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●作者/耿国庆(台) ●整理/Nangwa ●取材/台《炮兵》杂志 提要 炮兵早期因迁就科技条件与各「专业」（测地、射向赋予、观测）间需求差异有限，致选择功能广泛、用途多元与补保容易之「方向盘」，达成「单一装备」满足「多数专业」之目的。时至今日，科技条件、战场环境与专业需求等与半世纪前差异甚大，传统型式「方向盘」已优势不再，势将由数字（自动）化之「新式系统」取代。 美军自 1960 年采用 M2（含 M2A2）方向盘，取代 M1 方向盘，至 1991 年全军总数高达 2,290 套。「沙漠风暴」后，美军开始检讨「M2 方向盘」适应性，除测地已纳编「定位定向系统」（PADS）外，并计划 1995 年起区分五年期程换装「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS），率先跨越「方向盘」阶段，迈向「数字化」目标，其成效已通过战场考验。 T炮兵于XX 66 年将 M1 换装为 M2 方向盘后，遂行长达 40 年之炮兵连测地与射向赋予作业，即使已藉由翻修改善现况，仍无法满足当前作战需求。笔者建议可借镜美军研发思维与经验，将炮兵连测量班、战炮排分别换装符合「数字化」（自动化）条件之「全测站经纬仪」、新式「射向赋予系统」，俾能符合个别专业之特殊需求，提升炮兵战力。
前言 自 1950 年起，「方向盘」（aiming circle）即为炮兵连测地、射向赋予为主，观测为辅之制式装备。「方向盘」在炮兵长达半世纪的服役中，即使经历科技蜕变、战争转型与火炮数次世代交替，仍无改变其重要地位。直至第一次波湾战后（1991 年）检讨，美军发现 M2 方向盘结构老旧且功能有限，已无法满足现阶段作战需求，亟需换装新式系统，以解决战场上日益升高之定位与定向问题。因此相继换装新一代的「测地」与「射向赋予」系统，率先跨越「方向盘」阶段，迈向「数字化」（自动化）目标，且获得具体成效。 T炮兵与美军相似，早期使用 M1 方向盘（如图一），XX 66 年后换装M2 方向盘（如图二），遂行长达 40 年之炮兵连测地与射向赋予作业（如表一），即使目前藉由翻修改善老旧现况，仍无法满足当前「数字化」（自动化）战场需求。未来是否仍继续使用「方向盘」系列产品？或换装符合专业需求之新式系统？诚宜审慎规划，以符实需。
图二 M2 方向盘
表一 T炮兵目前 M2（M2A2）方向盘运用范围
M2 方向盘现况检讨 M2 方向盘外观与测量「经纬仪」相似，可用于测量水平、高低（俯仰）与方位角，加装滤光镜后可对太阳观测实施「天体观测」（Astronomy observations，即天文定向）。炮兵早期因迁就科技条件与各专业（测地、射向赋予、观测）间需求差异有限，致选择功能广泛、用途多元与补保容易之「方向盘」，达成「单一装备」满足「多数专业」之目的。时至今日，科技条件、战场环境与专业需求等与半世纪前差异甚大，传统型式之方向盘已优势不再，被新式系统取代为必然趋势。M2 方向盘现况检讨如下。 定向精度不佳：M2 方向盘定向系以「磁针」为主，「天体观测」为辅。惟两种定向方式所得之「方格方位角」，精度有限。 磁针定向：M2 方向盘设置磁针，作为定向与测方位角使用。惟磁针以磁北为基准，须利用「磁针方格偏差常数」（Declination constant，简称磁偏常数）将「磁方位角」修正为「方格方位角」（如图三），方可提供炮兵使用。因磁北变异甚剧且影响磁针精度之因素甚多，如未与影响磁针之物体保持安全距离或磁针生锈、磁性异常、「均重」（Counter weight）不当、枢轴磨损，以及未实施「磁偏校正」（Declination）或磁偏校正站数据误差等，皆可能导致测地「定向」或「方位角法」射向赋予精度不佳。 天体观测：M2 方向盘利用天体观测定向时，不仅易受天候与光害限制、作业繁琐，且须经「方格偏差修正」将「正方位角」修正为「方格方位角」，致甚少使用。 