海军军械与炮术 第二卷 火控
美国海军军官学校，军械与炮术部，1950年版，1958年修订


       火炮射控基本课题是指挥火炮使炮弹能击中指定的目标。如果目标距离很近同时又固定不动，这个课题并不困难。随着距离逐渐拉大，发射炮台在移动，被射击的目 标也在移动，然后又要集中控制多门火炮射击同一个目标，这个课题就愈来愈复杂。距离增大意味弹丸飞行时间加长，随着时间加长地心引力作用也因而增大，导致 弹丸从发射轴线落下的程度也愈来愈大。飞行时间加长也使得因敌我相对运动或风力偏流等弹道因素所造成的误差累积得更大。当战斗距离拉开与目标航速变快，对 初始测量的准确性以及繁复计算的要求就更高了。

       火控发展成为一门科学及技艺算来也就是过去一个半世纪的产物（译注：从1950年代倒推。）在1800年以前，火控并不被讲究，因为除非距离很近火炮本身没有准确度可言。作战距离不过手枪射程（约50码）甚至手枪的一半射程（约20码。）

       瞄准方式主要是把炮对准方向，然后用目测使炮保持水平。有时会以“炮身瞄准“方式来补偿不平直的弹道。通过使用炮尾及炮口上缘对准瞄准点，因炮身 “后粗前细”  的斜度造成炮口上扬来达成。

       对初速的调节作出的尝试不多。有计算发射药量，也赋予弹丸不同的重量。一次装药可发射一颗或多颗弹丸，在近距离部署时更经常装填葡萄弹。

       航海炮手很快就发觉到甲板倾斜的课题。早年为修正船身横摇所发明的一个器材是把一颗圆形弹丸用绳索吊在桅樯下。炮手会盯住这颗即兴发明的随着船身摇晃的摆 垂看，当它摆到与桅杆平行时，炮手就把点火绳凑上发火口开炮。另外一个利用船身摇摆的例子是当船舷摇到最高点时开炮以获得最大射程。

      多年以来火控的进展都与火炮射程相关联。

      1862-1948炮术射程这张表显示出过去一世纪以来炮术射程是如何增加的。这些进展代表不同时期对火控发展的特定尝试，每一面向将在下文中分别叙述。

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十九世纪初的火炮瞄准具由炮身前后两个尖点构成，视线通过两尖点顶端就得出与火炮炮膛平行的瞄准线。虽然可以靠瞄准具上的刻痕来微调炮口仰角，但唯一好处就是有一个可以确实使炮身对瞄准点保持水平的工具。

南北战争中及结束后对火炮和发射药的改进带来射程及准确度的增加，也使得带刻度的火炮瞄准具变得更有必要。后瞄准座上安装一个小齿轮以上下左右移动。并且靠稍微偏移后瞄准座来修正大型火炮因膛线所带来的偏流。

到十九世纪末叶，瞄准望远镜被开发出来。这种瞄准镜底座是可以转动的，使得瞄准线能够偏离炮膛轴线以修正射程，偏流及火炮与目标之间的相对运动。仰角尺规 对应试射场的数据刻出度数，发射药的重量和成分也仔细规范。在作业上的一个改进是装设了两具瞄准镜，由俯仰瞄准手负责俯仰，回旋瞄准手负责回旋，来分担瞄 准目标的任务。

海军炮术演练显示出为火控解算和实时连续计算所提供的基础数据有加以精密测量的需求。有意思的是这项发展的第一步是由关心演练成绩的青年军官所踏出去的。

距离测量。 当人们发现距离估测不够精确时，就去寻求机械辅助。第一种为这个目的列装的仪器是1898年的标杆测距仪（译注：貌似只有美军使用这种工具，同时间欧洲已 开发出光学测距仪了。）标杆测距仪精确度不高，仅能应付短距离，但它其中的一项原理后来应用到重合式光学测距仪上（译注：重合两个分裂的镜像。），后者在 能见度良好的情况下能对海陆目标提供足够精确的数据。稍后立体式光学测距仪也发展出来，除了精确测量海陆目标之外，还可以测快速移动的空中目标。晚近雷达 更能提供超越火炮射击距离之外的精确测距，而且不再依赖清晰的能见度。（见附图3）

计算装置。 火控中最大量也最重要的修正计算能量是补偿敌我相对运动的变化。这种相对运动的变化带来连续的，有时更是快速的距离与相对方位的变化值，如果是空中目标还 要加上高低变化。从最初建立瞄准线直到弹丸爆炸之间共有两时段是会产生时间落差的-从最初测量到课题解算并传送火炮指令完毕是一段，弹丸飞行时间又是一段 -在这两段时间内相对运动带来的影响如果不加以预测并计算是足以造成错失的。

假设下达一套想定，并要求某一组人在纸面上求算出某一时间点的火炮射击仰角及回旋指令是完全可以办得到的。这个纸面计算法到现在还用来做射击后的分析，但是在实战中却没有多大价值，这是因为太花时间，既不能连续解算修正初始误差又不能随着目标改变位置而变更计算结果。

