前言：WT又要出新的西德试验车了，想想自己查这车的资料也有近十年了，干脆合起来写一篇吧。
2014年露天展出的三轴稳定炮塔试验车
早在西德战后重新开始发展坦克时，设计人员就已意识到火炮耳轴的倾斜会对坦克的射击精度带来诸多不利影响。这种情况在坦克依托地形实施棱线射击（俗称卖头）时相当常见，但在当时这种误差只能通过简单的手段测量修正。例如征服者重型坦克就配有测量耳轴倾斜的气泡式水平仪，根据气泡位置、目标距离确定相应的修正系数。水平仪上仅提供用于碎甲弹的修正系数，如果要用于修正其他弹种，需要相应的经验公式换算。
征服者重型坦克的气泡式水平仪
在豹1早期的设计中，曾有过从硬件层面消除耳轴倾斜误差的尝试，这也就是宝沃公司（Borgward）于1959年提交的标准坦克C组原型设计。该车由工程师埃里希·于贝拉克（Erich Uebelacker）设计，战斗室通过一个球形万向节与车体结合，能够前后左右倾斜，使其摇摆炮塔的座圈平面保持水平。
于贝拉克1957年的设计，1960年获得专利
宝沃公司的C组原型方案
正如我们之前在豹1文章中提到的，C组原型方案由于总体设计的极端激进并未获得采用，但类似的硬件层面解决思路并未就此停止。由于宝沃公司1961年结业清盘，于贝拉克来到莱茵金属-汉诺威机械厂工作，提出的KPz 07RH设计具备独特的摇摆炮塔结构：最外层的圆柱形炮塔提供水平方向的驱动，中间的半球形炮塔通过弧形支架与外层炮塔连接，弧形支架可提供俯仰方向的驱动。如果在此基础上能让半球形炮塔围绕火炮轴线左右摇摆，就能较好地消除火炮耳轴的倾斜，进而提升瞄准和射击精度。
于贝拉克设计的液气悬挂底盘
WoT的KPz07RH，可看出负重轮布置方式与设计的相似性，但游戏里做成了扭杆悬挂
1963年8月，西德与美国就联合研制主战坦克一事签订谅解备忘录，这种主战坦克也就是MBT70/KPz 70。MBT70/KPz 70在防护系统设计上强调了核战背景下车组成员的核生化+放射线防护（NBCR），因此提出了将全体车组成员集中到一个战斗室里实施集体防护的设计思路。想要实现这一思路，不外乎采用三种布局：1. 取消炮塔，全体成员在车体内的无炮塔布局；2. 炮塔内不载人，车组在车体内遥控武器系统的外置炮塔布局；3. 车体无人化，驾驶员进入炮塔驾车的炮塔内驾驶布局（DIT=driver in turret）。
无炮塔布局、外置炮塔布局，还有两种不同思路的DIT布局：尾舱式和三轴稳定式
MBT70/KPz 70在火力系统设计上强调了通过炮射导弹提升远距离命中率，同时也着力消除前述火炮耳轴倾斜带来的误差，提升常规弹药的命中率。在当时更多采用的是硬件层面的解决手段，例如通过可调液气悬挂调整车姿，保持座圈平面的水平，这一思路后来在日本的74式主战坦克上实现；西德则提出了一种三轴稳定炮塔思路，通过炮塔本身的侧倾保持火炮耳轴的水平。当时豹1主战坦克的设计基本定型，基于豹1底盘的KPz 70技术试验车也提上研制日程，最早开始的就是基于豹1底盘的三轴稳定炮塔试验车。
74式通过可调式液气悬挂，能够达到9°侧倾角