望远镜倍率不足：M2 系列方向盘之望远镜倍率仅 4 倍，视界仅 10 度（约 180 密位），除无法调整焦距外，反觇体亦不明显。当测地时测站过远，或射向赋予时阵地幅员宽广、各炮间隔纵深过大、天色较暗时，即测角或觇视（标定）困难，造成测地与射向赋予不便。 无法测距：测地须获得测站间精确距离求算坐标、标高，战炮排则须测取「炮遮距离」作为阵地射击准备。因 M2 方向盘无法测距，测地须藉卷尺量距，阵地「炮遮距离」则由采目测、图上量取方式决定，不仅影响测地速度与精度，易影响最小射角计算之结果。 缺乏数字化条件：就当前科技发展要件观察，「数字化」为「自动化」之必要条件。惟 M2 方向盘采传统「机械式」设计，不仅无法自动计算「测地成果」或射向赋予、测定炮位，亦缺乏数据储存与传输功能，影响作业时效。五、夜间操作困难：M2 方向盘夜间照明装置使用传统灯泡与 BA30 电池（1 号电池）×2，由「标线灯」照明望远镜内标线分划，「指灯」则照明反觇体、磁针归北、看读方向、高低分划与锤球定心等。当夜间测地与射向赋予时不仅使用不便，亦因反觇体不明显（体积过小、高度不足且无法自行发光），造成标定、判读分划与反觇困难。 分划设计不够精密：M2 方向盘之方向、高低分划设计皆为 1 密位（最小可看读至 0.5 密位），因精密度较低，就炮兵连测地而言，测量班甚难于时限（1 小时内）建立符合：坐标>1/500、方位角±2 密位精度要求之测地成果。就射向赋予而言：XX 72 年后获得之 M110A2、M109A2、M109A5 式自行火炮，其「瞄准具」（周视镜）之方向分划最小可装定至 0.25 密位，惟 M2 方向盘仅可显示至1 密位，因两者差距甚大，影响射向赋予作业配合度与精度。 机械度盘容易空回：M2 方向盘为光学机械式设计，因考虑不影响磁针定向精度，分划度盘采较易磨损之铜质「精密齿轮」（如图四）。当长期使用或操作不当时（如未将方向补助分划归零，即大方向转动本分划），易使齿轮不正常磨损而导致空回，将影响连测地与射向赋予精度。 气泡膨胀影响精度：M2 方向盘计有「管形水平气泡」×2，规格须小于左、右三条刻划。惟「管形水平气泡」无泄压设计，当长期曝晒阳光或环境温度变化过大时容易膨胀，其大小目前均到达左、右三条刻划中间的长刻划（99、 100 年翻修时并未全数换新），已逐渐影响器材水平与测高低角之精度。如水平气泡大于左、右三条刻划最外面之短刻划时，将严重影响作业精度（如图五）。 图三 方格北与磁北关系示意 图四 M2 方向盘分划度盘之铜质「精密齿轮」 图五 M2 方向盘管形水平气泡规格比较
美军炮兵研发实例 自二次世界大战起，炮兵迁就科技条件与考虑各专业间差异有限，选择具备功能涵盖广泛、用途多元且补保容易条件之传统「方向盘」（M1、M2、M2A2 型式），作为炮兵测地、射向赋予与观测装备。至 90 年代后，在科技蜕变、战争转型与新式火炮需求改变冲击下，美军体认「数字化」（自动化）重要性与「单一装备」无法满足炮兵「多数专业」特殊需求之现实，致传统方向盘之重要性明显改变，将由其他「目标陆军装备」（Objective Army Requirements，OAR）取代。就美军炮兵为例，测地、射向赋予、观测等专业，已逐渐回归专业本质，纳编符合专业需求、数字（自动）化、增大战场存活力、精简人力、提升效率与射击精度之装备。美军无疑为全球少数拥有科技创造能力与强大财力，可依据实际需求研发所望战具与战法之部队，鉴于现阶段对抗各种不明确威胁与反恐、反叛乱之兵力投射战略，对联合火力支持需求迫切，陆军部分则积极发展野战炮兵战力，其测地与射向赋予跨越「方向盘」阶段，迈向「数字化」目标之研发思维与经验（如表二），可供T参考。 一、炮兵连测地 1981 年美军为提升炮兵营（含）以上层级之测地能力，已开始纳编「定位定向系统」（PositionAzimuth Determining System，PADS）。至 90 年代，美军开始采用「每营三个连、每连八门炮、区分两个战炮排」（简称 3×8）取代原本 3×6 编组方式，俾增大火力运用弹性、提高战场存活力、杀伤力与后勤整补速度。