Системы управления огнём: от истоков до современных технологий.

Введение

Система помощи оружию на расстоянии
процесс подавления или тушения пожара

Система управления огнем (FCS) – это комплекс компонентов, работающих совместно, как правило, вычислитель данных для стрельбы, прицельный комплекс и радиолокационная станция, предназначенный для помощи системе оружия на расстоянии в наведении, сопровождении и поражении цели. Она выполняет ту же задачу, что и стрелок, управляющий оружием, но стремится сделать это быстрее и точнее.

Происхождение

Первоначально системы управления огнем были разработаны для кораблей. В ранней истории управления огнем на флоте доминировало поражение целей в пределах прямой видимости (также известное как стрельба с открытых позиций). Фактически, большинство морских сражений до 1800 года велись на небольших дистанциях. Быстрые технические усовершенствования в конце XIX века значительно увеличили дальность стрельбы. Нарезные орудия значительно большего размера, стрелявшие взрывными снарядами относительно меньшего веса (по сравнению с цельнометаллическими ядрами), настолько увеличили дальность стрельбы, что основной проблемой стала их наводка во время движения корабля по волнам. Эта проблема была решена с внедрением гироскопа, который корректировал это движение и обеспечивал точность менее одной градуса. Орудия теперь могли быть любого размера и к 1890-м годам их калибр значительно превысил прежние значения. Эти орудия имели такую большую дальность, что основным ограничением стала видимость цели, что привело к установке высоких мачт на кораблях. Другим техническим усовершенствованием стало внедрение паровой турбины, значительно повысившей скорость судов. Ранние линкоры с паровыми машинами двойного действия могли развивать скорость около 16 узлов, но первые крупные турбинные корабли – более 20 узлов. В сочетании с большой дальностью стрельбы орудий это означало, что корабль-цель мог переместиться на значительное расстояние, в несколько раз превышающее длину корабля, между моментом выстрела и падением снаряда. Визуальная наводка больше не могла обеспечить достаточную точность. Кроме того, в морских сражениях необходимо контролировать стрельбу из нескольких орудий одновременно. Управление огнем артиллерии на флоте потенциально включает три уровня сложности. Местное управление возникло с примитивных орудийных установок, наводимых расчетами каждого орудия. Централизованное управление наводит все орудия корабля на одну цель. Координированный огонь из группы кораблей по одной цели был ключевым элементом операций линкорных флотов. Вносятся поправки на скорость ветра на поверхности, крен и дифферент корабля, температуру порохового погреба, дрейф нарезных снарядов, диаметр канала ствола каждого орудия с учетом его расширения от выстрела к выстрелу, а также на изменение дальности с дополнительными корректировками решения для стрельбы на основе наблюдений за предыдущими выстрелами. Полученные директивы, известные как решение для стрельбы, затем передавались в башни для наведения. Если снаряды промахивались, наблюдатель мог определить расстояние и направление отклонения, и эта информация вводилась обратно в вычислительное устройство вместе с любыми изменениями в других данных для повторного выстрела. Первоначально наводка орудий осуществлялась методом артиллерийской разведки. Он заключался в стрельбе по цели, наблюдении за точкой падения снаряда и корректировке наводки на основе места его падения, что становилось все более сложным с увеличением дальности стрельбы. В период между Гражданской войной в США и 1905 годом было сделано множество небольших усовершенствований в управлении огнем, таких как телескопические прицелы и оптические дальномеры. Также были внесены процедурные улучшения, например, использование таблиц для ручного прогнозирования положения корабля во время боя.