三轴稳定炮塔试验车的研制始于1964年，由莱茵金属公司和AEG联合研制，其主要设计特征在于配备了半球形的T 3-F炮塔，也写作T III-F。T是德语炮塔Turm的缩写，数字自然指三轴稳定，而F则是功能模型Funktionsmusters的缩写，也就是说这一样车将用于三轴稳定功能的演示，具备完整的武器系统和观瞄设备。
三轴稳定炮塔试验车，1966年
与外形低矮的豹1坦克截然相反，T 3-F试验车外形高大，全车宽度从3.25米显著增加至3.51米，炮塔顶部高度则从2.39米增加至2.80米。这样巨大的尺寸，很大程度上是为了容纳同样巨大的炮塔：这个炮塔在左半边布置了车长、炮手、驾驶员三名乘员，在右半边布置了弹药系统和装弹设备，载弹量可达46发。炮塔本身的重量也十分惊人，全备重量达到17.75吨，即使扣去弹药和人员的重量，该炮塔的重量仍比量产型豹1的炮塔重5吨以上，考虑到DIT设计需要为车组全体提供核生化+放射线防护，巨大的炮塔重量可能也说明炮塔安装了射线屏蔽材料。但是该车的全重仅42.5吨，只比豹1坦克的40吨略高，说明车体在尺寸增大的前提下仍减少了重量，可以想见车体正面不会保留太大的装甲厚度。
展板上的部分数据，包含长宽高尺寸、重量、功率等
一些实车照片细节足以说明这一推测，例如该车的首上装甲与首下装甲之间并没有焊接，可能是通过类似弯折成型的手段，形成了圆滑的弧形车首；又比如说，从车体驾驶舱口的盖板，可看出其厚度仅有几毫米。结合这一点可以进一步推测，该车不具备弹道防护能力，很可能仅用软钢制造车体和炮塔部件，这在各种装甲车辆的原型车上都是很常见的事情。
首上-首下交界处、车体侧面-翼子板交界处都呈现圆滑的弧形
话说回来了，既然该车设计为驾驶员在炮塔内的DIT布局，为什么还在车体设有驾驶舱口呢？这主要是由于DIT布局需要由在炮塔内通过电传操纵设备驾驶坦克，万一电传控制线路损坏，会使车辆陷入无法行驶的困境。车体的驾驶舱口下，设有一套备份的机械连杆驾驶系统，只要不是测试科目要求必须从炮塔内驾驶，出于保险起见都会使用车体备份驾驶系统。在炮塔内驾驶时，驾驶员是通过车内闭路电视系统观察路况的：在车首右侧也就是正常豹1坦克的驾驶员舱口位置，安装有一套电视摄像机，拍摄的画面传到炮塔内的显示器上。在摄像机前方左右两侧各有一根涂成黄黑相间警戒色的指示杆，应该是起到示宽作用，两根指示杆略向内侧倾斜，以近大远小的透视原理标示出履带辙痕的宽度，以防车辆在过窄桥时跌落或过窄巷时卡住。
行车闭路电视系统和前方的示宽杆，另外可见炮塔尾部空调舱和火炮安装口
从外观上看，T 3-F炮塔的下半部呈现半球状，而在炮塔前后的一些迎弹面则予以修型，减少炮塔壳体的垂直面以提升防护性能。105mm L7A2主炮通过刚性安装方式安装在炮架上，不能相对炮塔本体俯仰或旋转。在炮塔尾部设有主炮的安装口，火炮与炮架整体推入炮塔内完成安装。为了保证炮塔内机电设备的稳定工作，并能兼顾车组成员工作环境的舒适性，在炮塔尾部安装了空调系统。这套空调系统也兼有炮塔后部配重的功能，可以抵消部分由于火炮重心靠前导致的力矩不平衡问题。
从本质上来说，三轴稳定炮塔仍属于摇摆炮塔的范畴内，但要理解其运行原理绝非易事。好在莱茵金属公司在1970年代出版了几本武器手册，在手册中给出了一种计划中的120mm三轴稳定炮塔，有助于理解T 3-F的具体结构。
一种120mm三轴稳定炮塔设计
