美軍60年代為狙擊步槍開發機械計算機瞄準鏡，慘遭失敗最終淘汰

M21和M40狙擊步槍的瞄準鏡都來自雷德菲爾德的一款新型狩獵用瞄準鏡，放大倍率3-9倍可調，物鏡直徑40mm；它通過大直徑的物鏡鏡頭和變倍系統，實現兼得近距離大視場和遠距離的高倍率觀察能力。不同的地方在於M21的瞄準鏡在結構上進行了較大的改動，在更改了一些內部設計和外加了彈道調節機構以後，稱為ART（Automatic Ranging and Trajectory，自動測距及修正彈道）瞄準鏡。

無論定倍還是變倍，瞄準鏡的基本測距原理，都是通過分劃標誌與已知尺寸的物體進行對比，然後根據相似三角形原理推算出距離。因此對於ART這種後置分劃（分劃板位於變倍鏡組後方）的瞄準鏡，在分劃標誌大小無法改變的情況下，想求得距離就只能不斷調節瞄準鏡的放大倍率，縮放標誌物在視野中的大小。

圖：後置分劃不會隨著倍率縮放而改變大小

在同一放大倍率下，被觀察的同一物體顯得越大，距離也就越近；顯得越小，那麼距離也就越遠。當一個特定尺寸物體的大小，隨著倍率改變縮放到正好能被分劃卡住時，它就一定處在一個與放大倍率存在特定對應關係的距離上。在ART瞄準鏡完全出於軍事狙擊需求而設計的新分劃中，這個「特定尺寸物體」就被確定為士兵的上半身。

在ART的十字線分劃中，垂直標線上的兩個標尺之間距離為0.76米，代表著多數士兵從腰間到頭頂的大致高度。ART的測距設計就是通過不斷的調節放大倍率，使目標的上半身正好能被這兩個標尺卡住；此時放大倍率的數字就對應著目標與狙擊手間的大致距離。比如在3倍放大倍率時正好卡住目標，距離就是300碼；而9倍放大倍率則代表900碼。

圖：ART瞄準鏡的分劃

萊瑟伍德提出的ART瞄準鏡改進方案，正是建立在這种放大倍率和測距結果相對應的基礎上。它通過外加的機械結構實現同步修正彈道功能，把測距和彈道的高低調節過程合二為一，成功的獲得了儘可能快的反應、開火速度；但它自身的一些致命缺陷，又最終使它在軍事狙擊領域被完全淘汰。

五：ART結構和優點

圖：瞄準線和彈道相交

如同上圖，對於步槍射手來說光線是直線傳播的，而子彈飛行的彈道軌跡卻是受重力和外界氣流影響形成的一條拋物線。在精確射擊的過程中，狙擊手必須要根據特定規律調整瞄準線的高低和水平角度；如果修正完成的準確順利，那麼瞄準線與目標的相交點也將成為子彈的落點。在瞄準鏡上，這個過程通過分劃的上下、左右偏移來實現。

圖：瞄準鏡彈道調節機構的不同形式

從歷史主流來說，瞄準鏡實現彈道的高低調節上先後經歷了外部調節、內部調節兩種方式。在早期時代，瞄準鏡內部的分劃是固定式的，彈道調節只能通過外部螺栓來抬高降低、或是左右偏移整個瞄準鏡筒身實現。內部調節式在結構原理上大致相同，也是在彈簧的支撐下，依靠螺栓來控制分劃筒的高低左右，但是在技術實現難度上要高的多。上圖左側是外部調節結構的實物；中間和右側是內部調節式結構的示意圖與實物對比——淺黃色部分是支撐分劃筒的45度彈簧片（可以同時兼顧兩個方向的支撐受力）。

圖：ART瞄準鏡。1：鏡座銷軸。2：鏡座下體。3:鏡座上體。4：彈道調節凸台。5：彈道調節凸輪。6：變倍環。

ART結構正是由傳統的外部彈道調節設計演變而來。它的瞄準鏡座是由上下兩部分組成的半活動結構，上體（圖3）負責夾持瞄準鏡，下體（圖2）用於將自身牢固的連接在步槍機匣上。上體被容納、限制在下體的凹槽中，兩者通過前端的鏡座銷軸（圖1）連接；上體和被夾持的瞄準鏡圍繞這根銷軸可以進行小幅度的偏轉，以實現瞄準鏡角度的抬高和降低。

偏轉過程由經過修改的後置分劃變倍瞄準鏡和鏡座下體共同作用完成：瞄準鏡的變倍環（圖6）上設置了一個各處直徑不等的彈道調節凸輪（圖5），而這個凸輪又被鏡座下體上的彈道調節凸台（圖4）頂住。當變倍環轉動時，瞄準鏡自身也會隨著放大倍數的縮小、放大而不斷被轉動的彈道調節凸輪所降低、抬高。

