縱觀M1、M1A1（包括M1A2）坦克火力系統的技術特點，無不充滿着“漢堡”式的美國味。整個火力系統就像一個大漢堡，火炮、火控等各個分系統都是分別研製，然後經過匹配安裝，最終形成一套系統，這與美國M1A1坦克使用的LV-100動力系統的集成化研製思路大相徑庭。

　　M1坦克的主要武器，經過兩次選型。第一次是M1坦克時期的105線膛炮，第二次是M1A1坦克上選用的120滑膛炮。

　　在M1坦克研製期間，主要武器選用了與M60坦克相同的M68型105毫米炮，這款炮實際上就是英國L7A1型線膛炮的美國版，由沃特福利特兵工廠生產。M68A1型炮身管長度為51倍口徑，火炮壽命1000發。與它的基礎型M68相比，增加了炮口的校炮裝置和身管熱護套。經過測算，在沙漠環境中，由於陽光照射和熱脹冷縮的原因，火炮頂部朝陽而底部背陰，火炮身管不同位置的溫差達到3.5℃，而就是這不到4℃的溫差，能夠使火炮在對1000米距離的目標進行射擊時，俯仰誤差達到1米。

　　M68A1型火炮的炮架和反後坐裝置也做了適當的改進設計，改進後的火炮後座長度為305~330毫米。而炮身不僅減輕了重量，同時也提高了可靠性、簡化了維修程序，過去需要16個小時完成的大修，改進後僅需要5個小時。

　　雖然M68A1型坦克炮已經優於同期北約國家廣泛使用的L7A1型105線膛炮，但由於線膛炮設計理念落後、使用壽命短、彈藥威力逐漸顯現不足等原因，最終在M1A1坦克上，採用了德國萊茵金屬公司設計的Rh120型滑膛炮。在裝配以前，該炮也經過改進，比較明顯的是炮尾零件數量從德國原型炮的192件減少至美國生產型的145件。以此形成美國量產版的M256型120毫米滑膛炮。

　　美國改進炮尾主要是為了減少加工複雜程度，從而儘量降低生產成本，而Rh120型滑膛炮作為一款成功的坦克主要武器，是繼英國L7A1型炮之後，又一款被廣泛應用於北約各國主戰兵器的火力系統。

　　Rh120型滑膛炮加工時的主要技術特點是，身管採用高強度、高韌性電渣重熔鋼，並採用身管自緊工藝製造，在身管壽命和射擊精度方面達到了較高水平。經過測算，Rh120型滑膛炮設計的最大膛壓是710兆帕，強大的膛壓能極大提高火炮發射後的所謂身管自緊工藝。通俗地講，由於火炮在發射時，火藥會在身管內形成高溫高壓，這將影響坦克炮的射擊精度和火炮身管的使用壽命。

　　於是就利用金屬熱脹冷縮的特點，在加工火炮身管時，將原有的一根炮管做成粗細不同的兩根身管，然後在不同的溫度下，將較細的身管裝進較粗的身管當中，當兩根身管恢復到常溫狀態時，外部身管將緊緊地包裹住內部身管，被稱為“被管”，內部身管則被稱為“內管”，冷卻後的被管長期給內管一個向火炮中心的壓力。在火炮發射時，火藥的巨大膛壓作用在火炮內管上，其中一部分膛壓會被被管的壓力抵消掉，以此減小內管承受的膛壓，從而達到減少膛壓對身管形狀影響、提高射擊精度的目的。

　　發射彈藥造成的強大壓力勢必造成內膛燒蝕的問題，所以Rh120型滑膛炮採用瑞士提供的內膛鍍鉻技術，解決身管壽命的問題。在各國基於Rh120型滑膛炮推出的量產型火炮中，雖然在內膛鍍鉻、身管加工等技術細節方面，各國根據自己的實際情況進行了改進，但藥室結構都是嚴格按照標準圖紙加工的，這就確保了在作戰、補給時各國坦克採用彈藥的一致性。在炮身設計方面，由於Rh120型滑膛炮結構的成熟性得到國際坦克界的普遍認同，就連俄羅斯在設計125毫米滑膛炮時，駐退機都借鑑了類似結構，由兩個獨立的、相互對稱的駐退機組成。

