狙击中的“精打细算”
作者: 何文龙等狙击手进行弹道解算时用到的主要参数有输入参数和输出参数两种,其中输出参数比较简单,主要是高低和左右方向上的修正量,这些修正量主要有密位、角分和咔哒值3 种计量方式。而输入参数则相对复杂,主要分为武器装备参数、环境参数和目标参数三大类。其中武器装备参数是已知的,环境参数和目标参数则需到达任务地域后使用测量设备进行测量。下面就三类输入参数所涉及的测量设备详尽地进行介绍。

武器装备参数的测量设备
狙击小组在前往任务地域前,往往已经准备好了其使用的枪、弹、瞄准镜等整套武器装备系统,而且武器装备参数在执行任务时是已知的,这就意味着在执行任务时并不需要随身携带武器装备参数的测量设备,这些测量设备一般是在平常训练中积累相关数据时使用。
武器装备参数包括狙击手所用枪/ 弹组合的初速、瞄准镜轴线与枪管轴线的高度差(瞄准镜高度)、瞄准手轮的咔哒值(用于计算修正咔哒值)等,其中枪弹出膛速度和瞄准镜的高度是最主要参数,直接参与弹道解算。而这些参数中所用的专用测量设备是初速测量仪。
对狙击手来说,其定位决定了其在执行任务时只有一次射击机会,而任务能否完成,高度依赖数据支撑,这就决定了狙击小组务必在日常训练中积累数据,其中初速的数据积累最为重要。除了单纯使用初速测量仪外,由于温度会对初速产生影响,因此还需要测量并探索环境温度对弹头初速影响的规律,故同时需要温度测量仪和初速测量仪。


目前可供狙击选用的又较为实用的初速测量仪主要有光幕靶初速测量仪和雷达初速测量仪两种。其中光幕靶初速测量仪原理较为简单,主要利用弹头通过光幕靶时对光线产生遮挡作用来确定弹头通过光幕靶的时机,进而利用弹头通过两个光幕靶的时间差以及两个光幕靶之间的距离来求得弹头的速度。但是光幕靶一般要求弹头在通过光幕靶时的姿态比较稳定(保证确实遮挡光线),并且外部的光照条件也会对其产生影响,因此具有一些缺点。而雷达初速测量仪,采用多普勒雷达原理对弹头的飞行速度进行测量,是目前应用较多的产品。以国外的一款LabRadar 初速测量仪为例,只需将其放在膛口附近并指向目标方向即可使用,可以应用于超音速弹头、亚音速弹头和跨音速弹头,能够得到初速的最大速度、最小速度、平均速度、标准偏差等数据。
目前国外还有一种电磁传感器原理的初速测量仪,其安装在枪管下方,上平面上设计有两个电磁传感器,当弹头飞到传感器上方时会被传感器探测到,从而得到弹头飞越两个传感器的时间差,再加上传感器之间的距离为已知数据,便可以算出弹头的初速。不过这种电磁传感器由于需要接触式安装在枪管上,改变了枪管的状态,并不推荐。对于军警狙击手来说,更推荐光幕靶或者雷达初速仪这种无接触式的初速测量仪,以保证训练和作战时枪管状态的一致性。



环境参数测量设备
环境参数主要有压力、温度、湿度、海拔、风速、风向等参数。其中压力、温度、湿度和海拔主要用于计算弹头高低方向上的修正量,即这些参数主要与弹道计算中的空气阻力相关。而风速和风向主要用于计算左右方向的风偏,也就是弹头左右方向上的修正量。


