當(dāng)坦克火控技術(shù)的發(fā)展到80年代，熱成像的技術(shù)已經(jīng)能夠識別距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)。其原理是通過目標(biāo)與背景環(huán)境溫度存在差別、目標(biāo)自身每個(gè)部位溫度不同的原理，將這些不同溫度散發(fā)出的紅外熱信號識別出來，再處理成為可視化熱力圖。與過去目標(biāo)識別方式不同的是，此前是先通過觀瞄鏡獲取光學(xué)信號，火控系統(tǒng)要將識別的光學(xué)圖像作為模擬信號轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識別的數(shù)字信號，而熱成像儀采集到的信號則是先由計(jì)算機(jī)讀取解算，再呈現(xiàn)給人。因此，如果在計(jì)算機(jī)解算信號的階段將熱成像儀獲取的目標(biāo)信號加以識別，則人看到的就是計(jì)算機(jī)處理過后的圖像，上面可以出現(xiàn)計(jì)算機(jī)解算后的目標(biāo)位置、距離、移動速度等信息，這就為火控系統(tǒng)自主識別目標(biāo)提供了可能性。如果將自主識別目標(biāo)信號與火炮控制機(jī)構(gòu)通過控制系統(tǒng)聯(lián)動起來，則給坦克自動瞄準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)提供了條件。

人工智能？對比度！

坦克的熱成像儀只能提供類似黑白電視機(jī)的圖像，本質(zhì)上是對于監(jiān)視區(qū)域的溫度圖像，要怎么區(qū)分鎖定的目標(biāo)和背景呢？80年代并沒有人工智能技術(shù)，要解決這個(gè)問題，還得靠更古老的對比度鎖定。早在越南戰(zhàn)爭時(shí)期，美國空軍就開始使用電視制導(dǎo)武器。由于技術(shù)限制，電視制導(dǎo)武器的鎖定僅僅依靠圖像對比度來進(jìn)行。空對地電視制導(dǎo)武器的鎖定往往基于邊緣跟蹤法來進(jìn)行，飛行員將引導(dǎo)頭的鎖定框調(diào)整到正確的尺寸，剛好套住目標(biāo)。在鎖定后，引導(dǎo)頭會記憶目標(biāo)的邊緣和灰度，尋求目標(biāo)和非目標(biāo)區(qū)域的灰度差距，從而保證一直跟蹤在目標(biāo)上。簡單來說，這種鎖定方式記住的是一個(gè)“一片黑暗中的一個(gè)亮點(diǎn)”，而不是特定的一個(gè)碉堡。

(資料圖)

恰巧的是，坦克上搭載的熱成像儀成像也只分亮度，而且高熱量的目標(biāo)往往是需要鎖定的對象，環(huán)境的熱量則要顯著的低得多。類似的鎖定設(shè)計(jì)在坦克上非常適用。但是，對比度鎖定同樣對熱成像儀的清晰度提出了一定的要求，第0代熱成像儀在1500米或者更遠(yuǎn)的距離上很難分辨出目標(biāo)和環(huán)境的差異，自然無法使用對比度鎖定。而第三代的高清晰度熱成像則可以清楚的看到目標(biāo)的細(xì)節(jié)，熱量也非常明顯，哪怕遠(yuǎn)距離也相當(dāng)清晰，想要完成鎖定則簡單得多。

（圖為模擬器中T-72B3主戰(zhàn)坦克的自動跟蹤火控，長線意味著目標(biāo)可以鎖定 圖片來源：嗶哩嗶哩）

法國于1992年服役的“勒克萊爾”型主戰(zhàn)坦克上首次搭載了自動跟蹤系統(tǒng)，讓“勒克萊爾”擁有了獨(dú)一份的炮手工作模式：炮手不再需要手操火炮進(jìn)行跟蹤，只需要將準(zhǔn)星對準(zhǔn)目標(biāo)后進(jìn)行鎖定，炮手不需要觸碰操作手柄即可自動進(jìn)行跟蹤。啟用跟蹤的按鍵和激光測距儀一樣，自動跟蹤后隨時(shí)能進(jìn)行射擊，非常方便。炮手的工作模式從索敵-跟蹤-射擊變成了索敵-鎖定-射擊，不再需要反復(fù)精細(xì)調(diào)整手柄準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)，只需要微調(diào)瞄準(zhǔn)點(diǎn)即可準(zhǔn)確命中。

（圖為模擬器中的T-72B3主戰(zhàn)坦克，已經(jīng)鎖定目標(biāo)進(jìn)入自動跟蹤 圖片來源：嗶哩嗶哩）

在法國之后，日本的90式主戰(zhàn)坦克和我國的出口型90-Ⅱ型主戰(zhàn)坦克都裝備了這一系統(tǒng)，極大的降低了炮手壓力。同時(shí)，自動跟蹤火控也是熱成像儀水平成熟提高的產(chǎn)物，代表熱成像儀在2000米的距離上能較為清晰的展現(xiàn)出目標(biāo)輪廓，以便讓火控系統(tǒng)鎖定并自主跟隨。

