前言：在创作《战舰大和物语》系列视频的过程中，笔者在交流中有幸受到了相关领域大佬的指导，也认识到原文稿中的部分内容存在错误。但因为设备技术问题，部分视频的工程文件已经损坏，无法制作重制版。故最终决定以专栏形式，订正原视频中存在的错误，并方便各位读者引用、查找之所需。需要说明，系列专栏仅围绕战舰大和，对其设计细节、相关战史、关联军舰进行粗略的介绍。如读者对这方面的内容有更多兴趣，不妨自行参阅专栏末尾处罗列的参考资料/主题贴/推荐网站。
考虑到大部分读者对战列舰时代的火控工作模式了解甚少，直接介绍大和火控的行为必定会引起纠纷。故本期专栏将在简要介绍战列舰火控设备基础工作模式的同时，对大和的装备的火控设备进行简述。当然出于篇幅所限，本期内容介绍的可能相对偏向理论的内容，诸如火炮散布界、弹着点观测等部分则被区分至火炮相关部分予以讲解。
需要注意的是，出于方便及保留原意等方面的考虑，本期专栏中所使用的一些设备名称将被保留为日语直译，但为方便理解起见，在专栏中会提供部分设备名称的汉字/英译中文对照。
战列舰主炮如何命中目标？各位观众想必都知道，炮弹发射后在空气中的弹道为抛物线，且其在落点处的弹道弧度，随着射程的增加而不断增大。当我们把这一弧线的弹道末端近似为一条直线，用于舰艇横截面投影时就会发现，虽然炮弹的延伸轨迹落入目标稍远或稍近的水中，但仍然可以击中目标的水线之上或之下，这种被允许存在的弹着误差被称为“危险区”。
炮弹的命中界
弹道的平直程度决定了危险区的大小，因而影响危险区大小的直接因素有两点：炮弹的初速、炮弹的发射角度，但考虑到空气阻力，还需额外考虑炮弹在飞行过程中的存速能力。当炮弹经过抛物线最高点后，垂直速度开始增加，而水平飞行速度则因空气阻力而不断减小，从而增大炮弹末端轨迹与水平面的夹角，减小舰体的投影面积。故对于相同的炮弹，其飞行行程越远，水平速度与垂直速度的比值越小，投影面积减小而危险区减小。
MK6与MK7型主炮在不同距离对大和造成的危险区
以上，可以得出的结论为：在相同射程的情况下，拥有更大初速、更好存速能力的炮弹，可以对相同的目标制造更大面积的”危险区“，从而使射击拥有更大的容错率或更好的理论命中率；而在”危险区“面积相同的情况下，其亦能获得更远的射程以取得先敌优势。以此为理论依据，各国海军战列舰的主炮口径，在1900年后的近半个世纪里不断扩大。引用老佛爷在《海军火控》一书中的原话：“只有使用更重型的舰炮才能在更远的距离上有效命中目标，因而大舰巨炮的时代来临了。”
大和试航（1941.10.30）
当然制造更大的”危险区“并不是命中目标的绝对保证，为了提升炮弹能以正确的弹道落入自身产生的”危险区“而命中敌方舰艇的概率，就需要引入”测距“这一概念。通过光学测距仪以三角函数关系，计算目标与本舰的距离，从而选择合适的舰炮发射角度开火。其误差公式为：
（常数58.2 x千米为单位距离平方）/（ 基线长度米 x 放大倍数)（误差单位米2
即拥有更大基线长度和放大倍率的光学测距仪，拥有更高的测距精度，考虑大部分战列舰的主测距仪，放大倍率可进行调节，其主要理论误差主要取决于测距仪的基线长度。虽然考虑到测距仪存在合象式和体视式之别，具体测距精度也存在区别，但提升基线长度可以提高测距精度的结论依然适用。
当然“危险区”和测距也不是命中目标的全部，在现实海战中，交战方船只并非静止于一定距离，而是将以不同的方向与航速运动。因而在实际测距过程中，需要通过多次测距并记录时间，结合己方舰只的航向航速相关数据，即可获得目标相对本舰的距离变化率，进而通过这一变化率预测敌舰的运动趋势，并以此为依据发射炮弹。
距离变化率测量流程
且在目标航向、航速大幅变动时，需要重新测量其距离变化率。当然这一在本视频中被极度简化的过程，绝对不是船舰火控的全部，实际还需要考虑舰体纵摇、横摇、风速、风向甚至地球自转偏向力等数目众多且繁杂的影响因素，使用演算盘、火控台等机械/机电设备进行计算，并将数据传输至炮塔。
