98式坦克的性能结构
98式坦克的车长、炮手具有昼夜行军时射击固定、静止目标的能力,射击反应时间短,静态对静态≤5秒,静态对动态≤ 2秒,动态对动态≤9秒。经测试,98式坦克2000米距离首发命中率在85%以上。为了适应复杂的战场环境,98式坦克的火控系统可以降级。当稳像部分出现故障时,该系统还可以作为简单的火控系统,自动装台。如果带自动装表的简易火控系统也失效,也可以用人工工具设置的表计瞄准射击。
近年来,由于火控系统关键技术的突破,我国成功研制了多种自动跟踪火控系统和集瞄准、制导于一体的大死循环火控系统。在98式改进型坦克上,安装了最新的瞄准与引导一体化的大死循环火控系统。瞄准与引导相结合的火控系统是一种能自动修正射击结果的火控系统。如果第一枪脱靶,系统可以实时测量脱靶量,自动将偏离距离和角速度输入火控计算机,修正下一枪,立即射击,大大提高了第二枪的命中率。在大死循环火控系统中,如何自动实时测量弹着点偏差并自动修正,是应用这种火控系统的前提和技术关键。该系统必须有能够自动跟踪目标和投射物的装置和传感器。目前,跟踪目标是通过自动跟踪器来实现的,自动跟踪器可以通过闭路电视和热像仪来实现。弹丸的自动跟踪是通过脱靶量传感器(如无线电定位传感器和视点传感器)实现的。由于热像仪可以根据目标的热特性来跟踪目标,并且可以利用弹丸的热特性来自动跟踪弹丸,因此还可以用作自动跟踪器和脱靶量传感器。由于大死循环火控系统是基于脱靶量的实时自动修正,因此要求火炮应具有较高的初速,这样可以缩短弹丸的飞行时间,有利于快速修正射击。大死循环火控系统可以明显提高二发炮弹的命中率,对越野行驶的高速目标射击效果明显。在测试中,98改进型坦克对2000米距离的移动目标进行了46次秒射(人为设定),命中率为100%。
早在上世纪70年代,中国科研人员就开始了大口径坦克炮的研发工作,先后研制出120mm、125mm、130mm等多种口径的坦克炮。在三代坦克炮的口径选择上,120mm和125mm发生了争议。从实际情况来看,120毫米高压滑膛炮的性能并不逊于125毫米坦克炮,甚至在某些方面优于125毫米坦克炮。因为98式坦克的设计参考了苏联t-72坦克的很多技术特点,直接参考了它的自动灌装机,这主要是为了大大缩短研发周期。重新研制适用于120 mm火炮的新型自动装弹机,会增加坦克设计难度,同时必须对坦克整体设计进行大幅度修改。再者,120 mm的炮弹是自带结构,这就意味着与之匹配的自动装填机体积不会太小,这就为在炮塔内的安装划定了一个不可逾越的技术鸿沟。从目前西方装备自动装弹机的法国莱克勒克坦克和日本90式坦克来看,其尾舱自动装弹机的结构更为复杂。我国89式120毫米自行反坦克炮尾舱安装有半自动装弹机。虽然射速提高了,但是从巨大的炮塔上可以看出89式自行反坦克炮内部半自动装弹机的体积和复杂程度。
在防护方面,虽然大多数西方坦克都实现了弹药区室化,但带尾炮塔的坦克在战场上的生存能力并不一定比带炮塔-篮式自动装弹机的坦克高很多。从弹药被击中的概率来看,尾舱装弹药的坦克比车内的高。另外,随着整发弹药重量的增加,装卸工的工作量也在增加。根据当前坦克炮向大口径发展的趋势,实现弹药在坦克上的自动装填已成为必然。
