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？
时间：2022-11-05 20:20:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
□钧志
参与美国陆军下一代班组武器系统火控系统竞标的主要有涡旋光学公司（Vortex optic）以及L3 Harris公司（与刘坡尔德公司合作）两家公司，在经过各种测试后，最终涡旋光学公司的产品中标，被命名为XM157火控系统。根据外媒的评价，XM157火控系统是一款“革命性的智能光学和通信系统”，“将大大降低充分掌握XM5步枪和6.8×51mm混合枪弹所需的技能”，也就是说可以降低使用新型枪械的技能要求。
涡旋光学公司参与竞标的火控系统，最终中标并被命名为XM157火控系统
L 3 Harris公司参与竞标的火控系统，最终落选
XM157火控系统的主要配置有低倍率可变倍光学瞄具、显示覆盖层、激光测距仪、弹道计算机、环境传感器、激光瞄准器、数字罗盘、无线通信等，真正做到了光电火控与通信系统统的的完完美美组合。
倍率可变倍光学瞄准镜是目前流行的一类瞄准镜，图为涡旋光学公司生产的1-6×24LPVO
低倍率可变倍光学瞄准镜
XM157火控系统的光学部分是基于1-8×30低倍率可变倍光学瞄准镜（LPVO）设计的。低倍率可变倍光学瞄准镜是涡旋光学公司的主打产品，广泛应用于军警领域，单纯从光学瞄具部分来看，XM157采用了涡旋光学公司的经典设计，同时从电子数字显示部分与光学部分的结合方式来看，XM157的低倍率可变倍光学瞄准镜部分采用了分划前置（分划设置在第一焦平面上）的结构设计，无论是电子显示屏还是后备蚀刻分划都能够随着倍率的变化而缩放。
显示覆盖层
显示覆盖层即电子显示屏系统，顾名思义就是在光学景象上覆盖显示一个电子显示屏，主要利用涡旋公司的主动分划板技术（Vortex Active Reticle）实现了光学系统和电子显示屏系统的双重显示系统。该技术将电子显示图像投射到光学系统的第一焦平面上，即具有一套电子显示屏系统。
这种双重显示系统设计提高了火控系统使用的可靠性。传统的智能火控系统只带有电子显示屏系统，且这套电子显示设备依赖电池供电，如因环境等导致电池失效，则电子显示屏系统无法工作，火控系统全部失效，而像XM157这种同时带有纯光学系统和电子显示屏系统的火控系统，如果电子显示屏系统失效，还有一套光学系统可以使用。从美国陆军将光学系统称为“备用蚀刻分划”也可以看出，在未来XM157火控系统的使用中，电子显示屏系统是主要使用系统，而光学系统是作为后备系统使用。
激光测距仪及环境传感器
图为热融合成像仪在夜视仪上投射的电子显示屏，XM157火控系统的显示覆盖层应该与此原理类似
激光测距仪和环境传感器这两部分主要为弹道计算机提供弹道计算的输入数据，其中激光测距仪主要提供目标距离等数据，而环境传感器主要测量的是温度、湿度等环境气候数据。这些数据可以传输给火控系统内置的弹道计算机，供弹道计算机进行弹道计算。
弹道计算机
弹道计算机通过激光测距仪和环境传感器测得目标距离和环境气象参数，并以这些参数作为输入量进行弹道计算，得到修正量，而后在电子显示屏中显示出弹道下降量、电子分划等信息，士兵可以直接利用电子分划进行修正射击。
不过，从目前的信息来看，XM157火控系统的弹道计算机仍然没有较好地解决风偏修正问题。目前对任何弹道计算机来说，高低方向的修正（主要是弹道下降量的修正）都已经不是问题，这主要是因为高低方向的修正数据比较多且对应性比较强，例如对同样的枪和弹的组合来说，某一距离上对应的弹道下降量基本上是比较明确的，因此修正比较容易。但是风偏的修正却恰恰相反，主要是因为自然界的风是一个对射击弹道修正有着显著影响，但是又具有较强不确定性的因素，即使是在同一个射击位置、同一个射击距离上，气温、天气、时间等都会对风速、风向产生影响，从而导致风偏修正存在实时变化的问题，因此风偏修正到目前为止都是一项非常依赖于射手经验的工作。
根据现有资料推测，XM157火控系统的风偏修正采用的是风偏修正参考点的方式，即在左右方向上设计有多个风偏修正参考点，这些参考点对应的是单位风速的修正量，例如在某个距离上每个参考点对应6km/h的风速，而根据射手经验此时风速为9km/h，则只需使用第一个和第二个参考点的中间点瞄准目标即可进行手动风速修正。
