出品：科普中國(guó)

作者：翁宗波

策劃：金赫

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

網(wǎng)友提問(wèn)：

坦克如何在運(yùn)動(dòng)中鎖定目標(biāo)？

坦克在運(yùn)動(dòng)中能夠鎖定目標(biāo)，依靠的是坦克炮的雙向穩(wěn)定器。雙向穩(wěn)定器由傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。傳感器用于感知坦克炮的射向因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)所發(fā)生的高低以及方向的改變，這種改變通過(guò)電信號(hào)的方式傳導(dǎo)給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出修正指令傳達(dá)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制坦克炮做出相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)彌補(bǔ)因?yàn)樘箍诉\(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的射向改變，以保證坦克炮在運(yùn)動(dòng)中指向固定的方向。

作為坦克雙向穩(wěn)定器中最核心的部件—傳感器，目前采用的技術(shù)就是陀螺儀傳感器技術(shù)。陀螺儀傳感器基于的原理很簡(jiǎn)單。我們知道兒童玩具地陀螺在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)論你從哪個(gè)方向如何用力的抽打它，它不會(huì)因?yàn)槟愕牧α窟^(guò)大而倒下，只會(huì)因?yàn)槟愕某榇蚨D(zhuǎn)的越來(lái)越快。這是因?yàn)橐粋€(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。因?yàn)樾D(zhuǎn)物體的中軸有這樣的特性，所以人們利用這個(gè)穩(wěn)定性發(fā)明了陀螺儀傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的定位。

如圖所示就是一個(gè)常見(jiàn)的三軸陀螺儀。除了最外側(cè)的框架—陀螺儀幀是固定在底座上外，其余內(nèi)側(cè)兩個(gè)框架—萬(wàn)向坐標(biāo)系均與陀螺儀旋轉(zhuǎn)相連。當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果外力想通過(guò)操控底座來(lái)改變旋轉(zhuǎn)軸的指向是不可能的。當(dāng)我們以各種方式操控底座時(shí)，只會(huì)看見(jiàn)陀螺儀會(huì)相應(yīng)的改變?nèi)f向坐標(biāo)系與陀螺儀幀的相對(duì)位置來(lái)保證旋轉(zhuǎn)軸指向不變。

在坦克的雙向穩(wěn)定器中就有一個(gè)陀螺儀組。因?yàn)橥勇蒉D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸不會(huì)隨著坦克的運(yùn)動(dòng)而改變所指的方向，所以可以通過(guò)測(cè)量中軸與周遭依坦克隨動(dòng)部件之間的偏差來(lái)獲得炮管的改變量。有了這個(gè)數(shù)據(jù)，就可以穩(wěn)定炮管，使得炮管無(wú)論在坦克如何顛簸的狀態(tài)下都能夠穩(wěn)定射向。

翁宗波，軍事裝備科普專家，國(guó)防大學(xué)工程師，主要從事國(guó)內(nèi)外高科技裝備、各兵種主戰(zhàn)裝備、聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)等方面的研究，先后在《解放軍報(bào)》《中國(guó)國(guó)防報(bào)》《兵器》雜志等軍事類報(bào)刊雜志發(fā)表文章200余篇，個(gè)人榮立三等功1次。