惟此举测地作业量将增至 2 倍（3×8 较 3×6 增加 3 个排阵地中心）以上，须将营部连测量班增编为：「定位定向系统」（PADS）组×2、测量组×1（编制：T16 经纬仪、SEDME-MR 中距离测距仪、SIAGL 定向陀螺仪），负责各炮兵连之战炮排、目标获得设施之测地作业（如表三）。各炮兵连测量班则同时精简编组，M2 方向盘办理缴回。 当炮兵营测地作业由原本的「劳力密集」，转变为「装备与技术密集」型态后，已可充分涵盖炮兵连原使用 M2 方向盘执行之测地任务（装备性能比较，如表四）故可精简连测量班，将员额转用其他编组。如有其他应急定位、定向需求，则可由战炮排 1995 年后编配之「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）支持。 表二 美军跨越「方向盘」阶段，迈向「数字化」目标之历程 表三 美军 3×8 炮兵营测量班编组 表四 美军炮兵连 M2 方向盘与炮兵营测量班装备性能比较 二、射向赋予 美军于1991 年波湾战争期间，美军仍使用 M2（M2A2）「方向盘」作为炮兵射向赋予之主要装备（如图六）。1995 年决定采用「火炮射向赋予与定位系统」（Gun Laying andPositioning System，GLPS），计划区分五年期程采购 717 套，预定 2000 年之前，全数拨发至牵引炮或「非」M109A6 式自行火炮单位，「初始作战能力」（Initial OperationalCapability，IOC）则定于 1998 会计年度。未来每个六门炮之炮兵连或四门炮之炮兵排皆可配赋乙套 GLPS（如图七），可有效解决战场上日益升高之定位、定向问题。GLPS 为瑞士「莱卡」（LEICA）工业技术公司制造，系统涵盖惯性定向、雷射测距、GPS 定位、光电测角与电子计算等组件，堪称先进且全功能之系统。 （一）系统组成：GLPS 为模块化设计，可视用户之特定需求组合构型。系统通常包括 SKK3-08 指北陀螺仪、T502S 电子经纬仪、MRF-2000-2 模块测距仪（如图八）、PLGR 接收机、SZ19 觇标杆、电池组、SST90 三脚架、携行箱与附件等。重要组成之构造与特性，分述如后。 SKK3-08 指北陀螺仪：为惯性系统，不受「电磁干扰」，可于 3.5 分钟完成定向作业，在南、北纬 65 度之间地区，可提供 0.2 密位（公算偏差，PE）精度之方位角；南、北纬 65–75 度之间地区，则为 0.3 密位（PE）。 T502S 电子经纬仪：为电子式结构，使用电子气泡定平，具备测量水平角、高低角与整合全部系统能力（如使用接口、中央处理等）。包括 MRF-2000-2 模块测距仪、SZ19 觇标杆等，皆安装于 T502S 电子经纬仪上。 MRF-2000-2 模块测距仪：由 T502S 电子经纬仪之望远镜光轴发射雷射，测距能力可达 2 公里以上，精度为±1 公尺。MRF-2000-2模块测距仪为非危险性之「Ⅰ级护眼雷射」（ClassⅠeye-safeLaser），符合 1993 年「美国国家标准协会」（ANSI）所定之 Z136.1 雷射使用安全标准（ANSI Z136.1）。 PLGR 接收机：为体积小、重量轻、可手持操作，具「反欺骗」（Anti-Spoofing，A-S）能力，机体结构坚固、防震、防水之 GPS 接收机（装备程序 AN/PSN-11）。区分为「标准定位服务」（Standard PositioningService，SPS）与「精确定位服务」（PrecisePositioning Service，PPS）两种机型，平均定位精度为坐标 10 公尺（圆形公算偏差，CEP）、标高 10 公尺（PE），可与 GLPS 联机使用。 （二）系统功能：「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）与「M2 方向盘」比较，具备精度高、功能完整与数字化条件等优点（如表五）。其功能分述如下。 