形形色色的輕武器瞄準(zhǔn)裝置

□共　田

先進(jìn)的精確瞄準(zhǔn)裝置

與三點(diǎn)一線的機(jī)械瞄具相比，白光瞄準(zhǔn)鏡能夠較好地消除瞄準(zhǔn)誤差，瞄準(zhǔn)的方便性也有較大提高，望遠(yuǎn)式瞄準(zhǔn)鏡還可增強(qiáng)射手發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的能力，因此可以更好地發(fā)揮輕武器的威力。但是，對(duì)于某些輕武器，特別是彈道比較彎曲的武器，白光瞄準(zhǔn)鏡仍然存在不足。

望遠(yuǎn)式白光瞄準(zhǔn)鏡中，通常是用不同的分劃來瞄準(zhǔn)不同距離上的目標(biāo)的。而目標(biāo)的距離一般要靠射手目測(cè)，不可能很準(zhǔn)確，有的資料介紹目測(cè)誤差大約在8％左右，有的資料認(rèn)為目測(cè)誤差約為20％。目測(cè)距離不準(zhǔn)可能導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)剡x用瞄準(zhǔn)分劃，例如用200m的分劃去瞄準(zhǔn)300m處的目標(biāo)。此外，由于瞄準(zhǔn)鏡的分劃不能刻得很密(過密會(huì)影響對(duì)目標(biāo)的觀察)，分劃和目標(biāo)距離可能不太相符，例如，瞄準(zhǔn)鏡只有100m、200m、300m、400m的分劃，對(duì)250m處的目標(biāo)瞄準(zhǔn)時(shí)，只能用200m分劃和300m分劃中間的沒有標(biāo)志的部位去瞄準(zhǔn)，也造成瞄準(zhǔn)誤差。

在彈道比較平直的情況下，上述誤差帶來的影響不大。例如用56式?jīng)_鋒槍射擊，對(duì)200m目標(biāo)的瞄準(zhǔn)角為4.2密位，對(duì)300m目標(biāo)的瞄準(zhǔn)角為5.8密位，兩者相差1.6密位。用200m分劃瞄準(zhǔn)射擊300m處的目標(biāo)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)偏差約48cm。若瞄準(zhǔn)站立的人形目標(biāo)中央，且射擊動(dòng)作正確，命中點(diǎn)將在瞄準(zhǔn)點(diǎn)下方，但仍在目標(biāo)范圍之內(nèi)。因此在實(shí)際射擊時(shí)，對(duì)300m以內(nèi)的目標(biāo)，可以用同一分劃來瞄準(zhǔn)，射手根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)修正瞄準(zhǔn)點(diǎn)，可獲得良好的射擊效果。用于近距離射擊的某些準(zhǔn)直式瞄準(zhǔn)鏡，甚至只設(shè)置一個(gè)瞄準(zhǔn)分劃。

但是在彈道比較彎曲的情況下，瞄準(zhǔn)分劃和目標(biāo)距離不一致，就會(huì)帶來不可忽視的誤差，例如蘇聯(lián)AGS－1730mm榴彈發(fā)射器對(duì)200m和300m目標(biāo)的瞄準(zhǔn)角相差16密位，用200m的分劃瞄準(zhǔn)300m處的目標(biāo)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)偏差約4.8m，射手就很難修正瞄準(zhǔn)點(diǎn)了。

對(duì)于這一問題，加強(qiáng)射手目測(cè)距離的訓(xùn)練，或者在射擊時(shí)告訴射手目標(biāo)的準(zhǔn)確距離，可以在一定程度上得到糾正，但是效果有限。近20年來，在激光測(cè)距、計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了可以用于輕武器的射控系統(tǒng)，問題才獲得較好的解決。

所謂射控系統(tǒng)，指的是能夠精確測(cè)定目標(biāo)距離，能自動(dòng)計(jì)算所需瞄準(zhǔn)角(和提前角)，并自動(dòng)顯示正確的瞄準(zhǔn)分劃的輕武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。目前，這一類裝置的名稱還比較混亂，有叫“激光瞄準(zhǔn)具”的，有叫“帶計(jì)算機(jī)的激光瞄準(zhǔn)具”的，有叫“多功能瞄準(zhǔn)具”的，還有的稱之為“射控系統(tǒng)”或“火控系統(tǒng)”等。各公司自己取名，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也有“火控系統(tǒng)”、“射控系統(tǒng)”、“光電瞄具”、“電子瞄具”等多種稱謂。筆者暫且用“射控系統(tǒng)”來稱呼這一類新的瞄準(zhǔn)裝置，既區(qū)別于有伺服機(jī)構(gòu)、可自動(dòng)調(diào)整武器射向、用于坦克和火炮的火控系統(tǒng)，又區(qū)別于構(gòu)造比較單一的各類光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡。

