从快速精确射击入门谈XM157的重要作用（上）

李东昊

美军的下一代班组武器（NGSW）竞标中除了通用动力、西格、德仕隆的枪械及配套的弹药方案，还有下一代班组武器火力控制系统（NGSW FC） 的竞标。由于NGSW FC是独立于枪械及弹药进行竞标的，因此所受到的关注程度不如枪械和弹药。目前枪械和弹药的合同已经授予西格，而NGSW FC合同于2022年1月授予了VortexOptics公司，产品被命名为XM157。

为什么需要XM157

几乎所有的武器系统的作用概括起来都是：发现目标、命中目标、摧毁目标。对于枪械而言，发现目标的职能并不是由武器本身完成的。在无烟火药出现后，步兵手中的枪械威力往往是过剩的，只要命中目标，目标基本都会丧失战斗力，达到“摧毁目标”的效果， 因此“命中目标”成了枪械的第一要务，比如我们熟知的由滑膛变成线膛——使得精确射击成为可能，比如枪械的“突击化”和小口径化——使枪械以高度可控的点射或连发向目标射击，以弥补瞄准误差或者目标运动带来的命中率下降。

弹丸运动轨迹与瞄准线、枪管轴线的关系，弹道解算就是精确计算弹丸运动轨迹

高性能的火药始终是枪械的基石，无烟火药的出现使枪械在很长一段时间内不受杀伤力困扰

高等級的防护器材性能好、价格便宜，要是上战场，即使不配发，大多数士兵也能自费添置，所以普及是必然，这一形势逼迫枪械只能提高威力

突击化、小口径化的本质是适当地牺牲枪械的威力去换取枪械命中率和机动性。但是由于防护器材的发展，枪弹的威力反而显得有些不够，高等级防护水平的单兵防护装备能有效地防护各国步兵班组的主战枪械发射的弹头。武器终极目的是“摧毁目标”，当武器不能有效摧毁目标时，这种武器存在的必要性就存在一定的问题。防护器材的发展逼迫着枪械提高本身的威力水平，目前提高杀伤力最主要的办法就是增加口径、增加装药量、提高弹头动能或改变弹头结构使其更易于击穿防护器材。弹头动能增加，带来的副作用就是后坐力增大。固然可以采取浮动原理、高效膛口装置等技术措施，但是仍然难以使枪械的后坐力维持在原有小口径枪械的水平。

NGSW的枪弹能量水平与目前的全威力枪弹基本相当，这种能量规模的枪弹点射或连发射击非常难以控制，以点射或连发去弥补瞄准误差变得不现实。因此其作战模式又将倒退回以单发为主的模式，在这种模式下要维持原有的命中率就必须在瞄准上多下功夫。整个逻辑概括起来就是：因为防护器材的发展，枪械被迫增加了枪口动能，要保持原有的精度只能降低射速，单位时间打出弹头数量少了，必然会影响命中率，进而影响效能，而要维持原有的效能，必须在降低射速的前提下提高命中率，这就是XM157 存在的意义。

那么怎么提升命中率呢？这就需要精确射击。对于射击经验比较少的军迷而言，可能会认为校好枪后“三点一线”或者使用光学瞄具的十字线对准目标扣扳机就行，这显然是一种误解。也有些射击经验较多的军迷，对于精确射击的认知只限于枪枪十环、打硬币、打刀刃这些场景，这也是不准确的，这些只能算基本射击技术。精确射击的核心应该是：对任意环境下任意距离出现的目标首发命中。

精确射击其实不难

精确射击是一项系统工程，毋庸置疑，首先需要高质量的枪械、弹药和瞄准装置。枪械和弹药自身必须有较小的散布密集度，瞄准装置也必须能够精确调整，并且在枪械射击的冲击下能够维持这种能力。随着枪械、弹药及光学/光电制造技术的发展，高质量的枪械、弹药、瞄准装置已经变得普及，这就有了精确射击的基础。

