最近烏克蘭T-80坦克炮口放酒杯，在野外行駛的情況下杯中酒水一滴未灑的視頻再次爆紅網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)早在之前德國(guó)的豹二坦克就進(jìn)行過(guò)此類(lèi)的測(cè)試，我軍的99式主戰(zhàn)坦克也進(jìn)行過(guò)炮口放水杯和扳手的穩(wěn)定性測(cè)試，當(dāng)然還有玩砸了的日本10式主戰(zhàn)坦克。別看這僅僅是一場(chǎng)小小的測(cè)試，但是對(duì)于坦克來(lái)說(shuō)卻是對(duì)雙向穩(wěn)定性的一次重大考驗(yàn)。坦克在行進(jìn)時(shí)炮口會(huì)隨著高低起伏的地面四處擺動(dòng)，這個(gè)擺動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響炮手對(duì)目標(biāo)的捕捉和射擊，所以直到二戰(zhàn)結(jié)束后，坦克只具備短停射擊的能力，如何在行進(jìn)間射擊一直都是一個(gè)不小的技術(shù)瓶頸。
▲利用啤酒被測(cè)試坦克炮穩(wěn)定性的烏克蘭T-80主戰(zhàn)坦克，此外我軍的99式也進(jìn)行過(guò)此類(lèi)的測(cè)試
關(guān)于坦克炮的穩(wěn)定技術(shù)最早可以追溯到二戰(zhàn)前的蘇聯(lián)T-28中型坦克、美國(guó)M3輕型坦克等上面，但是這些坦克只裝備簡(jiǎn)單的單向穩(wěn)定器，操作火炮瞄準(zhǔn)射擊時(shí)更多地依靠高低機(jī)和方向機(jī)來(lái)完成。直到二戰(zhàn)結(jié)束以后的60年代，各國(guó)才陸續(xù)的研制裝備了各式各樣的雙向穩(wěn)定器（即具備垂直穩(wěn)定和水平穩(wěn)定的能力），在一些步戰(zhàn)車(chē)上面甚至出現(xiàn)了三向穩(wěn)定器，然后配合先進(jìn)的火控系統(tǒng)，坦克在行進(jìn)間能自動(dòng)保持火炮在一個(gè)穩(wěn)定的空間內(nèi)，這才具備了行進(jìn)間開(kāi)火射擊動(dòng)打靜或者動(dòng)打動(dòng)的能力，下面我們就來(lái)看看什么是雙向穩(wěn)定器。
▲最早掀起這陣風(fēng)的德國(guó)豹二坦克，可以看到在野外行駛下，不論車(chē)體怎么顛簸，坦克炮在雙向穩(wěn)定技術(shù)的加持下始終都處在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)然還有下面玩砸了的日本10式主戰(zhàn)坦克
垂直穩(wěn)定器
說(shuō)起穩(wěn)定平衡裝置，就不得不提陀螺儀這個(gè)偉大的發(fā)明，垂直穩(wěn)定器的雙自由度陀螺儀和火炮搖架的基座固定在一起，陀螺儀的內(nèi)環(huán)和火炮的耳軸軸線(xiàn)相互垂直，外環(huán)和耳軸軸線(xiàn)相互平行，這個(gè)狀態(tài)下的火炮角度就可以看作是規(guī)定的瞄準(zhǔn)角度，當(dāng)坦克開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生顛簸，這種顛簸會(huì)在火炮耳軸摩擦力的作用下帶動(dòng)坦克炮顛簸偏轉(zhuǎn)，這時(shí)候基座也會(huì)隨著坦克炮一起偏轉(zhuǎn)同樣的角度，但是和耳軸軸線(xiàn)平行的轉(zhuǎn)子外環(huán)平面不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動(dòng)的陀螺儀具有很強(qiáng)的定軸性，這時(shí)候原本相互平行的轉(zhuǎn)子外環(huán)平面和基座平面之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)失調(diào)角度，這個(gè)角度就是火炮偏離規(guī)定瞄準(zhǔn)的角度。
▲上圖為機(jī)械式的陀螺儀，可以看到不論外部基座環(huán)如何改變，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子所在的平面不會(huì)隨著外環(huán)基座的改變而改變，不過(guò)隨著科技的進(jìn)步，這種機(jī)械式的陀螺儀被更加先進(jìn)的電子陀螺儀所取代了，如下圖就是用于導(dǎo)航的電子陀螺儀
這時(shí)候就輪到旋轉(zhuǎn)變壓器出馬了，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子和陀螺儀外環(huán)軸固定在一起，火炮處于規(guī)定瞄準(zhǔn)角度并不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)變壓器不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，當(dāng)炮瞄準(zhǔn)角度發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)固定在基座上的旋轉(zhuǎn)變壓器定子也會(huì)隨之偏轉(zhuǎn)，但是和陀螺儀外環(huán)軸固定在一起的轉(zhuǎn)子不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時(shí)候旋轉(zhuǎn)變壓器就會(huì)發(fā)出一個(gè)和偏轉(zhuǎn)角度成正比的信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)晶體管放大器放大后輸出兩個(gè)電信號(hào)并流到控制電磁鐵中，最終控制兩個(gè)油管來(lái)改變油缸上下腔的壓力產(chǎn)生力矩，從而驅(qū)動(dòng)火炮角度向規(guī)定瞄準(zhǔn)角度恢復(fù)。