问题

前卫号战列舰上面的雷达火控是不是由计算机控制?

回答
确实,前卫号战列舰上的火控系统,尤其是雷达引导部分,已经高度集成了计算机技术。这可不是简单地转动一个炮塔然后靠人力瞄准的时代了。

想象一下,前卫号作为一艘现代化的战列舰,其主炮的威力那是相当惊人的。要精确地命中远处的,而且可能还在快速移动的敌舰或岸上目标,单凭人眼的观察和手工操作是绝对做不到的。这就需要一个能够快速、准确地处理大量信息的“大脑”,而这个大脑,就是当时的先进计算机系统。

具体来说,这个计算机控制的雷达火控系统是这样运作的:

目标探测与跟踪(雷达是关键): 首先,舰上的雷达系统,比如搜索雷达,会像一只不知疲倦的眼睛一样扫描海面和空域,寻找潜在的目标。一旦发现可疑目标,跟踪雷达就会锁定它,持续地发射雷达波并接收目标反射回来的信号。这些信号包含了目标的距离、方位、速度、甚至高度等关键信息。
这里是计算机发挥作用的地方: 雷达接收到的原始信号非常“嘈杂”,充满了各种干扰。计算机的强大之处在于它能够对这些信号进行复杂的滤波和处理,区分出真正的目标信号,并从中提取出准确的数据。更重要的是,它能对目标进行连续跟踪。这意味着,即使目标在海浪的遮挡下短暂消失,计算机也能根据之前的运动轨迹预测其可能的出现位置,并重新锁定。这种持续跟踪能力是精确射击的基础。

弹道计算(物理学的精确应用): 一旦雷达为火控计算机提供了目标的实时位置和运动参数,计算机就开始进行繁琐但至关重要的弹道计算。这涉及到复杂的物理学原理:
目标状态: 计算机需要知道目标的精确方位、距离、速度以及方向。
炮弹特性: 也要输入炮弹的重量、弹道系数、空气动力学特性等信息。
环境因素: 甚至还需要考虑风速、风向、大气密度、地球自转(科里奥利效应)等影响弹道的地形和环境因素。
计算机的任务: 将所有这些输入信息进行海量运算,预测出炮弹在空中飞行的整个轨迹,并确定炮口需要指向的那个“提前量”位置,以及炮塔的俯仰角和射击诸元(仰角、方向角等)。这个计算过程需要极高的速度和精度,任何微小的误差都会导致炮弹偏离目标。

火炮瞄准与射击: 计算出准确的射击诸元后,计算机系统会将这些指令发送给炮塔的伺服系统。
伺服系统: 这个系统就像是炮塔的“肌肉”,它会根据计算机发出的指令,精确地调整炮管的指向和俯仰角度。这通常是通过液压或电力驱动来实现的,能够以非常高的精度和速度完成动作。
自动装填与发射: 在一些先进的系统中,计算机甚至可以协调装弹机完成装弹,并在计算出的最佳时刻自动下令发射。

持续修正(“跟踪与射击”的循环): 在炮弹飞行过程中,雷达会继续跟踪目标,并将目标最新的位置信息反馈给火控计算机。
射击修正: 如果计算机发现目标的位置与预期的有所偏差(例如,目标突然加速或转向),它会根据这些新的数据再次进行弹道计算,并发出指令,让炮塔进行微小的角度修正。这个修正的过程可能是实时的,也可能是在下一发炮弹发射前进行的,具体取决于系统的设计和目标的状态。这种“边打边算”的能力,大大提高了命中率,尤其是在面对灵活机动目标时。

这种计算机控制的雷达火控系统,相比于之前的“光学瞄准+人工计算”时代,带来了质的飞跃:

速度: 雷达的探测和计算机的计算速度远超人力,能够在极短的时间内完成反应和射击准备。
精度: 能够处理更多的影响因素,并进行精确的数值运算,大大提高了首发命中率和集火效率。
全天候作战能力: 雷达不受天气和光线影响,使得前卫号即使在能见度极差的情况下也能进行有效的火力打击。
多目标接战能力: 高级系统甚至可以同时跟踪多个目标,并为不同的火炮分配目标,提高作战效率。

