מערכת בקרת אש

[שמאל|ממוזער| תותח [נ"מ גרמני 88 מ"מ Flak עם מחשב בקרת אש ממלחמת העולם השנייה. מוצג במוזיאון המלחמה הקנדי.]]
**מערכת בקרת אש** (באנגלית: **Fire-control system**; ראשי תיבות של **FCS**) מורכבת ממספר רכיבים הפועלים יחד, והיא כוללת בדרך כלל מחשב לביצוע חישובי הכוונת התותח על פי נתונים ממכוון אופטי או ממכ"ם בקרת אש, המסייע למערכת הנשק במדידת נתוני המטרה ובביצוע טיווח על פי תצפית נפילות פגזים בקרבת המטרה עד לפגיעה בה. המערכת מבצעת את אותה משימה כמו מפעיל תותח אנושי (תותחן) המכוון ידנית את זוויות הכיוון וההגבהה (ביחס למישור האופקי) לתותח ויורה בנשק, אך תפקידה לעשות זאת מהר יותר ומדויק יותר.

## בקרת אש ימית

### מקורות
מערכות בקרת האש המקוריות בעבר פותחו עבור ספינות.

ההיסטוריה המוקדמת של בקרת האש הימית נשלטה על ידי העסקה באש תותחים של מטרות בטווח ראייה (המכונה גם אש ישירה). למעשה, רוב ההעסקות הימיות באש תותחים לפני 1800 נערכו בטווחים של . גם  במהלך מלחמת האזרחים האמריקאית במחצית השניה של המאה ה-19, נערך הקרב המפורסם בין ספינת הצפון - USS מוניטור וספינת הדרום -  בטווח של פחות מ - .

בתחילה הוכוונו התותחים בטכניקה של איתור ארטילריה. זהו כלל ירי בתותח לעבר המטרה, התבוננות בנקודת הפגיעה של הקליע (נפילת ירייה) ותיקון המטרה בהתבסס על המקום בו נצפתה הנחיתה של הפגז, דבר אשר הפך קשה יותר ויותר ככל שטווח התותח גדל.

בין מלחמת האזרחים האמריקאית ל-1905, נעשו שיפורים קטנים רבים, כגון כוונות טלסקופיות ומדי טווח אופטיים, במערכת בקרת האש. היו גם שיפורים נוהליים, כמו שימוש בלוחות או  תנועת ומיקום הספינות המעסיקות באש והמטרה/ות, כדי לחזות ידנית את מיקומה של כל ספינה בכל מהלך ההעסקה.

שיפורים טכניים מהירים בסוף המאה ה-19 הגדילו מאוד את הטווח שבו היה אפשרי ירי יעיל. קני תותח משופרים עם קוטר גדול הרבה יותר גדול שיורים פגזי נפץ בעלי משקל יחסי קל יותר (בהשוואה לכדורי מתכת) הגדילו במידה רבה את טווח התותחים עד שהבעיה העיקרית הפכה להכווין אותם בזמן שהספינה מטלטלת על הגלים. בעיה זו נפתרה עם הכנסת הגירוסקופ, שתיקן את התנועה הזו וסיפק דיוק של חלקי מעלה (בזוויות של , גלגול, ועילרוד). תותחים היו כעת חופשיים לגדול לכל גודל, ובמהירות עלו בקוטר מעל  עד תחילת המאה ה-20. תותחים אלו היו מסוגלים לירות לטווח כה גדול עד שהמגבלה העיקרית הפכה להיות ראיית המטרה, מה שהוביל לשימוש בציוד המותקן על גבי תרנים גבוהים (מכוון) על ספינות להכוונת האש.

שיפור טכני נוסף היה הכנסת טורבינת הקיטור שהגדילה מאוד את ביצועי הספינות. ספינות מוקדמות יותר המונעות בבורג היו מסוגלות להגיע למהירות של 16 קשר, אבל ספינות הטורבינה הגדולות הראשונות היו מסוגלות להגיע ל-20 קשר. משמעות ביצועי המהירות בשילוב עם הטווח הארוך יותר של התותחים הייתה שספינת המטרה יכלה לנוע מרחק ניכר, עד כדי מספר אורכי ספינה, בין זמן ירי הפגזים לנפילתם על המטרה או לידה. אי אפשר היה עוד *להסתפק בהכוונה על פי העין (בראיה)* לעבר המטרה עם סיכוי נמוך מאד לדיוק בפגיעה. יתרה מכך, בהעסקות ימיות היה גם צורך לשלוט בירי של כמה תותחים בו זמנית (מטח).