　　基於Rh120型滑膛炮改進而來的M256型滑膛炮，身管為44倍口徑，發射時炮口動能為10兆焦，比M1坦克採用的M68A1型線膛炮提高了60%。口徑增大隨之帶來的膛壓提高，使其發射的穿甲彈威力顯著增強。據實戰檢驗，在1991年的海灣戰爭中，一輛M1A1坦克發射出一枚穿甲彈，彈丸先穿過一堵防護砂牆後，隨即從正面擊穿一輛伊拉克軍隊的T-72坦克，最後彈丸從車後部鑽出。如此強大的威力和攻擊效果，足以令國際坦克界震驚。在M1A1坦克面前，任何蘇制第二代主戰坦克均處於“無險可守”的境地。

　　雖然M1A1坦克改進後的火炮，由於受到火藥配方和鍍鉻工藝等方面的影響，身管壽命由1000發降至500發，但根據一輛車40發彈藥計算，一根火炮足以支撐10個以上彈藥基數的使用需求，而一輛車在經過10次較大規模的戰鬥後，也將進入維修和保養階段，況且每次參加實戰，可能還打不完一個基數的彈藥。雖然火炮壽命降低了，火炮的生產成本也隨之降低，但火炮壽命在實戰當中仍是夠用的，這樣處理成本與裝備使用壽命的關係，也體現着設計者的智慧。

　　今天我們看到的M1A2坦克，採用的是人工裝填方式。與自動裝填方式相比，人工裝填的缺點是射速較慢、安全性差。但在實際使用中，不僅要考慮作戰階段的使用，還要考慮坦克在日常維護和保養階段的需求。

　　在是否保留第4名成員，即裝填手的問題上，美國陸軍始終認為，4人車組不僅在坦克保養與維護時，能夠減輕每一位車組乘員的工作量，還可以在作戰時減少每一名成員需要處理的信息量，這對坦克率先發起攻擊是有好處的。在是否使用自動裝彈機的問題上，可以凸顯出美蘇兩個系列坦克的不同設計思路。

　　從M1A1坦克開始，美國主戰坦克強調的就是“一擊命中、擊中必毀”的攻擊原則，所以在火控系統上下了很大功夫，而且穿甲彈彈丸質量也普遍高於其他國家。美軍更多依靠坦克打出的第一發彈消滅敵人，因此對於射速的要求就排在火控性能之後。

　　在工作時，裝填手採取站立姿態，這在一定程度上增加了坦克的高度，如果採用16~18發的尾艙式自動裝彈機，是最容易降低坦克高度的設計。但是在新的地面戰場上，火控系統的進步和空中對地打擊新手段的出現，又使得坦克之間並不太明顯的高度差變得不那麼重要。再加上當時計算機技術限制較多，裝彈機可靠性問題始終得不到解決。所以，美國M1坦克在後來的改造與升級中，就沒有繼續堅持自動裝彈機的方案，這就是我們今天看到的世界上最好的主戰坦克繼續採用人工裝彈的原因。

　　與之相比，採用自動裝彈機的蘇式坦克正是由於火控系統處於劣勢，所以急需通過提高射速來彌補首發命中率不足的特性。我們暫且稱蘇聯坦克採用的自動裝彈機為“俄羅斯輪盤”。

　　從理論上講，由於M1坦克採用的120毫米火炮口徑比蘇聯（俄羅斯）坦克普遍採用的125毫米火炮略小，所以M1坦克自動裝彈機每一部機構總成的重量比“俄羅斯輪盤”裝彈機要輕得多，而且經過疊加後，裝彈機尺寸也小的多，再加上M1坦克本身炮塔較高，所以內部空間能夠布置得開。但是美國M1A1坦克的設計者們卻沒有採用這種輪盤式結構的自動裝彈機，而是自主研發了另一種形式的彈艙式裝彈機。

