美军60年代为狙击步枪开发机械计算机瞄准镜，惨遭失败

M21和M40狙击步枪的瞄准镜都来自雷德菲尔德的一款新型狩猎用瞄准镜，放大倍率3-9倍可调，物镜直径40mm；它通过大直径的物镜镜头和变倍系统，实现兼得近距离大视场和远距离的高倍率观察能力。不同的地方在于M21的瞄准镜在结构上进行了较大的改动，在更改了一些内部设计和外加了弹道调节机构以后，称为ART（Automatic Ranging and Trajectory，自动测距及修正弹道）瞄准镜。

无论定倍还是变倍，瞄准镜的基本测距原理，都是通过分划标志与已知尺寸的物体进行对比，然后根据相似三角形原理推算出距离。因此对于ART这种后置分划（分划板位于变倍镜组后方）的瞄准镜，在分划标志大小无法改变的情况下，想求得距离就只能不断调节瞄准镜的放大倍率，缩放标志物在视野中的大小。

图：后置分划不会随着倍率缩放而改变大小

在同一放大倍率下，被观察的同一物体显得越大，距离也就越近；显得越小，那么距离也就越远。当一个特定尺寸物体的大小，随着倍率改变缩放到正好能被分划卡住时，它就一定处在一个与放大倍率存在特定对应关系的距离上。在ART瞄准镜完全出于军事狙击需求而设计的新分划中，这个“特定尺寸物体”就被确定为士兵的上半身。

在ART的十字线分划中，垂直标线上的两个标尺之间距离为0.76米，代表着多数士兵从腰间到头顶的大致高度。ART的测距设计就是通过不断的调节放大倍率，使目标的上半身正好能被这两个标尺卡住；此时放大倍率的数字就对应着目标与狙击手间的大致距离。比如在3倍放大倍率时正好卡住目标，距离就是300码；而9倍放大倍率则代表900码。

图：ART瞄准镜的分划

莱瑟伍德提出的ART瞄准镜改进方案，正是建立在这种放大倍率和测距结果相对应的基础上。它通过外加的机械结构实现同步修正弹道功能，把测距和弹道的高低调节过程合二为一，成功的获得了尽可能快的反应、开火速度；但它自身的一些致命缺陷，又最终使它在军事狙击领域被完全淘汰。

五：ART结构和优点

图：瞄准线和弹道相交

如同上图，对于步枪射手来说光线是直线传播的，而子弹飞行的弹道轨迹却是受重力和外界气流影响形成的一条抛物线。在精确射击的过程中，狙击手必须要根据特定规律调整瞄准线的高低和水平角度；如果修正完成的准确顺利，那么瞄准线与目标的相交点也将成为子弹的落点。在瞄准镜上，这个过程通过分划的上下、左右偏移来实现。

图：瞄准镜弹道调节机构的不同形式

从历史主流来说，瞄准镜实现弹道的高低调节上先后经历了外部调节、内部调节两种方式。在早期时代，瞄准镜内部的分划是固定式的，弹道调节只能通过外部螺栓来抬高降低、或是左右偏移整个瞄准镜筒身实现。内部调节式在结构原理上大致相同，也是在弹簧的支撑下，依靠螺栓来控制分划筒的高低左右，但是在技术实现难度上要高的多。上图左侧是外部调节结构的实物；中间和右侧是内部调节式结构的示意图与实物对比——浅黄色部分是支撑分划筒的45度弹簧片（可以同时兼顾两个方向的支撑受力）。

图：ART瞄准镜。1：镜座销轴。2：镜座下体。3:镜座上体。4：弹道调节凸台。5：弹道调节凸轮。6：变倍环。

ART结构正是由传统的外部弹道调节设计演变而来。它的瞄准镜座是由上下两部分组成的半活动结构，上体（图3）负责夹持瞄准镜，下体（图2）用于将自身牢固的连接在步枪机匣上。上体被容纳、限制在下体的凹槽中，两者通过前端的镜座销轴（图1）连接；上体和被夹持的瞄准镜围绕这根销轴可以进行小幅度的偏转，以实现瞄准镜角度的抬高和降低。

偏转过程由经过修改的后置分划变倍瞄准镜和镜座下体共同作用完成：瞄准镜的变倍环（图6）上设置了一个各处直径不等的弹道调节凸轮（图5），而这个凸轮又被镜座下体上的弹道调节凸台（图4）顶住。当变倍环转动时，瞄准镜自身也会随着放大倍数的缩小、放大而不断被转动的弹道调节凸轮所降低、抬高。

