СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОГНЕМ ДЛЯ ОСНОВНОГО БОЕВОГО ТАНКА

Выживание танков в боевых действиях более чем в большей степени зависит от ско­рости движения и точности стрельбы. Для улучшения этого свойства танковые системы управления огнем совершенствовались годами,   при этом большой скачок достигнут путем миниатюризации элементов системы и введения вычислительных устройств. Процесс совершенст­вования продолжается, хотя и дорогой ценой.

По мнению школы бронетанковых войск армии США (в Форт-Ноксе), основной задачей экипажа танка, выраженной простыми словами, является "послать сталь в цель", поэтому главной функцией танковой системы управления огнем является обеспечение того, чтобы эта сталь доставлялась по назначению точно и своевременно.

В области управления огнем при стрельбе из танкового оружия за последние годы сделаны достаточно большие успехи, что отразилось и на относительной стоимости этой системы. Если в конце второй мировой войны стоимость танковых опти­ческих приборов и приборов управления огнем составляла лишь около 5% от его общей закупочной стоимости (1), то на совре­менном основном боевом танке это соотношение превышает 40%. Например, на танке AMX "Леклерк" часть его закупочной стоимости, приходящаяся на электронное оборудование, оценена в 50% (2).

Причины такого роста становятся ясными, если посмотреть, что необходимо для того, чтобы выжить и победить в бою танка против танка. От экипажа танка в бою требуется быстро и в лю­бых метеорологических условиях обнаружить и обстрелять с вы­сокой вероятностью попадания любую цель, представшую перед ним. Показатели точности стрельбы современных танков достаточно высоки. Так при стрельбе с места можно ожидать 80% вероятность попадания в другой танк первым выстрелом на дальности 2000 м и такую же вероятность попадания первым выстрелом при стрель­бе с ходу на дальности 1500 м (3). 

Экипаж также обладает воз­можностью вести во время движения точный огонь на подавление при поддержке других боевых средств. Отвечая принципу "тот, кто первым стреляет, тот живет дольше", современные системы управле­ния огнем позволяют достичь удивительной скорости обстрела: в 1987г. на состязаниях "Арми Трофи" в Канаде лучшая взвод­ная группа (из 3-й роты 64-го бронетанкового полка США, оснащен­ного танками М-1 "Абрамс") показала среднее время менее 12с от первого появления до обстрела цели. Этот взвод сумел также поразить 29 из 32 целей, произведя 35 выстрелов. По общему признанию, учебная обстановка никогда не может точно предста­вить те условия, которые преобладают на поле боя, но даже в этом случае результаты стрельбы являются впечатляющими, особенно при рассмотрении всего процесса, который должен быть осуществлен экипажем за эти 12 или более секунд.

Начальные требования

Так было не всегда. Самые первые танки предназначалась для обстрела только пехоты и опорных пунктов при использова­нии прямой наводки. К началу второй мировой войны элементарная сущность танковых систем управления огнем все еще отражала основную роль поддержки огнем прямой наводкой, причем противо­танковая задача иногда передавалась вспомогательному воору­жению, как на Французском танке "Чар" В-1 и американском "Грант" М-3. Однако необходимость выживания в условиях не­посредственного соприкосновения с танками противника привела к быстрому увеличению калибра и мощи основного танкового воору­жения, и сопутствующих разработок в распределении задач эки­пажа по управлению огнем.

Задачей командира стало обнаруживать цели, опознавать их, определять дальность до них, обычно пользуясь невооруженным глазом или биноклем, и затем отдать приказ об их обстреле. Наводчик должен выполнить обстрел, используя простой телеско­пический прицел, по команде командира. Много времени затрачи­валось командиром на указание цели наводчику в суматохе боя, особенно в условиях ухудшенной видимости.

Первым устройством для облегчения выполнения этой задачи управления был прицел "Блейд вейн сайт", простой металличес­кий параллелограмм, устанавливаемый перед командирской башен­кой и выверенный с прицелом наводчика. Даже при установке та­кого устройства во взаимодействии командира и наводчика наблю­дались задержки и замешательства. Кроме того, существует много причин, определяющих точность стрельбы во время фактического обстрела цели. Сокращенный перечень их, основанный на учебных боевых стрельбах, проводимых в Великобритании и Западной Германии, приведен в табл. 1 (4).

Таблица 1

1. Погрешности боеприпасов:

а. баллистическое рассеивание;

б. изменение начальной скорости.