輕武器射控系統(tǒng)通常由白光瞄準(zhǔn)鏡、激光測(cè)距儀、彈道計(jì)算機(jī)、分劃顯示裝置組成，有的還裝有夜視器件、測(cè)角器件等。其工作原理是：射手先用激光測(cè)距儀測(cè)定目標(biāo)距離，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)的彈道數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，算出命中目標(biāo)所需的瞄準(zhǔn)角，并據(jù)此控制瞄準(zhǔn)分劃在正確的位置上顯示，射手即可用顯示的分劃瞄準(zhǔn)目標(biāo)射擊。

對(duì)裝有測(cè)角器件的射控系統(tǒng)，射手在測(cè)距的同時(shí)，還要測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的角速度，計(jì)算機(jī)計(jì)算出所需提前量，并控制分劃在正確的位置顯示，使該分劃既裝定了所需瞄準(zhǔn)角，又裝定了提前角。射手用它瞄準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可獲得較高的命中概率。

與白光瞄準(zhǔn)鏡相比，射控系統(tǒng)有如下優(yōu)缺點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)一是瞄準(zhǔn)分劃與目標(biāo)距離是相符的，避免了兩者不一致造成的誤差，大大提高了武器的命中概率；二是在瞄準(zhǔn)裝置的視場(chǎng)內(nèi)，瞄準(zhǔn)分劃只有一個(gè)，不會(huì)在緊張的戰(zhàn)斗中用錯(cuò)分劃，也不會(huì)因?yàn)槎喾謩澯绊憣?duì)目標(biāo)的觀察；三是避免了目測(cè)距離、選擇分劃等程序，射手只需對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光，然后用分劃對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)扣壓扳機(jī)即可，瞄準(zhǔn)過程及其訓(xùn)練變得簡(jiǎn)單容易。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、增加了體積和質(zhì)量。

激光測(cè)距

射控系統(tǒng)的測(cè)距裝置是激光測(cè)距儀。這是因?yàn)榧す鉁y(cè)距儀體積小、質(zhì)量輕、測(cè)距誤差小，可以作為輕武器射控系統(tǒng)的部件。那么激光測(cè)距儀是怎樣工作的呢?

激光是原子等粒子受激輻射發(fā)出的光。圖1是一種激光器的示意圖。

激光器由工作物質(zhì)、激勵(lì)系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔3個(gè)基本部分組成。激光工作物質(zhì)可以是某種固體(紅寶石、摻釹釔鋁石榴石等)、氣體(二氧化碳、氦、氖等)、半導(dǎo)體

(砷化鎵、硫化鉛等)、液體等。激勵(lì)系統(tǒng)有外來光源、氣體放電裝置、化學(xué)反應(yīng)裝置、熱源、電源甚至核反應(yīng)裝置等多種。諧振腔多由兩塊反射鏡構(gòu)成。反射鏡有平面反射鏡、球面反射鏡、棱鏡等形式，半導(dǎo)體激光器的反射鏡是利用半導(dǎo)體單晶本身的晶面構(gòu)成的。兩塊反射鏡中一塊的反射率為100％，另一塊的反射率稍小(兼作輸出窗)。

激光器發(fā)射激光的機(jī)理是：工作物質(zhì)的粒子(原子、分子、離子、電子等)受激勵(lì)裝置的激勵(lì)，由低能狀態(tài)躍遷到高能(激發(fā))態(tài)。處于高能態(tài)的粒子受感應(yīng)產(chǎn)生受激輻射，放出與感應(yīng)光子能量相同的光子。那些沿著與兩鏡垂直的軸線方向行進(jìn)并且頻率與諧振腔的共振頻率相匹配的光，在兩塊反射鏡之間往復(fù)反射，形成光的振蕩，得到不斷放大，并通過反射率較低的反射鏡，沿軸線向外發(fā)射出激光。

激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好的特點(diǎn)。因此特別適合作為光電測(cè)距儀的光源。

