采用双人车组拥有全景视野的以色列拉法尔公司“卡梅尔”主战坦克座舱
众所周知，坦克要想在战场上准确命中目标，就必须综合考虑环境温度、气压、海拔高度、横风风速、主炮耳轴侧倾角、弹重、发射药温度、炮膛磨损程度、瞄准镜瞄准基线与主炮身管轴线之间的视差角，以及目标距离及方向提前量等诸多因素，方才能正确装定表尺。这也是为什么早期坦克即便是“静对静”射击时命中率依然很低，“动对动”射击根本就是在“撞大运”的原因所在。
为大大降低炮长计算工作量，提高反应速度，大幅度提高坦克在各种状态下的首发命中率，坦克火控系统从无到有、从简单到复杂迅速发展了起来。坦克火控系统的技术含量高低，往往成了衡量一国综合科技水平的标尺。
简易火控系统战后第一代主战坦克普遍使用的是简易火控系统。一般只配备和主炮相连的光学瞄准镜，和一个用来高速转动炮塔以达到转移火力目的的炮塔电动机，瞄准要靠手摇的高低机和方向机来完成。
光学瞄准镜安装在主炮左侧，镜头部分固定在主炮摇架左侧的瞄准镜支架上，目镜部分则固定在炮塔顶部垂下的吊架上。主炮俯仰时，通过铰链装置使镜头部分相对于目镜部分可有一定的俯仰角度。
光学瞄准镜目镜中有分划板，上面有表尺分划、瞄准分划、测距分划和超越射击分划。简易火控系统一般用测距分划来估测目标距离。有少数型号的坦克由并列机枪先行发射曳光弹射击目标，同时根据机枪表尺进行测距。这种测距方式较测距分划测距要精确，但却容易暴露自己，丧失攻击的突然性。一些后期型的简易火控系统加装了合像式光学测距仪，通过光学原理进行测距，测距精度相对较高且不容易暴露自己，还可以配合机械计算机使用。
简易火控系统只考虑目标距离和弹种因素对命中率的影响，完全不涉及其他方面，故而结构异常简单。它在900米距离上“静对静”的首发命中率可达50%左右。装有合像式光学测距仪和机械计算机的后期型简易火控系统，能将“静对静”首发命中率达50%的最大距离延伸至1300米左右。但只要超出这一距离，简易火控系统“静对静”命中率将显著下降，就更别奢谈“动对动”命中率了。
有鉴于此，人们对影响坦克主炮射击精度的各种因素进行了深入研究，相继开发出横风传感器；能全面测量横风、纵风、气温、气压的气象传感器；测量药筒温度的药温传感器；用于测量火炮安装耳轴倾角的耳轴侧倾传感器；用于瞬间准确测量目标距离的激光测距仪；测量目标相对于本车运动量的角速度传感器。人们还曾一度研发过弹丸初速传感器，用于计算炮膛磨损程度，但经实践证明太过麻烦，于是便将坦克主炮定寿试验数据制成表格，提前测好发射一定数量炮弹后弹丸初速的下降值，由炮长根据火炮实际发射炮弹数量查找相对应的修正值，尔后人工输入火控系统进行修正。
此外，瞄准镜瞄准基线与主炮身管轴线之间的视差角是一种系统误差。只要距离一定，误差的数值就是一定的，所以火控计算机可以自动按照数学模型进行修正。
上述传感器及一些误差修正方法的问世，为下一代火控系统的诞生奠定了基础。
扰动式火控系统继简易火控之后出现的是扰动式火控系统。在扰动式火控系统中，瞄准镜与主炮间用平行四边形（也称四联杆）机构连接，瞄准线和炮管轴线是平行的。当炮长用手控装置调转火炮时瞄准镜就随动于主炮，因此炮长可以通过瞄准镜捕获和跟踪目标，并且在跟踪过程中测定目标距离和角速度。火控计算机根据输入的目标距离、角速度、倾斜角和各种弹道修正量，计算出射击提前角，然后将信号传输给瞄准线偏移装置，使瞄准线产生偏移。其偏移量相应于射击提前角，偏移方向和主炮运动方向相反。当炮长发现瞄准线偏离目标后，就用手控装置调转主炮使偏离的瞄准线重新对准目标。等主炮调转到正确位置上，就可以对目标开火。这个从“偏移”到“重新对准”的过程，叫做扰动过程。扰动式火控系统因此而得名。