圖：外部彈道調節機構特寫，變倍環上註明了適用彈種為M118 NM彈

這種設計的目的在於，使用ART的狙擊手在通過縮放倍率，完成用分劃卡住目標的測距過程時，瞄準鏡也會自動的完成相應距離的彈道修正過程。不僅在整個測距過程中，目標始終處於分劃的中心位置，對於射擊異常有利；而且在較為理想的條件下，比如無風、目標靜止，狙擊手和目標之間高度差很小，不需要過多修正彈道時，狙擊手無須知道目標的實際距離就可以直接開火射擊。也正是因為這一點，ART在針對雷德菲爾德3-9X40瞄準鏡的修改中，將其自動顯示距離數字的功能和相關結構去除掉了（詳細內容會在以後關於M40的文章中介紹）。

從提高狙擊手的測距能力和開火速度方面看，ART獲得了預期的成功。在裝備ART瞄準鏡以後，M21和SVD步槍的性能對比發生了顛覆性的改變。M21步槍在所有的距離上，不論是觀察能力、瞄準射擊精度，還是反應速度上都佔據了壓倒性的優勢。美國著名狙擊手教官約翰·普萊斯特曾經盛讚，當ART結構測距與彈道修正合一的便利性能夠順利發揮時，會使狙擊手感到自己「無所不能」。

六：ART結構的缺陷

美軍後來在ART的基礎上改進出了ART-II瞄準鏡，這主要出於兩個方面的原因：其一是要為狙擊手提供夜視瞄準能力，由於體積上的巨大差異，ART的原設計並不能兼容微光瞄準鏡的安裝。ART-II為此修改了鏡座設計，將原來的鏡座下體拆分成兩個部分，以提供一個通用導軌；ART-II瞄準鏡和微光瞄準儀都可以通過拇指螺栓（可以手擰固定）在這個導軌上進行快速拆卸安裝、更換。

圖：ART-II瞄準鏡

另一個方面是ART的放大倍率與彈道修正被鎖定在了一起，很多時候對狙擊手的觀察瞄準形成了限制；比如一般來說500碼距離上只能用5倍放大倍率，而300碼上就只能用3倍放大倍率。違背這個規律進行操作時，比如在100碼距離上用9倍的放大倍率觀察瞄準目標，實際上就產生了高達800碼的測距/彈道修正誤差。

在這種彈著點處於視野邊緣，甚至視野以外的條件下，如果狙擊手不具備非常豐富的經驗，幾乎不可能命中目標。ART-II為此修改了瞄準鏡的設計，變倍環可以和彈道調節凸輪可以分離；這樣射手就可以在同一射程上使用不同的放大倍率，但同時也會喪失彈道自動修正功能。此外對分劃也做了改動，有限的增強了測距能力。

ART-II的改進並沒有從根本上解決ART結構的缺陷，老約翰在稱讚ART性能的同時，一樣對它的缺陷叫苦不已。由於同時擁有內部和外部彈道調節機構，ART瞄準鏡的安裝和校正歸零是一件相當困難的事情；在校正瞄準線的過程中必須進行過量的水平修正——這時候瞄準鏡的水平調節旋鈕上已經沒有了刻度，具體調節了多少狙擊手本人都說不清楚。即使是一個經驗豐富的狙擊手，要真正準確的將ART瞄準鏡歸零，也通常要花上3個小時的時間。

尤其是在ART-II引入快速瞄準鏡拆卸設計以後，這種過量而且沒有精確刻度的風偏調節會使更換瞄準鏡後的校正工作變得極為複雜。狙擊手們提出的明確對策就是在校正好ART-II瞄準鏡以後，絕對不要隨意拆卸。不幸的是，越南戰場的實戰經驗證明，使用M21的狙擊手晝夜交替執行任務，白天使用白光瞄準鏡，晚上使用夜視瞄準儀是很常見的事情。瞄準鏡歸零校正的複雜困難，使得相當數量的M21步槍並不能以最佳的性能狀態投入實戰。

但最為致命而且不可克服的一點是，ART設計中瞄準鏡與槍械之間採用了半活動連接；每一次射擊過程中，瞄準鏡的位置和角度都會產生一定幅度的無規律變化。在60年代，由於瞄準鏡（尤其是結構複雜的變倍瞄準鏡）自身的光學機械性能有限，這個缺陷尚不明顯；但在進入80年代以後，它對於瞄準精度的損害就變得相當嚴重了。這才是ART結構後來在軍事和警務領域被全面淘汰的真正原因，和測距方式毫無關係。

圖：ART M1000，採用密位測距分劃。