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中国国营的军工生产企业——北方工业公司于1984年完成了80式新型主战坦克(工厂编号ZTZ-80)的研制工作。这种新型坦克在建造时引入了一些79式坦克的部件(主要是炮塔和武器控制系统)，可以说，它是中国人以苏制T-54的成功设计为基础发展出的最后一种主战坦克。事实上，从整体性能上讲，80式应算作是对59/69/79式坦克最后一次全面现代化改造所取得的成果。首批试验型的80式坦克样车由位于内蒙古包头市的第617军工厂生产。
与自己的前辈一样，80式主战坦克在总体上仍然采用了传统的结构布局形式:坦克前部为驾驶舱，中部为战斗舱，后部为动力传动舱。其车体进行了全新设计，与69/79式坦克有着明显差别，前部由多层焊接装甲板构成，据北方工业公司的专家们介绍，坦克正面还可加挂国产的复合或反应装甲。80式的半球型铸造炮塔源自79式，但前部装甲厚度增加至250毫米。新坦克的炮塔同样也可加挂防护装甲板(实际上，还从未看到过如此披挂的80式)。80式的火控系统具有明显的过渡特性，在早期型号中，其激光测距仪尚未与瞄准手使用的瞄准仪整合为一体。
80式主战坦克的乘员为四名，其中，驾驶员座舱位于车体左前部，配备有独立的舱盖(向左旋转开启)。驾驶员使用两部潜望镜，位于左侧的一部可更换为用于在夜间驾驶的红外观测仪。其余三名乘员均位于炮塔内，分别是:车长、瞄准手(炮塔内左侧)和装填手(炮塔内右侧)。车长指挥台可360度旋转，配备有三部潜望镜——位于中间一部可进行昼夜观测瞄准。车长位和装填手位均配备有独立的舱盖(分别向前和向后开启)。
80式主战坦克的主要武器为一门83式105毫米线膛炮，配备有由轻合金制成的热防护套(首辆80式样车上并未安装这种装置，直到80-I式坦克出现后才安装了热防护套)。该炮的俯仰范围为-4.3°～+18°，可360°旋转，其全重1950千克，身管采用了自紧工艺，即可发射中国制造的弹药，也可发射北约标准的105毫米坦克炮弹。83式坦克炮可使用的弹药包括:尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS-T，初速1455米/秒)、破甲弹(HEAT-T，初速1173米/秒)和碎甲弹(HESH-T，初速850米/秒)，三种弹药的最大射程分别为6000米、8200米和9500米，射速为7发/分钟。 80式坦克内共备弹44发(衍生型号增加至48发)，配置方式为:前组油箱弹架19发，中组弹架18发，右侧甲板4发，左侧甲板1发，炮塔内2发。
80式坦克配备有较为完善的37A型火控系统，主要由火炮双向复合控制稳定器、带光点注入的炮长瞄准镜、激光测距仪、弹道计算机、光点电源、光点驱动器、炮耳轴倾斜传感器等部件组成。最新的改进型号还加入了目标角速度传感器、火炮轴颈倾角传感器、风速传感器和气压传感器等，并能够进行自动校正。不过，装弹温度、气温、弹药类型和目标距离等信息仍需手动输入。80式的武器控制系统在研制过程中得到了英国马可尼公司的帮助，这使得坦克具备了在现代条件下进行作战的能力，可以在行进状态下较为准确地命中固定和移动目标。
80式坦克的辅助武器包括:在装填手舱盖上安装1挺与59/69/79式坦克上完全相同的12.7毫米高射机枪，弹药为500发，射速70发/分钟，初速825米/秒，有效射程1600米，表尺射程3300米;在火炮右侧同轴安装1挺7.62毫米并列机枪，弹药基数为2250发，分9箱配置在坦克内外，射速350发/分钟，初速865米/秒，有效射程1000米。坦克炮塔的两侧各安装有一具76毫米四管电控烟幕弹发射器，抛射距离为100米，齐射时能形成弧度为120°、正面总长度为120～150米的烟幕，烟幕持续时间可达2分钟。
在推进系统方面，该坦克配备一台VR-36型(出口型号为12150L7BW)12缸水冷废气涡轮增压柴油机，标定功率730马力，燃油消耗率为175克/马力·小时)。
传动装置中的传动箱为直齿轮式，变速箱为机械固定轴式，有5个前进档和1个倒档。转向机构为二级行星式，侧传动为单对直齿轮减速器，制动器为带式。主离合器和转向机的操纵为机械液压助力式，这种机构可保证一旦液压系统失灵能够立即转换成机械操纵。80式坦克的战斗全重为38吨，公路最大行驶速度60千米/小时。其内外油槽内总共可储备1400升燃料，行程可达600千米。
与先前各型坦克不同的是，80式拥有双排气管，且均位于车体右侧，这也是该坦克在外形上的一个显著特点。
除此之外，80式坦克还配备有全套的潜渡装置，包括密封进排气窗用的布盖、进气筒、排气单向阀、航向仪、排水泵及呼吸救生器等。潜水前单车准备时间为20-30分钟，潜水深5米，潜水距离600米，潜渡完成后可立即投入战斗。
80式坦克只是中国第二代主战坦克的基型车，研制其的一个主要目的便是为今后开发一系列后续车型进行技术积累。在其问世后的几年中，北方工业公司又研制出了一系列更为先进的新车型，其中包括80-I、80-Ⅱ和85-Ⅱ等，使得80式主战坦克发展成为了一个车族。
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