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)，其實早在之前德國的豹二坦克就進行過此類的測試，我軍的99式主戰(zhàn)坦克也進行過炮口放水杯和扳手的穩(wěn)定性測試，當然還有玩砸了的日本10式主戰(zhàn)坦克。別看這僅僅是一場小小的測試，但是對于坦克來說卻是對雙向穩(wěn)定性的一次重大考驗。坦克在行進時炮口會隨著高低起伏的地面四處擺動，這個擺動會嚴重影響炮手對目標的捕捉和射擊，所以直到二戰(zhàn)結(jié)束后，坦克只具備短停射擊的能力，如何在行進間射擊一直都是一個不小的技術(shù)瓶頸。
▲利用啤酒被測試坦克炮穩(wěn)定性的烏克蘭T-80主戰(zhàn)坦克，此外我軍的99式也進行過此類的測試
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M3輕型坦克等上面，但是這些坦克只裝備簡單的單向穩(wěn)定器，操作火炮瞄準射擊時更多地依靠高低機和方向機來完成。直到二戰(zhàn)結(jié)束以后的60年代，各國才陸續(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)車上面甚至出現(xiàn)了三向穩(wěn)定器，然后配合先進的火控系統(tǒng)，坦克在行進間能自動保持火炮在一個穩(wěn)定的空間內(nèi)，這才具備了行進間開火射擊動打靜或者動打動的能力，下面我們就來看看什么是雙向穩(wěn)定器。
▲最早掀起這陣風的德國豹二坦克，可以看到在野外行駛下，不論車體怎么顛簸，坦克炮在雙向穩(wěn)定技術(shù)的加持下始終都處在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，當然還有下面玩砸了的日本10式主戰(zhàn)坦克
垂直穩(wěn)定器
說起穩(wěn)定平衡裝置，就不得不提陀螺儀這個偉大的發(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)和火炮的耳軸軸線相互垂直，外環(huán)和耳軸軸線相互平行，這個狀態(tài)下的火炮角度就可以看作是規(guī)定的瞄準角度，當坦克開始運動時會產(chǎn)生顛簸，這種顛簸會在火炮耳軸摩擦力的作用下帶動坦克炮顛簸偏轉(zhuǎn)，這時候基座也會隨著坦克炮一起偏轉(zhuǎn)同樣的角度，但是和耳軸軸線平行的轉(zhuǎn)子外環(huán)平面不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，因為高速轉(zhuǎn)動的陀螺儀具有很強的定軸性，這時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產(chǎn)生一個失調(diào)角度，這個角度就是火炮偏離規(guī)定瞄準的角度。
▲上圖為機械式的陀螺儀，可以看到不論外部基座環(huán)如何改變，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子所在的平面不會隨著外環(huán)基座的改變而改變，不過隨著科技的進步，這種機械式的陀螺儀被更加先進的電子陀螺儀所取代了，如下圖就是用于導航的電子陀螺儀
這時候就輪到旋轉(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)定瞄準角度并不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)變壓器不會產(chǎn)生信號，當炮瞄準角度發(fā)生偏轉(zhuǎn)時固定在基座上的旋轉(zhuǎn)變壓器定子也會隨之偏轉(zhuǎn)，但是和陀螺儀外環(huán)軸固定在一起的轉(zhuǎn)子不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時候旋轉(zhuǎn)變壓器就會發(fā)出一個和偏轉(zhuǎn)角度成正比的信號，該信號通過晶體管放大器放大后輸出兩個電信號并流到控制電磁鐵中，最終控制兩個油管來改變油缸上下腔的壓力產(chǎn)生力矩，從而驅(qū)動火炮角度向規(guī)定瞄準角度恢復(fù)。此外還有一個速率陀螺儀，該陀螺儀會在火炮復(fù)位的過程中配合晶體管放大器產(chǎn)生電信號作用于液壓裝置產(chǎn)生一個和火炮偏轉(zhuǎn)相反的力矩，這個力矩隨著火炮偏轉(zhuǎn)速度的增加而增加，這樣一來就能避免火炮偏轉(zhuǎn)的過程中沖過了頭，因為巨大的慣性而發(fā)生振蕩。便于火炮快速的穩(wěn)定。
▲上文所述過程可以通過該圖介紹一下，火炮偏轉(zhuǎn)帶動基座偏轉(zhuǎn)，這時候轉(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)變壓器的定子會隨著基座旋轉(zhuǎn)，這樣一來旋轉(zhuǎn)變壓器就會產(chǎn)生一個信號經(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)方向相反的力矩來使其復(fù)位（當火炮偏轉(zhuǎn)角度越小時產(chǎn)生的電信號就越小，這時候復(fù)位力矩也會變小），同時在速率陀螺儀的作用下會產(chǎn)生一個和火炮偏轉(zhuǎn)方向相反的力矩（和復(fù)位力矩相同），這個力矩隨著火炮偏轉(zhuǎn)速度的增大而增大，這樣就避免了火炮偏轉(zhuǎn)慣性太大導致的沖擊影響，在這兩個力矩的作用下火炮就能快速復(fù)位（復(fù)位時力矩就會消失）
水平穩(wěn)定器
▲水平穩(wěn)定器同樣也是一個道理，只不過炮塔會隨著坦克炮一起調(diào)整，而且采用全電式電機產(chǎn)生復(fù)位力矩，而不是液壓裝置
一般來說坦克在崎嶇的野外行駛時炮口的擺動呈現(xiàn)的是圖像類似于一個橢圓，雙自由度陀螺儀的內(nèi)環(huán)和耳軸軸線平行，外環(huán)和耳軸軸線垂直，同樣在火炮左右偏轉(zhuǎn)時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)子是不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的，而旋轉(zhuǎn)變壓器的定子會隨著火炮一起轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的信號在晶體管放大器的作用下驅(qū)動電機產(chǎn)生一個恢復(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)生一個力矩防止火炮在巨大的顛簸下偏轉(zhuǎn)過大。
▲具體可參考此圖，陀螺儀和轉(zhuǎn)子平行的那個外環(huán)也會上下有小幅度擺動，最后就會產(chǎn)生誤差
但是值得一提的是坦克炮絕對做不到完全穩(wěn)定，首先陀螺儀存在著精度問題，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)也會在這個摩擦力的作用下產(chǎn)生誤差，再比如車體做高低跳動或者是水平擺動時（比如坦克從一個小斷崖突然掉下時），內(nèi)外環(huán)和基座之間都存在一個相對運動的問題，誤差也會接踵而至。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)生這個過程中坦克炮也會出現(xiàn)略微的擺動，這些都是不可避免的。（作者署名：武備營）
