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日志

火控系统为什么和计算机分道扬镳了?

热度 3已有 364 次阅读2014-2-6 16:43 | 计算机

       19世纪中期以前,战舰炮多是前装弹滑膛炮,射速慢、射程近,作战距离很近,一般保持在五个跳板长度的距离内,靠火炮数量多取胜,实在不行就来接舷站,所 以火炮排列密集,射界极小,根本不需要精确计算瞄准点,再说当时的火炮本身受技术条件的限制,也实在是达不到精确,打中就不错了。随着线膛炮的出现,交战 距离越来越大,专用瞄准器也就应运而生了

       时间进入20 世纪,火力控制逐渐形成一种系统,因为此时的交战距离已经超过5000米,简单瞄准器不能适应这种远距离需要,作为直 接指挥火炮射击的枪炮长急需一种能够快速测定目标距离、航向和航速的新办法,很快,由陀螺仪、光学仪器和计算尺组成的最初的火控系统诞生了。陀螺仪是必备 的,他是用来解决射击的首要问题的。因为战舰在交战是不可能停下来,就算停下来射击,放浪的影响也势必造成舰体摇摆不定,影响火炮射击精度。陀螺仪的作用 是确定一个水平参考面,在射击前测出舰体纵横摇摆引起的甲板倾斜,并修正其对火炮射击的影响,所以不管舰体如何摇摆,舰炮都能以水平面为基准进行射击了。 各种光学仪器是火控系统的关键。交战中没有人能够拿着皮尺丈量舰体之间的实际距离,枪炮长只能通过光学仪器来读算距离,指定火炮角度;同时观测弹着点,确 定下次齐射位置。早期的计算尺只需要确定适合的仰角和提前量就可以了。在一次大战结束以前,由于战舰航速、火炮种类的限制,早期火控系统的关键还是在光学 仪器,尽管交战距离扩大到20千米,高精度的光学仪器还是可以确定误差最小的距离。事实上,曰德兰海战中德国海军在很大程度上依赖于他的精准的光学仪器, 才能够重创英国人。

        一战结束后,来自空中的威胁使战舰设计者不得不考虑将高射炮安装到战舰上,以对付飞机的轰炸。目标的高速运动使问题变得复杂起 来,简单计算尺被摒弃,光学测距仪器第一次与机械计算器结合起来,测出运动目标距离数值,并且连续计算目标的距离,高度变化。同时修正风速,弹丸初速变化 的影响,当然计算时间要很短,这就使火控系统开始正式被称为系统。二战当中出现了两种对火控系统来说是至关重要的东西,那就是雷达和简易计算机。战舰安装 上雷达,由它连续不断得向计算机输入目标的距离等数据,计算机不但自动进行计算火控系统所需的各种数据,同时及时修正舰身纵横摇摆的影响,给枪炮长提供精 确的瞄准数据。虽然这种火控系统对今天来说还很原始,因为雷达一次只能跟随一个目标,只能计算一个目标数据。但是对于传统海军来说,这是一个噩梦,也是一 个标志。这里需要解释一下。我们知道,部队的战斗力只能来自两个方面,一个是军事技术,可以称其为硬件;另一个就是人员素质,我们称之为软件。在技术发展 缓慢的时期,部队的战斗力的高低主要决定于人员的训练程度和士气,战士训练有素,士气高涨,才有可能保证胜利。同样的,在训练水平相差不多的情况下,那支 部队技术先进,那支部队的战斗力可能就要强一些。事实上,提高一项技术是很困难的,需要若干一段时间的努力,但是效果难以确定。所以各国通常的办法是在人 员上下功夫,通过强化训练来弥补技术上的不足。二战期间,德国、曰本的海军就是如此。尤其是曰本海军更是把夜战训练成拿手好戏,至少在瓜达尔卡纳尔岛战役 结束以前是这样。但是从这个时候开始,训练水平不再是衡量部队战斗力的主要标准,取而代之是技术优势。在惊涛骇浪里,浓厚的暗夜中,精确计算的结果超过了 经验丰富的枪炮长,标志着技术已经不能为训练弥补了。

       在1923 年以前,世界舰艇上虽然有火炮、鱼雷、水雷等武器,但它们的射击与投放,靠作图、拉计算尺、查射表等人工手段。1923 年,英国伦敦埃利奥特(Elliott)兄弟有限公司首先制造了使用摩擦积分器等机械解算元件的模拟式计算机,帮助火炮射击运动目标,当时称之为“射击控制表”。20 世纪30 年代对射表编制进行了研究,与此同时,机械模拟计算机也在加速发展,但是直到第二次世界大战前,仍然停留在射击诸元求解的射击装置阶段。究其主要原因,发明雷达是在1935 年,雷达真正装备舰艇是1938年的事,如何运用雷达信息求解目标运动参数是当时的重大难题。

       机械模拟计算机,所用器件有:摩擦积分器、差动器、正余弦机构、随动系统、图板机构、齿轮(平板、锥形)传动、非圆轮、劈锥、万向轴、连杆、手轮、度盘等。这些器件的诞生促进精密机械工业的发展,机械模拟计算机是那个时代尖端技术,其在发展中不断提高了解算功能,特别是提高了整机精度。

       注:机械时代中国就不能提,还是算了吧。小崔,把这一段恰了,不能播。

       指挥仪系统经历了机械模拟式、机电模拟式、电子模拟式、小型数字计算机式的指挥仪系统发展,机械时代啊,需要解决 “机构精确度” 的问题,这个别提了。

        电子模拟式指挥仪 出现在机电模拟式指挥仪发展的中后期,当时虽然也大力提倡和发展,终因电子数字计算机早已于1946 年诞生,并逐步从电子管向晶体管发展,因此,电子模拟式指挥仪虽在短期内装机运用(典型的产品有美国MK-68 火炮射击指挥仪),但由于电阻、电容、电感元件在恶劣环境下性态变化,组装成较复杂的模拟计算机,可靠性仍然是一个问题,所以并没有很强大的生命力。

        小型数字计算机式指挥仪系统 20 世纪60年代初至70 年代是其发生发展时期,它的上舰历程曲折。可以说电子管式及分立元件晶体管式计算机在舰艇上基本上没有站住脚,只有到小规模、中规模组件的小型数字机,才使数字式指挥仪得以列装,发展到大规模组件的小型数字计算机式指挥仪系统后,才开始在世界范围内成批量大规模装备在舰艇上。

      
注:既然都是从计算这一个问题引出来的,那为什么火控系统会和计算机分道扬镳呢?很简单,火控长期以来都是机电式的,电子管、晶体管 在苛刻的环境下没站住脚,只有到集成电路的时代才用上。



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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 coo 2014-2-6 22:43
米军核潜艇的自动导航程序也就是在八十年代才尝试和发展的。跟计算机和计算技术的发展有很大关系。

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