炮手，瞄準(zhǔn)，射擊！

在坦克火力的發(fā)揮上，除了炮手，就屬車長最有發(fā)言權(quán)。根據(jù)駕駛分工，車長負(fù)責(zé)對周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，炮手負(fù)責(zé)對車長提供的目標(biāo)進(jìn)行鎖定。最初，車長需要用語言描述目標(biāo)位置，炮長將火炮調(diào)整到相應(yīng)區(qū)域后，再鎖定和攻擊目標(biāo)。這等于一個(gè)目標(biāo)要由兩個(gè)人搜索兩遍才能攻擊，制約了反應(yīng)速度。后來實(shí)現(xiàn)觀瞄系統(tǒng)聯(lián)動以后，車長可以將觀察到的目標(biāo)位置提供給火控系統(tǒng)，由火控系統(tǒng)提供給炮長進(jìn)行判斷，這樣省去了一個(gè)人的目標(biāo)搜索時(shí)間，但仍需兩個(gè)人配合操作。地面戰(zhàn)中的攻擊窗口期很短，如果車長發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后可以不通過炮手直接調(diào)炮發(fā)起攻擊，則進(jìn)一步提高反應(yīng)和攻擊速度，因此，這種同時(shí)具備獵巡和殲擊能力的火控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，車長跨過炮手直接調(diào)炮的操縱方式就是行家們常說的——車長超越射擊。

獵-殲火控來源于英語的Hunter-Killer，。超越射擊最早的雛形可追溯到二戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)的坦克車長可以強(qiáng)制炮手與車長保持同一方向，雖然不能由車長直接控制火炮，但考慮到火控系統(tǒng)的很多任務(wù)在當(dāng)時(shí)是由炮手完成的，炮手就相當(dāng)于當(dāng)時(shí)的火控系統(tǒng)，因此可以將其視為超越射擊概念的雛形。這樣的設(shè)計(jì)在二戰(zhàn)后逐漸普遍，蘇聯(lián)為車長安裝了獨(dú)立的車長鏡，車長鏡的配置也越來越高，從最早的不設(shè)鏡透過防彈玻璃觀察，到依靠人工轉(zhuǎn)動操作的潛望鏡，再到后來由電機(jī)驅(qū)動，帶有自動保持穩(wěn)定功能的綜合觀瞄設(shè)備，車長使用的觀瞄鏡完成了與炮長觀瞄鏡從姿態(tài)聯(lián)動向信息整合的過程。

早期火控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車長與炮長信息共享后，射擊權(quán)限依然在炮長手中，車長只能將炮手的觀瞄鏡自動調(diào)整到與自己相同的觀瞄方向，但目標(biāo)的識別需要有炮手自己完成。這主要是因?yàn)檐囬L周視鏡主要功能是用來環(huán)顧四周，早期型號甚至沒有圖像放大功能，對目標(biāo)的識別能力不強(qiáng)；炮長觀瞄鏡能拉目標(biāo)進(jìn)行高精度識別，但此時(shí)就看不到周圍環(huán)境。面對同時(shí)滿足“看得全”和“看得清”這對矛盾的兩個(gè)方面，車長觀察周圍動態(tài)、炮長聚精會神攻擊目標(biāo)的分工就顯得很實(shí)用，這就是為什么現(xiàn)代坦克仍然保留3人車組的原因之一。而車長超越射擊功能使車長與炮長的“兩個(gè)大腦、兩雙眼睛”的配合作戰(zhàn)在一定程度上變成了“一個(gè)大腦、兩雙眼睛”的整合作戰(zhàn)，一輛坦克的作戰(zhàn)效能當(dāng)然也就有了明顯的提升。

（圖為模擬器中的M1A2主戰(zhàn)坦克指揮官面板，上半部分操作車長指揮儀 圖片來源：百度貼吧）

美、蘇、德則選擇了車長指揮儀的路線，為車長鏡安裝雙向穩(wěn)定器，起到和穩(wěn)像式炮鏡一樣的穩(wěn)定效果。在車長進(jìn)行超越射擊時(shí)，坦克主炮和同軸機(jī)槍直接被車長鏡控制進(jìn)行瞄準(zhǔn)和發(fā)射，也不需要離開一個(gè)設(shè)備使用專門轉(zhuǎn)接的光路。蘇聯(lián)在PNK-4車長火控系統(tǒng)上僅讓車長具備了應(yīng)急直瞄發(fā)射能力，這與超越射擊中車長直接接入炮長觀瞄設(shè)備的方式仍有一定區(qū)別，主要是依靠分劃板在沒有擾動/非擾動火控的情況下進(jìn)行射擊，屬于一定程度上的“盲打”，因此要加上“應(yīng)急”前綴。而到了PNK-5上，則為車長觀瞄設(shè)備接入了穩(wěn)像式火控系統(tǒng)，能夠使用激光測距儀、獨(dú)立穩(wěn)定的電同步車長鏡和具有圖像放大功能的夜視儀。要知道，現(xiàn)代坦克40%的采購價(jià)格被火控系統(tǒng)占據(jù)，火控系統(tǒng)是坦克上最賺錢的部件，沒有之一。而當(dāng)這種兩套觀瞄設(shè)備配合起來的獵-殲式火控系統(tǒng)成為東西方坦克設(shè)計(jì)界共識的時(shí)候，就有了一個(gè)聽起來高大上的名稱——雙指揮儀式火控，車長鏡和炮長鏡均為獨(dú)立的指揮儀式火控，都有完整的獨(dú)立交戰(zhàn)能力。

（圖為T-84坦克上搭載的PNK-6車長鏡，擁有熱成像通道和穩(wěn)像火控，車長有完全權(quán)限 圖片來源：知乎）

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃天（海東青科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)）

審核專家：劉曉峰（資深軍事科普作家）

策劃：金赫