2. Погрешности орудия:

а. износ ствола;

б. подпрыгивание/выход из равновесия ствола при выстреле;

в. прогиб/изгиб ствола.

3. Погрешности СУО:

а. ошибки измерения дальности;

б. наклон цапф;

в. ошибки вычислителя;

г. ошибки выверки линии прицеливания;

д. погрешности стабилизации;

е. ошибки в определении угла упреждения.

4. Ошибки наводчика:

а. ошибки в наводке;

б. ошибки в сопровождении.

5. Учитываемые погрешности, определяемые изменением условий окружающей среды:

а. ветер;

б. барометрическое давление;

в. изменение температуры. -

6. Неучитываемые погрешности, определяемые изменением условий окружающей среды:

а. преломление  (рефракционные изменения) направления света атмосферой;

б. мерцающий свет;

в. изменение ветра.

Можно видеть, что эти причины делятся на пять основных рубрик, а именно:

1. погрешности боеприпасов;

2. погрешности орудия;

3. погрешности СУО (включая определение дальности);

4. ошибки наводчика;

5. учитываемые погрешности, вносимые окружающей средой;

6. неучитываемые погрешности, вносимые окружающей средой.

Цель системы управления огнем устранить насколько воз­можно все погрешности, указанные в пункте 3, и выработать надлежащие поправки для возникающих погрешностей, указанных в пунктах 1,2,4 и 5.

В первые послевоенные годы, безусловно, источником самых больших ошибок, таких больших, что они поглощают почти все остальные, являлось неточное определение дальности. В резуль­тате, этот аспект стрельбы из танка привлек большое внимание. США, Западная Германия и Франция для снижения уровня ошибок измерения дальности применяли большие оптические дальномеры, несмотря на то, что они могли быть точными только в руках квалифицированного экипажа, что они были недостаточно прочными и часто пагубно медленно срабатывающими, как было продемонстри­ровано в Индийско-пакистанской войне 1966г. Русские приняли более простую оптическую систему, которая была далека от точности, но подходила к их тактике. Британцы обходились без дальномера, но вели стрельбу по каждой цели двумя-тремя выстрелами, эта операция была быстрой и эффективной, но требовала больших затрат боеприпасов. Позже они пользовались пристрелочным пулеметом, который экономил боеприпасы основного вооружения, но срабатывал медленно, а также имел тенденцию к демаскировке позиции танка.

При использовании на танках оптических дальномеров другие источники ошибок либо игнорировались, так как их относительные величины были малы, либо компенсировались простыми средствами. В большинстве случаев это делалось путем дополнительных при­цельных марок в прицеле наводчика, который был соединен с ос­новным вооружением прочным механическим звеном. Более совре­менный подход, принятый США, заключался в наличии механического "баллистического привода", посредством которого прицельная марка в прицеле наводчика могла перемещаться в результате ручного ввода командиром и наводчиком поправок для компенсации возможных ошибок.

Современные разработки

В последние 20 лет четыре основные разработки полностью революционизировали танковые системы управления огнем (СУО). К ним относятся: лазерный дальномер; независимо стабилизиро­ванные приборы наблюдения и прицелы; тепловизионные приборы; вычислитель системы управления огнем.

Лазерный дальномер (LRF)

Впервые установленный на танках 1370-х годов лазерный дальномер имеет много преимуществ по сравнению со всеми пред­шествующими системами. При типичном диапазоне ошибок ±10 м он обеспечивает вполне достаточную точность в пределах и за пре­делами всех возможных боевых дальностей стрельбы, хотя он может быть подвержен случайным ошибкам, вызываемым ложными отраженными сигналами. Кроме того, он компактен и, в своих последних формах, высокопрочен; более того, его скорость измерения дальности и простота эксплуатации снизили время обстрела цели примерно на 50% по сравнению с оптическими дальномерами (рис. 1). В современной практике лазерный дальномер выверяется с прицелом наводчика, и его эксплуатация предоставляется наводчику, но на перспективных танках, раз­рабатываемых в настоящее время, имеется тенденция предоставле­ния возможности управления лазерным дальномером командиру. Причина этого станет очевидной при рассмотрении объединенной схемы современной СУО.