The original fire control systems were developed for ships. The early history of naval fire control was dominated by the engagement of targets within visual range (also referred to as direct fire). In fact, most naval engagements before 1800 were conducted at ranges of
Rapid technical improvements in the late 19th century greatly increased the range at which gunfire was possible. Rifled guns of much larger size firing explosive shells of lighter relative weight (compared to all metal balls) so greatly increased the range of the guns that the main problem became aiming them while the ship was moving on the waves. This problem was solved with the introduction of the gyroscope, which corrected this motion and provided sub degree accuracies. Guns were now free to grow to any size, and quickly surpassed calibre by the 1890s. These guns were capable of such great range that the primary limitation was seeing the target, leading to the use of high masts on ships. Another technical improvement was the introduction of the steam turbine which greatly increased the performance of the ships. Earlier reciprocating engine powered capital ships were capable of perhaps 16 knots, but the first large turbine ships were capable of over 20 knots. Combined with the long range of the guns, this meant that the target ship could move a considerable distance, several ship lengths, between the time the shells were fired and landed. One could no longer eyeball the aim with any hope of accuracy. Moreover, in naval engagements it is also necessary to control the firing of several guns at once. Naval gun fire control potentially involves three levels of complexity. Local control originated with primitive gun installations aimed by the individual gun crews. Director control aims all guns on the ship at a single target. Coordinated gunfire from a formation of ships at a single target was a focus of battleship fleet operations. Corrections are made for surface wind velocity, firing ship roll and pitch, powder magazine temperature, drift of rifled projectiles, individual gun bore diameter adjusted for shot to shot enlargement, and rate of change of range with additional modifications to the firing solution based upon the observation of preceding shots. The resulting directions, known as a firing solution, would then be fed back out to the turrets for laying. If the rounds missed, an observer could work out how far they missed by and in which direction, and this information could be fed back into the computer along with any changes in the rest of the information and another shot attempted. At first, the guns were aimed using the technique of artillery spotting. It involved firing a gun at the target, observing the projectile's point of impact (fall of shot), and correcting the aim based on where the shell was observed to land, which became more and more difficult as the range of the gun increased. Between the American Civil War and 1905, numerous small improvements, such as telescopic sights and optical rangefinders, were made in fire control. There were also procedural improvements, like the use of plotting boards to manually predict the position of a ship during an engagement.

Первая мировая война

Затем для точной наводки орудий стали использоваться все более сложные механические калькуляторы, обычно с различными наблюдателями и определителями расстояния, передававшими данные на центральный пункт управления огнем, расположенный глубоко внутри корабля. Там команды управления огнем вводили координаты, скорость и направление корабля и его цели, а также различные поправки на эффект Кориолиса, влияние погодных условий на воздух и другие факторы. Около 1905 года начали появляться механические средства управления огнем, такие как стол Дрейера, Dumaresq (который также являлся частью стола Дрейера) и часы Argo, однако для их широкого внедрения потребовалось несколько лет. Эти устройства были ранними формами вычислителей дальности. Артур Поллен и Фредерик Чарльз Дрейер независимо друг от друга разработали первые такие системы. Поллен приступил к работе над этой проблемой после того, как заметил низкую точность корабельной артиллерии во время артиллерийских учений у Мальты в 1900 году. Лорд Кельвин, общепризнанный ведущим ученым Великобритании, первым предложил использовать аналоговый компьютер для решения уравнений, возникающих при относительном движении участвующих в бою кораблей и времени задержки полета снаряда, чтобы рассчитать необходимую траекторию и, следовательно, направление и угол возвышения орудий. Поллен стремился создать комбинированный механический компьютер и автоматический определитель дальности и скорости для использования в централизованной системе управления огнем. Для получения точных данных о положении и относительном движении цели Поллен разработал вычислительный блок (или планшет) для сбора этих данных. К нему он добавил гироскоп для компенсации рыскания стреляющего корабля. Как и планшет, примитивный гироскоп того времени требовал значительной доработки для обеспечения непрерывного и надежного наведения. Хотя испытания в 1905 и 1906 годах не увенчались успехом, они продемонстрировали перспективность разработки. Поллен получал поддержку в своих усилиях от восходящих звезд адмирала Джеки Фишера, адмирала Артура Книвета Уилсона и директора морской артиллерии и торпедного вооружения (DNO) Джона Джеллико. Поллен продолжал свою работу, периодически проводя испытания на кораблях Королевского флота. Тем временем группа под руководством Дрейера разработала аналогичную систему. Хотя обе системы были заказаны для новых и существующих кораблей Королевского флота, система Дрейера в конечном итоге получила наибольшее признание в ВМС в своей окончательной модификации Mark IV*. Добавление центрального управления огнем позволило создать полноценную и практически реализуемую систему управления огнем для кораблей Первой мировой войны, и большинство линкоров RN были оснащены ею к середине 1916 года. Центральный пост управления огнем располагался высоко над кораблем, где операторы имели лучший обзор, чем наводчики в башнях. Он также мог координировать огонь башен, обеспечивая совместное действие их огня. Это повысило точность наведения, а более совершенные оптические дальномеры улучшили оценку местоположения противника в момент стрельбы. В конечном итоге система была заменена усовершенствованной "Адмиралтейской таблицей управления огнем" для кораблей, построенных после 1927 года.

