90式坦克的研究和發展工作始于1974年，部件制造和試驗工作始于1977年。當時暫稱為TK-X坦克，意思是“試驗中的坦克”。日本坦克通常是以定型年代(第一生産年度)命名的。因曾預計新坦克在1988年或1989年定型，故相繼又稱TK-X坦克為88式和89式坦克。但是由于研制周期拖長，定型日期推遲到1990年，故又稱之為90式坦克。

90式坦克武器系統的先進性得益于技術引進。它裝置了典型的德國萊茵公司精品120毫米滑膛炮，那是日本制鋼所獲得德國萊茵金屬公司許可生産的世界标準型火炮。火炮身管長為44倍口徑，身管外裝熱護套，中間有抽煙器，前端左側裝置炮口基準儀。滑膛炮沒有膛線，對彈丸産生阻力小，炮彈不旋轉，穿甲彈依靠彈翼獲得空力穩定，利于使用細長型彈丸增大穿甲能力；滑膛炮身的壓力也因此比線膛炮小，炮身可以采取薄壁型，從而實現火炮身管輕量化。90式的坦克炮充分利用了滑膛炮提供的這些條件。

它的火控系統有獨創性，曾領先世界先進潮流幾年。這個系統包括激光測距儀、熱成像儀、火控計算機和車長、炮長觀瞄裝置等。熱成像儀通過圖像獲取和處理實現自動目标跟蹤功能。瞄準裝置實現了行車中穩定，增強了觀察和目标捕捉能力，不但實現了行進間射擊，而且提高了射擊精度。它采用了日本自制的自動裝彈機，發射炮彈速度相當快。所用炮彈主要是鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈和多用途空心裝藥破甲彈。鎢合金穿甲彈性能與美國貧鈾穿甲彈相當，彈長884毫米、重19公斤，初速1.65公裡/秒，在兩公裡射程上能穿透700毫米厚鋼裝甲。

它的發動機和傳動裝置組裝了結構緊湊的一體化動力傳動部件。發動機采用三菱重工生産的兩沖程水冷V型渦輪增壓柴油發動機，輸出功率達811千瓦。傳動裝置裡有帶閉鎖離合器的三菱變矩式行星齒輪自動變速箱，通過電液控制能夠實現靈活的變速。通過液壓懸挂裝置來控制車姿是它所獨有的特點。它隻能進行縱向的車姿變換，在日本到處是林山野巒、斜坡彎道的地形條件下，這有利于彌補射擊時的俯仰角。它以小間隔配置了負重輪，用扭杆降低下振幅，對于在起伏地上行駛極為有利。它的燃油儲量為1100升，最大速度70公裡/小時，最大行程340公裡。備有潛水裝置，具有涉兩米深水域能力。

90式坦克的裝甲防護采用了新材料技術，在命中概率較大的車體和炮塔前部安裝了自制的複合裝甲，複合裝甲裡含有數層金屬材料和陶瓷材料夾層。在車體其他部位使用了間隔裝甲。但側面配置了普通裝甲裙闆。它的特種防護措施是配有“三防”裝置、自動滅火裝置和激光預警裝置。激光預警裝置安裝在炮塔前上部，能夠探測來自前方、側面的激光照射并發出警報，告知坦克采取機動規避或發射煙幕彈等對抗措施。

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