Рис 1. Упрощенная блок-схема системы управления огнем с использованием ЭВМ:

1 - вычислитель системы управления огнем; 2 - наводчик; 3 - прицелы; 4 - дисплеи; 5 - органы управления; 6 - ввод данных; 7 - лазерный дальномер; 8 - тепловизор; 9 - разное;10 - метеорологические данные; 11 - основное вооружение; 12 - датчики; 13 - приводы; 14 - башня; 15 - заряжающий; 16 - командир; 17 - команды; 18 – данные

Независимо стабилизированные прицелы

В начале 1950-х годов на танке "Центурион" впервые появи­лась эффективная система стабилизации вооружения. В этих ранних системах предусматривалась стабилизация пушки по вертикали, а в более передовых вариантах - стабилизация башни по азимуту. Так как прицел наводчика был механически связан с пушкой, его линия прицеливания также была стабилизирована. Командир же получал выгоду только от стабилизации башни, так что обнаружение целей во время движения и их последующая передача наводчику были далеко не легким делом. Миниатюризация гироскопов и электрон­ных узлов позволила стабилизировать головные элементы и верх­ние зеркала прицелов командира и наводчика. Очень маленькие массы и моменты инерции этих элементов позволили достичь зна­чительного повышения точности стабилизации. Пушка и башня при такой схеме управления при помощи электронных средств следят за стабилизированной линией прицела либо командира, либо на­водчика. Такая система является технической основой современ­ной концепции "поиск-уничтожение": командир ("осуществляющий поиск"), обнаружив цель и пользуясь стабилизированной и неза­висимо от башни поворачиваемой в горизонтальной плоскости головной частью прицела, может нажатием кнопки навести линию прицеливания наводчика на цель, согласовав ее со своей собст­венной. Пушка при этом автоматически последует за прицельной маркой прицела наводчика. Теперь командир может передать зада­чу обстрела цели наводчику ("поражающему"), а сам перейти к поиску следующей цели.

Тепловидение (TI)

Появление тепловизионных прицелов обеспечило танку воз­можность обстрела целей ночью и днем, почти во всех метеороло­гических состояниях атмосферы и в условиях ухудшения видимос­ти на поле боя. Более того, тепловое изображение позволяет преобразовывать его в электронное и в цифровых сигналах пере­давать на выходные устройства, обеспечивая таким образом, разработчику большую гибкость в компоновке системы, давая возмож­ность дистанционного размещения датчиков (входных элементов)  относительно мониторов (выходных элементов).

Вычислитель системы управления огнем

Действия системы управления огнем "поиск - уничтожение" требуют мгновенной оценки, выработки и передачи несметного количества информации и команд. Это стало возможным лишь с    появлением вычислителя системы управления огнем. То, что он представляет сердцевину всей системы, видно на рис. 1. Вычис­литель может получать информацию от многих источников, включая датчики, установленные в различных частях танка и его вооружения, а также элементы ручного ввода информации членами  экипажа. Некоторые из этих элементов ввода информации и ее источники перечислены ниже.

Связь между линиями прицеливания командира и наводчика и между ними и осью основного вооружения, достигается за счет данных от датчиков, размещенных в этих точках системы.

Дальность до цели получается от лазерного дальномера. Угловая скорость относительного перемещения танка или цели (при их движении) учитывается сигналами от команд наводчика по слежению (сопровождению) цели.

Тип боеприпасов учитывается введением данных вручную наводчиком или заряжающим.

Температура заряда учитывается введением данных вручную или получаемых от датчика.        

Наклон цапф учитывается получением данных от датчика.

Износ ствола учитывается либо вводом данных вручную, либо автоматически, рассчитанный по ряду произведенных выстре­лов.

Изгиб ствола учитывается по данным, получаемым от системы начального положения дульного среза (MRS). Эта система с помощью луча света, отражаемого от зеркала, установленного у дульного среза пушки, измеряет смещение дульного среза, проис­ходящее в результате любого изгиба или прогиба ствола.

Метеорологические эффекты, такие как ветер и барометри­ческое давление, учитываются введением данных вручную или получаются от датчиков.

Воздействия всех этих вводов данных отражаются в коман­дах, вырабатываемых вычислителем для изменения вертикальной и горизонтальной составляющих наводок пушки. Пушка, которая тем временем была заряжена, готова к выстрелу. В традиционной сис­теме пушка произведет выстрел тотчас, как только наводчик наж­мет спусковую кнопку; в системе, в которой пушка согласуется со стабилизированным прицелом (при независимой системе стабилиза­ции), выстрел из пушки будет произведен вычислителем, когда он почувствует, что пушка пришла в точно согласованное положе­ние с линией прицеливания.