扰动式火控系统原理
扰动式火控系统又可细分为双向步进电机装表火控系统和光点投射式火控系统两个分支。
所谓双向步进电机装表火控系统，是指瞄准分划内垂直瞄准线和水平瞄准线分别由两个步进电机进行装表。该火控系统在简易火控系统上增加了昼间对运动目标射击的能力。早期型双向步进电机装表火控系统使用外置激光测距仪，后期型将激光测距仪集成在光学瞄准镜中。在射击运动目标前，首先要瞄准目标并持续跟踪测距，一般持续2～3秒。待测距结束后，火控计算机会自动计算射击诸元并自动装表。此时瞄准分划会自动偏离目标，需要进行二次瞄准才能击发。
光点投射式火控系统不再使用传统的瞄准线进行瞄准，而是根据解算出的射击诸元直接将一个椭圆形光斑投射在瞄准镜的分划板上。这个椭圆形光斑根据目标距离不同会自行调整大小，让光班外廓正好可以套住相应距离上的目标，此后即可击发。光点投射式火控瞄准速度快，炮长只需用椭圆型光斑大致将目标套住即可射击。光斑尺寸与目标大小自动匹配。如果光斑外廓尺寸明显过大或过小，则说明测距有误。也就是说，光点投射式火控系统具有纠错提示功能。
下反式火控系统的光路图
扰动式火控系统火控计算机算出的射击提前角只传输给瞄准镜，不传输给火炮。炮长需要用手控制装置调转火炮，使弹道瞄准标记重新压住目标。这个系统架构结构简单，成本低，比较适合于改装老式坦克；缺点是系统反应时间较长、容易产生滞后，操作难度大一些。
非扰动式火控系统针对扰动式火控系统的不足，人们又改进出了非扰动式火控系统。在这种火控系统中，火控计算机算出的射击提前角同时传输给瞄准镜和火炮传动装置，使火炮自动调转到正确位置上，而瞄准镜传动装置则控制瞄准镜朝相反方向转动同样的角度。由于瞄准线和炮管轴线同时受射击提前角信号控制，朝相反方向移动，所以瞄准线和目标之间的相对运动速度等于零，这样瞄准线就能始终保持对准目标，看不出扰动的过程。
非扰动式火控系统在并不大幅度增加系统复杂程度的前提下，系统反应速度和跟踪平稳性明显优于扰动式火控系统。
英国IFCS火控系统性能达到了非扰动式火控系统的巅峰水平。该系统将昼间瞄准镜和夜间瞄准镜集成在了一起，使用了一个电动可控的上反射镜总成，昼间瞄准镜和夜间瞄准镜共用该上反射镜。当主炮俯仰时，通过火控系统计算主炮俯仰角度，控制上反射镜的角度，从而达到炮镜同步的目的。当主炮不动时，通过转动上反射镜可以让视场上下移动，通过旋转光路中的旋转光楔可以让视场左右移动。在装定表尺时，瞄准分划不动，视场移动。装定过程中火控会自动将主炮调至大概的瞄准分划处。整个装定表尺过程中，肉眼难以察觉瞄准镜中画面的移动。
IFCS火控系统用简单的结构达到了类似稳像式火控系统的效果，设计不可谓不精巧。但是，如果系统断电，上反射镜无法实现炮镜同步，因此断电时必须借助辅助瞄准镜实施瞄准。
扰动式和非扰动式火控系统的共同缺点，是由于瞄准线没有独立稳定，即使火炮采用了双向稳定器，但由于火炮质量大，难以达到坦克行进间射击移动目标要求稳定的精度。火炮的不稳定因素容易影响瞄准线的瞄准精度，使火控系统的动态精度受影响，因而使这两种火控系统均不能完全满足行进间射击的要求，仅适用于坦克短停射击。