בקרת אש בתותחים ימיים עשויה להיות כרוכה בשלוש רמות מורכבות. הרמה הראשונה היא, שליטה מקומית אשר מקורה בנשק של תותחים פרימיטיביים שכוונו על ידי צוותי התותחים הבודדים. ברמה השנייה, מכוון מרכזי - מנהל ומכוון את כל התותחים על הספינה למטרה אחת. ברמה השלישית, מבוצע ירי מתואם ממערך של ספינות לעבר מטרה בודדת - היה מוקד של פעולות צי ספינות הקרב. זאת יחד עם ביצוע תיקונים עבור מהירות וכיוון רוח, תיקון עבור גלגול ועילרוד יחד עם תיזמון רגע הירי של כל תותחי הספינה, טמפרטורת מחסני אבק השריפה, סחיפה של קליעים (בליסטיקה), קוטר קדח (קליבר) של כל קנה תותח בודד המותאם לשחיקה בהתאם לכמות הפגזים שנורו ממנו (תיקון זה  מומש גם על ידי מדידת מהירות הלוע של הקליע), וקצב שינוי הטווח יחד עם שינויים נוספים לפתרון דיוק הירי המבוסס בהתבוננות ותיקון עקב שגיאות בטווח וכיוון לפי תצפית ומדידת שגיאות של נפילות קודמות (טיווח).

תוצאת החישוב עם כל הנתונים המתקבלים עבור חישוב נקודת העתיד אליה יש לבצע את הירי, הידועה גם כפתרון משוואת הירי, יוזרמו בחזרה כנתונים פרטניים אל כל הצריחים לצורך הנחיה בדיוק הנדרש לפגיעה במטרה. אם הפגזים החמיצו את המטרה, צופה יכול לחשב כמה רחוק הוא החטיא ולאיזה כיוון, והמידע הזה יכול להיות מוזן חזרה למחשב יחד עם כל שינוי ביתר המידע לפני ניסיון ירייה נוספת.

### מלחמת העולם הראשונה
לאחר מכן הופעלו מחשבונים מכניים מתוחכמים יותר ויותר להנחיית התותח מתאימה, בדרך כלל עם מבחנים שונים ואיתור מיקום (כיוון בעיקר) ומרחק שנשלחו לשולחן סימון ותכנון מרכזי עמוק בתוך הספינה. שם צוות בקרי האש הזינו את המיקום, המהירות והכיוון של הספינה והמטרה שלה, וכן התאמות שונות לאפקט קוריוליס, השפעות מזג האוויר באוויר והתאמות נוספות. בסביבות 1905 החלו להיות זמינים עזרי בקרת אש מכניים, כגון ,  (שהיה גם חלק משולחן דרייר), ושעון ארגו, אך למכשירים אלה נדרשו מספר שנים עד שנפרסו לשימוש באופן נרחב. מכשירים אלה היו תצורות מוקדמות של שולחנות בקרת אש (בשמם המקורי: עוקבי טווח).

 וסר  פיתחו באופן עצמאי את המערכות הראשונות מסוג זה. פולן החל לעבוד על הבעיה לאחר שציין את הדיוק הגרוע של ארטילריה ימית באימון ירי ליד מלטה בשנת 1900. לורד קלווין, הנחשב באופן נרחב כמדען המוביל בבריטניה, הציע לראשונה להשתמש במחשב אנלוגי כדי לפתור את המשוואות הנובעות מהתנועה היחסית של הספינות המעורבות בקרב וההשהיה עקב זמן המעוף של טיסת הפגז עד למטרה כדי כדי לשפר את חיזוי מיקום המטרה בזמן הפגיעה ולחשב את הכיוון והגבהה המתאימים לתותחים  כך שהפגז יפגע במטרה במיקומה החזוי העתידי.

פולן התכוון לייצר מחשב מכני משולב ורישום אוטומטי של טווחים וקצבים לשימוש בבקרת אש מרכזית. כדי לקבל נתונים מדויקים של מיקום המטרה והתנועה היחסית, פולן פיתח יחידת רישום (או שרטוט) כדי ללכוד נתונים אלה. לכך הוא הוסיף גירוסקופ כדי לאפשר את התיקון עבור הסיבסוב של הספינה היורה. כמו יחידת הרישום, גם הגירוסקופ הפרימיטיבי של אותה תקופה דרש פיתוח משמעותי כדי לספק תפוקה רציפה ואמינה של הנתונים שלו. למרות שהניסויים ב-1905 וב-1906 לא צלחו, הם הראו הבטחה. פולן זכה לעידוד במאמציו על ידי דמותם העולה במהירות של אדמירל ג'קי פישר, אדמירל  ומנהל החימוש הימי של תותחים והטורפדות (DNO), ג'ון ג'ליקו. פולן המשיך בעבודתו, כאשר מדי פעם בוצעו בדיקות בספינות מלחמה של הצי המלכותי.