中国前后研制了120毫米和125毫米反坦克弹药,前者采用整体式结构,后者采用分装式结构。125毫米坦克炮早在1985年就研制成功。经过不断改进,定型的125毫米坦克炮的膛压已经高于120毫米坦克炮。ZPT-98 50倍口径125 mm高膛光膛坦克炮最终安装在98式坦克上。炮管采用高强度pcrni3nov,炮口动能比俄罗斯2a46m-1型125mm坦克炮高近45%,比豹2a5和m1a1/a2坦克上的RH-120型120mm坦克炮高。由于对身管实施了液压自紧技术,满足了高膛压火炮对身管强度的要求。为了提高身管的烧蚀和耐磨寿命,该炮采用全膛镀铬工艺,使其寿命达到700发穿甲弹的水平,接近世界先进水平。为了提高热防护效率,在身管上安装了双层铝气隙热护套,防护效率为70%。
与俄制2a46m-1 125 mm光膛坦克炮一样,ztp-98坦克炮的枪栓也是十字楔型,由柱塞式弹簧半自动控制,配有机电双功能击发系统。火炮的防后坐装置为下装式,由带液体容积调节的气缸后坐控制杆式后坐机和带针形杆再入控制装置的三缸液气再入机组成。火炮膛长880 mm,正常后坐距离280 mm ~ 320 mm,最大后坐距离330 mm,炮管质量2.02吨,枪栓质量72 kg,回转部分质量2.6吨。火炮身管抗弯强度为4320 N/m,厚度公差为0.6 mm,加工弯曲度为0.7 mil,自由误差为0.18 mil。射击精度比俄罗斯2a46m-1高25%。
zpt-98坦克炮的摇架为箍形,底座长1500 mm。底座上有两个后坐滑轨,前滑轨为铜质环形内胆,内胆与枪体之间的安全膨胀间隙为0.3~0.9 mm,用于补偿枪管发射时产生的热膨胀。后滑轨由位于枪尾环和支架上的轨道支架组成。可快速拆卸支架的颈部由四个螺栓固定。枪上方设置楔形半自动枪栓,枪栓开启力245牛顿。车上装有停车后坐装置和再入机可视液量控制装置,无需手动后坐炮即可检查液量。此外,枪的枪口端面上安装有前瞄准垫,便于炮手在车内快速调枪。根据需要,该炮可采用电点火装置、电击和机械手动击发方式发射。枪可以通过向前抽的方式进行更换,更换可以在1小时内完成。
zpt-98坦克炮装备的弹种有半可燃药筒的钨/铀合金穿甲弹(使用新型泰根推进剂)、尾翼稳定的穿甲弹和尾翼稳定的多功能爆炸榴弹。弹药基数为465,438+0发,其中2发放在自动装弹机的旋转装弹机中,65,438+09发放在战斗室的每个弹药箱中。发射第三代钨合金尾翼稳定穿甲弹(初速1780m/s)时,可在2000m距离上击穿850mm厚的均质装甲,而最新的特种合金穿甲弹(贫铀穿甲弹)在此距离上可达960mm,其弹芯长径比为30: 1。为了加强反坦克作战能力,98式坦克还配备了一种多功能榴弹,这种榴弹是一种高爆型,可以增加装药量,威力足以让坦克失去战斗力。此外,98式坦克还装备了模仿俄制太古河/反射9k119(西方的at-11“狙击手”)的激光束制导炮射导弹系统,一般车内携带4枚导弹。改进后的新炮射击系统在98式坦克的炮手瞄准镜中加装了激光发射器,导弹的发射装药加长,全弹质量也有所增加。导弹可以针对某种攻击情况(如静态发射攻击)选择复杂的飞行轨迹,低空飞向目标。
98式坦克的自动装弹机仿制了俄罗斯坦克。该系统由旋转式装弹机、弹匣升降机、弹匣推进器、弹匣底壳投掷机构、火炮电机锁定装置、记忆装置、自动装弹机配电箱、装弹机控制台、自动装弹机控制台、弹药指示器和整套电气系统组成。自动装弹机的装弹角度固定在4度30分,每发子弹的装弹时间为8秒。在自动装填模式下,98式坦克主炮的射速为每分钟8发,人工装填时射速降为每分钟1 ~ 2发。测试表明,自动装弹机的间歇故障率为千分之三。目前,一种性能优良、使用可靠、操作方便的新型装载机系统已经研制成功,将装备在98改进型坦克上。
