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中國國營的軍工生產企業——北方工業公司於1984年完成了80式新型主戰坦克(工廠編號ZTZ-80)的研製工作。這種新型坦克在建造時引入了一些79式坦克的部件(主要是炮塔和武器控制系統)，可以說，它是中國人以蘇制T-54的成功設計為基礎發展出的最後一種主戰坦克。事實上，從整體性能上講，80式應算作是對59/69/79式坦克最後一次全面現代化改造所取得的成果。首批試驗型的80式坦克樣車由位於內蒙古包頭市的第617軍工廠生產。
與自己的前輩一樣，80式主戰坦克在總體上仍然採用了傳統的結構佈局形式:坦克前部為駕駛艙，中部為戰鬥艙，後部為動力傳動艙。其車體進行了全新設計，與69/79式坦克有著明顯差別，前部由多層焊接裝甲板構成，據北方工業公司的專家們介紹，坦克正面還可加掛國產的複合或反應裝甲。80式的半球型鑄造炮塔源自79式，但前部裝甲厚度增加至250毫米。新坦克的炮塔同樣也可加掛防護裝甲板(實際上，還從未看到過如此披掛的80式)。80式的火控系統具有明顯的過渡特性，在早期型號中，其激光測距儀尚未與瞄準手使用的瞄準儀整合為一體。
80式主戰坦克的乘員為四名，其中，駕駛員座艙位於車體左前部，配備有獨立的艙蓋(向左旋轉開啟)。駕駛員使用兩部潛望鏡，位於左側的一部可更換為用於在夜間駕駛的紅外觀測儀。其餘三名乘員均位於炮塔內，分別是:車長、瞄準手(炮塔內左側)和裝填手(炮塔內右側)。車長指揮台可360度旋轉，配備有三部潛望鏡——位於中間一部可進行晝夜觀測瞄準。車長位和裝填手位均配備有獨立的艙蓋(分別向前和向後開啟)。
80式主戰坦克的主要武器為一門83式105毫米線膛炮，配備有由輕合金製成的熱防護套(首輛80式樣車上並未安裝這種裝置，直到80-I式坦克出現後才安裝了熱防護套)。該炮的俯仰範圍為-4.3°～+18°，可360°旋轉，其全重1950千克，身管採用了自緊工藝，即可發射中國製造的彈藥，也可發射北約標準的105毫米坦克炮彈。83式坦克炮可使用的彈藥包括:尾翼穩定脫殼穿甲彈(APFSDS-T，初速1455米/秒)、破甲彈(HEAT-T，初速1173米/秒)和碎甲彈(HESH-T，初速850米/秒)，三種彈藥的最大射程分別為6000米、8200米和9500米，射速為7發/分鐘。 80式坦克內共備彈44發(衍生型號增加至48發)，配置方式為:前組油箱彈架19發，中組彈架18發，右側甲板4發，左側甲板1發，炮塔內2發。
80式坦克配備有較為完善的37A型火控系統，主要由火炮雙向複合控制穩定器、帶光點注入的炮長瞄準鏡、激光測距儀、彈道計算機、光點電源、光點驅動器、炮耳軸傾斜傳感器等部件組成。最新的改進型號還加入了目標角速度傳感器、火炮軸頸傾角傳感器、風速傳感器和氣壓傳感器等，並能夠進行自動校正。不過，裝彈溫度、氣溫、彈藥類型和目標距離等信息仍需手動輸入。80式的武器控制系統在研製過程中得到了英國馬可尼公司的幫助，這使得坦克具備了在現代條件下進行作戰的能力，可以在行進狀態下較為準確地命中固定和移動目標。
80式坦克的輔助武器包括:在裝填手艙蓋上安裝1挺與59/69/79式坦克上完全相同的12.7毫米高射機槍，彈藥為500發，射速70發/分鐘，初速825米/秒，有效射程1600米，表尺射程3300米;在火炮右側同軸安裝1挺7.62毫米並列機槍，彈藥基數為2250發，分9箱配置在坦克內外，射速350發/分鐘，初速865米/秒，有效射程1000米。坦克炮塔的兩側各安裝有一具76毫米四管電控煙幕彈發射器，拋射距離為100米，齊射時能形成弧度為120°、正面總長度為120～150米的煙幕，煙幕持續時間可達2分鐘。
在推進系統方面，該坦克配備一臺VR-36型(出口型號為12150L7BW)12缸水冷廢氣渦輪增壓柴油機，標定功率730馬力，燃油消耗率為175克/馬力·小時)。
傳動裝置中的傳動箱為直齒輪式，變速箱為機械固定軸式，有5個前進檔和1個倒檔。轉向機構為二級行星式，側傳動為單對直齒輪減速器，制動器為帶式。主離合器和轉向機的操縱為機械液壓助力式，這種機構可保證一旦液壓系統失靈能夠立即轉換成機械操縱。80式坦克的戰鬥全重為38噸，公路最大行駛速度60千米/小時。其內外油槽內總共可儲備1400升燃料，行程可達600千米。
與先前各型坦克不同的是，80式擁有雙排氣管，且均位於車體右側，這也是該坦克在外形上的一個顯著特點。
除此之外，80式坦克還配備有全套的潛渡裝置，包括密封進排氣窗用的布蓋、進氣筒、排氣單向閥、航向儀、排水泵及呼吸救生器等。潛水前單車準備時間為20-30分鐘，潛水深5米，潛水距離600米，潛渡完成後可立即投入戰鬥。
80式坦克只是中國第二代主戰坦克的基型車，研製其的一個主要目的便是為今後開發一系列後續車型進行技術積累。在其問世後的幾年中，北方工業公司又研製出了一系列更為先進的新車型，其中包括80-I、80-Ⅱ和85-Ⅱ等，使得80式主戰坦克發展成為了一個車族。
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