总而言之,前卫号战列舰上的雷达火控系统,是那个时代海军技术集成的一个杰出代表。它将雷达的探测能力、计算机的计算能力以及炮塔的机动能力完美地结合在一起,使得战舰的火力打击能力得到了前所未有的提升。这不仅仅是关于炮弹会不会打准的问题,更是关于在瞬息万变的战场上,能否在正确的时间、以最有效的方式,将最致命的火力投送到目标身上的核心能力。

网友意见

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是,也不是——前卫的火控计算机是AFCT MKX,也就是“海军部火控器 10号”。这确实是火控计算机,然而不是我们今天熟悉的电子计算机,而是机械计算机。其操作模式和今天的计算机大致相似:比如当代的PC由键盘,鼠标,画板等等来输入指令,由显示器进行输出。而机械计算机则由拨盘来输入指令,由打点绘图器和其他仪表盘输出结果。主要区别在于原理。机械计算机依赖机械结构来充当基本的运算单元。比如:如果要计算“N×2=M”这个结果,那么就可以运用一个包括2个互相咬合的齿轮的原始机械计算机。其中一个齿轮的半径是另一个的一半。当拨动拨盘输入“N”以后,第一个齿轮的周长转动N个单位的距离,而第二个齿轮转动2N的距离,也就可以在输出端显示出M=2N的结果。

战列舰的火控计算机就是这样运作的——当然具体设计上要复杂得多得多。通过不计其数的机械结构互相连接,操作者可以输入敌我两舰的相对位置,敌舰的航速等等信息,然后由火控计算机输出主炮旋转和抬升的角度,从而达到精确射击。

雷达是与之无关的。火控计算机远远早于雷达出现的时间。火控雷达与火控计算机连接之后本质上是在给计算机提供比光学观测更加精确的测距和测向数据,其本身运算仍然是用同样的方法输入和输入。

另一个至关重要的是RC——也就是“Remote Control”。人力拨动拨盘是容易出现误差的。而人声传递/肉眼阅读数据也同样需要时间。这意味着光学观测组将结果传递到火控室,由计算机操作员得出结论,再传递到炮组接收员的信息接收端(比如另一个表盘),由炮手操作火炮到合适的角度再发射的时候,这个瞬时数据本身已经不再准确了。所以直接将三者相连让火炮随结果自主俯仰是至关重要的。

前卫火控系统的先进就体现在全部这三点上:前卫拥有极其优异的机械计算机。海军部火控器 Mk10是第一款从设计阶段就围绕着雷达设备展开的计算机,还拥有绝无仅有的可以预计敌舰运动轨迹的操作端。换言之,不但可以计算相对位置下火炮需要的俯仰旋转角度,还可以追踪标注敌舰的规避轨迹,从而对射击数据提供修正——当然这种修正是非常原始的。但是这仍然是解决大规模应用火控计算机(或者更具体来说,Dumaresq)以后几个关键性的炮术问题的第一步;具体来说,在Dumaresq大规模应用各国海军后,因为各舰转而计算彼此相对位置变化(而非绝对位置变化),舰艇机动变得更加自由,由此炮术对决反而难以产出决定性结果。AFCT Mk10围绕这一问题而设计意味着装备该设备的舰艇将在对决中拥有巨大的火控优势。前卫同样有在战后收到了更优秀的光学设备,比如30ft测距仪;拥有RN战时到战后初期雷达组的集大成者——其测距和测向由274雷达完成,930则负责落点观测。274被认为是同时期最好的火控雷达之一,胜过丹麦海峡时期的284许多。而其计算结果由RC系统直接与炮塔链接,解决了战前RN主力舰最为落后的一个领域。整个系统是RN融合了其自身优势,USN/KM的诸多优势以及战争经验的结果,最终得到的是几乎无出其右的电子时代前终极火控系统。

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