二十世纪初，作图法为计算工作带来了改进。在图纸上标示出一连串目标（海陆目标）的距离与方位点，将点连成一线后就可以判定目标的大致航向与航速。这个方 法有利于弥补纸面计算的不足，不多久另一项改进又被添加上去，那就是将距离点与时间点相对应。这个作业方式的好处是可以判定距离变动率（距离变化的程度） 从而有效预测弹丸飞行时间终止时的距离。在实用上，有一阵子主炮台火炮射击就是以这种方法控制的，但是作图法的最大贡献还是为机械式射程计算仪建立起基础 原理。

简单的说，这个基础原理是假设当前距离已知，又假设距离变化及走向已由敌我两舰航向航速求得，再假设这个距离变动率在计算过程中不变，则只要把任何一刻的 距离变化值加上由观测所得的当前距离初始值就可求出那个时刻的射程。这种计算方式可以使得射程在解算过程中不断更新，而且还可以预测弹丸飞行中的变化。

因此，最基本的射程计算仪便具有输入观测所得的当前距离值，判定距离变动率，将距离变动率乘上累计时间，以及将距离变化加总的机械结构。这个过程称为生成当前距离。射程计算仪内连结一具时钟以加入时间因素。

同一理解也适用于方位上。观测所得的相对方位值就是计算的起点。方位变动率（方位变化的程度）也可解算及乘上累计时间，最后求出的增加值可以用来修正方位起始值。

一旦基本射程计算仪被采用后，自然的发展方向便是为调整风力，弹道，和标准初速变化添加机械装置；为空中目标添加三维计算，以对空射程计算仪生成射击仰角；完善因初期观测带来误差的修正方法；以及普遍缩短解算所需的时间。

甲板摇摆的修正。一直要到第一次世界大战时，解决影响射击准确度的船舰横摇纵摆问题的方法才问世。这个海军在火控解算上所采用的第二重要的发明来自孩子们玩耍的陀螺。

陀螺可以在空间中保持旋转轴的固定位置，船舰上最早使用的陀螺设备是陀螺罗盘，可以不受磁场的影响永远指向真北。陀螺罗盘对火控很重要，因为它可以建立一套以北极为基准的坐标系统来判定敌我运动与地球之间的相关位置。

为了要修正火控中因船舰横摇与纵摆所导致的甲板倾斜问题，陀螺的惯性再一次被派上用场。在船上安装一具陀螺仪，旋转它的转轴并保持在直立状态，如此一来便可对应水平面建立一个参考面。测量船舰相对于这个参考面的位置后把它作为持续变化的解算数据输入计算机。（见附图5）

通讯系统。由于种种原因（能见度，防护力等等）火控系统的设备及舱室都很分散，使得通讯变得非常重要。当火控变得愈来愈复杂精细后，呼叫传令的方式先让位 给延伸在各舱室之间的橡皮传话管，后来又被金属管取代，但这些都不理想。第一个可靠的系统是电话，既清晰又容易配置。声力电话及内部通讯系统使得火控官可 以和各舱室的全体组员通话。到今天，通信已成为操船与火控之间协调的重要因素。一个搜集，研判，与发布作战信息的叫作战情中心(CIC)的特别部门被设立 起来以协助指挥官计划正确的作战航线，并协助指挥及火控体系执行此一计划。通讯系统还要处理无数船舰对内对外传送的信息。

除了处理人声指令的电话系统之外，火控体系还在各部门之间使用大量的机械及电气通讯设备。这些设备包括机械转轴，响铃，灯号，以及同步传递火炮指令及表示角度的系统。

在老式的瞄准手射击时代，每一门炮都是各打各的。每一炮班装定自家的瞄准具，从得令开火到受命停火，这中间都是自由射击。当火控与通讯改善后，便顺理成章 的由单一的火控官来指挥炮台作业。从挑高的位置它可以研判或测距，可以下达瞄准设定到火炮，更可以观察弹著据以估算落点修正。

显而易见的这种各炮一哄而上的方式是没法儿仔细修正落弹的。后来就给各炮安装下达开火令的响铃。这算是一项改进，不过听到响铃后开炮声仍是此起彼落。下一步就是装设一个串联到所有火炮发射线路的总按钮。按下总按钮，所有的火炮就发射了。

很快的火控室就不仅是限于下达口头命令的部门。一个叫做指挥仪的新仪器被装上去。一开始这玩意儿扮演像是“领头炮“的角色，上面装着两具瞄准镜，一具管提 前角另一具管瞄准目标。这两具瞄准镜的动作以电气方式传达到各炮位，各炮位再按仪表读数复制瞄准镜的动作。后来有些指挥仪装上类比式计算器，一部分这种设 备被称为“仿真炮“。仿真炮的动作被传递到炮位上，各炮位跟随读数转动仰角及方向，在后来的装备上更交给自动控制设备去完成。

仿真炮的概念最终被放弃，但指挥仪仍然存在。它承担了新的功能，像是测量距离，方位，俯仰，以及落弹修正和其他解算校正等。

当今指挥仪测量的数据被传送到甲板下受保护的作图室内的计算器。计算器除了解算火控课题及传输火炮指令外，还要传送控制信号到指挥仪，只要解算正确，会转 动指挥仪瞄准镜对准目标。如果解算有误差，某些指挥仪系统装置可将目标实际观察度数与解算控制度数之间的误差加以测量并回传给计算器改正解算值。这个过程 称为度数控制。