Gyroskopický zaměřovač

Autoři simulátoru IL-2 Sturmovik pracují na dalším díle své série s názvem Battle of Bodenplatte. Její součástí budou také spojenecké letouny ze závěrečných měsíců válečného konfliktu vybavené gyroskopickým zaměřovačem. Dovolím si zde nyní publikovat překlad z aktuálního vydání „Developer’s Diary“ od Kirilla Konnova, který pracuje v týmu vývojářů na pozici engineer-programmer a který je autorem gyroskopického zaměřovače v simulátoru:

Gyroskopický zaměřovač je poměrně sofistikované zařízení schopné automaticky počítat a korigovat úhel předsazení pro střelbu na pohybující se cíl. Pokusy zkonstruovat takové zařízení započali ještě před válkou v Německu a Velké Británii, avšak první funkční zařízení se objevilo až v r. 1941.

Předpokladem je úvaha, že rychlosti vlastního a nepřátelského letadla se při přiblížení na dostřel zhruba rovnají, a proto je potřebný úhel předsazení v přímém poměru k úhlové rychlosti cíle. Abychom tedy mohli spočítat úhel předsazení cíle, jsou v kterémkoliv okamžiku pro jeho určení nezbytné tři hodnoty: vzdálenost k cíli, doba letu projektilu než zasáhne cíl a úhlová rychlost vlastního letadla.

Vzdálenost od cíle určoval sám pilot, proto byl součástí gyroskopického zaměřovače jednoduchý optický detektor vzdálenosti – když pilot otáčel knoflíkem na úpravu vzdálenosti, měnil se průměr záchytého kruhu v zaměřovači. Pokud pilot správně určil velikost cíle (rozpětí jeho křídel), což se provádělo jiným knoflíkem, pak seřízením průměru záchytného kruhu do stejné velikosti, jakou má pod daným úhlem viditelný cíl, byla efektivně určena správná vzdálenost cíle.

Čas, který projektil potřebuje k dosažení cíle, je napevno zabudován v konstrukci zařízení, takže jeho úprava není možná. Úhlová rychlost vlastního letounu je stejná, jako úhlová rychlost samotné zbraně.

Jakým způsobem však za použití těchto hodnot vypočítat správný úhel předsazení? V té době neexistovaly žádné počítače v dnešním slova smyslu, a proto musel být vymyšlen poměrně složitý optomechanický systém. Ten byl tvořen kulatým zrcátkem připojeným volně na gyroskop.

Rotor gyroskopu se otáčel v magnetickém poli tvořeném indukovanými cívkami. Proud v cívkách byl upravován podle nastavené vzdálenosti cíle  a výsledná odchylka od osy vlastního letounu v průběhu točení směrem na cíl se následně promítala na sklíčko zaměřovače v podobě záchytného kruhu. Pozice kruhu na sklíčku pak odpovídala správnému úhlu předsazení.

Gyroskopický zaměřovač měl čtyři módy: fixní kruh jako u běžného optického zameřovače, fixní kruh i záchytný kruh od gyroskpického zařízení, samotný záchytný kruh a noční mód. V případě nočního módu se předsazení na cíl počítalo pro fixní vzdálenost 150 yardů a případná volba vzdálenosti pilotem byla ignorována (nicméně optická detekce vzdálenosti cíle zůstávala i v tomto módu funkční).

Podle historických údajů byla průměrná přesnost zásahů ve stejném typu letounu za použití gyroskopického zaměřovače G. G. S. Mk. II D více než dvojnásobě vyšší nežli při použití klasického optického (kolimátorového) zaměřovače. Základní principy, na jejichž základě byl tento zaměřovač zkonstruován, se používaly při vývoji modernějších typů zaměřovačů a zaměřovacích zařízení po další desetiletí a to až do 70. let minulého století.

Když jsem analyzoval úroveň komplexnosti a nepředvídatelnosti interních procesů tohoto zařízení (mnoho součástí zaměřovače je ve skutečnosti vzájemně provázáno a slouží tak více než jednomu účelu), rozhodl jsem se, že budu v simulátoru modelovat celý systém tak, „jak je“, tedy bez jakýcholi významějších zjednodušení. Chování zaměřovače v simulátoru proto odpovídá chování reálného zaměřovače v maximální možné míře.