98式坦克的辅助武器包括1 86式7.62mm并列机枪,安装在火炮右侧,遥控发射,每链250发,共有2000发储备。指挥官控制塔配有1 qjc88型12.7mm高射炮,由炮塔外的车手动操作。单瞄准具,对空中目标最大射程1.5km,俯仰范围-4 ~+75度,战斗射速80 ~ 100。为了方便射击,98式坦克的炮塔上有三个高射炮架,指挥官控制塔前方和右侧各一个,炮手舱门左侧有1。另外,3名乘员每人配备1型56c式或95式短突击步枪。
98式坦克炮长用热像仪是解放军装备的先进热成像系统。该热像仪的探测器为SPRITE探测器,其光敏面由八蹄镉汞芯片通过光刻掩膜粘贴在蓝宝石衬底上制成。SPRITE检测器与单元阵列检测器相比,其优点是完成延时积分处理,即在元件中进行信号处理,故名SPRITE。雪碧探测器必须在80K左右,在真空中有良好的性能,所以需要封装在杜瓦瓶中,用冰箱冷却。98式坦克上炮手的热像仪由独立的斯特林制冷机冷却。连续工作时间大于12小时,试用探测器冷却时间为5分钟。热像仪总重量42kg,以5.6X3.8度(11.4倍)的视场进行串并联扫描。12X8度(5次)。坦克目标识别距离白天2600米,夜间2750米。
目前,我国已经研制成功第二代热像仪,不需要光电扫描,探测器直接接收全视场热辐射信号形成凝视图像,所以也叫凝视焦平面热像仪。其工作距离可达7 ~ 9公里,灵敏度和分辨率较第一代热像仪有较大提高,且结构紧凑,成本低,平均无故障时间为4000小时,对目标的发现距离为4000米,在能见度仅为100米的恶劣环境下识别距离为3100米。热像仪已经安装在98改进型坦克上。
98式坦克外形低矮(不足2.3米),车头和炮塔前部采用可更换的新型复合装甲。其中,车头采用均质轧制装甲焊接,重要部位采用层压陶瓷复合装甲强化。第一上甲板为多层复合装甲,混凝土结构为钢-玻璃纤维板-超硬钢-钢,总厚度220 mm,倾角22度,防护能力相当于500-600 mm均质装甲。车体头部下方的装甲板厚度为80 mm,可以挂两块大的钢塑板,也可以挂一台推土机。车体两侧装有8毫米厚的橡胶履带裙,前护板和侧裙对反坦克地雷和斜引信穿甲弹有一定的防护作用。此外,为了保护驾驶者的安全,座椅悬挂在车身上,底部加强防护装甲,两侧焊接垂直钢架,提高结构强度。98式坦克的炮塔装甲由复合材料和特种钢组成,两者之间的夹层中有特殊材料,所以也叫间隙复合装甲。可在2000米距离上抗700毫米穿甲能力的动能穿甲弹和800毫米以上穿甲能力的战争防弹。在1997年冬季进行的低温试验中,98式坦克受到14发105 mm尾翼稳定脱壳穿甲弹的攻击,无一穿透坦克前装甲。后来用T-72C坦克上的125 mm炮对其进行了6次射击,仍然无法穿透正面装甲。
如果加装附加装甲,在车重增加0.7吨的情况下,98式坦克的抗APFSDS穿甲能力在830mm以上,防热穿甲能力在1060mm以上。在炮塔和车体上安装新型双抗反装甲后,抗apfsds和热能力可达1000 ~ 1200mm。此外,98式坦克的侧护板前端也装有反应装甲,顶部装甲也进行了加强。
众所周知,坦克最薄弱的防护是在炮塔顶部。在制导武器(尤其是顶攻弹药)比重越来越大的今天,单纯依靠坦克的硬防护已经无法完全满足坦克生存的要求。为了进一步增强98式坦克的生存能力,在其上安装了反导软防护系统。该系统由JD-3红外干扰机、烟幕弹系统、激光告警器和控制系统组成。JD-3红外干扰机由红外发射器、电源、控制装置和控制面板组成。系统总质量为75千克。通常在坦克主炮两侧安装JD-3红外干扰机。JD-3红外干扰机的方位覆盖范围是主炮两侧22度,高低覆盖5度。它在探测到来袭目标后2秒钟内发射0.7~2.5μm波段的红外脉冲辐射信号。红外干扰机可连续发射编码红外脉冲干扰信号,使红外制导反坦克弹药的制导电路产生虚假信号,可有效干扰“拖”、“龙”、“霍尔特”等反坦克导弹。
