坦克模型观察瞄准仪器和坦克电台
第二次世界大战期间，交战双方生产了约30万辆坦克模型和自行火炮。大战初期，法西斯德国首先集中使用大量坦克，实施闪击战。大战中、后期，在苏德战场上曾多次出现有数千辆坦克参加的大会战；在北非战场、诺曼底战役以及远东战役中，也有大量坦克参战。与坦克作战，已成为坦克的首要任务。
坦克与坦克模型、坦克与反坦克武器的激烈对抗，促进了中型、重型坦克技术的迅速发展，坦克的结构形式趋于成熟，火力、机动、防护三大性能全面提高。这一时期的坦克主要有：苏T-34中型、KV-1重型坦克、IS-2重型坦克，德PzkpfwIII式中型坦克、PzkpfwIV式中型坦克、PzKpfwⅤ“黑豹”式中型坦克、PzKpfwⅥ“虎”式重型坦克，美M3、M4中型坦克，英 “邱吉尔”步兵坦克、“克伦威尔”巡洋坦克，日本95式、97式中型坦克等。这些坦克普遍采用安装一门火炮的单个旋转炮塔。
中型、重型坦克模型的火炮口径分别为57～85和88～122毫米，炮弹初速781～935米/秒，主要弹种是尖头或钝头穿甲弹、榴弹，并出现了次口径穿甲弹和空心装药破甲弹，射距 500米的最大穿甲厚度约150毫米；装有与火炮并列的机枪，并多装有高射机枪和前机枪；普遍安装了昼用光学观察瞄准仪器和坦克电台、坦克车内通话器，有的坦克采用了火炮高低向稳定器；发动机多为257～515千瓦的汽油机，苏联采用了坦克专用高速柴油机；开始采用双功率流传动装置和扭杆式独立悬挂装置；为提高车体和炮塔的抗弹能力，改进了外形，增大了装甲倾角（装甲板与垂直面夹角），炮塔和车体分别采取装甲钢整体铸造和轧制装甲钢板焊接结构，车首上装甲厚度多为45～100毫米，有的达152毫米，炮塔的最厚部位达185毫米；车内有手提式灭火器，车外装有抛射式烟幕装置或烟幕筒。坦克战斗全重 27～55吨（德国后期的PzKpfwⅥ“虎”Ⅱ式重型坦克达69.4吨），单位功率6.4～15千瓦/吨，最大速度25～64千米/时，最大行程 100～300千米。
轻型坦克模型仅在战争的初期有所发展，主要作为应急装备和在特种战斗条件下使用。
战争后半期，苏、德双方都利用坦克底盘生产了大量的自行火炮（可视为无旋转炮塔的坦克），如SU-76，III号突击炮、IV号突击炮，与相同底盘的坦克比较，火炮威力大、外形低矮、结构较简单，适于大量生产。但因其方向射界小、火力机动性较差、突击作战能力弱，仅用于伴随坦克作战，以火力支援坦克行动。在第二次世界大战中，坦克经受了各种复杂条件下的战斗考验，成为地面作战的主要突击兵器。
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