בינתיים, קבוצה בראשות דרייר תכננה מערכת דומה. למרות ששתי המערכות הוזמנו עבור ספינות חדשות וקיימות של הצי המלכותי הבריטי, מערכת דרייר נמצאה בסופו של דבר מתאימה ביותר עבור הצי המלכותי עם דגם סימן IV* של המערכת. התוספת של בקרת מכוון הקלה על הפיכתה למערכת בקרת אש מלאה ומעשית עבור ספינות מלחמת העולם הראשונה, ורוב הספינות העקריות של הצי המלכותי הותקנו כך עד אמצע 1916. המכוון מוקם בנקודה גבוהה מעל הספינה, שם למפעילים הייתה ראות טובה הרבה יותר על פני כל ציוד הנמצא בצריח או עליו. המערכת גם הצליחה לתאם את אש הצריחים כך שהאש המשולבת שלהם עבדה יחד. זה שיפר את ההכוונה, יחד עם מדי טווח אופטיים גדולים יותר ששיפרו את הערכת מיקומו של האויב בזמן הירי. המערכת הוחלפה בסופו של דבר ב- המשופר עבור ספינות שנבנו לאחר 1927.
[שמאל|ממוזער| שולחן בקרת אש של אדמירליות בתחנת השידור של [אה"מ בלפסט|HMS ''Belfast''.]]

### מלחמת העולם השנייה
במהלך חיי השירות הארוכים שלהם, עודכנו עוקבי הטווח לעיתים קרובות ככל שהתקדמה הטכנולוגיה, עד מלחמת העולם השנייה הם היוו חלק קריטי ממערכת בקרת אש משולבת. שילוב המכ"ם במערכת בקרת האש בתחילת מלחמת העולם השנייה סיפק לספינות את היכולת לבצע פעולות ירי יעילות לטווח ארוך במזג אוויר גרוע ובלילה. מידע נוסף על מערכות בקרת אש של חיל הים האמריקני, ראה תחת הערך מערכת בקרת אש ימית.

השימוש בירי מבוקר מכוון, יחד עם מחשב בקרת האש, העביר את השליטה על הנחיית התותח מהצריחים הבודדים למיקום מרכזי; אם כי עדיין נשמרה אפשרות שליטה מקומית במוצבי תותחים בודדים וצריחים מרובי-תותחים כאשר נזקים במהלך קרב הגבילו העברת מידע המבוסס על הכוונה מהמכוון (השליטה המקומית התבססה על גרסאות בקרת אש פשוטות יותר המכונות "טבלאות צריחים" בצי המלכותי). תותחים יכולים לירות במטחים מתוכננים, כאשר כל תותח נותן מסלול מעט שונה. פיזור הירי שנגרם על ידי הבדלים בין תותחים בודדים, קליעים בודדים, רצפי זמן הצתת אבקה ועיוות חולף של מבנה הספינה משפיעים בצורה בלתי רצויה על דיוק הירי בטווחי העסקה ימיים טיפוסיים. למכוונים גבוהים, המותקנים במבנה העילי של הספינה הייתה ראות טובה יותר של האויב מאשר כוונת אשר מותקנת על גבי הצריח, והצוות שהפעיל את המכוונים היה מרוחק מהקול וההלם של התותחים. מכווני בקרת האש היו בעלי חשיבות גבוהה עבור מערכת בקרת האש. קצוות מדי הטווח האופטיים שלהם בלטו מצידיהם, והעניקו להם מראה ייחודי.

גורמים בליסטיים בלתי מדודים ובלתי נשלטים, כמו טמפרטורת בגובה רב, לחות, לחץ ברומטרי, כיוון רוח ומהירות, דרשו התאמה סופית באמצעות תצפית על מיקום נפילת הפגז. מדידת טווח ראייה (של מטרה וגם של נתזי מים מנפילות הפגז) היה קשה לפני זמינות המכ"ם. הבריטים העדיפו  בעוד שהגרמנים העדיפו את הסוג הסטריאוסקופי. הסוג הראשון היו מסוגל פחות לטווח על מטרה לא ברורה, אך קל יותר למפעיל לאורך תקופת שימוש ארוכה, הסוג השני הפוך בתכונותיו.
שמאל|ממוזער| ''מחשב בליסטי פורד Mk 1.'' השם ''עוקב טווח'' החל להיות לא מספיק כדי לתאר את תפקידיו המסובכים יותר ויותר של עוקב טווח. המחשב הבליסטי Mk 1 היה עוקב הטווח הראשון שכונה מחשב. שימו לב לשלושת אחיזת התותח בחזית. אלו הפעילו את הירי מתותחי הספינה.
גם צוללות צוידו במחשבי בקרת אש לירי טורפדו מסיבות דומות, אך הבעיה שלהן הייתה בולטת אף יותר; בשיגור טיפוסי של טורפדו, ייקח לו דקה עד שתיים להגיע ליעדו. חישוב ה"נקודת עתיד" הנכונה בהתחשב בתנועה היחסית של שני הכלים היה קשה מאוד, ולכן בצוללות נוספו מחשבי נתונים ירי טורפדו כדי לשפר באופן דרמטי את מהירות החישובים הללו.