烟幕弹系统由94式烟幕发射器和97式烟幕弹组成。该系统可在3秒钟内在距坦克50-80米处形成气溶胶烟幕屏障,屏蔽敌方激光目标指示器和激光测距仪,对0.4-14μ m波段具有良好的屏蔽效果,持续20秒。实验表明,该系统可使“拖”、“龙”、“小牛”、“地狱火”等反坦克导弹的命中率降低75 ~ 80%。将“霍特”、“米兰”等反坦克导弹命中率降低2/3;激光测距仪辅助的各种火炮命中率降低2/3。
除了软防护系统,98式坦克上还可以安装新型主动防御系统。该系统由控制装置、毫米波雷达和发射系统组成,各子系统采用模块化设计,可快速更换。系统的工作原理是指挥人员将系统置于工作状态,此时雷达采用监听工作状态。当探测到距离坦克50米范围内飞行的目标时,雷达自动切换到跟踪模式,并将目标的弹道数据提供给火控计算机,由火控计算机判断来袭弹药是否可能击中坦克。如果判断来袭弹药会击中坦克,雷达会提供精确的跟踪数据,计算机会确定防御弹药的发射位置和时间。来袭弹药会在距离坦克1.5 ~ 4.2米处爆炸,击中来袭弹药,使来袭弹药的战斗部爆炸或偏离飞行轨迹。如果判断来袭弹药不构成威胁,雷达将返回监控状态。主动防御系统可以对付速度为70 ~ 700米/秒的来袭目标,系统重新做好准备只需要0.2~0.4秒。该系统对步兵协同作战的危险区为20 ~ 30米。此外,该系统还能自动识别假目标,如飞鸟、子弹、炮弹碎片以及我方发射的炮弹或导弹等。该主动防御系统可安装在多种装甲车辆上,可将装甲车辆的生存能力提高近2倍。安装该系统的坦克不会对其他坦克产生电磁干扰,系统本身具有良好的抗电子干扰能力。
98式坦克内部安装了集体三防装置和自动灭火抑爆系统,战斗舱、驾驶舱、舱盖内壁额外增加了一层防辐射内衬,可以减少R射线对乘员的伤害。此外,当坦克被穿甲弹击中时,还可以防止乘客被内部掉落的碎片伤害。车体和炮塔涂有三色伪装涂料。
波斯湾战争中,伊拉克装甲车没有配备有效的防止“二次”效应的装备,导致伤亡惨重(尤其是更先进的T-72坦克)。据测试,热射流引起的坦克战舱内油气混合物爆炸,会在140 ms ~ 240 ms内形成0.35~1.4 MPa的超压,有的甚至达到2 MPa,伴随爆炸的热辐射强度可达6 ~ 10 W/cm2。当弹丸穿透装甲板时,车内人员容易受到三种主要危害:压力冲击、皮肤灼伤和毒害作用。对人体而言,如果作用于身体的压力时间超过50毫秒,0.1 MPa以上的超压通常会造成永久性肺损伤。0.3 MPa以上的超压会使人员死亡率达到50%。当超压达到0.4~0.5 MPa时,人就会死亡。根据医学要求,皮肤0.08毫米以下的温度超过43.5摄氏度,身体暴露部分将遭受不可挽回的二度烧伤。或者用热辐射计表示,即当强度为10W/cm2的热辐射作用在皮肤上超过100毫秒时,皮肤烧伤将达到1度。除了超压和皮肤灼伤,毒剂对乘客的危害也不容忽视。在残酷的战场环境中,车辆被射击时,车内乘员处于高度紧张和焦虑的状态。人体内肾上腺素会增加,会增加人体对有毒物质的敏感度。有毒物质来源于爆炸产物、燃烧产物和热分解产物。爆炸产生的有毒物质取决于来袭弹药的性质,燃烧和热分解产生的有毒物质数量取决于感应侵彻射流的灵敏速度和灭火持续时间。综上所述,一旦装甲车发生“二次效应”,对车内乘员的伤害将是致命的。因此,为装甲车辆配备高效的灭火抑爆系统,防止“次生效应”,提高坦克在战场上的生存能力是非常重要的。