亮度高，使測(cè)程得到提高，而且白天也能使用；方向性強(qiáng)，有利于縮小光學(xué)系統(tǒng)的孔徑，從而減小儀器的體積，減輕其質(zhì)量。因此在世界上第一臺(tái)激光器于1960年問世之后，第二年就研制出了激光測(cè)距儀。

激光測(cè)距儀按測(cè)定方法可分為脈沖激光測(cè)距儀和相位激光測(cè)距儀兩類。軍事上多采用脈沖激光測(cè)距儀。

脈沖激光測(cè)距儀的測(cè)距原理是：由激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)激光脈沖，然后由接收系統(tǒng)接收從目標(biāo)反射回來的回波脈沖，通過測(cè)定激光脈沖在待測(cè)距離上的往返時(shí)間，即可求出待測(cè)目標(biāo)的距離。其計(jì)算式為：

L=ct/2(1)

式中，L－待測(cè)目標(biāo)的距離(m)

c－光速，等于3×108m/s

t－激光脈沖往返時(shí)間(s)

因?yàn)閏很大，在輕武器的有限射程內(nèi)，t必然很小。要準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)距離，激光脈沖本身發(fā)射的時(shí)間(脈沖寬度)必須極短，測(cè)定激光往返時(shí)間的方法也要精密。

脈沖激光測(cè)距儀控制脈沖寬度的方法，是采用調(diào)Q技術(shù)。所謂“調(diào)Q”技術(shù)，就是改變諧振腔的結(jié)構(gòu)(如用旋轉(zhuǎn)棱鏡、可改變折射率的電光晶體、非線性透光率的染料片等)，使高能態(tài)粒子密度盡可能增加之后，突然形成光振蕩，能量瞬間放出，發(fā)出脈沖寬度極窄的激光。這相當(dāng)于在諧振腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)開關(guān)來控制激光的輸出，可使激光脈沖的寬度減小到109s(納秒)級(jí)。

激光往返時(shí)間的計(jì)算是用時(shí)標(biāo)振蕩器來完成的。激光測(cè)距儀的時(shí)標(biāo)振蕩器是振蕩頻率很高且穩(wěn)定性極好的石英晶體振蕩器。如振蕩頻率為f，即每秒產(chǎn)生時(shí)標(biāo)脈沖f個(gè)，則一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖的時(shí)間為1/f秒。設(shè)在激光往返時(shí)間t之內(nèi)，時(shí)標(biāo)振蕩器產(chǎn)生了n個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖，則

t=n×1/f

代入t則(1)式變成

L=cn/2f(2)

(2)式中，光速c和時(shí)標(biāo)振蕩器的振蕩頻率f為已知數(shù)，只要知道在激光往返時(shí)間內(nèi)時(shí)標(biāo)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)脈沖個(gè)數(shù)n，就能算出距離L。

脈沖激光測(cè)距儀中，n由計(jì)數(shù)器記錄，在發(fā)射激光時(shí)部分激光信號(hào)打開電子門，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，激光回波到達(dá)時(shí)關(guān)閉電子門停止計(jì)數(shù)。算出的距離L在顯示器中顯示出來。

脈沖激光測(cè)距儀的原理方框如圖2，總體結(jié)構(gòu)方框如圖3。

激光測(cè)距儀的測(cè)距誤差主要取決于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)誤差、激光脈沖和電脈沖引起的觸發(fā)誤差。在電子門從開到關(guān)這段時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器完全有可能多計(jì)或少計(jì)一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖，從而帶來測(cè)距誤差。如前所述，激光脈沖的寬度很窄，為納秒級(jí)，測(cè)距儀內(nèi)電脈沖引起的觸發(fā)誤差得到嚴(yán)格控制，引起的誤差均較小。

光速為3×108m/s。若時(shí)標(biāo)脈沖的頻率為30兆，即3×107，則一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖的時(shí)間為1/3×10－7s，在一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖的時(shí)間內(nèi)，激光能行進(jìn)10m。由于測(cè)距時(shí)激光往返一次，多計(jì)或少計(jì)一個(gè)脈沖，帶來的測(cè)距誤差為激光行程的一半，即±5m。這是計(jì)數(shù)器的固有誤差，與測(cè)程無關(guān)。時(shí)標(biāo)振蕩器的頻率越高，這一誤差越小。軍用激光距測(cè)儀的測(cè)距誤差大多為±5m，有的已經(jīng)達(dá)到±1m，測(cè)距精度相當(dāng)高，完全可以滿足輕武器射控系統(tǒng)的需要。

(待續(xù))(編輯/李光亞)