То, что описано здесь, можно отнести к типичной современной системе управления огнем с использованием ЭВМ. Конечно, могут быть различные варианты; вообще говоря, чем более совершенна система, тем больше показателей она будет учитывать и тем боль­ше их она будет получать от датчиков, а не от ручных вводов. Возможное воздействие такой системы на время открытия  огня хорошо показано на схеме последовательности операций при стрель­бе на рис. 2; можно увидеть, что время с начала захвата цели до стрельбы из пушки уменьшено наполовину.

Рис. 2.  Упрощенная схема последовательности операций при стрельбе по движущейся цели:

I - традиционная система управления огнем; II - система управления огнем с использованием ЭВМ; 1 - обнаружение цели; 2 - начало подго­товки выстрела; 3 - передача цели наводчику; 4 - определение дальности; 5 - сопровож­дение и выработка упреждения; 6 - вынос точки прицеливания; 7-производство выстрела; 8 - наблюдение результатов стрельбы; 8 - наводка; 10 -измерение дальности до цели лазером; 11 - сопровождение; 12 - ко­мандир;  13 – наводчик

Современная аппаратура

Хорошим примером современной танковой системы управления огнем является система FLT2 EMES15 фирмы "Крупп атлас электроник", устанавливаемая на танке "Леопард-2", экипаж ко­торого победил на состязаниях "Канадиан арми трофи" в 1389г. Компоновка этой системы показана на рис. 3. Ее особенностями являются прицелы для командира и наводчика, поля зрения кото­рых стабилизированы в вертикальной и горизонтальной плоскостях; пушка может быть согласована с любым из этих прицелов. Однако вычислитель этой системы аналоговый, а не цифровой, хотя плани­руется модернизация на цифровое устройство. С другой стороны, танк М-1 "Абрамс", который был победителем на состязаниях "Канадиан арми трофи" в 1987г., был оснащен цифровым вычисли­телем фирмы "Компьютинг девайсис оф Канада". Однако поле зре­ния комбинированного дневного/ночного прицела наводчика фирмы "Хьюз" стабилизировано лишь в вертикальной плоскости; а ко­мандир не имеет прицела с независимо стабилизированным полем зрения, что ставит его в неблагоприятные условия при обнару­жении целей при закрытом люке. Эти особенности никоим образом не отражают худшую технологию США, а скорее отражают реаль­ную попытку создания танка М-1 по меньшей стоимости.

В настоящее время между ведущими разработчиками США в области приборостроения  предметом острых состязаний является создание приборов, устраняющих выявленные недостатки, а также создание командирского тепловизионного прибора с независимой стабилизацией поля зрения для танка М-1А2.

Рис. 3. Компоновка системы  FLT 2 EMES15 фирмы "Крупп атлас электроник", устанавливаемой на танке "Леопард-2":

1 - основной прицел наводчика со стабилизированным зеркалом, лазерным передатчиком, лазерным приемником, тепловизионным датчиком и комплектом окуляра наводчика;2 - блок управления командира; 3 - блок управления наводчика; 4 - дисплей командира; 5 - блок управ­ления вычислителем; 6 - ручное управление командира; 7 - вычислитель; 8 - дат­чик бокового ветра; 9 - датчик вертикаль­ной наводки пушки; 10 - лазерная электрон­ная аппаратура; 11 - вертикальный датчик

Применение систем управления огнем с использованием ЭВМ не ограничивается государствами НАТО, являющимися основными производителями танков. Израильский танк "Меркава" был одним из первых танков, на которых установлена система, базирующаяся на цифровом вычислителе фирмы "Элбит компьютерз". Позже на бра­зильском танке  Osorio фирмы  Engesa,который успешно участвовал в сравнительных испытаниях, была установлена башня, разработанная фирмой "Виккерс", оснащенная системой "Кентавр" фирмы "Маркони" (рис. 4), которая также установлена на танке "Виккерс" Мк7. Интересной особенностью установки фирмы Engesa является то, что она существует в двух вариантах: вариант P.1 имеет фиксированные прицелы для командира и наводчика, механи­чески соединенные с пушкой, а вариант Р.2 имеет прицелы с не­зависимо стабилизированными полями зрения для обоих членов экипажа (рис. 5). Интересней всего было бы оценить эти две сис­темы по показателю "стоимость-эффективность" при сравнении ре­зультатов их испытаний и стоимостей.

