2.1 悬挂系统对装甲车辆火力性能的影响

由于装甲车辆的武器系统通常位于车辆的顶端，属于悬挂质量的一部分，在瞄准射击时，悬挂质量的过大振动会对射击精度特别是行进间射击精度有很大的影响，其中影响最大的是车辆的俯仰振动速度和横摆振动速度造成的火炮方位角的快速改变，所以即使有火炮稳定系统，上述物理参数仍然会对射击精度造成较大的影响。

火炮射击的命中精度是体现坦克火炮威力的一项重要指标。在现代战争条件下，要求坦克具有行进间射击的能力。影响射击精度的因素有很多，除了火炮与炮弹的设计性能和制造精度、射击时环境条件和炮手的操纵控制能力之外，行进中坦克发射系统的滞后效应和车体的振动也是非常重要的影响因素。

火炮在射击时，发射系统存在着发射延迟时间，即在瞄准目标以后到炮弹出口要经过一段时间，其中包括：炮手瞄准目标直到执行发射的反应延缓时间（约0.043s）；发射机构内部动作时间（对于电击发射约为0.006s）；点燃火药、气体膨胀和炮弹沿炮管运动的时间（约0.026s）。它们的总时间称为发射延迟时间Δt，约为0.075s（一般在0.034～0.160s）。在延迟时间内，火炮轴线和瞄准线会因车体振动而偏离正确的瞄准射击位置，从而降低射击的命中精度。

2.1.1 悬挂对射击精度的影响

车体的振动会使用机械方式连接的炮塔、火炮和瞄准镜一起振动。对火炮射击精度影响较大的是车体的俯仰振动和横摆振动。俯仰振动将会使火炮轴线在铅垂面内上下摆动，从而引起火炮射击角不断变化，导致弹丸产生很大的落点距离偏差；横摆振动会使火炮轴线在方位方向上产生变化，并引起弹丸的方位偏差。

坦克振动对射击精度的影响如图2-1所示。坦克火炮直接瞄准目标后，由于车体行进过程中的角振动，在发射延迟时间内，炮身轴线相对于瞄准方向会产生偏差角为平均角速度），对于射程为D的弹着点高度偏差Δh为

图2-1 坦克振动对射击精度的影响

由此可知，振动角速度越大，射击偏差越大，欲使弹着点高度偏差Δh＜1.5 m，则必须使平均角速度＜0.01rad/s，这就要求悬挂系统在车辆行驶过程中要有效降低车体的振动角速度。由于速度不易测量，故车辆角速度一般采用间接测量法，即角位移微分法和角加速度积分法。角位移微分法即在车辆首尾安装位移传感器，通过测量振动位移信号，从而推算出振动角位移信号，对角位移信号在时间长度上进行微分，得到角速度信号。角加速度积分法即在车辆首尾安装加速度传感器，测量振动加速度信号，并推算出振动角加速度信号，然后在时间长度上进行积分，得到角速度信号。

行进中的坦克，在距离D（D≈2000m）处，瞄准敌方坦克，设目标高为H（H＝2.4m），未安装稳定器的坦克炮，在炮手击发到炮弹出膛这段发射延迟时间Δt内，火炮随坦克俯仰振动。为使弹丸在弹着点高度上的偏差不超过目标的范围，坦克的振动角速度的均方根值σφ应小于，当取Δt＝0.075s时，应有：

一般坦克的俯仰角振动速度满足不了这一要求。为提高坦克火炮的射击精度，现在坦克火炮都装有火炮稳定系统，使火炮在发射延迟时间内不随车体俯仰，稳定对准目标，因而不必单独提出火炮射击对悬挂的要求。改善悬挂的特性可以改善坦克行驶过程中的振动，也改善了稳定器的工作环境，对稳定器是有益的。

2.1.2 火炮稳定系统

火炮稳定系统是一套对火炮高低射角与方位射角具有驱动和稳定功能的装置。系统在俯仰方向上驱动和稳定的对象是火炮，在水平方向上驱动和稳定的对象是炮塔。利用该系统可以平稳、轻便地控制火炮轴线和瞄准线，因而大大降低了车体振动对火炮射击精度的影响。

在火炮稳定系统中，陀螺仪产生高低和水平方向的稳定及瞄准信号，它是测量火炮振动偏移量的部件。

图2-2所示为一种液浮陀螺仪示意图。通电后陀螺电动机高速旋转，密封的浮筒中安装有陀螺框架，在壳体与浮筒之间充满了浮油。只有当经过通电加热的浮油达到某一温度时，才能把浮筒悬浮起来并允许系统进入自动状态。

图2-2 液浮陀螺仪示意

1—安装成套的陀螺；2—信号传感器或力矩电动机定子；3—信号传感器或力矩电动机转子；4—悬浮转子；5—悬浮定子；6—弹性预载球；7,17—框轴；8—壳体；9—汇集板调节螺钉；10—浮筒框架；11—陀螺转子；12—框架；13—不平衡补偿器刚性臂；14—不平衡补偿器刚性臂调节螺钉；15—力矩电动机和磁悬浮转子；16—力矩电动机定子；18—弹性预载球；19—输出轴沿框架轴固连于壳体；20—安装柱；21,33—框架轴承；22—磁悬浮定子；23—自转参考轴；24—自转轴；25—框架角；26—输入轴（当框架角为0°时沿与输出轴和自转轴垂直的线一致的方向固连于壳体）;27—陀螺电动机定子；28—阻尼间隙；29—转子导电柔线（柔性导线）;30—磁悬浮定子；31—信号传感器及磁悬浮转子；32—信号传感器定子

当陀螺转子高速旋转时，如果陀螺仪壳体绕自转参考轴上下转动，则陀螺仪框架绕输出轴左右偏转。框架偏转角度的大小与壳体转动的角速度成正比。壳体转动的角速度越大，框架偏离角度越大；壳体以恒定角速度转动，框架就停留在已偏离的角度上，保持偏离角度大小不变；壳体停止转动，框架便在弹性预载球的作用下返回原位。这种二自由度的陀螺仪可用于测量陀螺仪外壳转动的角速度。

当火炮偏离瞄准位置时，陀螺仪绕其输入轴转动并导致输出轴的转动，信号传感器将测出的输出轴转动信号放大后输到力矩电动机，力矩产生的电流信号作为火炮偏移速度信号，经放大后，与瞄准电路输出的操纵台瞄准指令信号相加，再经过积分电路输出角度信号去驱动力矩电动机，使火炮回到偏离前位置。