Then increasingly sophisticated mechanical calculators were employed for proper gun laying, typically with various spotters and distance measures being sent to a central plotting station deep within the ship. There the fire direction teams fed in the location, speed and direction of the ship and its target, as well as various adjustments for Coriolis effect, weather effects on the air, and other adjustments. Around 1905, mechanical fire control aids began to become available, such as the Dreyer Table, Dumaresq (which was also part of the Dreyer Table), and Argo Clock, but these devices took a number of years to become widely deployed. These devices were early forms of rangekeepers. Arthur Pollen and Frederic Charles Dreyer independently developed the first such systems. Pollen began working on the problem after noting the poor accuracy of naval artillery at a gunnery practice near Malta in 1900. Lord Kelvin, widely regarded as Britain's leading scientist first proposed using an analogue computer to solve the equations which arise from the relative motion of the ships engaged in the battle and the time delay in the flight of the shell to calculate the required trajectory and therefore the direction and elevation of the guns. Pollen aimed to produce a combined mechanical computer and automatic plot of ranges and rates for use in centralised fire control. To obtain accurate data of the target's position and relative motion, Pollen developed a plotting unit (or plotter) to capture this data. To this he added a gyroscope to allow for the yaw of the firing ship. Like the plotter, the primitive gyroscope of the time required substantial development to provide continuous and reliable guidance. Although the trials in 1905 and 1906 were unsuccessful, they showed promise. Pollen was encouraged in his efforts by the rapidly rising figure of Admiral Jackie Fisher, Admiral Arthur Knyvet Wilson and the Director of Naval Ordnance and Torpedoes (DNO), John Jellicoe. Pollen continued his work, with occasional tests carried out on Royal Navy warships. Meanwhile, a group led by Dreyer designed a similar system. Although both systems were ordered for new and existing ships of the Royal Navy, the Dreyer system eventually found most favour with the Navy in its definitive Mark IV* form. The addition of director control facilitated a full, practicable fire control system for World War I ships, and most RN capital ships were so fitted by mid 1916. The director was high up over the ship where operators had a superior view over any gunlayer in the turrets. It was also able to co ordinate the fire of the turrets so that their combined fire worked together. This improved aiming and larger optical rangefinders improved the estimate of the enemy's position at the time of firing. The system was eventually replaced by the improved "Admiralty Fire Control Table" for ships built after 1927.