Системы управления огнем с использованием ЭВМ благодаря своей компактности сравнительно легко могут устанавливаться на существующие танки. Поэтому они являются особенно выгодными для установки в ранее выпущенные танки при модернизации с целью повышения боевых возможностей по показателю "эффективность-стоимость".

Рис. 4. Система "Кентавр" фирмы "Маркони", установленная в разработанной фирмой '"Виккерс" башне

Рис. 5.   Оптический прицел фирмы SFIM

Кандидатами на модернизацию с установкой компьютизированных СУО являются американские танки М-47, М-48 и М-60А1, напри­мер, США недавно выполнили программу модернизации танков М-60А1 до стандарта танков М-60АЗ путем установки, наряду с другими элементами, лазерной танковой системы управления огнем фирмы "Хьюз" (рис.6). Другим кандидатом на модернизацию является танк "Центурион". Подобная модернизация осуществлена на танке "Леопард-1" путем установки системы FLP10 / EMES18 фирмы "Крупп атлас электроник" и других необходимых систем. Очень успешной областью применения компьютеризированных СУО является модернизация танков серии "Т" российского и чехословацкого про­изводства и их китайских эквивалентов. Имеющихся вариантов слишком много, чтобы перечислять здесь. Тем не менее, представ­ляет интерес тот факт, что чехи сами имеют выход на этот спе­цифический рынок (танков серии "Т") со своей системой "Кладиво".

Развитие технологии

Можно ожидать, что разработка танковых систем управления огнем будет продолжаться в темпе, подобном темпу последних лет. Наиболее вероятно, что эти разработки будут основываться на тех достижениях, которые в настоящее время имеются в области воз­душно-космических систем. Одним из направлений, в котором имеют­ся огромные возможности для таких разработок, является обеспе­чение экипажу возможности обстрела ударных вертолетов, самых новых средств нападения, угрожающих длительному существованию танка на поле боя. Остается лишь проследить, будет ли это дос­тигнуто путем дальнейшего повышения точности самой системы управления огнем или путем введения в боекомплект танка боепри­пасов с наведением на конечном участке траектории;

Рис. 6.  Лазерная танковая СУО фирмы "Хьюз" для модернизации танков М-60А1 до стандарта М-60АЗ

Любой из этих способов основан  на использовании электро­ники, и, следовательно, полная стоимость всей системы обяза­тельно возрастет.

Другим направлением является дальнейшее объединение электронных устройств танка в единую систему, в то, что иногда называют "ветроникой" или SAVE     (системным подходом к машинной электронике). В этом направлении уже видны первые успехи - введение стандартизованных взаимодействующих дисплеев и цифровой мультиплексной шины данных на французском танке "Леклерк", который находится в настоящее время в стадии раз­работки.

Имеются сообщения, что подобная технология будет исполь­зоваться в башне нового танка "Челленджер-2" фирмы "Виккерс" для британской армии. Это направление является также предметом исследований 1 этапа работ по программе SAVE      при созда­нии системы управления боем, проводимых при содействии промыш­ленной консультативной группы НАТО в ее подгруппе 23.

Следующим логичным шагом развития танковых СУО мог бы быть шаг включения в систему автоматического устройства сопро­вождения цели оружием и осуществления выстрела, устройства, которое с появлением тепловизора никоим образом не выходит за рамки возможности его создания.

При таком сочетании устройств командиру танка потребуется лишь навести оружие на цель. В дальнейшем система управления огнем (при работе в автоматическом режиме) берет на себя пол­ную ответственность за сопровождение, обстрел и уничтожение цели. При оснащении танка такой системой наводчик танка будет лишним и без него можно будет обойтись. Однако эта технология еще не совсем отработана. Но даже в том случае, когда  она дос­тигнет совершенства, не так просто будет убедить военных пред­принять такой вызывающий коренную перестройку шаг.

ЛИТЕРАТУРА

1. KAMPFPANZER, DIE ENTWICKLUNGEN DER NACHKRIEGSZEIT, ROLF HILMES, VERLAG SOLDAT UND TECHNIK, FRANKFURT AM MAIN.

2. L'AMX LECLERC, LA NAISSANCE D'UNE NOUVELLE GENERATION, DIRECTION DES ARMAMENTS TERRESTRES.                                     

3. LECLERC, A THIRD-GENERATION BATTLE TANK, GERARD TURBE, INTERNATIONAL DEFENSE REVIEW.         

4. KAMPFPANZER, ROLF HILMES AND OTHER SOURCES.