与经典的摇摆炮塔相同，这种三轴稳定炮塔也分为上下两部分，下半部分控制炮塔旋转，上半部分摇摆以对准目标。但是T 3-F的下半炮塔实际位于车体内部：在两侧履带间的车体内部设有炮塔座圈，下半炮塔就安装在这个座圈上，可以水平旋转；下半炮塔内有一套横向的轨道，轨道内安装一个半环形摇架，可以左右侧倾；半球形的上半炮塔左右各有一个耳轴，架设在半环形摇架上，可以前后俯仰。
三轴稳定炮塔原理简图
这样一来，就把火炮的三轴驱动和稳定问题分解为上下三层三个元件的运动，分别由相应的伺服电机执行。这种设计带来了一个额外的好处：尽管这是一种摇摆炮塔，但上下炮塔的连接部分位于车体内部，一则不易被小口径枪炮和弹片击中导致故障或破损，二则不用考虑这一部分对核生化防护的不利影响——所有车组成员都在上半炮塔内，只需考虑上半炮塔的集体三防即可。
不过，由于本身巨大的重量，驱动这样的炮塔运行仍需要强大的动力。为此，在车体内设有一台100马力辅助发动机，专门用于为炮塔伺服电机提供动力，可能也为炮塔内的其他电气设备供电。在运输状态时，T 3-F炮塔要指向7点方向，用火炮行军固定器锁住炮管。但由于三轴稳定炮塔比起常规炮塔还多出了耳轴侧倾的运动，因此还需要额外的限位机构，所以在车体后方左右两侧各设有一个炮塔固定锁，可以套在炮塔四面的吊装挂环上，固定住炮塔姿态。
特殊的行军固定设备：除了行军锁以外，还有两个炮塔固定锁
简要说说T 3-F的武器系统。前面已经说过，炮塔内配备一门带有装弹设备的105mm L7A2火炮。关于这套装弹设备，莱茵金属公司将其描述为一种半自动装弹机，这可能是说装弹机构的选弹、扬弹、推弹等流程需要车组成员按动相应的电钮来实行。从剖面图来看不难得知，这套装弹机构将弹药分别储存在三组相互独立的链驱动式弹药架上，弹容量分别为10+15+21发。这三组弹药架可以装入不同弹种，这样选择特定弹药架输送弹药，就相当于完成了弹种的选择。三组弹药架的输弹位置排列成一弧线，扬弹机构的两组摆臂和托盘形成平行四边形四连杆机构，可以摆动到前述三个输弹位置接取炮弹。炮弹在扬弹过程中，保持弹头指向前方，举升至炮尾后，再由推弹机构送入炮膛。但是，对于这种使用105mm金属弹壳定装弹药的武器系统来说，仍有一个关键的问题没有说明，即射击后退出的弹壳应该如何处理？由于炮塔顶部仅见到补弹舱门，炮塔尾部又只设安装舱口，并没有抛壳舱门，所以很可能要通过扬弹机构的摆臂和托盘将弹壳送回弹药架内储存。
炮塔右侧顶部可见装弹机维护与补弹舱口
作为主炮的补充，T 3-F配备了30mm HS.831机关炮作为同轴副武器，这门机关炮是战后西方最早一批30mm机关炮，后来称为厄利空KCB。这种机关炮当时配备在AMX 13 DCA自行高炮上作为防空火力，由于其30mm炮弹相较20mm炮弹有着更远的有效射程和更大的装药量，对空中目标的威胁也更大。不过由于T 3-F的炮塔仰角有限，据估计仅有12°，或许应该认为这门机关炮更常见的用途是打击一些轻装甲车辆。同样在60年代研制的英国CVR(T)车族中，就专门研制了用于打击装甲运输车等轻型车辆的RARDEN机关炮，发射与HS.831/KCB相同规格的弹药，二者相同弹种的威力也基本相近。但出于节省炮塔内空间的考虑，这门机关炮被设计成外置武器，供弹方式也类似于地面的牵引式版本，使用一个40发容量的弹箱，想要在核战背景下冒险出舱为机关炮补充弹药是不太现实的。