Вторая мировая война

В течение долгого срока службы рейндж-кеперы часто модернизировались по мере развития технологий, и к началу Второй мировой войны они стали критически важной частью интегрированной системы управления огнем. Внедрение радиолокации в систему управления огнем в начале Второй мировой войны позволило кораблям эффективно вести огонь на больших дистанциях в плохую погоду и ночью. Подробности о системах управления огнем артиллерии ВМС США см. в разделе "Системы управления огнем артиллерии кораблей". Использование дистанционного управления огнем совместно с вычислителем управления огнем перенесло управление наведением орудий из отдельных башен в центральный пункт; хотя отдельные орудийные установки и многоствольные башни сохраняли возможность локального управления для использования в случае повреждения, ограничивающего передачу информации от директора (в Королевском флоте это были более простые версии, называемые "башенными таблицами"). Затем орудия могли стрелять запланированными залпами, при этом каждое орудие получало немного отличающуюся траекторию. Рассеяние снарядов, вызванное различиями в отдельных орудиях, снарядах, последовательности воспламенения пороха и временной деформацией корпуса корабля, было недопустимо большим на обычных дистанциях морского боя. Директора, расположенные высоко на надстройке, имели лучший обзор противника, чем прицелы, установленные в башнях, а экипаж, работающий с ними, находился вдали от звука и отдачи орудий. Директора располагались в верхней части мачты, а концы их оптических дальномеров выступали с боков, придавая им характерный вид. Неизмеренные и неконтролируемые баллистические факторы, такие как высота, температура, влажность, барометрическое давление, направление и скорость ветра, требовали окончательной корректировки путем наблюдения за падением снарядов. Визуальное измерение дальности (как до цели, так и до падения снарядов) было затруднено до появления радиолокации. Британцы предпочитали дальномеры совмещения, а немцы – стереоскопические. Первые были менее эффективны при определении дальности до нечеткой цели, но более удобны для оператора при длительном использовании, вторые – наоборот. Подводные лодки также были оснащены вычислителями управления огнем по тем же причинам, но их проблема была еще более острой: в типичном "выстреле" торпеде требовалось от одной до двух минут, чтобы достичь цели. Расчет правильного упреждения с учетом относительного движения двух судов был очень сложным, и для значительного повышения скорости этих расчетов были добавлены вычислители данных о торпедах. На типичном британском корабле времен Второй мировой войны система управления огнем соединяла отдельные орудийные башни с директорской башней (где находились прицельные приборы) и аналоговым компьютером в центре корабля. В директорской башне операторы наводили свои телескопы на цель; один телескоп измерял угол возвышения, а другой – азимут. Телескопы дальномера на отдельном креплении измеряли расстояние до цели. Эти измерения преобразовывались в таблице управления огнем в углы возвышения и азимуты для наведения орудий. В башнях наводчики корректировали угол возвышения своих орудий в соответствии с показателем угла возвышения, передаваемым с таблицы управления огнем, а наводчик азимута делал то же самое для азимута. Когда орудия были нацелены, огонь открывался централизованно. Даже при такой механизации процесса все еще требовалось значительное участие человека; в передаточной станции (помещении, где находилась таблица Дрейера) для главных орудий HMS Hood размещалось 27 членов экипажа. Директора были в значительной степени незащищены от вражеского огня. Было трудно разместить большой вес брони так высоко на корабле, и даже если бы броня остановила снаряд, сам удар, вероятно, вывел бы приборы из строя. Достаточной брони для защиты от небольших снарядов и осколков от попаданий в другие части корабля было пределом. Производительность аналогового компьютера была впечатляющей. Линкор "Норт Каролина" во время испытаний в 1945 году смог поддерживать точное решение огневой задачи по цели во время серии высокоскоростных поворотов. Для военного корабля большим преимуществом является возможность маневрировать во время ведения огня по цели. Ночные морские сражения на больших дистанциях стали возможными, когда радиолокационные данные можно было ввести в рейндж-кепер. Эффективность этой комбинации была продемонстрирована в ноябре 1942 года в Третьей битве за остров Саво, когда "Вашингтон" вступил в бой с японским линкором "Кирисима" на расстоянии в ночное время. "Кирисима" загорелся, получил ряд взрывов и был потоплен своим экипажем. Он был поражен по меньшей мере девятью снарядами из 75 выпущенных (12% попаданий). Обломки "Кирисимы" были обнаружены в 1992 году, и было установлено, что вся носовая часть корабля отсутствовала. Японцы во время Второй мировой войны не разработали радиолокацию и автоматизированное управление огнем до уровня ВМС США и оказались в значительном невыгодном положении.

