据总线等，实现了战场态势共享、车内外信息共享、完全自主导航定位等，指挥控制、车辆工况监控等的全面数字化和信息化，使乘员特别是车长从繁重的人工操控（电台人工收发信、人工查阅地图、人工判断方位与站定点，人工查询车辆工况、弹药油耗、油料消耗等）和主要凭经验指挥本车和分队作战的传统指挥模式中解脱出来，实现信息自动采集、自动化操控（电台由计算机控制收发信、变频、保密），依托高度共享的战场态势、车内外数字通信系统，在计算机辅助决策系统支持下，实施数字化的指挥控制，从而也促使战斗方式由过去的粗放式、经验型向精准式、初 级智能化的方向转变。到目前为止，仅就操控水平而言，二战后的三代坦克与一、二代坦克相比实现了质的飞跃，与早期坦克相比更是天壤之别。三代主战坦克的操控装置和界面已经全面实现了数字化，虚拟式的智能化操控已经初露端倪。 百年操控论长短 说起坦克操控，它既是老话题，也是个新领域。从坦克操控百年发展历程来看，不难得到如下启不。 一是坦克的操控水平受制于坦克技术水平，坦克乘员不断减少是技术推动和需求牵引共同作用的成果。坦克操控的发展与坦克技术进步基本同步，早期坦克的操控性不好、乘员多，与坦克 刚刚诞生不久，坦克本身的技术水平较低有直接关系。比如，前面提到早期坦克的两条履带要由两个人来操作，除了技术上的原因，操作十分笨重也是一个重要因素，拉动一条履带的操纵杆可能很吃力，一个人的体力可能很难保证同时完成两条履带的操纵。到二战时，坦克上的转向操纵杆已经广泛运用了弹簧助力技术，较好地解决了一人驾驶坦克的问题。从早期坦克到现在的三代坦克，坦克操控性能的提升、乘员数量的减少，主要是技术推动的结果。如三代坦克采用自动装弹技术后，原有的二炮手就不需要了。当然，也有军事需求牵引的功劳，因为，军事家们始终坚信操纵一 件武器的人越少越好。道理很简单，如果一个装甲部队拥有 100 辆坦克，那么，指挥官希望操纵 100 辆坦克的乘员越少越好，人越少就越便于管理和控制，出问题的环节就越少，相反如果由 400 名乘员（车长、驾驶员、炮长，装填手）操纵这些坦克的话，这 100 辆坦克形成整体战斗力时出问题的环节要比单乘员多出不知多少倍。另外， 400 人的保障也比 100 人的负担更重些。 现代化的军队由于装备越来越先进，因而战斗力成倍提升而员额却大幅下降。美国老型号的 “ 艾森豪威尔 ” 号核动力航母舰员为 3105 人（不含航空人员及陆战队员），而最新 的 “ 福特 ” 号航母编制舰员仅 1150 人（不含航空人员及陆战队员），仅为前者的三分之一左右。 二是坦克智能化操控是未来坦克操控的发展方向，虚拟化操作将是主流，但也要有应急手段。只有当指挥仪式火控系统技术成熟后，射击自动化才能成为可能；只有当液力一机械综合传动技术成熟后，坦克驾驶才能真正实现电液式操控。随着坦克技术特别是信息技术的不断进步，未来新一代主战坦克可能是全电坦克，乘员有也可能减少至两人（车炮长、驾驶员或驾驶员（车长）、炮长），坦克的驾驶、射击、指挥等可能实现智能化操控。当然，智能化操控不等于全 虚拟化操作，未来坦克在主要功能虚拟化操控的前提下，一些事关坦克生存的应急性操作（如三防系统启动、烟幕弹发射等），可能还需要采用虚拟化操作与机电式应急操作（通过机械式开关按钮实现）相结合的方式，以确保关键性操作的可靠性。这点笔者深有体会。笔者家中有一台全自动洗衣机是电容开关的，使用中经常遇到因手指带水造成操作失灵、紊乱甚至 “ 死机 ” 的问题。而家中另一台老式全自动洗衣机是微动开关的，技术虽然不先进但操作却十分可靠。所以，智能化操控有它先进的一面，也有易被干扰等弱点，应用上应扬长补短，与机械式操作形成优势互补。 三是要发挥军事需求对坦克操控的直接牵引作用，就必须做到与技术发展深层次融合。从坦克操控发展历史来看，军事需求的牵引作用不明显，而技术推动作用十分明显。就像动力一传动的发展与军事需求挂钩不紧一样。原因是军事专家考虑的更多的是打仗需要什么样的装备，性能是什么（坦克炮的威力、穿甲厚度等），而不过多涉及技术实现的问题。当然，军事专家要了解坦克技术发展到了什么水平，装备能不能造出来，否则，军事需求就是异想天开了。 在坦克操控发展上应当实行军事与技术的深度融合。装备型号确定后，军事专家应当积极介入坦克 操控的具体技术研究，使其更加贴近部队的实际，契合实战的需要。过去我国坦克发展在这些方面存在不少问题，现在有了很大改观 不少装备研究机构经常请部队官兵对装备的操控性能进行直接体验，收到了较好的效果。 四是应当使坦克的智能化操控研究尽早成为一门新兴的学科领域。到目前为止，关于坦克操控还没有单独形成一个研究领域，智能化操控更是一个全新的课题，也必将是未来坦克科学技术研究的一个充满活力、前景广阔的科技领域。目前，坦克操控研究主要集中在坦克装甲车辆人一机工程领域。坦克操控与人一机工程研究虽然是交叉学科，但 又有本质的区别：一是两者的起步时间不同。坦克操控的研究从坦克诞生就开始了，而人机一环的研究则是近二三十年的事。再就是两者的研究目的不同。坦克操控的研究主要目的是运用最优控制策略来充分发挥坦克的战技性能，而人一机工程的研究目的是如何轻松、舒适地使用坦克。两者能结合起来考虑最完美，但