此外還有一個(gè)速率陀螺儀，該陀螺儀會(huì)在火炮復(fù)位的過(guò)程中配合晶體管放大器產(chǎn)生電信號(hào)作用于液壓裝置產(chǎn)生一個(gè)和火炮偏轉(zhuǎn)相反的力矩，這個(gè)力矩隨著火炮偏轉(zhuǎn)速度的增加而增加，這樣一來(lái)就能避免火炮偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中沖過(guò)了頭，因?yàn)榫薮蟮膽T性而發(fā)生振蕩。便于火炮快速的穩(wěn)定。
▲上文所述過(guò)程可以通過(guò)該圖介紹一下，火炮偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)基座偏轉(zhuǎn)，這時(shí)候轉(zhuǎn)子外環(huán)平面是不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的，而固定在外環(huán)轉(zhuǎn)子軸上面的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子也是不偏轉(zhuǎn)的，但是旋轉(zhuǎn)變壓器的定子會(huì)隨著基座旋轉(zhuǎn)，這樣一來(lái)旋轉(zhuǎn)變壓器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)經(jīng)晶體管放大器放大后作用于液壓裝置產(chǎn)生與火炮偏轉(zhuǎn)方向相反的力矩來(lái)使其復(fù)位（當(dāng)火炮偏轉(zhuǎn)角度越小時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)就越小，這時(shí)候復(fù)位力矩也會(huì)變小），同時(shí)在速率陀螺儀的作用下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和火炮偏轉(zhuǎn)方向相反的力矩（和復(fù)位力矩相同），這個(gè)力矩隨著火炮偏轉(zhuǎn)速度的增大而增大，這樣就避免了火炮偏轉(zhuǎn)慣性太大導(dǎo)致的沖擊影響，在這兩個(gè)力矩的作用下火炮就能快速?gòu)?fù)位（復(fù)位時(shí)力矩就會(huì)消失）
水平穩(wěn)定器
▲水平穩(wěn)定器同樣也是一個(gè)道理，只不過(guò)炮塔會(huì)隨著坦克炮一起調(diào)整，而且采用全電式電機(jī)產(chǎn)生復(fù)位力矩，而不是液壓裝置
一般來(lái)說(shuō)坦克在崎嶇的野外行駛時(shí)炮口的擺動(dòng)呈現(xiàn)的是圖像類(lèi)似于一個(gè)橢圓，雙自由度陀螺儀的內(nèi)環(huán)和耳軸軸線(xiàn)平行，外環(huán)和耳軸軸線(xiàn)垂直，同樣在火炮左右偏轉(zhuǎn)時(shí)雙自由度陀螺儀的轉(zhuǎn)子外環(huán)平面和連接的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子是不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的，而旋轉(zhuǎn)變壓器的定子會(huì)隨著火炮一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的信號(hào)在晶體管放大器的作用下驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)力矩，而速率陀螺儀則同樣在旋轉(zhuǎn)變壓器和晶體管放大器的作用下產(chǎn)生一個(gè)力矩防止火炮在巨大的顛簸下偏轉(zhuǎn)過(guò)大。
▲具體可參考此圖，陀螺儀和轉(zhuǎn)子平行的那個(gè)外環(huán)也會(huì)上下有小幅度擺動(dòng)，最后就會(huì)產(chǎn)生誤差
但是值得一提的是坦克炮絕對(duì)做不到完全穩(wěn)定，首先陀螺儀存在著精度問(wèn)題，作為雙向穩(wěn)定器上的核心部件，內(nèi)外環(huán)和轉(zhuǎn)子相互連接的軸承存在著摩擦力，所以與轉(zhuǎn)子在同一平面的外環(huán)不可能做到完全不偏轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)也會(huì)在這個(gè)摩擦力的作用下產(chǎn)生誤差，再比如車(chē)體做高低跳動(dòng)或者是水平擺動(dòng)時(shí)（比如坦克從一個(gè)小斷崖突然掉下時(shí)），內(nèi)外環(huán)和基座之間都存在一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，誤差也會(huì)接踵而至。而且恢復(fù)力矩是在坦克炮發(fā)生偏轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的（盡管時(shí)間間隔很小，但卻客觀存在），在坦克炮不斷的偏轉(zhuǎn)和力矩的不斷地產(chǎn)生這個(gè)過(guò)程中坦克炮也會(huì)出現(xiàn)略微的擺動(dòng)，這些都是不可避免的。（作者署名：武備營(yíng)）