在装甲车辆中,有效的灭火抑爆系统应具有灵敏的探测器、快速的控制系统和有效的灭火剂,从而有效地阻止爆炸,完全避免“二次效应”。经研究人员反复实验证明。如果在130ms内扑灭罐内各种火灾,就可以避免各种油气混合物的爆炸。在预防二度烧伤方面,只要10W/cm2的热辐射作用于皮肤表面的时间不超过100毫秒,乘员就可以避免严重的二度烧伤。但如果压力超过50毫秒,也会对人体各个部位造成伤害,甚至死亡。因此,自动灭火抑爆系统的响应时间越快,抑制超压和避免烫伤的效果越好。
早在20世纪60年代初,我国就启动了装甲车辆自动灭火系统的研发,但由于种种原因,进展缓慢。直到中越边境冲突,战场上血的教训使解放军提高了对装甲车辆自动灭火装置作用的认识,产生了迫切的需求,自动灭火系统的研究工作才得以加速。1980年,我国研制了80式自动灭火装置,并装备在各种装甲车辆上,实践证明效果良好。但是,该系统不具备抑爆功能。因此,在80年代初,中国引进了“安全”系统,并很快完成了样机试制和所有系统的国产化。后来,中国在此基础上研制出了更先进的自动抑爆系统。98式坦克装有92式自动灭火抑爆系统,由6个关系探测器、控制箱、4个灭火瓶、应急开关和电缆组成。该系统可在50毫秒内抑制热射流引起的战斗舱内油气混合物爆炸,油气爆炸产生的压力可限制在0.1 MPa以内,使乘员皮肤烧伤程度限制在1度以下,从而灭火抑爆,防止“二次效应”。在灭火瓶内,液体“哈龙”1301灭火剂充氮气,阀体直接安装在瓶口上,不使用分配管路,可大大缩短喷射时间。
调频通信是一种扩频通信,作为通信电子对抗的重要手段,广泛应用于装甲车辆的通信系统中。98式坦克上采用了新型VHF-2000坦克通信系统,具有电子对抗能力强、通用性好、使用维护方便、可靠性高、电磁兼容、多机同平台工作性能好等特点。在98式坦克炮塔后部右侧,有一套敌我识别和激光通信系统,利用激光敌我识别和激光光波作为载体传输信号。这是一个小型化的多功能车载系统,可以被指挥用来识别敌我,传输数字命令,进行语音通信,还可以发展为激光搜索。该系统的全向接收控制头还可用于0.9~1.06μm激光报警。该系统可抗光、电、磁干扰,工作距离≥3.6 km,垂直方向-10 ~+45度(与舰长潜望镜相同),水平方向360度,识别目标一次时间≤0.6秒,有60种识别码。系统可以显示敌我识别结果。数字通信指令,通信和等待通信车辆的一般指示。
在坦克炮塔尾舱右侧的顶层甲板上方,有一个9602 GPS导航定位接收天线,负责接收和放大导航卫星发射的高频信号,变成中频信号发送给接收机。在炮塔尾舱内的右甲板上,接收和处理来自天线的中频信号箱和GPS接收机的显示控制器的控制指令,显示控制器安装在炮塔内的右座圈下面,显示导航信息和输入输出控制指令。9602 GPS卫星导航仪是双通道C/A码接收机,可以分时观测四颗卫星的时序,利用调制在载波L1上的C/A码进行测距,导航处理器实时计算三维位置和速度。如果只有三颗卫星可供观测,接收机可以将人工输入的高程或上一次三维定位得到的高程作为已知值,进行二维定位,实时得到经纬度值。对于军事用户来说,经纬度值可以兑换成中国94军网的坐标值。9602 GPS接收机被动导航,无累积误差,保密性好。它可以随时向乘员提供坦克所在的三维坐标军网的直角坐标,可以提供坦克的方向、速度等数据。输入目标可以提供目标的方位和距离。输入多个航路点后,可以建立航路,并可以报警偏航距离和接近目标的距离。设备本身具有自检和故障诊断功能。9602 GPS是单粗码定位系统,精度比较低(100米),不能满足一些战术要求。“GLONSS/GPS”兼容导航定位系统在中国研制成功。其精度可达20米。单GPS只是过渡产品,最终会被双G兼容机取代。98改进型坦克一旦装备双G兼容机,就可以与车载电台、激光测距等设备连接,组成车际信息系统,实现战场管理、火力支援、目标救援、敌我识别等多种战术任务。届时,98改进型坦克将成为解放军最新的数字化坦克。