即使在狩猎领域，测距仪也是重要的设备，甚至射箭的爱好者为了射得更准也会用测距仪其普及程度可见一斑

测距仪是精确射击必不可少的设备，因此它是狙击系统的标配也毫不奇怪

其次精确射击需要正确地设置瞄准装置，这是专业射手、狙击手必须掌握的专业技能。而正确设置瞄准装置的基础是外弹道解算技术。弹头飞出枪口后的运动轨迹受自身结构及外界条件的影响。弹头自身结构主要影响弹道系数，当弹头的结构确定以后弹道系数也随之确定，它就是弹道解算中的常量。弹头的初速也是重要的参数，初速会随着枪械的使用发生变化，但是在短时间内弹头的初速可以视为常量。而外弹道解算中的变量主要是外界条件，如温度（影响枪械初速和空气阻力）、气压（影响空气阻力）、射击距离（影响高低修正量）、俯仰角（影响高低修正量）、风速风向（同时影响高低和方向修正量）等参数，对于更精确的射击需要考虑科里奥利效应（由射击方向、经纬度、海拔决定）。把这些常量和变量带入计算公式，就能得到弹着点位置，进而计算得到高低、方向修正量，这个过程就是弹道解算。

弹道解算听起来很复杂，但目前，这是非常容易的一件事情。国外很多电子设备、智能终端（比如智能手机、智能手表）都有弹道解算的功能。这些弹道解算功能大多数是基于美国APPLIED BALLISTICS公司的核心程序。其是一家专门为远程射击者提供完整精确外弹道解算方案的公司，该公司通过对弹道学的不断深入研究，并对市售弹药进行大量实弹射击测试，以获得各种外弹道数据，然后根据这些数据开发出一系列高精度外弹道解算程序。并使用嵌入方式将解算程序广泛集成到瞄准镜、气象测量设备、测距仪、火控系统等设备中，使这些设备变身成弹道计算机。同时推出了PC 和手机终端版本，用户可以使用搭载该程序的各类设备快速进行外弹道数据解算，将解算数据装定到武器系统的瞄准镜中即可进行远距离精确射击。APPLIEDBALLISTICS已经与多家设备制造商公司合作，形成完整产品生态圈。这些产品也已经在实战中得到了检验，取得了不错战果。在多种距离和多种气象条件下进行射击试验，误差基本都在0.15 密位以内，均能首发命中预定目标。

有了弹道解算程序，精确射击就只需要采集上述的变量了。考虑到战场上很多变量是可以提前输入的，比如大致的射击方向、温度、经纬度、海拔，所以大多数情况下，射击只需要做好测距、测风这两项关键工作就行。

先说测距。不同于在靶场上的射击训练，靶场上的靶标距离是已知的并且是规整的，如都是100m、200m、300m 这样的整数，武器的表尺或者预制分划就能解决问题。在实际的战场上，目标出现的距离是随机的，并且距离也不会是整数。要实施精确射击就需要对距离进行精确测量。现在普遍使用的办法是测距仪，快速、准确而且便宜。

然后是测风。风速对远距离射击的影响主要是横风对弹头造成的风偏，但是与射击方向呈现一定角度的风也会对高低角造成一定影响，所以测风时风速和风向都需要测量。风向的测量不需要太精确，只需大致角度就行，比如风来自4 点方向、5 点方向，但是风速的测量需要精确。现在一般使用的气象仪，也会同时测量温度、风速、气压等参数，个别也会集成弹道解算功能，比如kestrel 5700。该气象仪可以采集解算外彈道所需的温度、湿度、气压等气象参数和纬度、射击方位角等地理位置参数。

接下来就是弹道解算。把上面测量到的参数输入弹道计算终端，弹道解算程序就会开始计算。外弹道计算的公式很复杂，大家可能会认为弹道解算很费时间，但实际不是这样。现代的电子设备普遍具有强悍的计算能力，因此弹道解算是整个过程中最快的一步，输入完数据，按下计算按钮就能立即得到高低角、方向角的修正量，根本感觉不到延迟。为方便后文的表述，简单举个例子。比如某人要使用某种枪械在风从11 点方向吹来、5.3m/s风速的条件下以11°的俯角，射击658m 的目标，输入测量结果后解算的结果是U6.2mrad、L1.4mrad（ 需要注意的是：mrad 是毫弧度，近似于原来的密位（mil），密位是为了方便计算做了一定的简化，现在算力足够，使计算毋需简化，因而毫弧度更精确。目前国外瞄准镜主流使用的单位都是角分（MOA）和毫弧度）。即需要向上修正6.2mrad、向左修正1.4mrad。