　　早在20世紀80年代中期，美國曾經設計出適用於M1A1坦克的自動裝彈機——類似左輪手槍的旋轉式彈倉。它由兩個方向對置、設計相仿的彈倉組成，每一個彈倉分為內外兩層，內層裝有6枚炮彈，外層裝有12枚炮彈，兩個彈倉共能儲存彈藥36發。由於採用這種類似蜂窩結構的集成，使得每發炮彈的彈筒之間並沒有採用支撐板件，而是依靠自身結構相互之間形成了剛性可靠的支撐結構。裝彈機被布置在炮塔尾部兩側，這部分空間原本的用途就是存放彈藥，因此原先在炮塔尾艙頂部預留的兩個泄壓門設計也沒有浪費，而且炮塔內採用隔艙化設計，兩個彈藥倉之間被一塊實心裝甲板隔開，這項設計最大的價值就是萬一M1A1坦克裝甲被擊破，彈藥室被引爆彈藥的巨大能量能夠順着炮塔頂部的泄壓門散出，而另一個彈藥倉仍能繼續使用。這對提高乘員的安全性和車輛的作戰能力具有很高的使用價值。

　　與“俄羅斯輪盤”採用分裝式彈藥不同的是，兩部彈倉被直接橫置於炮塔內，這種設計最大限度地保留了炮彈的完整性。保留炮彈的完整性有多重要？這是提高坦克炮穿甲威力的一個有效途徑。由於分裝式彈藥在裝入炮膛內以後，裝滿推進藥的主藥筒與裝有推進藥、彈芯的副藥筒之間存在一個很小的間隙，這個間隙在開火時，會消耗掉一定量火藥爆炸時產生的能量，但分裝式彈藥卻解決了如何在外形較為低矮的坦克車身內，布置較大口徑火炮彈藥的難題。如果125毫米火炮採用整裝彈藥的話，在車內是很難布置的。

　　雖然分裝式彈藥存在先天不足，但採用這種裝填方式的坦克，能夠適應更大口徑火炮的裝填需要。口徑加大意味着炮彈藥室容積加大，多出來的裝藥量又在一定程度上彌補了分裝式彈藥的不足。所以，既不能因為有主副藥筒之間的間隙，就武斷地否定分裝式彈藥的性能；又不能因為分裝式彈藥的優勢和特點而一味地加大火炮口徑。

　　M1A1坦克的自動裝彈機搭配的是120毫米口徑火炮的整裝彈藥。操作人員通過由傳感器獲得並傳輸到監視器上的數據掌握車內彈藥情況，並通過遙控設備控制裝彈機的運行。而在其他自動裝彈機中，需要裝填機先對彈藥架中的彈藥進行檢索，再尋找所需要的彈藥。選定彈藥以後，通過大量電動和液壓驅動裝置，將彈藥裝進炮膛。順應複雜的機械動作，大量採用電動和液壓驅動部件，是美國坦克設計的一大特點。

　　M1A1坦克的“左輪手槍”式裝彈機結構比“俄羅斯輪盤”要簡單的多。雖然在計算機大行其道的今天，機械結構稍微複雜一點，對可靠性的影響不再那麼大。但是在20世紀80年代中期，自動裝彈機都是使用繼電器控制，所以在自動裝彈機的研製過程中，比設計和加工更難的是程序的編排。一套可靠的程序僅僅依靠周密的人工計算遠遠不夠，還需要成千上萬次的試驗，發現在不同工況下可能出現的問題。最終將故障率控制在低於5‰。而在這個漫長的過程中，空裝、卡彈都是家常便飯，修改程序的工作也是枯燥無味。當然，這種情況隨着後來計算機的運用迎刃而解，但M1A1坦克在確定火力系統各個部件方案時，卻沒趕上計算機技術普及的春天。