图：外部弹道调节机构特写，变倍环上注明了适用弹种为M118 NM弹

这种设计的目的在于，使用ART的狙击手在通过缩放倍率，完成用分划卡住目标的测距过程时，瞄准镜也会自动的完成相应距离的弹道修正过程。不仅在整个测距过程中，目标始终处于分划的中心位置，对于射击异常有利；而且在较为理想的条件下，比如无风、目标静止，狙击手和目标之间高度差很小，不需要过多修正弹道时，狙击手无须知道目标的实际距离就可以直接开火射击。也正是因为这一点，ART在针对雷德菲尔德3-9X40瞄准镜的修改中，将其自动显示距离数字的功能和相关结构去除掉了（详细内容会在以后关于M40的文章中介绍）。

从提高狙击手的测距能力和开火速度方面看，ART获得了预期的成功。在装备ART瞄准镜以后，M21和SVD步枪的性能对比发生了颠覆性的改变。M21步枪在所有的距离上，不论是观察能力、瞄准射击精度，还是反应速度上都占据了压倒性的优势。美国著名狙击手教官约翰·普莱斯特曾经盛赞，当ART结构测距与弹道修正合一的便利性能够顺利发挥时，会使狙击手感到自己“无所不能”。

六：ART结构的缺陷

美军后来在ART的基础上改进出了ART-II瞄准镜，这主要出于两个方面的原因：其一是要为狙击手提供夜视瞄准能力，由于体积上的巨大差异，ART的原设计并不能兼容微光瞄准镜的安装。ART-II为此修改了镜座设计，将原来的镜座下体拆分成两个部分，以提供一个通用导轨；ART-II瞄准镜和微光瞄准仪都可以通过拇指螺栓（可以手拧固定）在这个导轨上进行快速拆卸安装、更换。

图：ART-II瞄准镜

另一个方面是ART的放大倍率与弹道修正被锁定在了一起，很多时候对狙击手的观察瞄准形成了限制；比如一般来说500码距离上只能用5倍放大倍率，而300码上就只能用3倍放大倍率。违背这个规律进行操作时，比如在100码距离上用9倍的放大倍率观察瞄准目标，实际上就产生了高达800码的测距/弹道修正误差。

在这种弹着点处于视野边缘，甚至视野以外的条件下，如果狙击手不具备非常丰富的经验，几乎不可能命中目标。ART-II为此修改了瞄准镜的设计，变倍环可以和弹道调节凸轮可以分离；这样射手就可以在同一射程上使用不同的放大倍率，但同时也会丧失弹道自动修正功能。此外对分划也做了改动，有限的增强了测距能力。

ART-II的改进并没有从根本上解决ART结构的缺陷，老约翰在称赞ART性能的同时，一样对它的缺陷叫苦不已。由于同时拥有内部和外部弹道调节机构，ART瞄准镜的安装和校正归零是一件相当困难的事情；在校正瞄准线的过程中必须进行过量的水平修正——这时候瞄准镜的水平调节旋钮上已经没有了刻度，具体调节了多少狙击手本人都说不清楚。即使是一个经验丰富的狙击手，要真正准确的将ART瞄准镜归零，也通常要花上3个小时的时间。

尤其是在ART-II引入快速瞄准镜拆卸设计以后，这种过量而且没有精确刻度的风偏调节会使更换瞄准镜后的校正工作变得极为复杂。狙击手们提出的明确对策就是在校正好ART-II瞄准镜以后，绝对不要随意拆卸。不幸的是，越南战场的实战经验证明，使用M21的狙击手昼夜交替执行任务，白天使用白光瞄准镜，晚上使用夜视瞄准仪是很常见的事情。瞄准镜归零校正的复杂困难，使得相当数量的M21步枪并不能以最佳的性能状态投入实战。

但最为致命而且不可克服的一点是，ART设计中瞄准镜与枪械之间采用了半活动连接；每一次射击过程中，瞄准镜的位置和角度都会产生一定幅度的无规律变化。在60年代，由于瞄准镜（尤其是结构复杂的变倍瞄准镜）自身的光学机械性能有限，这个缺陷尚不明显；但在进入80年代以后，它对于瞄准精度的损害就变得相当严重了。这才是ART结构后来在军事和警务领域被全面淘汰的真正原因，和测距方式毫无关系。

图：ART M1000，采用密位测距分划。