与主炮同轴的30mm机关炮，使用40发弹箱供弹
如此一来，这种外部同轴机关炮应该只是用于概念展示的临时方案，后续设计中应该会完善为类似BMP-3那样供弹系统位于炮塔内的方式，如果要兼顾防空功能，可能还要像AMX 30那样，把同轴机关炮设计为可以超出主炮仰角范围运作。
相比之下，更有意思的是车顶机枪的设计，虽然只是西德装甲车辆常见的MG3，但其安装方式却十分特殊：这挺机枪安装在车长周视镜基座上，可随车长周视镜旋转俯仰，可以说是最早的车长遥控武器站概念。车长在使用周视镜观察搜索时，可以用机枪快速打击暴露的步兵目标和无装甲的车辆，如果发现装甲目标，也可以越过炮手直接操纵主炮与副炮实施打击。车长还可以越过驾驶员接管驾驶系统，一定程度上具备单人驾驶坦克并实施战斗的能力。
虽然MBT70/KPz 70项目最终宣告取消，但这并不意味着三轴稳定炮塔设计就此走到了终点。1970年1月，美国国防部宣布中止与西德合作研制坦克的项目，但同年T 3-F试验车仍在梅彭的WTD-91试验场进行了射击测试。这次测试大概取得了相当不错的成果，后来1972年英德合作FMBT/KPz 3项目中，西德方面的几个方案中仍然有一个类似的球形三轴炮塔，又是于贝拉克的设计。
https://m.weibo.cn/5623720054/4739845483921523
FMBT/KPz3的三轴稳定炮塔方案
这种新型的球形三轴炮塔搭载一门120mm炮，在结构上大幅简化，也不再沿用DIT设计，改为较常规的双人炮塔。该设计的防护概念类似于当时豹2坦克早期设计使用的间隔装甲（A装甲），但由于炮塔外形高大，具体的防护性能并不好看。
1971年于贝拉克设计的120炮三轴稳定炮塔，结构简化显著
这种三轴稳定炮塔配备了间隔装甲结构
除了大型化的设计，还有一些小型化的设计：早年于贝拉克在宝沃时开始了用于小口径武器的三轴稳定研究项目Project 572，在他到莱茵金属工作后继续进行了下去，后来发展为用于改进黄鼠狼步兵战车、山猫装甲侦察车的LWT-3三轴稳定炮塔。
常规炮塔与两种三轴稳定炮塔的对比
LWT-3炮塔结构类似于T 3-F，但仅安装一门20mm机关炮，容纳车长和炮手两人，总体尺寸要紧凑得多，可用的侧倾角度也更大。为了兼顾对地、对空射击的需求，这门20mm机关炮在对空时具有独立俯仰的能力，以保证足够的高低射界。
侧倾达到最大角度的LWT-3炮塔
总的说来，在车辆以高速越野行驶并实施行进间射击时，三轴稳定炮塔具备更好的精度，但这类硬件解决手段在结构上过于复杂，同时有着体积太大、死重太沉的问题。此后随着传感器技术和计算机技术的发达，坦克开始在火控系统中加入耳轴侧倾传感器，数据自动汇入火控计算机实施运算，这种软件解决手段成为了时至今日的主流方法。
在侧倾坡面上快速行驶的黄鼠狼LWT-3炮塔试验车，炮塔处于三轴稳定工况
在此之后，三轴稳定炮塔就再也没有获得进一步发展的机会，T 3-F试验车也离开科研一线，成为博物馆的藏品。到2005年前后，T 3-F试验车都呆在科布伦茨的WTS联邦国防技术博物馆，2014年之后转移到特里尔的WTD41试验场收藏。
monochromelody 2022-03-13 0