转帖:简单讲讲校射(有删改)

修改于2020/06/07501 浏览史海钩沉
http://www.warships.com.cn/thread-3298-1-1.html 作者:战列舰论坛 @mathewwu
先来说说舰炮为何需要校射?当然是打不准才要校射。1千多米还在接近直线的弹道射程内,炮手的瞄准方式与步枪手差不多,直瞄直射,任何有10米高度的物体挡在从炮弹飞出炮口到落水之间这1千多米的弹道上都会被击中。射程放大10倍以后会是什么状况呢?这时炮口要抬高到7-8度以上,炮弹飞行弹道的最大高度会达到700-800米,显然一个海拔10米的物体离炮口或落水位置远近差个50-100米就多半不会被炮弹碰上。
那么要想击中这个目标,就必须精确测量出火炮与目标之间的距离,按照射击弹道表(简称射表,英文:firing table)对应射程的适配仰角发射,才有机会把目标笼罩在落弹范围内。远距射击瞄准要素除了距离还有方位,方位测量在古代就已有完美的圆周分度器。老祖宗也遗留给我们三角测距法,自1900年代起光学测距仪已逐渐普及,但不论采取延长基线或多重取样,其综合误差经常在3%以上。假设在2万5千米外开火,距离误差就会高达750米。可当时的火炮技术已趋于成熟,每一种火炮的射表都已在固定靶场上经过反复测射计算。在标准操作状况下,火炮根据射表仰角射击就一定会达到所需要的射程精度,所以才有“最好的测距仪就是火炮本身“这句名言——因为内外在测距误差还要大过火炮本身误差。
虽然光学测距还不够精确,但先使用这个比肉眼目测靠谱的数据定出射程给火炮试射,再比较弹着水柱与目标之间的远近误差值来修正下一轮发射的数据,这是一个很合理的进化过程,而且一直要到测距误差比火炮本身误差还要小的厘米波雷达出现后,校射方法才不那么被讲究。光是解决测向与测距并没有解决全部的瞄准问题,还有敌我移动与炮弹飞行时间等等的问题。要计算后两项问题,取得准确的方位与距离是先决条件,可是战争不能等待发明,于是种种校射法就赶在火控设备还没完善之前就先登场了。
夹叉折半法(Bracket & Halving):夹叉的基本方式见《什么是“夹叉“?什么是“跨射“?》。折半是取远近弹射程差距的半数作为修正值,这都是自然的逻辑取舍法则,谈不上是哪一国先发明的。就文献记录显示,从对马一直到日德兰,夹叉折半法始终是英德日三国海军的主流距离校射法。一战后美军体认直接校射法对应1万6千米以上射程非常吃力,也渐以夹叉折半法为主。由于要出现夹叉,才会采取折半修正,在没出现夹叉时远弹就要递减,近弹就要递加,直到出现夹叉才往反向折半修正,修正后若是没有继续出现跨射或夹叉,那么还是把握远近弹递减递加的原则修正。
级梯射击法(Laddering Fire, Gabelgruppen):日德兰战后,英国人认为以慢射方式进行的加减法与夹差法已不足以应付远距离及目标机动,所以开始练习一种以快射方式进行的级梯法。它的基本方法就是以原始测距测向值解算作为基准射程,并加多及减少一定射程射向级距后,按一定间隔连续发射几群,使全部落弹形成一较长较宽的跨度范围来捕捉目标真实距离及方位。这种快速而连续的射击法不仅可用于校射,形成跨射后也可以继续用同样方式但缩小跨度范围进行效力射。理论上看起来需消耗较多的弹药,但实际上若操作得当反而较快进入跨射,且效力射时目标即使机动也能较快移动落弹范围保持跨射, 所以级梯式射击其实可以看成一种面积覆盖。
举一个较单纯的级梯法距离校射的例子:设有一条3座3连装主炮塔战舰,先按测距值解算将基准射程定为10000米,由全左炮射击10000米,隔15秒由全右炮射击9700米,再隔15秒由全中炮射击10300米,这时第一群左炮射弹已将落海,如果观测结果是跨射,那么可不必等待二三群右炮及中炮的弹着结果立即进入效力射,如果仍有偏差则加以记录,接着再观测右炮的弹着结果,以此类推。这样前后600米的射程覆盖再加上正常的距离散布,弹着前后重叠带足有8-900米长,除非原始测距解算数据太过离谱,否则一定会有一群射程是至近弹或跨射,那么就依据这一群的参数进入效力射,万一没有,也可以最近的一群的偏差为准定下一轮三群的修正值。一战时德国部份战舰就曾使用这种射击法,战后包括美国在内许多国家都加以研究,配合不同舰种火炮及偏好,从基本概念延伸出许多种变形射法。尤其是射击循环较快的中口径火炮更常使用级梯法,基本上可以看作是对目标移动区域作出“来回扫射(rocking, zig-zag)“的火控战术。
这里简单提一下校射的要求:一次齐射有效弹数不得小于2弹,为求保险都射3弹,为的是怕只射2弹而其中1弹不击发或弹道不规范,仅存1弹落水没有统计意义。到了历史位面的1930s,六炮设计是无一例外的被各国所嫌弃的,而且往往在新锐舰的最初的设计阶段,在海军提需要的时候,就定下至少8炮的要求。核心原因就是简单的一句话,火控需要。所谓一轮齐射3炮可校射,是1911年RN的设定,而随各国火控进步和交战距离提高等因素,到一战后即已升级为一轮齐射至少4炮。按照校射原理来推论,可以认为,这是由于一战后交战距离和火炮校射距离的增长,对于将敌舰纳入半数命中界这一目标而言,一次齐射更多的炮弹,更有助于迅速完成修正。而6炮舰只能3炮齐射,在这一点上就是吃亏的。
不过,这一推论并不适用于巡洋舰,比如大英,设计KGV提出8炮的需求,但又造了一批6炮巡。推测应该是巡洋舰射速高可用阶梯扫射法校射之故。
这里提一下射速问题:我们看到的射速,实际上指的是火炮射击时间的间隔。实际上,历史上打齐射的速度,可以远高于它。究其原因,在于概念的错误。我们认为的齐射,一般指全齐射——所有火炮同时开火。而历史上的齐射,仅仅要求单次不低于四炮,部分情况下甚至不低于三炮即可算作一次齐射。拿比较极端的阿尔萨斯3*4*380案举例,假设其单门火炮射击间隔为令人发指的60s,如果按照3-3-3-3的方式齐射,那在一个射击间隔内能打出四次齐射,即15s/次。如果不考虑统计学要求,将一次一门炮开火定义为一次“齐射”,那齐射速度甚至能达到5s/次——然而和其单门射击间隔为60s没有任何联系。
也就是说,装备射速更快、数量更多的火炮,其校射效率会比普通的8&9炮与6炮设计高得多。假设有12门射击间隔为28s的16in与9门射击间隔为30s的18in,前者3-3-3-3最大齐射速度为7s/次,后者3-3-3则为10s/次。别忘了,3-3-3-3射法还能多出一次齐射,只需要更短的时间就能打出更多的射击次数,就能更快的找到敌人的距离,进而命中。
POW在丹麦海峡,雷达失灵,大基线测距仪也被废,只剩一部小测距仪的情况下是怎么打出比设备更精良的俾斯麦更高的命中率的?靠的就是这种高射速阶梯射法。
所以,洗甲板神教大法好啊!
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