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原帖
http://www.stwaracademy.com/thread-23894-1-1.htmlST战争学院战舰世界专区 作者 solamnia_
----------我是分割线-----------本文大量参考一甲子前美国海军军官炮术教范的火控导论，感谢mathewwu等诸位前辈的翻译
1 火控是什么？
火控是将有效火力投射到一个指定目标上的技术。它包括了用来袭扰，损坏，或摧毁敌人所必需的物质，人员，通信，以及组织。然而，在美国海军里，这个名词已惯常被限缩到专指火炮射控，而其它射控如*射控火箭射控都需要特别指明。
2 火控的目标是什么？
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。距离增大表示弹丸飞行时间拉长，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。飞行时间拉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。当战斗距离拉大与目标航速变快，对原点测量的精度以及繁复计算的要求就更高了。
早期火控
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。【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精度可言。作战距离不出*射程（约50码 ）甚至*的一半射程（约20码 。）【见附图1】
【图1： 从单打独斗进步到中央火控。】
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瞄准方式主要是把炮对准目标方位，然后用目测调整炮口高低。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，由于炮身后粗前细造成斜度使口上扬来完成校正。【见附图2】
【图2： 从18世纪以前瞄准大致方向，到19世纪初叶的前后固定瞄准具，到19世纪末叶的瞄准望
远镜，再到现代16寸炮瞄准镜。】
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那时对初速的调节作出的尝试不多。但已有计算*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。炮手会注意看着这颗即兴发明的会随着船身摇晃的垂摆，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。【见附图5】
【图5： 这个简单的发明使用与精密的垂直稳定仪同样的原理。】
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火控的发展
多年以来火控的进展都与火炮的射程息息相关。
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。见附图0
图0：1862-1948炮术射程的进展，从上到下分别为南北战争，对马海战，美海军演练，多格尔沙洲海战，美海军演练，一战结束，二战后。
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火炮瞄准具 【见上图2】
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。虽说可以靠瞄准具上的刻痕来微调炮口仰角，但实际上唯一的好处就是有了一个可以确实使炮身对瞄准点作出高低调整的工具。
南北战争中及结束后对火炮和*的改进带来射程及精度的增加，也使得带刻度的火炮瞄准具变得更有必要。人们在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【即表尺的概念。】。
到十九世纪末叶，瞄准望远镜被开发出来了。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。仰角标尺对应试射场的射程资料刻出度数【即对应射表的弧尺。】，*的重量和成分也加以规范。在操作上的一个改进是装设了两具瞄准镜，由俯仰手负责炮口高低瞄准，回旋手负责炮口左右瞄准，来分担瞄准目标的任务。
火控仪器的发展
通过海军炮术演练显示，为火控解算和实时连续计算所提供的那些基本数据，确有必要做进一步的精密测量。值得注意的是，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【美西海战】采用的标杆测距仪【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，后者在能见度良好的情况下能对水面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，除了精确测量水面目标之外，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，而且不必再依赖清晰的能见度。【见附图3】
【图3：从粗略的标杆测距仪到精确的光学测距仪。】
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计算装置：火控中最大量也最重要的测算能量是补偿敌我相对运动的变化。这种相对运动的变化会带来连续的，而往往是非常快速的距离变化与相对方位的变化值，如果是空中目标还要加上高低变化值。从开始瞄准直到弹丸爆炸之间共有两段时间落差—从最初测量到课题解算并传送火炮指令完毕的时间是一段，弹丸在空中的飞行时间又是一段—在这两段时间落差上必须加入敌我相对运动带来的变化，如果不加以预测并改正，弹丸就会错失目标。
如果下达一套想定，并要求某一组人以书面求算出在某一时间点使用某一火炮射击仰角及回旋指令【以求击中某一目标】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，这是因为太花时间了，既不能连续解算修正原始误差，又不能随着目标改变位置而迅速变更计算方向。