During their long service life, rangekeepers were updated often as technology advanced, and by World War II they were a critical part of an integrated fire control system. The incorporation of radar into the fire control system early in World War II provided ships the ability to conduct effective gunfire operations at long range in poor weather and at night. For U. S. Navy gun fire control systems, see ship gun fire control systems. The use of director controlled firing, together with the fire control computer, removed the control of the gun laying from the individual turrets to a central position; although individual gun mounts and multi gun turrets would retain a local control option for use when battle damage limited director information transfer (these would be simpler versions called "turret tables" in the Royal Navy). Guns could then be fired in planned salvos, with each gun giving a slightly different trajectory. Dispersion of shot caused by differences in individual guns, individual projectiles, powder ignition sequences, and transient distortion of ship structure was undesirably large at typical naval engagement ranges. Directors high on the superstructure had a better view of the enemy than a turret mounted sight, and the crew operating them were distant from the sound and shock of the guns. Gun directors were topmost, and the ends of their optical rangefinders protruded from their sides, giving them a distinctive appearance. Unmeasured and uncontrollable ballistic factors, like high altitude temperature, humidity, barometric pressure, wind direction and velocity, required final adjustment through observation of the fall of shot. Visual range measurement (of both target and shell splashes) was difficult prior to the availability of radar. The British favoured coincidence rangefinders while the Germans favoured the stereoscopic type. The former were less able to range on an indistinct target but easier on the operator over a long period of use, the latter the reverse. Submarines were also equipped with fire control computers for the same reasons, but their problem was even more pronounced; in a typical "shot", the torpedo would take one to two minutes to reach its target. Calculating the proper "lead" given the relative motion of the two vessels was very difficult, and torpedo data computers were added to dramatically improve the speed of these calculations. In a typical World War II British ship the fire control system connected the individual gun turrets to the director tower (where the sighting instruments were located) and the analogue computer in the heart of the ship. In the director tower, operators trained their telescopes on the target; one telescope measured elevation and the other bearing. Rangefinder telescopes on a separate mounting measured the distance to the target. These measurements were converted by the Fire Control Table into the bearings and elevations for the guns to fire upon. In the turrets, the gunlayers adjusted the elevation of their guns to match an indicator for the elevation transmitted from the Fire Control table—a turret layer did the same for bearing. When the guns were on target they were centrally fired. Even with as much mechanization of the process, it still required a large human element; the Transmitting Station (the room that housed the Dreyer table) for HMS Hoods main guns housed 27 crew. Directors were largely unprotected from enemy fire. It was difficult to put much weight of armour so high up on the ship, and even if the armour did stop a shot, the impact alone would likely knock the instruments out of alignment. Sufficient armour to protect from smaller shells and fragments from hits to other parts of the ship was the limit. The performance of the analog computer was impressive. The battleship North Carolina during a 1945 test was able to maintain an accurate firing solution on a target during a series of high speed turns. It is a major advantage for a warship to be able to maneuver while engaging a target. Night naval engagements at long range became feasible when radar data could be input to the rangekeeper. The effectiveness of this combination was demonstrated in November 1942 at the Third Battle of Savo Island when the Washington engaged the Japanese battleship Japanese battleship Kirishima at a range of at night. Kirishima was set aflame, suffered a number of explosions, and was scuttled by her crew. She had been hit by at least nine rounds out of 75 fired (12% hit rate). The wreck of Kirishima was discovered in 1992 and showed that the entire bow section of the ship was missing. The Japanese during World War II did not develop radar or automated fire control to the level of the US Navy and were at a significant disadvantage.

После 1945 года

К 1950-м годам пушечные башни все чаще становились неотапливаемыми, а наведение орудий контролировалось дистанционно из центра управления кораблем на основе данных от радаров и других источников. Последним боевым применением аналоговых дальномеров, по крайней мере для ВМС США, стала война в Персидском заливе 1991 года, когда дальномеры на кораблях навели свои последние снаряды в бою.

Виды бомб Второй мировой войны

Раннее применение систем управления огнем осуществлялось на бомбардировщиках с использованием вычислительных бомбовых прицелов, которые принимали данные о высоте и воздушной скорости для прогнозирования и отображения точки падения бомбы, сброшенной в данный момент. Наиболее известным американским прибором был бомбовый прицел Нордена.

Видельные прицелы Второй мировой войны

Простые системы, известные как вычислительные прицелы с механическим баллистическим угломером, также появились на самолетах в конце войны в виде гироскопических прицелов. Эти устройства использовали гироскоп для измерения угловой скорости и смещали точку прицеливания, учитывая эту скорость, отображая точку прицеливания через рефлекторный прицел. Единственным ручным вводом данных в прицел была дистанция до цели, которую обычно задавали, устанавливая размер размаха крыла цели на известном расстоянии. В послевоенный период к ним добавили небольшие радиолокационные установки для автоматизации даже этого ввода, но потребовалось время, чтобы они стали достаточно быстрыми и полностью удовлетворили пилотов. Первая реализация централизованной системы управления огнем на серийном самолете была осуществлена на B-29.