　　M1坦克採用美國休斯公司研製的火控系統。在M1坦克研製之初，原本計劃使用指揮儀式火控，但是根據總體部門給出的指標，火控系統的成本不得超過坦克總體成本的23%，而且火控系統的性能指標又不能下降。於是，設計部門就在火控系統的功能方面想了一些折中的辦法。

　　根據國際三代坦克設計慣例，評判現代火控系統功能是否全面的標準有八大指標：一是晝、夜、測距三合一瞄準鏡；二是YAG激光測距儀；三是熱成像儀（夜間和肉眼可見度低的情況下使用）；四是車長和炮長使用的雙向獨立穩定的瞄準鏡；五是數字式火控計算機；六是多種彈道修正傳感器；七是火炮雙向穩定器；八是指揮儀式瞄準控制方式。

　　目前，以德國豹2坦克的火控系統最為完善，所以它也被很多國家作為火控系統的標杆。這八大指標所需技術已經基本被美、俄、英、日、法、意等國掌握，只是由於各國對坦克的設計理念不同，在一些細節上有所差異。比如，一般坦克的火控成本占全車成本的40%，而M1坦克為了降低成本，火控僅占全車成本的20%左右，這就使得車長沒有配備瞄準鏡，僅通過光學手段將炮長瞄準鏡中的信息模擬傳遞給車長，而且炮長的指揮儀式瞄準鏡也只能上下穩定，不具備方位向穩定功能。所以，戰場上遇到了M1坦克時不要慌，只要保持加速度從炮口面前跑過即可，它根本反應不過來。

　　M1A1坦克是參與過實戰的坦克當中，採用激光測距儀、熱成像夜視儀等先進成果組合起來的綜合火控的早期裝備，並擁有擊毀蘇式坦克的傲人戰績。M1A1坦克採用的激光測距儀探測範圍為200~7990米，當目標距離坦克2000米以上時，會存在10米以內的誤差。由於有了計算機幫助識別目標，炮手主瞄準鏡的顯示器對超過攻擊距離的目標顯示方式也有所不同。由於當時的反坦克導彈攻擊距離一般在5000米左右，但只有在4000米距離內才能對M1坦克構成威脅，所以M1坦克的精確觀測臨界點就設置在4000米。在觀測4000米以內的目標時，觀測結果會顯示在炮手顯示器上，並且炮手顯示器與計算機聯網，每一個目標的數據會實時輸入計算機，幫助火炮調整姿態、修正彈道。當觀測距離超過4000米時，目標數據僅以閃爍的數字顯示在炮手主瞄準鏡的距離顯示器上。早在20世紀90年代初，美國對火控系統的可靠性就有極高的要求，M1A1坦克火控系統平均故障時間是1800小時，並且裝有故障自檢裝置。

　　結 語

　　在坦克動力系統上，美國採用的思路是安裝一個高集成化的動力包，主要原因是對於動力系統而言，在可靠性不降低的前提下，只要性能指標能滿足需求，就不需要進行太大的改進和更換；當性能指標不足以滿足需求時，只要一套新的動力方案替代即可。而對於火力系統而言，引進德國火炮，實行國產化，在技術要求上雖然較高，但可以在容易掌握和消化的部件上節省大量研發成本；火控系統堅持自主研發，是因為隨着電子科技的進步，火控系統的部件要不斷升級更換，如果單純依靠進口容易受制於人。

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　　美國M1系列主戰坦克為我們全面演釋了一套獨具美國風格的第三代主戰坦克研發的管理思路，他們沒有集中力量去組織大規模的各項技術攻關，也不像有些國家分系統幾乎全靠買，而是巧妙地藉助外力，同時堅持關鍵部件的自主性。M1可謂坦克工業的成熟之作。