Kestrel（红隼） 5700 气象仪，除了测量气象数据也能进行弹道解算，使用非常方便，在国外狙击手中有比较高的普及率，国内的武器研究所远距离试验也喜欢用它

strelok Pro 弹道解算软件计算得到的射击诸元

再接下来就是射击诸元的装定了就是要把计算出来的修正量落实在瞄具上。比如瞄准镜上写着“1click=0.1mrad”，代表每拧动一格，分划线移动0.1毫弧度。瞄准镜的手轮每拧一格都会有一个明显的到位感，能听到“咔哒”声，因此“click”国内一般翻译为“咔哒值”依据上面弹道解算结果，需要向上调6.2mrad即62格、向左调1.4mrad即14格（瞄准镜上的上下左右往往指的是弹着点移动方向，并非分划移动方向，分划线实际上是下移6.2mrad、右移1.4mrad，经常有人搞混淆，结果就会南辕北辙）。这一步需要看着手轮上的刻度再结合一定的计数才能完成，一般高低方向都要拧，在夜间看不见刻度就只能全凭计数。这一步是整个过程中最关键、最细致的步骤，如果拧错了，之前的工作会功亏一篑，所以这一步比较费时间。

施密特- 本德瞄准镜的手轮结构示意，射击诸元裝定要依据上面的标识

当测距、测风、弹道解算、射击诸元装定都完成以后，精确射击就回到射击最原始的基础射击技术层面了，用瞄准点对准目标，静下心沉住气，屏气凝神扣动扳机，只要射击基础不差，基本都会命中目标。有了现代化的测距仪、气象仪、弹道解算终端的辅助，精确射击并不是太困难的事情，往往考验的是射手对测距仪、气象仪、弹道解算终端、瞄准镜操作的熟练性以及基础的射击技能。

快速精确射击才是难点

ELCAN SpecterDR瞄准镜的分划就带射表，知道目标距离，用对应的数字瞄准即可

上述这一套精确射击程序下来，往往需要30s甚至更长的时间，其中时间主要花费在参数测量、向弹道计算机录入数据和给瞄准镜上装定射击诸元了。火控系统中有个术语叫火力反应时间（简称反应时间），是指从发现目标到武器开火这段时间。实战条件下，目标的出现都是稍纵即逝的，往往不会超过5s，战场上30s 的反应时间实在是太长了。并且对于距离稍远的目标，弹头飞行时间往往还有2～3s，因此留给射手的射击窗口往往只有2～3s，操作测距仪时间都不够。专业的狙击手在进行伏击时往往都会提前做好上述准备工作，装定好射击诸元，目标一出现就快速射击。在等待目标出现的过程中如有多余时间也会对战场进行划分，制作射程卡片，哪个范围内出现的目标用哪套射击诸元，做好预案。

这种方式对机动作战的普通步兵并不适用，而且就算距离已知，输入参数和装定射击诸元仍然需要花费很多时间。因此，自动步枪和机枪往往会把射表刻在瞄准镜的分划上，这样就不需要计算修正量和装定射击诸元，只要已知距离，用对应的分划去瞄准目标即可。这样也有一个问题，射表只是标准气象条件（温度15℃、气压100 千帕、无风）下的弹头运动轨迹。当实际的气象条件与标准气象条件存在偏差时，套用标准气象条件下的射表会出现一定的误差，这对精确射击是不可接受的。为了更精确地射击，往往还是需要进行实时弹道解算。始终存在需要将测量数据输入弹道解算终端的问题，如果测量数据和弹道计算终端之间能联通，自动传输数据，不用手动输入数据，会不会更快？

答案是肯定的。弹道解算软件好多就是这样做的，比如strelok Pro，它可以使用蓝牙与测距仪、气象仪进行数据交换，测距及气象参数可以直接发送给弹道解算软件，这样就节约了将数据输入弹道解算终端的时间。但是装定射击诸元的速度又成为瓶颈，始终需要调整瞄准镜的两个手轮，还要看手轮的刻度或者数“咔哒”声，这一个步骤还是不够快，有没有可能不用调整手轮？