总而言之，在弹道计算方面，XM157火控系统已经做到可以为射手瞄准提供较强辅助的程度，高低方向的弹道修正已经基本上为射手完成，左右方向尤其是风偏的修正也最大限度地为射手提供了辅助，已经基本使用了目前智能火控系统上能够使用的成熟技术，因为毕竟XM157火控系统的目标是在未来定型并且装备部队，因此也不太可能使用大量成熟度较低的技术。实际上目前已经有利用多普勒雷达测量三维风场，从而接近实时计算风偏的技术，但是该技术的成熟度还不高，主要表现在测量三维风场的距离还不够远，同时如果采用该技术，设备的体积可能会过于庞大，这对一款安装在枪械上供单兵使用的火控系统来说是无法接受的，因此目前XM157的配置可能是取舍后的最佳选择。
西格-绍尔公司开发的BDX系统，可通过激光测距仪测距后计算出弹道下降量并在光学瞄准镜瞄准景象内显示修正后的瞄准点，而XM157兼具两者的功能
带风偏修正参考点的光学瞄具分划，分别对应风速为16km/h和32km/h，推测XM157火控系统也可能采用了类似的设计
激光瞄准器
XM157火控系统的激光瞄准器包括可见激光瞄准和红外瞄准两部分。这一功能基本上可以取代目前美军所装备的各种枪装小型激光指示器。这种多功能集合式的火控设计可以尽可能多地减少枪械上安装设备的数量，不仅可以减轻后勤保障的压力尤其是电源的保障压力，还可以减少设备种类，避免士兵面对过多的设备，尤其是在战争等高压力情况下的设备误操作情况。
数字罗盘
数字罗盘技术是目前美军在夜视仪、火控系统等设备上使用较多的一项技术，直观地来看，即可以在显示屏上显示目前的朝向和方位，从而向士兵提供方向等参考，这一点与一些主流射击游戏中的电子罗盘一样，士兵可以看到目前自己所在的朝向，同时借助电子罗盘还可以与其他战友及时高效地分享战场态势，例如此前分享战场态势多使用“目标在几点钟位置”的说法，但是因为可能存在每个人朝向不同的情况，例如士兵A的2点钟方向很可能是士兵B的1点钟方向，这样就很容易产生混淆；
而使用数字罗盘后，士兵A和士兵B就处在同一个坐标系内，可以使用“目标在55°”这种说法，而无论士兵A和士兵B的朝向如何，在两者的数字罗盘中，“55°”都指的是同一个方向。
美军夜视仪中的电子罗盘显示，可以直观看出士兵目前朝向为43°，XM157火控系统也具备此项功能
无线通信
除了显示瞄准修正点外，显示覆盖层还可作为单兵计算机等设备的显示屏使用。这主要得益于XM157火控系统具备无线通信模块。
就目前来看，士兵使用的单兵计算机（目前多为手机样式）采用的主流携带和使用位置是战术背心前面板，使用一个可折叠式的携带包安装。不使用时将其折叠起来携带，使用时可以快速翻转，士兵只需低头即可快速看到并操作使用单兵计算机。但是这种使用方法意味着士兵在使用单兵计算机时必须离开瞄准位置，从而存在无法快速响应射击等问题。
主流单兵计算机安装在防弹衣前面板位置，使用时需要低头注视屏幕
而增加无线通信模块以后，得益于XM157火控系统还具备电子显示屏，这样就可以利用电子显示屏作为单兵计算机的显示屏使用，从而实现以单兵计算机显示屏为主，火控系统显示屏为辅的使用方法，单兵计算机可以将一些主要的信息通过无线通信系统发送到火控系统，并在火控系统的电子显示屏中显示出来，如航路点、已经识别的目标以及火力打击区域等信息，这些都是对作战有着重要影响的信息，而其他相对不重要的信息不必显示，否则不仅起不到帮助士兵获取信息的作用，还会因为信息过多对士兵造成困扰。
其他设计
可靠性方面，XM157火控系统已经进行了非常严苛的跌落试验、极端高低温试验、浸水试验以及数万发的实弹测试，目前XM157火控系统采用的生产方式是分包制，即在美国集合了一批航空机械制造商以及光学、镜头制造商为涡旋光学公司制造XM157的部分零部件，最后在涡流光学公司总部进行总装。
操作控制方面，XM157火控系统设计有多处旋钮和按键以实现对火控系统的操作控制，此外XM157还设计有通过线缆连接可拆卸的小键盘，以辅助士兵操作XM157火控系统。
XM157火控系统确实做到了将光学、电子和通信等功能和模块结合到一起，从技术指标上来说实现了多功能合一，可以取代美军现役装备的激光指示器、光学瞄具、气象测量仪、激光测距仪、弹道计算机等设备，由于具有无线通信功能，未来还可能与美军正在研制的新型夜视仪等设备连接，但是其功能是否达到了外媒所说的“革命性”，仍然有待时间验证。
汽车上的HUD抬头显示系统，可以显示导航点、自行车等信息，XM157也有类似功能，可以显示出航路点、已经识别的目标以及开火区域等信息
XM157火控系统安装在枪械上，看起来比纯光学瞄准镜稍大稍重，其可取代原本安装的激光测距仪和激光指示器等装备，枪械总系统的质量并不会增加太多
为了完成测距或激光指示等工作，士兵此前可能需要同时安装多个设备，XM157火控系统可以将这些设备全部取代
美军正在测试新型夜视仪及瞄准具，未来XM157火控系统也可与这些智能设备相连，从而形成一个系统，提升士兵的数字化和信息化能力
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