下反稳像式火控系统为解决行进间射击的难题，人们发明了稳像式火控系统。其结构虽复杂，但使用却相对简单：只要用瞄准分划对准目标，测距并保持跟踪，持续2～3秒，之后计算机会计算射击诸元，火炮会自动调整到位，期间瞄准镜画面不会扰动。待火炮就位后，炮长按下发射键，主炮自动击发。
稳像火控系统根据结构的不同，又分为下反稳像式火控系统（也叫直接稳定式火控系统）和上反稳像式火控系统两大分支。
扰动式火控系统架构简单、成本低，比较适合于改装老式坦克
在下反稳像式火控系统中，瞄准镜的镜体通过耳轴吊装在炮塔上，镜体通过四连杆机构与主炮相连。在坦克运动过程中，主炮会随着坦克的颠簸发生俯仰运动。主炮的转动会通过四连杆机构带动瞄准镜的镜体，也做同步的前后摆动。四连杆机构有个特性，就是火炮转动多少角度，瞄准镜镜体也会转动多少角度。在这种情况下，如果瞄准镜内的反射镜是与镜体刚性连接的，那么炮长通过瞄准镜向外观察时，会看到视场是上下颠簸抖动的。但实际上，瞄准镜内的下反射镜并不是与镜体刚性连接的，而是直接连接到一个双自由度陀螺仪上，由陀螺仪直接稳定瞄准镜中的120度棱镜，从而起到稳定视场的作用。当镜体不动时，从物镜射入的光线与陀螺仪转子轴是平行的，经过光学系统从目镜射出时也与目镜轴线平行。镜体摆动时，能保证出射光线与目镜轴线摆动相同的角度，这样就能保证出射光线始终与目镜轴线平行。
装有下反稳像式火控系统的坦克在行进时，瞄准镜的镜体在不断地摆动。炮长在观察瞄准时要把额头紧紧顶在瞄准镜的护额垫上，使头与瞄准镜的镜体一起前后摆动，眼睛才能和目镜之间保持相对静止。如此一来，炮长从目镜中观察到的景像也就是稳定不动的。
显然，要求炮长长时间保持这样的工作姿势对保持持续作战能力是不利的，而且坦克高速运动时十分不利于炮长瞄准。下反稳像式火控系统虽然结构简单，但光路设计有缺陷，仅在瞄准线和炮管轴线夹角小于3度时，系统瞄准精度才能令人满意。更重要的是，瞄准镜中的120度棱镜难以满足夜视仪的光学通道要求，导致夜间瞄准时难以稳像。所以，下反稳像式火控系统的夜间通道改用实时生成的电子分划，力图在瞄准镜视场晃动时，让瞄准分划与视场一起晃动，尽量使二者之间没有相对运动。这就是所谓的“稳线”工作模式。
下反稳像式火控系统在系统部分受损时，还可降级使用简易工况。在简易工况下，火控系统使用方法、实际效能与扰动式火控系统大体一致。其意义在于提高了火控系统的抗损性及系统冗余度。
配备上反式火控系统的“豹”2A5主战坦克
上反稳像式火控系统针对下反稳像式火控系统的缺点，上反稳像式火控系统应运而生。在上反稳像式火控中，瞄准镜镜体刚性安装在炮塔顶部。在上反射镜的方向轴和俯仰轴上，分别安装了小型稳定系统，实现瞄准线的独立稳定。当坦克颠簸带动瞄准镜镜体随炮塔摆动时，视场中的目标会向与炮塔运动相反的方向运动。这时，瞄准镜中的陀螺仪会测量出镜体摆动的角度，然后控制上反射镜向相反的方向摆动，使目标成像后依然位于视场中原来的位置，达到稳像的目的。
为了测量瞄准线与主炮轴线之间的偏差角，上反稳像式火控系统放弃了采用四连杆机构的机械同步测量法，转而采用了电同步测量方式。在上反射镜俯仰轴上安装有一个角度传感器，称为上反射镜解算器，用于测量瞄准线与炮塔某参照物之间的偏差角；在火炮耳轴上也安装有一个角度传感器，称为炮耳轴解算器，用于测量火炮轴线与炮塔某参照物之间的偏差角。通过对以上两个角度差的综合计算，即可实时解算出瞄准线与火炮轴线的实际偏差角。