火控参数一览表
回到战舰大和，作为人类历史上装舰的口径最大的战列舰炮，94式460以42度仰角射击时，可以达到42km的极限射程。其发射的1式穿甲弹重达1.46吨，且拥有不错的初速，因而其相比同时期战列舰舰炮能够制造更大的”危险区“。配合94式主炮设计的、当时舰载设备中基线最长的15米测距仪，安装于舰桥之上时可对5-50km外的目标进行测距，其生产厂商为同时期在世界范围内拥有较高水平的日本光学会社，因而拥有较优的光学品质。
日本光学会社制15米测距仪
射击指挥所与主炮观测所位于前部舰桥最上端，内部包括主测距仪和98式方位盘（对海陆低射角射击指挥仪），作为98式火控系统的一部分，其与布置于装甲盒之内1号和2号炮塔座圈之间的、主炮发令所中的98式射击盘（对海陆低射角射击计算机）、98式测的盘（目标舰航向和速度计算装置）相配合，完成大和对敌我航速、距离变化率的计算，风速等外部影响因素的计算，方位作图及射击方向、射角等数据的向炮位表盘的实时联动输出。当然除了统一的齐射外，大和的单个炮塔也可以通过自身携带的测距仪，利用前部舰桥内的备份98式射击计算机，使用火控系统进行单独射击，但系统切换过程较为繁琐[1]。
作为对抗纵摇与横摇、修正射击平台摇晃造成误差的手段，大和在主炮发令所安装了一式陀螺仪[2]，以便于将横摇与纵摇数据导入射击指挥仪。当然在海况相对良好的情况下，这些设备的作用，将被炮长随舰体摇晃程度而在特定时机发出的射击命令取代。另外值得一提的是，作为应急情况下的备份设备，大和携带的九四式高射装置在也可被接入火控系统，以其携带的螺仪输出数据。这些设备的引入，能在恶劣海况交战的情况下发挥一定作用。
94式高射装置内部构造图
作为辅助测距手段，电探直至1944年才被正式引入到大和的火控系统中，但以其为依托的电测射击模式（电探测距/角射击）很快被日本海军所广泛采用。大和在舰桥装备了4台22号对水电探改四，除了用于目标测距以外，也可有限的用于探测弹着点产生的水柱，从而在较近距离的次轮炮击时，对火控数据进行修正。
其实战性能，在萨马岛海战中已经得到了充分证明：结合战斗详报和美方Action Report，大和在5秒内完成了测距，并在32km的距离上的首轮射击，便对美军护航航母达成了跨射。且此后的射击中，日方战列舰对驱逐舰释放烟雾中的和避入雨云中的美方舰艇频繁达成跨射和命中。大和所搭载的22号电探，23千米测角精度上的发挥[3]甚至超越了英美雷达；而战列舰榛名在16km使用电测射击，也成功无校射命中了护航航母加里宁湾。
被近失弹环绕的冈比亚湾号
值得一提，22号对水电探的功率较小，仅为2kw，其对战列舰大小的目标探测距离约35km，对驱逐舰大小目标约17km，对潜望镜约5km。其在日本海军于太平洋战争装备的电探中功率也排名垫底[4]，仅体积和重量占一定优势。与美英两国动辄50-100kw的功率相比，不仅作用距离相差较多，抗海面杂波干扰的能力也差距巨大。不过为了在低功率的条件下达成较好的作用距离，日本技术人员使用了釜底抽薪的方法：降低检测门限。这使得灵敏程度则相对较优，如大和装备的22电探改四，在海况和海域良好的情况下，可以在15km的距离上观测155副炮弹着产生的水柱。但作为相应的代价，其报虚警的概率提升的同时，在恶劣海况和海峡、群岛等复杂海域下的作用效果也将大打折扣。
22号对水电探改四系统
再回归火控相关的话题，电探/雷达在同时期战列舰作为火控系统的一部分时，其相对于传统光学测距的优势，在于相对更加准确而持续的测距能力，和对弹着点水柱的观测能力。其在战斗中则表现为减少战列舰在跨射目标、转入效力射前校射的次数。但其对于目标航向角的测量精确度则弱于如体视式在内的传统光学测距仪，故在实际使用过程中大多选择配合使用，以获取更加准确的火控数据。当然这些数据，需要集成于火控台才可实行进一步的作业。