目前国外军警狙击手环境参数测量设备主要是红隼(kestrel)系列气象仪。该气象仪有多种型号,具有多种气象参数测量能力,典型的有风速、温度、湿度、压力、高度等,搭配专用的风向杆后还可以自动测量风向。红隼气象仪还有内置弹道解算程序的版本,可以将气象环境测量、弹道解算等融为一体。目前国外军警狙击手主要使用的是红隼与应用弹道学公司联合开发的内置弹道解算功能气象仪。此外,新款红隼气象仪还具有无线连接功能,可以匹配激光测距仪或者望远镜等设备互联,直接从设备读取目标参数,更加方便进行弹道解算,也进一步提高了弹道解算的自主性。
目标参数测量设备
目标参数主要是测量目标距离以及目标方位(角度),目前采用的设备主要是激光测距仪。主流的激光测距仪的工作原理是,首先,激光测距仪瞄向目标发射激光,激光到达目标后反射回测距仪,测距仪通过检测激光从发射到反射回的时间差,得到激光从测距仪到目标之间的往返运动时间,然后使用光速乘以往返时间的一半即可得到目标距离。由于激光测距仪属于主动测距,其发射的激光容易被探测到,因此除了激光测距仪以外,使用瞄准镜或者观察镜的分划测距也是一种测量目标参数的重要手段。
激光测距仪还有其他问题,其中最典型的也是最容易被忽略的就是激光测距仪发射的激光束有一定尺寸,假设激光束发射的尺寸为2密位×2 密位,则在500m 距离上,激光束覆盖的面积为1m2,此时如果测量的目标较小(如0.5m2),则会影响激光束的反射,进而影响测距效果。此外,目标的颜色、反射率、形状以及激光束照射到目标上的角度都会影响激光束的反射效果,因此在实际使用时,一定要多使用激光测距仪进行训练,并在训练中探索不同情况下的激光测距仪测距效果(如测距范围和测距精度)等。
此外,早期的激光测距仪只有简单的测距功能,而不具备角度测量功能,因此早期进行俯仰角射击的狙击手想要测得射击位置与目标位置之间的角度,需要在枪械上安装角度指示器。再加上俯仰角射击时,需要使用余弦值乘以直线距离才能得到修正距离,因此一些公司又在角度指示器的基础上进行改进,直接标明对应角度的余弦值,这样就不需要狙击手在测得角度后手工计算余弦值。这样的角度指示器又被称为角度余弦指示器。不过随着激光测距仪的发展,激光测距仪从最开始的单一测距发展到了现在的测距、测角一体,有的激光测距仪甚至能够直接得到余弦值以及修正距离,各种类型的角度指示器也就逐渐被淘汰。
弹道解算设备




有了各种测量设备准确得到的武器参数、环境参数和目标参数以后,下一步最重要的工作就是利用这些参数,使用弹道解算设备求得高低和左右方向的修正量。对于军警狙击手来说,选用弹道解算设备要考虑外弹道解算模型(影响解算精度和速度)、应用场景以及数据库等因素。
选择外弹道解算模型时,需要从模型的自由度和标准弹两方面考虑。
从模型的自由度来讲,主要的解算模型有质点外弹道解算模型和多自由度外弹道解算模型两种。其中质点外弹道解算模型较为简单,将弹头简化为一个带质量的点,解算过程也进行了简化,但解算结果和精度都不是很好,只能在对精度要求不是很高的任务中使用。而多自由度外弹道解算模型(典型的有四自由度和六自由度模型),相对来说比较符合实际情况,精度也较高。
在选择外弹道解算模型时所用的的标准弹模型也非常重要。在弹道学中,要解算弹道,首先就要知道弹头在各速度时对应的空气阻力变化情况。经过计算和试验发现,两种相似形状的弹头,其空气阻力系数曲线是类似的,因此为了简化空气阻力的计算,弹道学中预先选定一种特定形状的弹头,将其空气阻力变化情况(空气阻力系数- 马赫数曲线图)详细测量出来。其他与之形状相似的弹头只需测得某个速度下与特定形状弹头的空气阻力系数比值(称为弹形系数),即可近似得到这种弹头的空气阻力变化情况。这种特定形状的弹头便是标准弹。由此可以看出,在弹道解算时,最重要的前提条件就是选择形状相似的标准弹,才能准确得到空气阻力特性,进而准确解算弹道。