坦克火控系统的技术含量高低，往往成了衡量一国综合科技水平的标尺
上反稳像式火控系统瞄准线稳定精度受外界扰动强度变化影响小，镜炮同步测量精度高，使用过程中不存在因机械磨损而导致测量精度降低的情况。坦克运动过程中，炮长与瞄准镜之间没有相对运动，便于炮长观察瞄准；夜视通道视场与昼间通道一起被稳定，不需要另外设置稳定装置；上反射镜由于自身重量较小，装上有陀螺仪等稳定装置部件后容易实现稳定，且稳定精度较高。即便是瞄准镜与主炮轴线夹角较大时仍然具备很高的精度，十分贴近实战需求。此外，其上反射镜体积较大，光通量也较大，有利于提高夜视仪器的夜视距离和分辨率。
不过，上反稳像式火控系统安装在上反射镜上的稳定装置部件较多，重量较大，从而使得上反射镜在高低向和方位向两个方向上的转动惯量增大。这种情况下要想实现瞄准线的高精度稳定，技术难度比下反稳像式火控系统大，研发生产成本也较高。非但如此，这种火控系统在不通电工作时，无法实现镜炮同步，瞄准镜不能直接降级到人工装表的工作方式，必须改用辅助瞄准镜，或者采用辅助的机械同步方式来实现镜炮同步。
持续改进除了泾渭分明的下反、上反稳像火控系统，坦克火控系统发展史上还曾出现过上反+下反混合式火控系统。在这种混合式火控系统中，昼间瞄准通道和激光测距通道使用下反原理，热成像仪使用上反原理。也就是说，在坦克运动时，装在炮塔顶部的热像仪保持相对静止状态，但昼间瞄准镜会跟随主炮的俯仰前后摆动。
混合式火控系统的优缺点介于上反稳像火控系统和下反稳像火控系统之间。这是一些国家在未能解决好上反稳像火控系统所需高精度陀螺仪量产问题前，在火控系统成本与性能间所做的一种折衷和妥协。从本质上说，它仅仅是一种过渡性质的技术解决方案，不会成为主流设计。
在稳像式火控系统基础上，人们又发展出自动跟踪火控系统。这种火控系统加装了自动跟踪器。车长或炮长只需在发现目标并等目标落入瞄准镜的锁定框中，尔后按下锁定开关即可。当目标运动到遮蔽物后面暂时消失时，瞄准镜仍会继续以同样的角速度跟踪目标；当目标再次出现时，炮长就可迅速重新锁定目标。
坦克乘员组的传统分工是，车长作为指挥员，负责对外联络，对内指挥，统揽全局。因为他的座椅通常位置最高，观通条件最好，因而往往是车长发现最有威胁的目标，用火控系统锁定后交给炮长，自己再寻找下一个目标。当炮长尚未对这个目标完成射击前，车长如果突然发现了一个更具威胁的目标，为争取时间，他的最佳选择是不浪费时间与炮长沟通，而是机断专行，直接夺过炮长对主炮的控制权，自行操纵火炮对新发现目标实施精准射击。具备这种功能的火控系统被称为“猎-歼”火控系统。要实现这样的超越调炮功能，就要求车长必须拥有独立的瞄准镜组件。即使炮长正在对上一个目标进行精确瞄准，车长也能迅速搜索和瞄准新出现的目标，直接用手柄操作便能超越炮长实施火炮射击。
“猎-歼”火控系统又被称为双指挥仪式火控系统。它能极大提高坦克在极端情况下的快速反应能力，提高坦克的战场生存能力，是坦克火控系统的发展方向。不过，它也是既有坦克火控系统中技术最为复杂、价格最为昂贵的系统。
★ 殷杰
张衡
坦克不是跑车，一个人开就行，以现在的现场复杂程度，三个人最合适，应急反应最快，结合坦克后勤保养，两个人真的弄不成事。