射擊瞄準具研製複雜,是實現精確射擊的保障,看看二戰蘇聯的發展

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二戰蘇聯殲擊機宣傳畫,文字意思是它是最好的殲擊機

在飛機上進行精確射擊是一個綜合的科學技術問題。研製完善的射擊瞄準具是一個相當複雜的技術問題,因為無論在尺寸上還是在重量上都受到嚴格限制,而解決這個問題需要強大的工業基礎和技術精湛的團隊。

1917年初,軍事飛行員塔卡切夫(В.М.Ткачев)編寫了俄國第一本空戰戰術條令。參與射擊瞄準具研究的有С.А.Ульянин烏里揚寧, Н.Н.Лебеденко列別堅科, А.И.Журавченко,茹拉夫岑科,B.C. Вахмистров瓦赫米斯特洛夫,不過主要還是從法國進口SPAD戰鬥機使用的Aldis光學瞄準具。

在蘇俄建立政權初期,由於國力所限,儘管提出了平行光管瞄準鏡原理,但無法成批生產,所以飛機上只是裝備簡單的瞄準設備,只是大致地考慮影響瞄準誤差的主要參數。直到1929年才裝備連續式機械瞄準具。

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俄軍Morane-Saulnier L偵察機上飛行員使用曼德森機槍

用固定武器射擊的光學瞄準鏡的第一個樣本是Aldis英國瞄準鏡。它是一個光學管,在視場中引入了環形網格。放大倍數為1:1,視場為22度30分鐘,從目鏡移除瞳孔出口為180毫米。

在環形瞄準器的幫助下進行瞄準時,飛行員必須將前瞄準器,環和目標本身組合在一起,設置瞄準器,使空氣目標的運動方向穿過環的中心。該操作需要飛機或武器的複雜操縱,並且目標的實際視線是用一隻閉合的眼睛進行的。

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英軍SE 5a戰鬥機上的ALIDS射擊瞄準具

由於以下主要缺陷,環形瞄準具不能提供足夠的射擊性能。

首先,它需要射擊者的眼睛在穿過前視線,環和目標線上的確切位置。

其次,由於眼界與圓環和目標的距離不同,因此存在陰影。通常射手需要將眼睛放在槍上,只能清楚地看到圓環,然而看到的目標卻是模糊的。

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蘇聯20年代初的伊-3殲擊機

環形機械瞄準器的第三個缺點是厚的前視鏡和環蓋住了目標並且難以準確瞄準。目標的陰影與瞄準環的厚度達到千分之六。

第四,當瞄準時,需要觀察箭頭的眼睛和視線(環或前視)之間的安裝距離。

光學瞄準具則沒有上述缺點。通過在視線光學器件的焦平面上放置帶有一圈先發制人的網格,射手可以同樣清晰明確地看到先發制人和目標環,並且不需要關閉一隻眼睛。目標陰影不會發生。

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ОП-1光學瞄準具以及後備КП-5機械瞄準環,用於固定射擊裝置

最早裝備的是光學瞄準具ОП-1,它是英國Aldis光學瞄準具的仿製,用於固定武器在飛機轉彎時瞄準目標射擊。它是一根直的光學管,在1937年前生產的全部殲擊機都裝備這種光學瞄準具。

開火距離和目標航向角通過目視估計。由於這兩個參數估算太不準確,而且自身飛機和敵機計算速度與實際速度不符,所以設計瞄準鏡度很低,只有在距離上才能保證有效射擊。此後,在有封閉座艙的伊-16殲擊機上裝備了ОП-2潛望式瞄準具,而用作機械瞄準環的КП-5機械瞄準具則由準星和提前量修正換組成。

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ОП-2潛望式射擊瞄準具,伊-16殲擊機使用

1937年,為伊-16殲擊機研製的平行光管瞄準具ПАК-1(прицел авиационный коллиматорный)投入使用,裝備 伊-16和伊-153殲擊機。它是在德國Revie瞄準具上的改進,克服了ОП-1和ОП-2的缺點。它的射擊瞄準與ОП-1和ОП-2一樣,不過由於飛行員的瞄準條件有所改善,所以瞄準鏡度大為提高。由於準直器光學系統,目標的圖像在與掩模版相同的平面中獲得,因此眼睛不會厭倦調節,射擊者看到目標的清晰圖像。在輸出光束內移動頭部不會影響瞄準的準確性。點亮的網格圓上的目標圖像的位置和大小完全獨立於眼睛的位置。

之後,又生產了集中平行光管瞄準具。1939年㡳的ПБП-1瞄準具不僅能射擊瞄準,也能俯衝轟炸瞄準。在裝有固定射擊裝置的所有殲擊機上都安裝了平行光管瞄準具,它們在衛國戰爭中廣泛使用。