Послевоенные системы

К началу войны во Вьетнаме новый компьютерный вычислитель траектории бомбометания, известный как Система бомбометания с малой высоты (LABS), начал внедряться в системы самолетов, способных нести ядерное оружие. Этот новый бортовой компьютер для бомб был революционным тем, что команду на сброс бомбы давал компьютер, а не пилот; пилот выбирал цель, используя радар или другую систему целеуказания, затем "подтверждал" сброс оружия, а компьютер производил его в вычисленной "точке сброса" через несколько секунд. Это существенно отличалось от предыдущих систем, которые, несмотря на компьютеризацию, по-прежнему рассчитывали "точку падения", показывающую, куда упадет бомба при сбросе в данный момент. Ключевым преимуществом является возможность точного сброса оружия даже при маневрировании самолета. Большинство бомбовых прицелов до этого времени требовали поддержания самолетом постоянного положения (обычно горизонтального), хотя широко использовались и прицелы для пикирования. Система LABS изначально разрабатывалась для реализации тактики сброса бомб по касательной, позволяющей самолету оставаться вне зоны поражения взрыва. Однако принцип вычисления точки сброса впоследствии был интегрирован в вычислители управления огнем более поздних бомбардировщиков и штурмовиков, обеспечивая возможность бомбометания в горизонтальном полете, при пикировании и по касательной. Кроме того, по мере интеграции вычислителя управления огнем с системами вооружения, компьютер стал учитывать характеристики полета сбрасываемого боеприпаса.

Управление огнем на базе противовоздушных средств

К началу Второй мировой войны характеристики высотности самолетов значительно возросли, что привело к аналогичным проблемам с прогнозированием у зенитных орудий, которые все чаще оснащались вычислителями управления огнем. Основное отличие этих систем от корабельных заключалось в размере и скорости вычислений. Ранние версии британской системы управления огнем по высотным целям (High Angle Control System, HACS) Королевского флота являлись примером системы, основанной на предположении о постоянстве скорости, направления и высоты цели в течение цикла прогнозирования, включавшего время на взведение детонатора снаряда и время его полета к цели. Система USN Mk 37 делала схожие предположения, но могла прогнозировать, учитывая постоянную скорость изменения высоты. Предиктор Керрисона – пример системы, предназначенной для решения задачи наведения в "реальном времени": достаточно было навести визир на цель, а затем направить орудие на указатель, который он показывал. Он также был намеренно разработан компактным и легким, чтобы его можно было легко перемещать вместе с обслуживаемыми орудиями. Радарная система M9/SCR 584 противовоздушной обороны использовалась для управления артиллерией ПВО с 1943 года. SCR 584, разработанная в MIT Radiation Lab, стала первой радиолокационной системой с автоматическим сопровождением цели, а M 9 от Bell Laboratory – электронным аналоговым вычислителем управления огнем, заменившим сложные и трудноизготавливаемые механические вычислители (такие как Sperry M 7 или британский предиктор Керрисона). В сочетании с радиовзрывателем VT эта система достигла поразительного результата – сбивала крылатые ракеты V-1 менее чем ста снарядами на самолет (в более ранних системах ПВО требовались тысячи). Эта система сыграла ключевую роль в обороне Лондона и Антверпена от ракет V-1. Несмотря на то, что системы управления огнем наземного базирования перечислены в соответствующем разделе, подобные системы также применялись на военно-морских и авиационных платформах.