בספינה בריטית טיפוסית למלחמת העולם השנייה מערכת בקרת האש חיברה את צריחי התותחים הבודדים למגדל המכוון (שם היו מכשירי הראייה) והמחשב האנלוגי בלב הספינה. במגדל המכוון, מפעילים צודדו את הטלסקופים שלהם לעבר הכיוון של המטרה; טלסקופ אחד מדד גובה והשני כיוון. טלסקופים של מודדי טווח על מתקן נפרד מדדו את המרחק למטרה. מדידות אלה הומרו על ידי שולחן בקרת האש לכיוון והגבהה עבור ירי של התותחים על המטרה. בצריחים, התאימו צוותי מפעילי התותחים את ההגבהה של התותחים שלהם כך שתתאים למחוון להגבהה המשודרת משולחן בקרת האש יחד עם הכוונה דומה עבור הכיוון בצידוד. כאשר התקבל אישור שהתותחים מכוונים על פי נתוני המטרה, הופעלה פקודת הירי.

אפילו עם מיכון רב של התהליך, הוא עדיין דרש אלמנט אנושי גדול; תחנת שידור נתוני הירי (החדר ששיכן את שולחן דרייר) עבור התותחים הראשיים של אה"מ הוד הייתה מאוישת על ידי 27 אנשי צוות.

המכוונים לא היו מוגנים במידה רבה מאש האויב. היה קשה לשים משקל רב של שריון כל כך גבוה על הספינה, וגם אם השריון אכן יעצור פגיעה מפגז אוייב, כנראה שהפגיעה לבדה תגרום להרס או לכל הפחות ליציאה מאיפוס של המכשירים מהפילוס שלהם. שריון קל יותר, אשר מספיק כדי להגן מפני פגזים ורסיסים קטנים יותר מפגיעות בחלקים אחרים של הספינה היו הגבול של המיגון שניתן היה לבצע במכוון.
[שמאל|ממוזער|319x319 פיקסלים| מערכות בקרת אש מדויקות הוצגו בתחילת המאה ה-20. בתמונה, מבט חתך של המערכת במשחתת. [מחשב אנלוגי|המחשב האנלוגי מתחת לסיפון מוצג במרכז האיור ומסומן "חישובי מיקום עבור תותחנות".]]
הביצועים של המחשב האנלוגי היו מרשימים. ספינת הקרב USS צפון קרולינה במהלך ניסוי ב-1945 הצליחה לשמור על פתרון ירי מדויק על מטרה במהלך סדרה של פניות במהירות גבוהה. זה יתרון גדול לספינת מלחמה להיות מסוגלת לתמרן תוך כדי העסקת המטרה.

העסקות לילה ימיות לטווחים ארוכים הפכו לאפשריות כאשר ניתן היה להזין נתוני מכ"ם לשולחן בקרת האש. היעילות של שילוב זה הוכחה בנובמבר 1942 בקרב השלישי על האי סאבו כאשר USS וושינגטון העסיקה את ספינת הקרב היפנית Kirishima בטווח של  בלילה. *קירישימה* הוצתה, ספגה מספר פיצוצים, והצוות שלה הטביעה על ידי פתיחת שסתומי הצפה. היא נפגעה על ידי לפחות תשעה קליעים של  מתוך 75 אשר נורו (שיעור פגיעה של 12%). ההריסות של *קירישימה* התגלו ב-1992 והראו שכל קטע החרטום של הספינה חסר. היפנים במהלך מלחמת העולם השנייה לא פיתחו מכ"ם או בקרת אש אוטומטית  והיו בעמדת נחיתות משמעותית לעומת הצי האמריקאי.

### לאחר 1945
עד שנות ה-50 צריחי תותחים החלו יותר ויותר להיות בלתי מאוישים, כאשר הנחיית הנשק מתבצעת מרחוק ממרכז הבקרה של הספינה באמצעות נתוני מכ"ם ומקורות אחרים.