快速定位：GLPS 通常整置于战炮排阵地「选择点」，可使用 GPS 与「一点反交会」两种方式决定「选择点」（系统）位置，系统将显示该点之「1984年世界大地系统」（WGS-84）UTM 方格坐标。 GPS 定位：由联机之 PLGR 直接传输「选择点」（系统）所在位置之坐标、标高，至系统之 T502S 电子经纬仪。 一点反交会：A.输入适当且可确认之已知点坐标、标高。B.测定「选择点」（系统）至已知点方位角、距离与高低角，再由系统自动计算「反交会点」（选择点或系统）位置。C.储存「选择点」（系统）位置数据。 精确射向赋予与测定炮位：（1）SKK3-08 指北陀螺仪完成指北，并于 T502S 电子经纬仪输入「射击指挥所」通报之「炮检（目）方位角」。（2）T502S 电子经纬仪之望远镜标定火炮瞄准具，测定至火炮之方位角、距离与高低角，并宣读火炮射向赋予「方向」。（3）T502S 电子经纬仪自动计算炮位，并储存炮位坐标、标高。 测定炮遮距离：T502S 电子经纬仪之望远镜直接瞄准遮蔽物或瞄准背立于遮蔽物上之炮手，以 MRF-2000-2 模块测距仪精确测定「炮遮距离」。 图六 1991 年波湾战争期间美军第 18 空降军炮兵使用 M2 方向盘射向赋予
图七 美军炮兵连（排）编配之「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）
图八 GLPS 之 SKK3-08 指北陀螺仪、T502S 电子经纬仪（含 MRF-2000-2 模块测距仪、SZ19 觇标杆）
表五 M2 方向盘与「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）性能比较 T未来规划建议 T使用 M2 方向盘已逾 40 年，其结构与性能已不符「数字化」（自动化）条件，亦无法满足连测地与射向赋予之个别专业需求，尤其未来炮兵将规划火炮性能提升与精准弹药射击，相关装备宜前瞻任务同步更新，以符实需。前述美军跨越「方向盘」，迈向「数字化」之作为与经验，可供T规划连测地与射向赋予装备参考（如表六、七）。相关建议，分述如后。 一、连测地装备提升为「全测站经纬仪」：自「精进案」后，T炮兵已采用与美军相同之 3×8 炮兵营编组，惟营部连测量班仍维持原来定位定向系统组 ×1、测量组×1（7 人）编制，实无法满足倍增之测地需求。基此，炮兵连测量班（4 人）依需要将支持炮兵营测地，无法比照美军精简，且不宜再使用效率较低的 M2 方向盘，建议换装「全测站经纬仪」（Electronic total station），将可符合编制条件，且提升测地速度与精度（如表八）。相关理由分述如后。 就装备条件而言：就「测绘学辞典」解释：「全测站经纬仪」为集光、机、电子为一体之高科技测量器材，具备水平角、垂直角、距离、高差测量功能之测量装备，因整置后即可完成测站全部测量而称之，T炮兵目前使用之蔡司 Rec Elta-13、徕卡TPS700 测距经纬仪皆属「全测站经纬仪」。「全测站经纬仪」包括测角系统、测距系统、电源、数据处理、通信接口、显示屏、键盘等部分，较传统方向盘功能多元、完整，炮兵连测量班可就任务，选择倍率、测距能力、测角精度较现行炮兵营使用「测距经纬仪」差，价格较低之机种，将可获较大效益。 就作业编组而言：炮兵连测量班（班长、测量士、测量兵×2，合计 4 人），目前使用 M2 方向盘（导线测量标准编组 6 人），须采缺员（2 人）操作或由连上抽调余员支持，并准备多数标竿始可遂行。如采「全测站经纬仪」时（导线测量标准编组 5 人），作业编组仅缺 1 人，由班长兼任纪录手即可作业，较符合编制条件。 就整体效益而言：通常 M2 方向盘测地速度为每小时 1 公里、精度为 1/500，当陌生地形或不良天候状况下，速度更慢。「全测站经纬仪」测地速度为每小时 2公里、精度为 1/1,000，不仅连单独执行任务时，可增进测地速度与精度;即使营全部测地时（不论有、无「定位定向系统」作业型态），皆可适切支持，俾减轻营部连测地负荷，确保测地任务达成。 