Контроль огня береговой артиллерии

В армейском корпусе береговой артиллерии США системы управления огнем береговой артиллерии начали разрабатываться в конце XIX века и совершенствовались вплоть до Второй мировой войны. Ранние системы использовали несколько наблюдательных пунктов или базовых станций (см. Рисунок 1) для обнаружения и сопровождения целей, атакующих американские порты. Данные с этих пунктов передавались в вычислительные помещения, где аналоговые механические устройства, такие как планшет, использовались для определения местоположения целей и вычисления данных для стрельбы из батарей береговых орудий, предназначенных для их уничтожения. Береговые артиллерийские форты США были оснащены разнообразным вооружением, включавшим 12-дюймовые минометы береговой обороны, 3-дюймовую и 6-дюймовую артиллерию средней дальности, а также более крупнокалиберные орудия, такие как 10-дюймовые и 12-дюймовые орудия в барбетах и с исчезающими лафетами, 14-дюймовую железнодорожную артиллерию и 16-дюймовые пушки, устанавливавшиеся непосредственно перед и в ходе Второй мировой войны. Управление огнем в береговой артиллерии становилось все более сложным, с учетом коррекции данных для стрельбы таких факторов, как погодные условия, состояние пороха или вращение Земли. Предусматривалась также корректировка данных для стрельбы на основе наблюдаемого падения снарядов. Как показано на Рисунке 2, все эти данные передавались обратно в вычислительные помещения по строгому графику, контролируемому системой временных интервалов, сигнализируемых звонками, которые звучали во всей системе обороны порта. Лишь позднее, во время Второй мировой войны, электромеханические вычислительные машины, подключенные к радарам береговой обороны, начали заменять оптическое наблюдение и ручные методы вычисления при управлении береговой артиллерией. Даже в этом случае ручные методы сохранялись в качестве резервных до конца войны.

Системы прямого и косвенного управления огнем

Наземные системы управления огнем могут применяться для поддержки как стрельбы прямой наводкой, так и стрельбы непрямой наводкой. Такие системы устанавливаются на оружие, начиная от небольших пистолетов и заканчивая крупнокалиберной артиллерией.

Современные системы управления огнем

Современные вычислительные машины управления огнем, как и все высокопроизводительные компьютеры, являются цифровыми. Повышенная производительность позволяет учитывать практически любые входные данные – от плотности воздуха и ветра до износа ствола и деформации, вызванной нагревом. Эти эффекты заметны для любого типа оружия, и вычислительные машины управления огнем начинают появляться на все более компактных платформах. Танки стали одним из первых применений автоматической наводки, использующим лазерный дальномер и датчик деформации ствола. Вычислительные машины управления огнем полезны не только для наведения крупнокалиберных орудий, но и для наведения пулеметов, малокалиберных пушек, управляемых ракет, винтовок, гранат и ракет – любого оружия, параметры запуска или стрельбы которого могут изменяться. Обычно они устанавливаются на кораблях, подводных лодках, самолетах, танках и даже на некоторых видах стрелкового оружия – например, гранатомет, разработанный для штурмовой винтовки Fabrique Nationale F2000 bullpup. Вычислительные машины управления огнем прошли все этапы развития компьютерных технологий, начиная с аналоговых схем и вакуумных ламп, которые впоследствии были заменены транзисторами. Системы управления огнем часто интегрируются с датчиками (такими как гидролокаторы, радиолокаторы, инфракрасные системы обнаружения и сопровождения, лазерные дальномеры, анемометры, флюгеры, термометры, барометры и т.д.) для уменьшения или исключения объема информации, которую необходимо вводить вручную для расчета эффективного решения. Гидролокаторы, радиолокаторы, инфракрасные системы и дальномеры могут предоставлять системе информацию о направлении и/или расстоянии до цели. Альтернативно, может быть предусмотрен оптический прицел, позволяющий оператору просто навестись на цель, что проще, чем вводить дальность другими способами и дает цели меньше времени на обнаружение слежения. Как правило, оружие, используемое на больших дистанциях, требует информации об окружающей среде – чем дальше летит снаряд, тем сильнее на его траекторию влияют ветер, температура, плотность воздуха и т.д., поэтому наличие точных данных необходимо для получения корректного решения. Иногда, для ракет большой дальности, данные об окружающей среде необходимо получать на больших высотах или между точкой запуска и целью. Для сбора этой информации часто используются спутники или аэростаты. После расчета решения по стрельбе многие современные системы управления огнем также способны наводить и стрелять из оружия. Это делается для повышения скорости и точности, а в случае транспортного средства, такого как самолет или танк, – чтобы позволить пилоту/наводчику/и т.д. одновременно выполнять другие задачи, например, следить за целью или управлять транспортным средством. Даже если система не может наводить само оружие, например, фиксированную пушку на самолете, она может давать оператору указания по наведению. Обычно пушка направлена прямо вперед, и пилот должен маневрировать самолетом, чтобы правильно сориентировать его перед стрельбой. В большинстве самолетов указатель наведения представлен в виде "перекрестия", которое проецируется на индикатор на лобовом стекле (HUD). Перекрестие показывает пилоту, где должна находиться цель относительно самолета для поражения. Как только пилот маневрирует самолетом так, чтобы цель и перекрестие совпали, он или она нажимает на кнопку стрельбы, или на некоторых самолетах оружие автоматически срабатывает в этот момент, чтобы компенсировать задержку реакции пилота. В случае запуска ракеты вычислительная машина управления огнем может предоставить пилоту информацию о том, находится ли цель в пределах досягаемости ракеты и какова вероятность ее поражения при запуске в данный момент. Пилот будет ждать, пока вероятность поражения достигнет удовлетворительного уровня, прежде чем запускать ракету.