98式坦克炮手舱口后部的底座上安装了一种新颖独特的装置,即激光压制瞄准系统。因为红外干扰机的作用仅限于红外制导的导弹,无法干扰其他方式制导的导弹。为了具备多功能干扰能力,需要给坦克配备多种不同的光电对抗手段。在与敌人对抗时,该系统可以起到干扰和压制对方瞄准系统的作用。该系统由指挥官或炮手操作,可发射激光束压制和干扰敌方的瞄准系统。由于激光束的固有特性,既然能抑制对观瞄系统的干扰,对人体的危害就不言而喻了。特别是对于使用直视光学瞄准镜观察己方的敌方人员的眼睛,其杀伤效果尤为明显。此外,激光压制瞄准系统还能干扰敌方的火控和制导系统(如激光测距仪、微光夜视仪、电视摄像机、瞄准镜等。)使用可见光和近红外光电传感器,使其饱和失效,甚至造成永久性损伤,即仪表失明,从而丧失作战能力。同样,为了防止敌人自行实施激光照射,98式坦克上的驾驶员都配备了避雷镜。激光压制瞄准系统由微机控制器、跟踪转台及伺服系统、激光压制仪和热成像干扰机(气体激光发射器)组成。为了实现指挥员和炮手的远程跟踪瞄准,跟踪转台采用数字位置无限环控制方式。系统可全方位360度工作,俯仰角-12 ~ 90度,跟踪角速度约45度/秒,俯仰40度/秒。从炮手(或指挥)按下按钮到系统瞄准目标只需要1秒。激光输出能量1,000 MJ,脉冲重复频率10次/秒,最大工作距离4,000m,系统连续工作时间30分钟,激光寿命1.2万次。
长期以来,缺乏大功率发动机一直是制约我国主战坦克水平的一大技术瓶颈。经过不懈努力,我国于80年代末成功研制出1200马力的多种大功率柴油机。其中150HB系列1200马力涡轮增压中冷大功率柴油机性能优异,被选为98式坦克的动力系统。可能是参考和借鉴了德国MTU公司的MB871ka501发动机的设计理念,所以150HB发动机与其有惊人的相似之处。
由于安装了大功率发动机,51吨98式坦克的单位功率达到了23.54马力/吨,最高公路时速高达70公里/小时,0到32公里加速时间为12秒。在相同输出功率下,150HB发动机比英国挑战者坦克上安装的CV 1200发动机质量轻15%。
为适应装甲部队的发展要求,我国在150HB柴油机的基础上,于1994年针对德国的MT883发动机,成功研制出世界一流的150HB 1500马力大功率发动机。目前该发动机已经安装在98改进型坦克上。经测试,98改进型坦克的最大道路速度和最大越野速度分别为80 km/h和60 km/h。
98式坦克上仍然使用传统的机械传动和液压控制装置。传动装置由一个传动箱、两个侧齿轮箱和一个同轴侧变速器组成。侧变速箱为行星式,摩擦离合器,液压控制,7个前进档,1个倒档。每个变速箱有2个锁定离合器和4个机械制动器。
行走部分,98式坦克由两条双销胶皮履带(每条履带由85条履带组成,总质量2.1吨,使用寿命10000公里)、六对直径730公里的双缘行走轮、两对胶皮支撑轮、两对胶皮支撑轮、驱动轮和诱导轮组成,驱动轮在后,诱导轮在前。第一、第二和第六个车轮装有液压套筒减震器和Z形轴减震器。悬挂装置的扭杆沿底层甲板水平布置,控制装置的拉杆沿侧甲板布置。由于扭杆的改进,路轮行程增加至340 mm,使平均车速提高12%,从驻车状态加速至42 km/h仅需10秒。