פעולת הלחימה האחרונה עבור שולחנות בקרת האש האנלוגיים, לפחות עבור הצי האמריקני, הייתה במלחמת המפרץ הפרסי ב-1991 כאשר שולחנות בקרת האש באוניות  המערכה מסדרת איווה הכווינו בפעם האחרונה את הפגזים האחרונים שלהם בקרב.

## בקרת אש יבשתית

### מערכות בקרת אש נגד מטוסים

שמאל|ממוזער| תותח נ"מ 3.7 אינץ' בהייד פארק בלונדון, שנת 1939

עד תחילת מלחמת העולם השנייה, ביצועי התמרון בגובה של המטוסים השתפרו משמעותית וחייבו הצטיידות במחשבי בקרת אש לתותחי נ"מ. הגרסאות המוקדמות של מערכת בקרת זווית גבוהה, או HACS, של הצי המלכותי הבריטי היו דוגמאות למערכת שחזתה את מיקומה העתידי של המטרה האווירית בזמן הפגיעה על סמך ההנחה שמהירות, כיוון וגובה המטרה יישארו קבועים. החיזוי כלל את הזמן להצתת המרעום ואת זמן הטיסה של הפגז למטרה. מערכת ה-USN Mk 37 עשתה הנחות דומות, למעט העובדה שהיא יכלה לקחת בחשבון הנחה של קצב קבוע לשינוי גובה המטרה. מערכת חיזוי קריסון שימשה בצבא הבריטי להכוונת תותחי בופורס 40 מ"מ ומהווה דוגמה למערכת שנבנתה כדי לפתור הכוונה כנגד מטוסים "בזמן אמת", פשוט על ידי כיוון המכוון למטרה ולאחר מכן כיוון התותח למצביע שהכווינה מערכת החיזוי. מערכת זאת גם תוכננה להיות קטנה וקלה, על מנת לאפשר לנייד אותה בקלות יחד עם התותחים שהוא שירתה. מערכת הנ"מ M-9/SCR-584 מבוססת מכ"ם שימשה להכוונת ארטילריה של הגנה אווירית החל משנת 1943. מערכת מכ"מ SCR-584  של מעבדת השידור של MIT הייתה מערכת המכ"ם הראשונה עם מעקב אוטומטי, מערכת M-9  של מעבדת בל כללה מחשב בקרת אש אנלוגי אלקטרוני שהחליף מחשבים מכניים מורכבים וקשים לייצור (כגון Sperry M-7 או מנבא קריסון הבריטי). בשילוב עם מרעום הקרבה VT, מערכת זו השיגה את ההישג המדהים של יירוט טילי שיוט V-1 עם פחות מ-100 פגזים למטרה (לעומת כמות אופיינית של אלפי פגזים שנדרשה במערכות נ"מ קודמות). מערכת זו מילאה תפקיד מרכזי בהגנה על לונדון ואנטוורפן מפני ה-V-1. 

מערכת בקרת אש נגד מטוסים נרשמה כאן תחת כותרת בקרת אש יבשתית, אך ניתן למצוא מערכות כמותה גם על גבי ספינות ועל גבי מטוסים.

### בקרת אש של ארטילריה חופית

שמאל|ממוזער| תרשים קונספטואלי של זרימת נתוני בקרת האש בתותחי החוף (בשנת 1940). המיקום החזוי של המטרה נוצר באמצעות שולחן הרישום (plotting board) (1). לאחר מכן תוקן מיקום זה עבור הגורמים המשפיעים על הטווח והאזימוט (2). לבסוף, הותאמה ההכוונה על פי התצפיות על נפילת הפגזים בפועל (3), ונתוני הכוונת ירי מעודכנים נשלחו לתותחים.
[שמאל|ממוזער|אמצעי תצפית על המטרה במגדל תצפית של עמדת הגנה חופית בסמוך ל[בוסטון, מסצ'וסטס ]]

ב,  החלו להתפתח בסוף המאה ה-19 והתקדמו לאורך מלחמת העולם השנייה.

מערכות מוקדמות עשו שימוש במספר  כדי למצוא ולעקוב אחר מטרות אשר תוקפות נמלים אמריקאים. נתונים מתחנות אלה הועברו לאחר מכן לחדרי רישום וסימון, שם נעשה שימוש במכשירים מכניים אנלוגיים, כגון לוח הרישום, כדי להעריך את מיקומי המטרות ולהפיק נתוני ירי עבור סוללות של תותחי חוף שהוקצו להעסיק אותן.