蓝牙数据交换在国外的弹道计算机、测距仪甚至瞄准镜上都有实现，目前正在向民用市场普及，图为SIG 的BDX 系统

荷鲁斯分划示意图，看起来复杂，但很好用

荷鲁斯分划可以不用拧手轮，U6.2mradL1.4mrad解算结果直接像这样用下6.2、右1.4瞄準即可，但是这位置没有实际的点，准不准要凭眼力

前置分划（上）和后置分划（下）分划线对比示意图

有！ 将瞄准镜分划成特定的网格，解算出的射击诸元直接在网格上寻找到对应的点，用这个点去瞄准目标就行了。比如荷鲁斯分划（Horus Reticle， 看起来像圣诞树，所以又叫圣诞树分划），看起来很复杂，只要熟练使用，它是非常便捷的。比如还是上文提到的那组解算结果——向上修正6.2mrad，向左修正1.4mrad。普通的十字线分划需要拧瞄准镜的手轮，但是荷鲁斯分划不需要，它的每个大格是1mrad， 每个小格是0.2mrad， 只需要向下数6.2 格，向右数1.4 格，用这个点直接去瞄准即可。省去了拧手轮的时间，一般情况下光学分划的精度都要高于机械调整机构的精度，这种方法速度快、精确度高。重要的是这种方法很直观，不会轻易出现把分划调反的问题。

即便这样，速度仍然不够快，数分划的刻度仍然需要时间，而且有小数的时候不一定准确，因为大多数瞄准镜的刻度往往只能精确到0.2mrad，对于小数是奇数的，比如结果为3.1mrad、8.7mrad，这些数值并不方便，往往正确的瞄准点位置并不存在参考点。另外，对于后置分划的瞄准镜而言，这个刻度值只能在特定的倍率下使用，不在特定倍率，就需要进行换算。

SIG BDX瞄准镜分划线的水平线和竖直线上有发光点，可以点亮

测距仪完成测距后瞄准镜会接收到数据，自动计算出高低并点亮提示射手，有了风偏的数据，也会自动计算出风偏修正量并点亮提示射手

射手只需要用两个亮点的坐标交点瞄准目标即可命中，已经非常快了

科普一下前置分划和后置分划。前置分划的分划板在变倍镜组的前面，变倍的时候射手看到的分划会跟随倍率的变化而变化，倍率变大时分划线会变粗，分划的刻度间隔会同步变大。比如一个6～25 倍前置分划瞄准镜，分划的刻度线一个大格对应1mrad，在倍率为6 倍时他是1mrad，在25 倍时它也是1mrad，在任意倍率下都是1mrad，所以使用时非常方便，不管什么倍率，正常地使用分劃刻度就行。前置分划的缺点是分划线的粗细会随倍率同步变换，低倍率的时候分划线很细，高倍率的时候分划线变粗。对于远距离精确射击而言，距离越远需要的倍率越大，同时分划也需要越精细，太粗的分划可能完全遮盖目标，无法精确瞄准。

后置分划和前置分划正好相反，后置分划的分划板在变倍镜组的后方，分划线不会随倍率同步变化，分划刻度往往在特定倍率（最方便换算的倍率或者最大倍率）才能正常使用，而在其他倍率则需要换算。比如还是那个6～25倍的瞄准镜，若是后置分划的，假如只有在10 倍时刻度的一个大格对应1mrad，那么在其他倍率使用时分划对应的真实值是10÷ 倍率，在6 倍时一个大格对应1.67mrad，在25 倍时一个大格对应0.4mrad。总之，除了倍率正好是10 倍时分划可以直接使用，其他倍率必须换算。但是后置分划的优点是分划线在变倍时粗细不会发生变化，始终处于比较精细的状态，有利于远距离精确瞄准。另外，后置分划的瞄准镜也相对便宜。所以这两者各有利弊，目前为共存状态。

所以，为了节约数格子的时间，Sig Sauer公司采用弹道数据交换（Ballistic Data Xchange，简称BDX）技术开发了一套能够自动装定射击诸元的瞄准镜系统，该系统由白光瞄准镜、激光测距仪和Kestrel5700气象仪组成。使用时，由射手或观察手搜索目标，操作测距仪对准目标进行测距，系统便会根据测距仪测量的目标距离数据，并依据气象仪采集的信息和地理位置数据进行外弹道解算，然后将解算出的高低和方向修正量，分别点亮白光瞄准镜内竖直和水平分划线上对应的密位点（竖直方向有145个LED显示点，水平方向有47个LED显示点），射手将两个闪亮点的坐标交点对准目标即可。这样射手就不需要去数分划线的格子了，速度又快了不少。

但是这个还是不够理想，存在去找两个坐标交点的问题，正确的瞄准点位置仍然没有参考点，是用一个虚拟的位置去瞄准，仍然存在一定的误差。有没有可能在正确的位置直接生成一个瞄准点，并点亮，然后直接用这个瞄准点去瞄准？

有！这就是XM157。（待续）

实习编辑/丁涌强