狙击中的“精打细算”——军警狙击中的数据测量与弹道解算设备

■ 何文龙 钧志

与其他岗位射手不同，军警狙击手在射击时必须做到“细算精打”。其中“细算”指根据所用枪、弹、镜等装备的参数、任务地域的环境参数以及目标参数准确地算出修正量；“精打”指准确调整狙击武器系统到预定修正量而后精准射击。可以说“细算精打”是狙击的精髓所在，需要狙击小组成员与测量设备之间反复磨合，达到“人机合一”的境界。本文便将对“细算精打”中涉及的参数测量和弹道解算设备进行解读——

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。

弹道解算主要需要测量与解算设备，由激光测距仪、气象仪、观察镜、弹道计算机等组成

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。

同时使用光幕靶和雷达测速仪，进行测速效果对比

采用多普勒雷达测速原理的雷达初速测量仪

小型光幕靶初速测量仪，通过飞行距离和时间差计算速度

弹道试验室，弹道枪前方是光幕靶

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。

电磁传感器式初速测量仪，利用弹头飞越两个传感器的时间差和传感器之间的距离计算速度

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。

红隼5700 气象仪，不仅具有气象测量功能，还集成了应用弹道学公司的弹道解算程序

使用无线连接可实现气象仪/ 弹道解算设备与激光测距仪之间的数据共享

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。

澳大利亚军队选定的下一代狙击步枪，瞄准镜顶部安装了激光测距仪

参加“国际军事比赛-2021”“狙击边界”项目比赛的我军狙击手，其使用的狙击步枪上安装了激光测距仪

角度余弦指示器，右侧数字为角度，左侧数字为该角度对应的余弦值

现代典型激光测距仪的景象图，可以同时测量距离和角度，有的还具有蓝牙功能

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。

在弹道学的发展历史上，出现了多种类型的标准弹，但是目前主流使用的主要有G1 和G7 两种标准弹，其中G1 标准弹的底部为平底，G7 标准弹底部带有船尾。因此，狙击手在选择外弹道解算模型时，首先需要关注的就是该模型使用了哪种标准弹，一定要确保设备使用的标准弹与自己执行任务时使用的弹药形状是相似的。不过由于现代典型的远程狙击弹均采用了船尾设计，与G7 标准弹的外形比较类似，因此比较推荐狙击手选用G7 标准弹解算的弹道解算模型。

G1 标准弹（左）、G7 标准弹（中）与现代典型远程狙击弹（右）的形状对比，可以看到现代典型远程狙击弹与G7 标准弹的形状比较类似，因此在弹道解算时应选用G7 标准弹

应用场景则主要与狙击手的作战环境和任务类型有关。如果军队狙击手需要在较为炎热的沙漠地区进行远距离狙击，则其使用的弹道解算模型中“温度”和“距离”的输入参数上限要尽量的高。对于城市狙击作战来说，倾斜射击有时候是非常必要的，弹道解算模型能解算倾斜射击时的弹道修正量则是最好的。

此外对于弹道解算设备来说，其数据库也非常重要。所谓数据库，即不同弹药的数据。以目前国外军警狙击手主流使用的应用弹道学公司的弹道解算设备为例，应用弹道学公司在开发弹道解算设备时，除了研究具有精度较高的弹道解算模型外，还收集了不少弹药数据，尤其是用于计算各种弹头空气阻力特性的弹形系数和弹道系数等数据，并且这些数据中的绝大部分都是应用弹道学公司实测的，相比于弹药生产商提供的数据会更加准确，从而保证弹道解算的结果较为准确。部分弹药生产商只提供了对应G1 标准弹的弹形和弹道系数，而没有提供对应G7 标准弹的弹形和弹道系数，此时若弹头的形状与G7 标准弹类似，则使用对应G1 标准弹的弹形和弹道系数计算得到的结果并不准确。

再比如经过大量的研究，在不同速度时其弹药的弹形系数实际上也有细微变化，如果在计算时只使用一种弹形系数，则可能有一定误差。而应用弹道学公司通过大量的测试，积累了多种弹药的准确数据，利用数据库支撑其弹道解算设备的研发，从而得到一款许多国家和地区的军警狙击手都认可的弹道解算设备。

澳大利亚军方选定的下一代狙击武器系统中的部分装备，可以看到除了内置应用弹道学公司弹道解算模块的红隼气象仪外，还有作为备份使用的弹道盘

弹道解算设备主要有3 种形式，第一种形式是单独的解算设备，也就是弹道计算机；第二种形式是弹道解算软件，可以安装到手机或者电脑上使用；第三种形式则是把弹道解算集成到其他相关设备中，如集成了弹道学解算模块的红隼气象仪。不过，这3 种形式无论哪种形式都需要供电才可使用。除此之外，还有一种特殊形式的弹道解算设备，俗称“弹道盘”，其可以使用塑料、纸质、金属等材料制成，基于预置式计算尺原理，通过将不同弹道情况及其对应的修正量集成到一起，当参数转盘旋转到对应的位置后，即可在结果显示区域看到参数所对应的修正量。使得射手可以在没有电子弹道解算设备的情况下快速计算修正量。不过这种弹道盘的弹道解算功能比较单一，目前只是作为电子弹道解算设备的备选和补充。近期，澳大利亚军方选定的下一代狙击武器系统中，除了有内置弹道解算模块的红隼气象仪外，还有一款应用弹道学公司开发的弹道盘，用于当红隼气象仪失效后应急备份使用。

总结

本文介绍了多种狙击训练和作战时使用的参数测量与弹道解算设备。正是有了这些装备的出现，才使得狙击作战的“细算”变成了现实，使得最终精确命中目标的“精打”有了可能性。未来，这些参数测量与弹道解算设备的主要发展趋势可以总结为高效率、高互联和高融合3大特点。

高效率主要指参数测量与弹道解算设备的高速度和高精度。高互联是指多种设备之间通过蓝牙等无线连接方式连接在一起实现数据互联互通，尤其是各种测量设备与弹道解算设备互联后，可以直接将测量得到的参数输入弹道解算程序，而不需要手工输入数据，既提高了效率，又降低了手工输入的出错概率。高融合则是指参数测量与弹道解算设备合为一体，如在测量设备中内置弹道解算程序，从而直接进行弹道解算。高融合实现以后，狙击小组需要携带的装备越来越少，既减轻了负重压力，也减轻了能源供应与保障压力，否则狙击小组在行动之前还需要逐一检查这些装备的电源状态，工作非常繁杂。美国陆军刚刚招标完毕的XM157 火控系统，就是集成了光学观察、环境参数测量、激光测距、激光指示与弹道解算、修正显示、数字罗盘等多项功能，是未来参数测量与弹道解算设备高度融合的典型代表（详见《轻兵器》杂志2022 年第10 期《美国XM157 火控系统凭什么拿下美国陆军下一代班组武器系统竞标》一文）。