2.1 懸掛系統(tǒng)對(duì)裝甲車輛火力性能的影響

由于裝甲車輛的武器系統(tǒng)通常位于車輛的頂端，屬于懸掛質(zhì)量的一部分，在瞄準(zhǔn)射擊時(shí)，懸掛質(zhì)量的過大振動(dòng)會(huì)對(duì)射擊精度特別是行進(jìn)間射擊精度有很大的影響，其中影響最大的是車輛的俯仰振動(dòng)速度和橫擺振動(dòng)速度造成的火炮方位角的快速改變，所以即使有火炮穩(wěn)定系統(tǒng)，上述物理參數(shù)仍然會(huì)對(duì)射擊精度造成較大的影響。

火炮射擊的命中精度是體現(xiàn)坦克火炮威力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下，要求坦克具有行進(jìn)間射擊的能力。影響射擊精度的因素有很多，除了火炮與炮彈的設(shè)計(jì)性能和制造精度、射擊時(shí)環(huán)境條件和炮手的操縱控制能力之外，行進(jìn)中坦克發(fā)射系統(tǒng)的滯后效應(yīng)和車體的振動(dòng)也是非常重要的影響因素。

火炮在射擊時(shí)，發(fā)射系統(tǒng)存在著發(fā)射延遲時(shí)間，即在瞄準(zhǔn)目標(biāo)以后到炮彈出口要經(jīng)過一段時(shí)間，其中包括：炮手瞄準(zhǔn)目標(biāo)直到執(zhí)行發(fā)射的反應(yīng)延緩時(shí)間（約0.043s）；發(fā)射機(jī)構(gòu)內(nèi)部動(dòng)作時(shí)間（對(duì)于電擊發(fā)射約為0.006s）；點(diǎn)燃火藥、氣體膨脹和炮彈沿炮管運(yùn)動(dòng)的時(shí)間（約0.026s）。它們的總時(shí)間稱為發(fā)射延遲時(shí)間Δt，約為0.075s（一般在0.034～0.160s）。在延遲時(shí)間內(nèi)，火炮軸線和瞄準(zhǔn)線會(huì)因車體振動(dòng)而偏離正確的瞄準(zhǔn)射擊位置，從而降低射擊的命中精度。

2.1.1 懸掛對(duì)射擊精度的影響

車體的振動(dòng)會(huì)使用機(jī)械方式連接的炮塔、火炮和瞄準(zhǔn)鏡一起振動(dòng)。對(duì)火炮射擊精度影響較大的是車體的俯仰振動(dòng)和橫擺振動(dòng)。俯仰振動(dòng)將會(huì)使火炮軸線在鉛垂面內(nèi)上下擺動(dòng)，從而引起火炮射擊角不斷變化，導(dǎo)致彈丸產(chǎn)生很大的落點(diǎn)距離偏差；橫擺振動(dòng)會(huì)使火炮軸線在方位方向上產(chǎn)生變化，并引起彈丸的方位偏差。

坦克振動(dòng)對(duì)射擊精度的影響如圖2-1所示。坦克火炮直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，由于車體行進(jìn)過程中的角振動(dòng)，在發(fā)射延遲時(shí)間內(nèi)，炮身軸線相對(duì)于瞄準(zhǔn)方向會(huì)產(chǎn)生偏差角為平均角速度），對(duì)于射程為D的彈著點(diǎn)高度偏差Δh為

由此可知，振動(dòng)角速度越大，射擊偏差越大，欲使彈著點(diǎn)高度偏差Δh＜1.5 m，則必須使平均角速度＜0.01rad/s，這就要求懸掛系統(tǒng)在車輛行駛過程中要有效降低車體的振動(dòng)角速度。由于速度不易測(cè)量，故車輛角速度一般采用間接測(cè)量法，即角位移微分法和角加速度積分法。角位移微分法即在車輛首尾安裝位移傳感器，通過測(cè)量振動(dòng)位移信號(hào)，從而推算出振動(dòng)角位移信號(hào)，對(duì)角位移信號(hào)在時(shí)間長度上進(jìn)行微分，得到角速度信號(hào)。角加速度積分法即在車輛首尾安裝加速度傳感器，測(cè)量振動(dòng)加速度信號(hào)，并推算出振動(dòng)角加速度信號(hào)，然后在時(shí)間長度上進(jìn)行積分，得到角速度信號(hào)。