 גודשו במגוון חימוש, החל ממרגמות הגנה חופיות בגודל 12 אינץ', דרך ארטילריה בינונית בקוטר 3 אינץ' ו-6 אינץ' ועד למוצב תותחים גדולים יותר, שכללו תותחים בקוטר 10 אינץ' ו-12 אינץ' ותותחים נגררים (שהלכו ונעלמו עם הזמן) וארטילריה ממונעת עם תותחים בקוטר 14 אינץ' ו-16 אינץ' שהותקנו ממש לפני ובמשך מלחמת העולם השנייה.

בקרת האש בתותחי החופים השתכללה יותר ויותר במונחים של שימוש ב אשר ביצעה תיקון נתוני ירי עבור גורמים כמו תנאי מטאורולוגיה, מצב האבקה בשימוש או סיבוב כדור הארץ. כמו כן, נקבעו הוראות טיווח להתאמת נתוני הירי לתצפית של נפילת הפגזים. כפי שמוצג באיור, כל הנתונים הללו הוחזרו לחדרי הרישום והסימון בלוח זמנים מתוזמן היטב שנשלט על ידי מערכת של פעמוני מרווחי זמן שצלצלו בכל מערכת הגנת הנמל.

רק מאוחר יותר במלחמת העולם השנייה החלו , המחוברים למכ"מים להגנת החוף, להחליף את שיטות התצפית האופטית והרישום הידני בשליטה בארטילריית החוף. גם אז, השיטות הידניות נשמרו כגיבוי עד סוף המלחמה.

### מערכות בקרת אש ישירה ועקיפה
מערכות בקרת אש יבשתיות יכולות לשמש כדי לסייע הן בהפעלת  והן בהפעלת נשק אש עקיפה. ניתן למצוא מערכות אלו על כלי נשק החל מאקדחים קטנים ועד כלי נשק ארטילריים גדולים.

## מערכות בקרת אש מודרניות

מחשבי בקרת אש מודרניים, כמו כל המחשבים בעלי הביצועים הגבוהים, הם ספרתיים. הביצועים המשופרים במערכות המודרניות מאפשרים בעצם להוסיף כל קלט, מצפיפות אוויר ורוח, ועד לבלאי של קני התותח ועיוותים עקב חימום. תופעות מסוג זה מורגשות עבור כל סוג של כלי נשק, ומחשבי בקרת אש החלו להופיע בפלטפורמות קטנות יותר ויותר. אחד השימושים המוקדמים להנחיית תותחים אוטומטית היה בטנקים, באמצעות מד טווח לייזר ומד עיוות קנה. מחשבי בקרת אש אינם שימושיים רק עבור תותחים גדולים. ניתן להשתמש בהם לכוון מקלעים, תותחים קטנים, טילים מונחים, רובים, רימונים, רקטות - כל סוג של נשק שנתוני השיגור ומסלול הירי שלהם יכולים להשתנות עד לפגיעה במטרה. הם מותקנים בדרך כלל על ספינות, צוללות, מטוסים, טנקים ואפילו על כמה כלי נשק קלים - למשל, משגר הרימונים שפותח לשימוש על רובה סער בול-גרופ Fabrique Nationale F2000. מחשבי בקרת אש עברו את כל שלבי הטכנולוגיה שיש למחשבים, עם כמה עיצובים המבוססים על טכנולוגיה אנלוגית ומאוחר יותר שפופרות ריק שהוחלפו מאוחר יותר בטרנזיסטורים ומעגלים משולבים. כיום במערכות בקרת אש יש בדרך כלל מספר מחשבים זהים או שונים, לפי צרכי העיבוד, הבנויים בטכנולוגיה של "מחשב על גבי כרטיס יחיד" או לעיתים ממיני-מחשבים מוקשחים לרמה צבאית.

