【科普中国军事科技】从“不着边际”到“百步穿杨”，坦克火炮瞄准进化史

在残酷的一战堑壕战中，协约国和同盟国都进行了自己的坦克设计和实验，也爆发了人类历史上第一次坦克间的战斗。坦克，作为相当有效的反坦克武器进入了各国的视野。然而，受到地心引力的影响，坦克主炮的弹道必然是弯曲的，弹药飞行越慢的火炮，弹道就会愈发弯曲。在支援步兵的任务上，首发不中尚且可以进行第二次校准射击。而在残酷的坦克战中，坚固的坦克随时会变成“钢铁棺材”，对于距离的精准测量就非常有必要。

视力！关键是视力！

作为早期坦克的解决方案，对目标的大小记忆和比对成为了重要的解决方式。早在中世纪，攻城机械的使用者们就已经学会了使用大拇指概略测量目标距离，这套系统随后被更为精准的密位测距所取代，也一直沿用到现代的所有军用望远镜中。想要实现密位测距，需要测量出目标在视野中的宽度有多大，再对比已知的目标实际尺寸，就能大概估测出一个距离。这种观测方式被炮兵广泛应用，也自然而然的被应用到坦克上。然而，在狭小的坦克内伸直手臂自然不易，使用望远镜测距既需要背下目标的尺寸，又需要在颠簸的坦克中进行精确的测量，难度很大。

（图为M2/M3步兵战车的测距分划 图片来源：专家资料图）

为了解决这些问题，分划线测距应运而生。作为密位测距的替代，分划线测距选择了一个常见的目标尺寸：例如针对人体头顶到脚底的1.7米，亦或是坦克的高度3米，划出一道地线和一道斜线，分别用来对准目标的底部和顶部。如果目标的底部和地线重合，顶部又恰好和斜线的某一点处于同一高度，就可以读出上方的读数，用作射击的参考。这种测距方式应用非常广泛，制造相当简单，测距也较为精确，使用起来也很方便。二战期间的大部分坦克都使用了这种测距方式，可以较为快速和精确的获取目标坦克的距离。

（图为游戏中的1P59瞄准镜，通过调整倍率实现测距 图片来源：哔哩哔哩）

而随着光学技术的进步，也产生了一些更加先进的分划线测距手段。一些坦克和反坦克炮使用了倍率可调的光学瞄准镜，可以缩放目标在视野中的大小。在这种情况下，可以使用一块不会缩放的目镜板，上面绘制有一个圈，当目标坦克刚好可以被套进圈里，缩放的倍率就刚好对应正确的距离。通过这种手段，瞄准镜也会处于一个比较适合瞄准的倍率，甚至可以设置另外一块分划板和倍率调整联动，一旦目标被套进圈里，圈的正中心就刚好是抛物线弹道的预瞄点，可以直接发射，反应速度快得多。

机器！用机器解决问题!

然而，无论是缩放倍率还是一般的分划线，都面临着同一个问题：只能对“恰好”的目标坦克射击。如果分划线针对高大的“虎王”坦克设计，却需要打击仅有人高的94式“豆战车”，测距就非常容易出现误差，并且修正起来较为困难。同时，分划线测距的精度也较为有限，对于初速较高的穿甲弹来说，外弹道趋近于直线，计算难度偏低，命中率尚可。如果发射的是威力较大的榴弹，其精度几乎不具备实战使用价值，为此，各国纷纷展开了针对测距仪上车的研究。

（图为日军“大和”号上的15米基线测距仪，远距离测距精度较好 图片来源：搜狐）

机械测距仪的历史由来已久，从甲午战争时期的手持式测距仪到一战期间的合像式、体视式测距仪，已经经历了半个世纪。在二战期间，还出现了对空测距仪等一系列反应速度较快的机械测距仪，在海军中大量装备。然而，无论是体视式测距仪还是合像式测距仪，都要求两个观测点之间应该有相当的的距离，才可以通过镜头的角度差距计算出距离。对于海军来说，前后桅杆距离自然足够，直接安装一台超宽的设备也不是什么问题。但是对于陆军来说，坦克就不到4米宽度，即便在坦克两端布置测距仪，精度也不甚理想。