二、战炮排换装新式「射向赋予系统」：除美军所使用之 GLPS 外，数种新式「射向赋予系统」已使用于先进国家炮兵，均具备优异性能，符合当前战炮排迫切需求之定位、定向、炮位计算、射向赋予、射向检查、阵地准备作业等功能，可获致 M2 方向盘更大之效益。相关理由分述如后。 就未来新式火炮兼容性而言：T炮兵战力提升区分为「现有M109A2、M109A5 式自行火炮性能提升」与「采购新式火炮取代其他旧型牵引炮」两大方向，而未来射向赋予所使用之装备，应前瞻与新式或性能提升后之火炮系统兼容性。如规划未来使用 M777 系列 155 榴牵引炮，则传统方向盘已无法配合，采用新式「射向赋予系统」为必然趋势。 就战场存活力而言：炮兵在战场主要威胁来自「空中」与「反火力战」。美军依据「伊拉克自由作战」（OIF）经验：当反炮（迫炮）雷达「侦测目标」至「反火力战射击」全部流程仅需 6 分 37 秒（如图九），以「料敌从宽」思维模式，敌亦可能具备相同能力。因此准则中明确律定 M109A6 自行火炮在中、高度威胁环境之「存活运动」（SurvivabilityMovement）策略，除须采机动与分散部署，且在射击区内须实施 300-500 公尺之存活运动，藉以脱离反火力战威胁。至于「非」M109A6 自行火炮单位，无法自行定位、定向，惟有藉「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）特殊性能，达成存活运动之目的。即使测地无法及时支持，战炮排仍可自行确定炮位与射向赋予。 就精准弹药射击需求而言：「精准导引武器」系运用寻标（感测）器侦测自目标（参考点）反射之电磁能量或「相关科技」比对，经过处理程序后，使之导引目标之武器。惟目前精准弹药多采 GPS 方式导引，须输入「发射点」与目标（参考点）位置，当炮弹发射后，利用弹头内GPS 立即寻址数据持续比对与目标关系，并适时修正弹道方位与姿态，将炮弹导引至目标。基此，射击精准弹药须由火炮内建或外部输入位置数据，因新式「射向赋予系统」可测量各炮精确位置，符合射击精准弹药需求。 就实际效益而言：1995 年「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS）与以色列 TAMAN「定北/射向赋予系统」（NorthFinding System / Gunlaying and Positioning System，NFS/GLS）共同参与美国炮校举办之技术性能测试（NFS/GLS，如图十），经审慎评估后美军决定采用 GLPS，其评估效益为：增取作战时效、提升反应能力、增大战场存活力、有效替代 PADS、适切精简兵力、因应「过渡阶段」（M109A2 提升为 A6 式自行火炮）、节约维修预算等七点。部分效益符合T需求，可供参考。
表六 T未来炮兵连测地与射向赋予装备规划构想
表七 T未来炮兵连测地与射向赋予装备性能需求拟案
表八 炮兵连测量班原、建议编装作业编组与效益对照
图九 OIF 期间第 3 机步师「反火力战」之平行判断流程
图十 以色列 TAMAM 工业生产之「定北/射向赋予系统」（NFS/GLS）
结语 1950 年起，美军炮兵即使用「方向盘」遂行测地、射向赋予与观测作业。 90 年代后，在科技蜕变、战争转型与新式火炮需求改变等冲击下，深刻体认「数字化」（自动化）重要性与「单一装备」无法满足「多数专业」特殊需求之现实，将测地换装「定位定向系统」（PADS），射向赋予则采用「火炮射向赋予与定位系统」（GLPS），率先跨越「方向盘」阶段、迈向「数字化」目标，其成效已通过战场考验。 T炮兵目前 M2 方向盘使用已逾 40 年，其结构老旧、功能有限，为不争之事实。建议可参考美军研发思维与经验，将炮兵连测量班、战炮排分别换装符合「数字化」（自动化）条件之「全测站经纬仪」、新式「射向赋予系统」，俾能符合个别专业之特殊需求，提升炮兵战力。 |
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来自： hercules028 > 《军事与军事技术》