מערכות בקרת אש משולבות לעיתים קרובות עם חיישנים (כגון סונאר, מכ"ם, חיפוש ועקיבה של תמונת אינפרא אדום(IRST), מודדי טווח לייזר, מד רוח, שבשבת רוח, מדי חום, ברומטרים וכו') על מנת לצמצם או לבטל את הצורך להזנת מידע ידנית על מנת לחשב פתרון יעיל. סונאר, מכ"ם, IRST ומודדי טווח יכולים לתת למערכת את הכיוון ו/או המרחק של המטרה. חיישן עיקרי של מערכת בקרת האש הוא המכ"ם. בדור של מלחמת העולם השנייה הותקן  המכ"ם בדרך כלל על המכוון או על צריח התותח במוצב בודד ואז סיפק רק כיוון וטווח למטרה. מאוחר יותר נעשה שימוש במכ"ם אשר מוקם כך שיהיו לו מעט הפרעות לקו הראייה ככל האפשר. המכ"ם היה מסוגל עתה גם לחפש, לרכוש ולנעול על המטרה תוך כדי מתן נתוני כיוון, הגבהה וטווח באופן שוטף למערכת החישוב ולמפעילים. התפתחויות נוספות באנטנות ובעיבוד אותות המכ"ם מאפשר כיום לתת לבקרת האש את כל הנתונים הדרושים לה, ובדיוק כמו מכ"ם עקיבה עצמאי לפחות, לצורך הנחיית טילים ו/או תותחים תוך כדי סריקה של כל המרחב בהסתברות גילוי ודיוק נתונים אשר נדרשים על ידי מערכת הנשק. מכ"ם חיפוש ועקיבה ושילובו במערכת בקרת אש מודרנית פתח אפשרויות חדשות, מעבר להעסקת ים - ים וים - אוויר, נוספה גם יכולת להעסקה מדויקת של מטרות בחוף על ידי ספינות, על ידי נעילה על נקודה בחוף אשר עליה ניתן היה לבצע נעילת מכ"ם בקרת האש בקרבת המטרה להעסקה. במצב זה הוזנו נתוני מיקום המטרה למערכת בקרת האש אשר ביצעה חישוב של נתוני הירי אל המטרה בהתחשב בנתוני נעילת המכ"ם ומיקום המטרה ביחס למיקום המטרה לשם חישוב ההסטה שנדרשה בנתוני הירי לתותחים לעומת נתוני הנעילה של המכ"ם. שיטה זאת השיגה ירי ארטילרי מדויק יותר מספינה לחוף, מאשר ירי דומה שבוצע על סמך המיקום הגאוגרפי של הספינה ושל המטרה על בסיס של מיקומים גאוגרפיים אשר סבל מאי דיוק גדול יותר מזה של המכ"ם.
טקסט=|ממוזער|מכ"ם בקרת אש SPG-62 על ספינת צי ארצות הברית DDG-92 ב-2012 

לחלופין, ניתן לספק כוונת אופטית שבאמצעותה יכול מפעיל להצביע על המטרה כולל מדידת טווח אליה, וזה קל יותר מאשר שמישהו יזין את הטווח בשיטות אחרות ונותן למטרה פחות אזהרה על כך שעוקבים אחריה. בדרך כלל, ככל שהטווח למטרה רחוק יותר והתחמושת נורית לטווח ארוך יותר,, כך חשיבות דיוק נתוני המידע הסביבתי גבוהה יותר עקב השפעה גדולה יותר של הרוח, הטמפרטורה, צפיפות האוויר, לחות וכו' על המסלול. לפעמים, עבור תחמושת שנורית לטווח ארוך מאוד, יש לקבל נתוני מזג אוויר סביבתיים בגובה רב או בין נקודת השיגור למטרה. לעיתים משתמשים בלוויינים או בלונים לאיסוף מידע זה.

לאחר חישוב פתרון הירי, מערכות בקרת אש מודרניות רבות מסוגלות גם לבצע הכוונה רציפה וגם לירות את הנשק/ים. כך משתפרת מהירות התגובה והדיוק, ובמקרה של רכב כמו מטוס או טנק, מאפשרת לטייס/תותחן/וכו'. לבצע פעולות אחרות בו-זמנית, כגון עקיבה אחר המטרה או הטסת המטוס. גם אם המערכת לא מסוגלת להכווין את הנשק עצמו, למשל את התותח הקבוע במטוס, היא מסוגלת לתת למפעיל הוראות כיצד לכוון. לעיתים, במערכות מוטסות, התותח מצביע ישר קדימה והטייס חייב לתמרן את המטוס כך שיכוון נכון לנקודת העתיד של המטרה. ברוב המטוסים הוראת הכוונה לובשת צורה של סמן מוגדר ("פיפר") אשר מוקרן על תצוגה עילית (HUD). הפיפר מראה לטייס היכן המטרה צריכה להיות ביחס לכלי הטיס כדי לפגוע בה. ברגע שהטייס מתמרן את המטוס כך שהמטרה והפיפר יהיו מונחים אחד מעל השני, הוא מפעיל את הירי כאשר אפשר גם שבשלב זה הנשק יופעל אוטומטית, על מנת לשפר זמן תגובה. במקרה של שיגור טיל, מחשב בקרת האש עשוי לתת לטייס משוב לגבי האם המטרה נמצאת בטווח של הטיל ומה הסיכוי שהטיל יפגע אם ישוגר בכל רגע מסוים. לאחר מכן הטייס ימתין עד שקריאת ההסתברות תהיה גבוהה באופן משביע רצון לפני שיגור הנשק.