行進(jìn)中的坦克，在距離D（D≈2000m）處，瞄準(zhǔn)敵方坦克，設(shè)目標(biāo)高為H（H＝2.4m），未安裝穩(wěn)定器的坦克炮，在炮手擊發(fā)到炮彈出膛這段發(fā)射延遲時(shí)間Δt內(nèi)，火炮隨坦克俯仰振動(dòng)。為使彈丸在彈著點(diǎn)高度上的偏差不超過目標(biāo)的范圍，坦克的振動(dòng)角速度的均方根值σφ應(yīng)小于，當(dāng)取Δt＝0.075s時(shí)，應(yīng)有：

一般坦克的俯仰角振動(dòng)速度滿足不了這一要求。為提高坦克火炮的射擊精度，現(xiàn)在坦克火炮都裝有火炮穩(wěn)定系統(tǒng)，使火炮在發(fā)射延遲時(shí)間內(nèi)不隨車體俯仰，穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，因而不必單獨(dú)提出火炮射擊對(duì)懸掛的要求。改善懸掛的特性可以改善坦克行駛過程中的振動(dòng)，也改善了穩(wěn)定器的工作環(huán)境，對(duì)穩(wěn)定器是有益的。

2.1.2 火炮穩(wěn)定系統(tǒng)

火炮穩(wěn)定系統(tǒng)是一套對(duì)火炮高低射角與方位射角具有驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)定功能的裝置。系統(tǒng)在俯仰方向上驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)定的對(duì)象是火炮，在水平方向上驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)定的對(duì)象是炮塔。利用該系統(tǒng)可以平穩(wěn)、輕便地控制火炮軸線和瞄準(zhǔn)線，因而大大降低了車體振動(dòng)對(duì)火炮射擊精度的影響。

在火炮穩(wěn)定系統(tǒng)中，陀螺儀產(chǎn)生高低和水平方向的穩(wěn)定及瞄準(zhǔn)信號(hào)，它是測(cè)量火炮振動(dòng)偏移量的部件。

圖2-2所示為一種液浮陀螺儀示意圖。通電后陀螺電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，密封的浮筒中安裝有陀螺框架，在殼體與浮筒之間充滿了浮油。只有當(dāng)經(jīng)過通電加熱的浮油達(dá)到某一溫度時(shí)，才能把浮筒懸浮起來并允許系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果陀螺儀殼體繞自轉(zhuǎn)參考軸上下轉(zhuǎn)動(dòng)，則陀螺儀框架繞輸出軸左右偏轉(zhuǎn)。框架偏轉(zhuǎn)角度的大小與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成正比。殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，框架偏離角度越大；殼體以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，框架就停留在已偏離的角度上，保持偏離角度大小不變；殼體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，框架便在彈性預(yù)載球的作用下返回原位。這種二自由度的陀螺儀可用于測(cè)量陀螺儀外殼轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。

當(dāng)火炮偏離瞄準(zhǔn)位置時(shí)，陀螺儀繞其輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)并導(dǎo)致輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)傳感器將測(cè)出的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)放大后輸?shù)搅仉妱?dòng)機(jī)，力矩產(chǎn)生的電流信號(hào)作為火炮偏移速度信號(hào)，經(jīng)放大后，與瞄準(zhǔn)電路輸出的操縱臺(tái)瞄準(zhǔn)指令信號(hào)相加，再經(jīng)過積分電路輸出角度信號(hào)去驅(qū)動(dòng)力矩電動(dòng)機(jī)，使火炮回到偏離前位置。