（图为光学测距仪测距方式，上为合像式，下为体视式 图片来源：知乎）

美国和纳粹德国在二战期间都进行这方面的尝试，试图为坦克安装一台测距仪以保障远距离交战的能力，或者更进一步，让测距读数直接联动到火炮的俯仰控制，自动装订标尺用于远距离射击。这样的设计在二战后更为普及，苏联曾经在Su-122-54自行火炮上为车长安装了一部独立的合像式测距仪，用于在交战时车长专门负责测距并且报给炮手。美国则在M48坦克上使用过体视式测距仪，但是虽然体视式相较于合像式精度较高，但是需要训练更多，也更容易出现视觉疲劳，在随后的改进型中又换为了合像式。法国则在AMX-30坦克的炮塔两端设置了测距仪的镜头位置，让测距仪贯穿整个炮塔，实现最大的测距基线长度。

回波！回波测距才是正解！

虽然冷战早期各国都在试图为坦克安装光学测距仪，但是光学测距仪的自动化水平太低，射击精度主要取决于人的熟练程度。在静对静射击中尚且能起到不错的效果，但是面对存在高低差的目标和射击移动目标时效果很差。同时，光学测距仪的测距精度较低，1-1.5米基线的合像式测距仪，6千米内的误差能达到正负7%，如果目标和坦克存在高度差，就很容易出现脱靶。为了解决这个问题，各国的科学家选择了先“击中”敌方坦克，再获取距离的解决方案。

最早拿来“击中”敌方坦克的是机枪子弹。英国在火炮附近同轴固定了一挺12.7毫米重机枪，使用专用的子弹，弹道和火炮弹道较为接近。发射的专用测距弹会在特定的距离发光，可以通过计算弹药命中前发光了几次，来获取大概的距离，也可以用机枪的弹道估计火炮瞄准点是偏低还是偏高。如果机枪弹能刚好命中坦克，那么炮弹弹道也会大差不差。这样的设计还被用在了步兵的无后坐力炮上，使用12.7毫米测距枪发射，如果能够命中坦克，则意味着弹道准确，否则需要进行调整。但是12.7毫米机枪发射的声音不小，命中后更是绝对会暴露目标，敌方会竭尽所能进行规避，炮手反而要重新瞄准才有可能用主炮命中目标。

（图为安装雷达测距仪的T-62式坦克 图片来源：百度贴吧）

在用“子弹”击中目标的尝试之后，则是试图用雷达波“击中”目标。苏联实验性的改装了几辆T-62坦克，安装了庞大的雷达发射天线，理论上只要雷达对准敌方坦克，金属制坦克的回波就会反射到发射源，根据回波需要的时间去计算坦克和目标之间的距离。应该来说，苏联人的尝试几乎成功，雷达测距的坦克拥有远超光学测距仪的测距速度，理论上可以将雷达测距仪直接联动到坦克火炮上，很方便的进行弹道计算和火炮姿态调整。但是，雷达测距仪的体积相当庞大，生产成本也很高。暴露的雷达天线非常容易被重机枪甚至步枪摧毁，是完全不可能作为消耗品使用的。

（图为安装在T-72坦克上的昼间炮长镜，整合了激光测距仪功能 图片来源：知乎）

最终，激光成为了最实用的快速测距手段。由于激光发射源的体积小，测距激光的功率相对较低，可以很容易的整合进坦克的火控系统里。坦克向目标发射一束激光，目标自然会产生激光反射，并且被测距仪的接收端捕获，根据激光“命中”目标需要的时间计算和目标之间的距离。虽然光的传播速度极快，对于冷战的电子技术来说已经不是难题。但是，激光测距仪也并非完美，由于坦克的激光终究存在散射，如果途径树叶和草丛，草丛上也会产生激光回波，并且被测距仪所捕获。在面对较为复杂的环境时，需要坦克炮手正确的选择回波。例如在面对密林中的敌方坦克可以选用第二道回波，从而过滤掉树叶和地障反射的激光，获得正确的距离坦克的参数。同时，由于激光测距的速度极快，如果测距精度存在问题，也可以再次测距，直到获得可信的距离值。

坦克的测距的问题通过近百年来新技术的不断发明最终解决。在火炮垂直姿态的调整上，坦克终于拥有了自动计算提前量的能力。然而，在水平方向上计算提前量，则要难得多。

出品：科普中国

监制：光明网科普事业部

作者：黄天（海东青科创团队）

审核专家：刘晓峰（资深军事科普作家）

策划：金赫

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