## מערכת בקרת אש אוטונומית
ממוזער|250px|מערכת בקרת אש אוטונומית קרקעית פלנקס, כוללת מכ"ם חיפוש ועקיבה בתוך הראדום ותותח מהיר 
קיימות גם מערכות נשק מודרניות אוטונומיות אשר מורכבות ממוצב נשק או צריח ממוגן, הכולל בסיס ומנשא מצטודד לכלי הנשק והתחמושת או טילים, חיישנים לגילוי ועקיבה, בסיס חיבור לפלטפורמה עליה הוא מותקן וכבלי חיבור לאספקת כוח (חשמל, תעבורת נתונים ופיקודים דו-כיוונית ואחר) ולתקשורת עם הפלטפורמה לקביעת אופן העבודה אוטונומי או הפעלה מרחוק (כולל ציון מטרות להעסקה). מוצב כזה יכול לפעול אוטומטית על סמך נתוני החיישנים שלו או לפי ציון מטרה ממערכת שליטה ובקרה של הפלטפורמה. בכל מקרה סביר להניח כי מערכת השליטה של הפלטפורמה קובעת את אופן הפעולה של המערכת, כולל הפעלה, כיבוי, אופן הפעולה, מלאי תחמושת/חימוש, בדיקה עצמית והרשאות להעסקה. המערכת גם מדווחת על מצבה באופן שוטף לפלטפורמה בזמן פעולתה. הנשק של המערכת בדרך כלל הוא מקלע כבד בקוטר 0.5 אינץ' או אחר הקטן מ־20 מ"מ רגיל או מסוג גאטלינג, או תותח בקוטר 20 עד 57 מ"מ, טילי נ"ט או נ"מ לטווחים קצרים.

החיישנים של המערכת כוללים בדרך כלל חיישני גילוי ועקיבה אחר תנועת המטרה הכוללים את המכ"ם, מערכת תצפית FLIR (ראייה יום ולילה), מד-טווח לייזר, מערכת ייצוב אינרציאלית בשלושה צירים עבור חישובי מערכת הירי של הנשק. תת-מערכת מחשוב המנהלת את כל המוצב והתקשורות בינו והפלטפורמה, החיישנים, הנשק, והחשוב מכל בקרה, הפעלה והנחיית הנשק אל המטרה יחד עם בדיקה עצמית ברקע בזמן פעולה מבצעית, וכזאת לשם בדיקת תקינות מקיפה באופן פעולה המיוחד, למטרת אימות תקינות המערכת. אפשר גם להשתמש במערכת זאת לגיבוי מערכת הגילוי והסריקה של הפלטפורמה כנגד מטרות בטווחים קרובים העשויות לסכן את בטיחות השיט או ביטחון מפני אויב. מערכות כאלו שימשו בתחילה, החל משנות ה-70 של המאה העשרים, כמערכות הגנה נקודתית לספינות מכל הסוגים כנגד טילי ים-ים ואוויר-ים שהופעלו כנגד כלי שיט צבאיים, כגון מערכת וולקן-פאלנקס של צי ארצות הברית שכללה תותח גאטלינג 20 מ"מ ומכ"ם בלבד. כיום מערכות אלו מוחלפות בספינות על ידי מערכות טילים ליירוט טילים.

מערכות אוטונומיות המתוארות לעיל משמשות היום לחימוש כלי שיט צבאיים קטנים עם דחי של 20 עד 100 טון בערך וכן כמוצב נשק משני או סוללה משנית של כלי שיט גדולים יותר כמו קורבטות לפעולה במי חופים ועד לנושאות מטוסים. התפקיד העיקרי של מוצב נשק בכלי שיט גדולים הוא להגן מפני תקיפות של סירות וכלי שיט קטנים ומהירים מטווחים קצרים (ק"מ בודדים). דוגמה אופיינית למערכות מסוג זה הוא מוצב הטייפון מתוצרת רפא"ל אשר משרת ציים שונים ובתצורות מגוונות. מערכות נשק אוטומטיות מופיעות בתצורות שונות לפי דרישות המשתמש הסופי מהיצרן שלה. לכן ניתן למצוא מערכות נשק המצוידות בסוגי נשק שונים יחד עם סוגי חיישנים (יותר מסוג אחד לרוב) מתוך האפשרויות המופיעות לעיל.

## ראו גם
* מכוון אופטי
* מכ"ם בקרת אש

## לקריאה נוספת
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## קישורים חיצוניים
* בין אדם למכונה: משוב, בקרה ומחשוב לפני קיברנטיקה - Google Books
* תוכניות בסיסיות לבקרת אש בספינות מערכה ותותחים נגד מטוסים
* סימפוזיון לאומי לבקרת אש

## הערות שוליים

קטגוריה:דפים עם תרגומים שלא נסקרו