长门搭载的94式射击盘（即火控台）
火控台的主要作用在于结合本舰的航速航向参数，和敌舰的航速航向参数，以此预测敌舰在未来的位置，继而输出用于舰炮射击的相关参数，但受到当时火控计算机的性能的限制，二战中绝大部分的火控台，都无法实行在本舰自身转向的情况下对目标运动趋势的预测。简明概况而言：“二战中的绝大部分战列舰使用的火控设备，都仅能在自身处于稳定航速航向的前提下，对稳定航速航向的目标进行准确射击。”
在目标航速航向大幅变动时，则需要重新进行校射
当然这一结论的得出，并不意味着在细节层面不存在差距。除了上文所罗列的火控因素外，美英新式战列舰广泛装备的垂直稳定仪，将陀螺仪获得的数据传输至火控台，可在本舰转向时为舰炮提供俯仰角补偿和炮口指向修正以保持射击方向，从而能达到机动过程中准确射击以本舰为参考系的静止目标的目的，而其他参战国的战列舰则无法做到这一点。尽管这一优势，在实战中的战列舰对决中，作用较为有限。
转向俯仰角/炮口指向修正
以上，大和所搭载的火控系统与美英存在较大差距，其主要表现于系统集成度、火控计算机解算速度的有限差别，与雷达功率的不足。另也没有明确资料证明其能在主炮射击远距离目标时捕捉主炮落点水柱，以达成与美英火控雷达类似的修正效果。更具体的原因，则可能是因为22号对水电探在远距离上，因海面杂波干扰无法分辨目标与水柱。而美英战列舰则可通过雷达作用距离远的优势，在更远的距离上提前1-2轮炮击或直接跳过校射阶段直接进入效力射。
雷达观测弹着点水柱
但同时也需要认识到，在火控台技术未达到本质性差异的前提下，美英火控技术所带来的优势，并未达到引发质变从而抵消其他硬件设备劣势的程度。战列舰之间的战斗依然是以稳定自身航速航向为前提，在尽可能短的时间内，对同样处在稳定航速航向上的目标，进行最有效打击，并以自身防护能力承受对方打击的传统模式，而这正是大和的优势所在。
注解：
[1]根据《海军火控》一书介绍，火控室系统指挥仪之间的连接或切换极其繁琐，至少需要1分钟左右。
[2]参考自二战后美军对日技术调查报告，需注意《海军火控》一书中则认为一式陀螺仪只实验性装备于轻空母神鹰而未实装战列舰。
[3]据大和1944年10月25日战斗详报记载，其23km对白平原的角测误差在0.2度以下。
[4]相比之下，21号电探出力5kw，13号电探出力10kw，32号电探出力2kw，但也完全不及美英同时期电探。
相关主题贴引用：
古德里安吧：
战列舰吧：
战列舰论坛：
二战轴心国舰艇对海火控兵器
有关二战指挥仪及齐射的几个问题
火控小知识：如何稳定发射舰炮？
试从蝗国战斗详报分析下大和在萨玛海战射击情况
问个美国火控计算机的问题
USNTMJ日本海军高炮火控系统大要
参考资料引用：
Eksmo - Japanese Battleship of WWII - Yamato and Musashi》（2006.03）
《光人社NF文庫 - 戦艦大和開発物語》（2003.02）
《Model Art - 日本海軍戰艦大和》（2006.01）
《Model Art - 日本海軍戰艦大和》（2012.02）
《光人社潮書房 - 日本の戦艦》（2012.04）
《海军火力 - 巨舰大炮时代的舰炮和战术》（航空工业出版社译本/原本）
《Capital Ships of the Imperial Japanese Navy - The Yamato Class》
《Conway - Anatomy of the Ship - Battleships Yamato and Musashi》
《Anatomy of the Ship - The Battleship Yamato》
《海軍砲術史》
《昭和造船史 - 戦前、戦時編》
《福井静夫著作集 - 日本戦艦物語》