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伊-16殲擊機的平行光管瞄準鏡ПАК-1

固定式(自衛式)射擊裝置最初採用的是很簡單的瞄準具,即在機槍或者炮架上裝上準星和提前量修正環,用以考慮目標的運動。1933年,茹科夫斯基空軍工程學院為敞開式射擊裝置設計了一種可以考慮自身飛機速度的КПТ-4機械瞄準環。就當時來說,這種瞄準具向前跨越了一大步。之後,活動式射擊裝置是採用矢量繪跡器來計算自身飛機的速度。起初矢量繪跡器是藉助齒輪傳動裝置和柔性傳動裝置來穩定自身飛機的速度矢量,後來採用飛機和武器機構連在一起的遙控隨動傳動裝置穩定自身飛機的速度矢量。

30年代中期,蘇聯建立起來了自己的光學機械工業,培養了一大批人才,組建了科學研究院和設計局,加緊研製和改善射擊瞄準具的工作蓬勃展開。同時,蘇聯還建立起了一套完整的空中射擊理論。這個理論最初1925年由阿格卡斯(Е.В.Агокас,一戰航空武器專家)和 盧卡維什尼科夫(С.С.Рукавишников)開始創立,兩人最早在茹科夫斯基空軍工程學院開始空中射擊理論的講座。1925年,炮兵工程師文策爾(Д.А.Вентцел)發表了文章《關於在移動平臺上射擊解決彈道學的主要問題》。1928年,飛行員洪多日科(П.П.Хондожко)駕駛單座殲擊機進行目標攻擊根據計算確定了殲擊機對空中目標可能發動攻擊的區域即攻擊曲線。1933年,普加喬夫(В.С.Пугачев)開始研究空中射擊理論,發表了大量文章,對這一理論研究做出了很大貢獻。

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空中目標射擊原則

1937年,為艙口射擊裝置研製了ОП-2Л射擊瞄準具。這型瞄準具按照與飛機軸線平行的縱標線上橫影線可以算出自身速度的影響。炮塔所裝的瞄準具裝有可以對自身飛機速度進行修正的矢量繪跡器。這種瞄準具起初是機械式ПМП-3和ПМП-6,後來改為光學式ВПТ-1。斯勃轟炸機和德勃-3轟炸機的自衛式射擊裝置通常都裝有這種瞄準具。1940年開始,ПМП型瞄準具被託羅諾夫(И.И.Торонов)設計的К-8Т和К-10Т平行光管瞄準具取代。衛國戰爭中,所有裝有殲擊機的活動式射擊裝置都採用這種瞄準具。

簡單的瞄準具瞄準精度差,所以飛行員不得不做一些複雜機動動作,靠近目標,這樣自己飛機被擊落的風險大大增加。隨著飛行速度提高,隨之引起了轉彎半徑增大,這樣靠近目標更困難了,可攻擊的區域也縮小了,而增大距離必然會降低射擊精度。

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1942年2月的雅克-7殲擊機

瞄準具在提高射擊效率上所起的作用很大。例如,採用可以使炮彈散佈面積減小一半的瞄準具,可以使命中率提高3倍;反之如果攜帶武器數量提高一倍的話,則命中率只能最多提高一倍。

當時,蘇聯設計師們集中精力在研製可以估算影響瞄準散佈的一些重要參數(目標角移動量和距目標的距離)的瞄準具。不過,要完成這項任務,還需要在無線電電子領域和其他科技領域獲得巨大成就基礎上才可能實現。

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АСП-3НМ射擊瞄準具

最初設計的瞄準具不要求算出準確的距離。茹科夫斯基空軍工程學院一批教師在В.С.普加喬夫領導下研究出攔阻射擊瞄準方法,從而為帕霍莫夫(П.В.Пахомов)設計的蘇聯第一種平行光管自動瞄準具ГСП-1奠定了基礎。這型瞄準具1943年研製成功,不要求預先計算目標的航向和速度,而是在瞄準過程中直接用陀螺測出目標的角速度。索科洛夫(Т.Н.Соколов)用這種方法研製出СПС瞄準具,這種瞄準具對活動式和固定式射擊裝置來說都可以使用。這種瞄準具有2個陀螺,可以測量目標在兩個平面上的角速度,目標瞄準線是活動十字線。在距離不變的情況下,十字線位置的變化與角速度變化成一定比例。

1943-1944年,楚科爾曼(С.Т.Цукерман)和Я.А.格拉諾夫斯基設計出97П平行光管瞄準具,這型瞄準具採用陀螺儀測量目標角速度。之後,С.И.布亞諾維爾(Буяновер)設計局設計出一批АСП半自動射擊瞄準具。這型瞄準具採用陀螺原理估算瞄準線的速度,採用目標測距儀測距。根據這種瞄準具可以修正膛線機炮和無控火箭彈空中發射數據。除了角速度和距目標距離外,還可以自動算出飛行速度、飛行高度、攻擊和側滑角。這種瞄準具的戰術技術性能達到了當時世界先進技術水平。隨著無線電電子技術的發展,這種瞄準具可以與無線電測距儀自動交聯使用。這樣就可以算出影響射擊散佈的主要參數。與此同時,還可以算出影響精度的其他一些因素。所有這些在很大程度上簡化了飛機上射擊員的操作負擔,提高了遠距離射擊精度。

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АСП-5НД射擊瞄準具

二戰後,蘇聯航空射擊瞄準具的發展又進入了新的階段,留待後文再敘。


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