二十世纪初，作图法为这些计算工作带来了改进。人们在图纸上标示出一连串目标（水面目标）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书面计算的不足，不多久又添了另一项改进，那就是将距离点与时间轴对应起来。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结束时的射程。在实用上，有一阵子主炮台火炮射击就是用这种方法控制的，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。【见附图4】
【图4：从作图测量到机械解算。】
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简单的说，这个基础原理是假设当前距离为已知，又假设距离变化及走势已由敌我两舰的航向航速所求得，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原始值就可求解出那个时刻的射程。这种计算方式可以使得射程在解算过程中不断更新，并同时预测在弹丸飞行期间的变化。
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射程。射程计算仪内也连结了一具时钟以加入时间因素。
同一概念也适用于方位上。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原始值。
事实上，海军所曾使用过的最简单的机械射程计算仪“娃娃福特“【约在1917-18列装】，就是设计来达成（一）计算距离变动率，（二）计算方位变动率，以及（三）生成当前射程这三项功能的。
一旦基本的射程计算仪被采用后，很自然的发展方向便是为调整风力，弹道，和标准初速变异添加机械装置；为空中目标添加三维计算能量，以对空射程计算仪生成射击仰角；完善因原始观测误差所带来的修正方法；以及努力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，解决影响射击精度的船舰横摇与纵摇问题的方法才问世。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极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摇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并把它作为持续变化的解算数据输入计算机。【见上图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，后来又被金属传话管取代，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分散在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，分析，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达角度的系统。
指挥仪控管 【见上图1，附图6】
【图6：典型的现代火控系统构成，反映一个半世纪以来的进步。】
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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分析或测距，可以下达瞄准设定到火炮，更可以观察弹着据以估算落点修正。
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舰了。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模拟式计算器，一部分这种设备被称为“假炮“。假炮的动作被传递到炮位上，各炮位跟随假炮动作的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。
假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，以及落弹修正和其它解算校正等。
如今指挥仪测量的数据被传送到甲板下受保护的绘图室内的计算器。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位置实际变动率与解算变动率之间的误差加以测量并回传给计算器改正解算值。这个过程称为变动率控制。
落弹观测修正
随着作战距离拉大，落弹修正，或者说实际落弹点的观察也愈发重要。但即使在舰上的最高点，目视观察对更远的距离也不管用。第一次世界大战曾使用系留气球，但是已证明会大大限制船舰的机动。观察飞机对观察距离有用，但判定方位却不灵光。目前雷达已公认是最好的落弹观测修正工具，它在距离判定上几近完美，在方位精度上也差强人意。
火控的灵活运用
时至今日，舰炮射击已几乎完全不受船舰机动的影响，也不像过去一样受会限于战术。赋予双重的控制及计算部门后，炮台组可以一次分别对付一个以上目标或集中对付同一个目标。再者，任何其中一套设备遭到摧毁后，炮台也不至于不能继续射击。
飞机火控
曾几何时，飞机已经从娱乐和实验发展成与海陆军并驾齐驱的军种，而且将制空当作是制海的先决条件已几乎变成美国海军的通则。
航母作为战术飞机的浮动基地，已使得在战术上将舰艇隐藏在海天线之外派遣歼击机和轰炸机进行海战变为可行，就如同二战时期的珊瑚海和中途岛海战一样，或者将火力支持和补给线强制推进至内陆，如同在朝鲜战争时期一样。
随着飞机愈来愈大也愈来愈快，它所装载的武器也愈来愈多样化，包括*炮，*，火箭及*。飞机能力的发展也导致火控设备的相应进化，如解算时间的缩短等。目前使用的各式机炮及轰炸瞄准具都具有先进的火控系统。某些系统将在本书后面的章节里详述。
【附图取自美海军50年代水兵基础火控教育手册，非海军官校火控教本原图，配合本章较富说明效果。】[ 此贴被An-225在2013-09-14 18:08重新编辑 ] 
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