Modern fire control computers, like all high performance computers, are digital. The added performance allows basically any input to be added, from air density and wind, to wear on the barrels and distortion due to heating. These sorts of effects are noticeable for any sort of gun, and fire control computers have started appearing on smaller and smaller platforms. Tanks were one early use that automated gun laying had, using a laser rangefinder and a barrel distortion meter. Fire control computers are useful not just for aiming large cannons, but also for aiming machine guns, small cannons, guided missiles, rifles, grenades, and rockets—any kind of weapon that can have its launch or firing parameters varied. They are typically installed on ships, submarines, aircraft, tanks and even on some small arms—for example, the grenade launcher developed for use on the Fabrique Nationale F2000 bullpup assault rifle. Fire control computers have gone through all the stages of technology that computers have, with some designs based upon analogue technology and later vacuum tubes which were later replaced with transistors. Fire control systems are often interfaced with sensors (such as sonar, radar, infra red search and track, laser range finders, anemometers, wind vanes, thermometers, barometers, etc.) in order to cut down or eliminate the amount of information that must be manually entered in order to calculate an effective solution. Sonar, radar, IRST and range finders can give the system the direction to and/or distance of the target. Alternatively, an optical sight can be provided that an operator can simply point at the target, which is easier than having someone input the range using other methods and gives the target less warning that it is being tracked. Typically, weapons fired over long ranges need environmental information—the farther a munition travels, the more the wind, temperature, air density, etc. will affect its trajectory, so having accurate information is essential for a good solution. Sometimes, for very long range rockets, environmental data has to be obtained at high altitudes or in between the launching point and the target. Often, satellites or balloons are used to gather this information. Once the firing solution is calculated, many modern fire control systems are also able to aim and fire the weapon(s). Once again, this is in the interest of speed and accuracy, and in the case of a vehicle like an aircraft or tank, in order to allow the pilot/gunner/etc. to perform other actions simultaneously, such as tracking the target or flying the aircraft. Even if the system is unable to aim the weapon itself, for example the fixed cannon on an aircraft, it is able to give the operator cues on how to aim. Typically, the cannon points straight ahead and the pilot must maneuver the aircraft so that it oriented correctly before firing. In most aircraft the aiming cue takes the form of a "pipper" which is projected on the heads up display (HUD). The pipper shows the pilot where the target must be relative to the aircraft in order to hit it. Once the pilot maneuvers the aircraft so that the target and pipper are superimposed, he or she fires the weapon, or on some aircraft the weapon will fire automatically at this point, in order to overcome the delay of the pilot. In the case of a missile launch, the fire control computer may give the pilot feedback about whether the target is in range of the missile and how likely the missile is to hit if launched at any particular moment. The pilot will then wait until the probability reading is satisfactorily high before launching the weapon.