轻武器瞄准具的形态变化分析与设计研究

张琳霏 高瞩 吉晓民

(西安理工大学艺术与设计学院，陕西 西安 710056)

随着世界多极化和经济全球化趋势的深入发展，世界经济政治格局出现了新变化，世界军事安全日趋复杂。为了维护国家主权，国家需要增强军事实力，不断开发新型轻武器，其中对现有军队轻武器装备进行改良设计已成为军工企业重要的设计开发内容。

轻武器是武器装备的重要组成部分，其装备的范围和领域非常广泛，涉及各个军兵种，而安装在轻武器上的瞄准具，对提高武器作战能力和士兵作战效果有着极其重要的作用。［1］当前，国内兵器工业研制机构非常重视瞄准具的设计与开发，不仅在技术性能上进行创新研究，而且越来越重视瞄准具的外观造型设计，强调人性化的设计要求。一直以来，由于受到军械装备设计能力和加工工艺的限制，国内现有兵器机构设计生产的瞄准具形态始终不能摆脱传统几何形态的设计思想，形态特征简单，各分体形态比例不合理，整体形态显得笨重而缺乏美感，与民用产品在形态美感上相差甚远。本文就轻武器瞄准具典型形态的变化沿革进行了详细的分析与研究，并在此基础上，运用设计几何学、形式美法则等理论，对瞄准具形态进行设计研究，为企业的设计实践提供具体的设计依据。

1 瞄准具工作原理

瞄准具是指安装在武器上且能赋予其准确瞄准角，使平均弹道通过目标的瞄准装置，是武器密不可分的重要组成部分。［2］随着瞄准技术的不断发展，先后出现了机械瞄准具、望远式瞄准具、反射式瞄准具、综合型瞄准具，等等。

1.1 机械瞄准具

机械瞄准具是第一代瞄准装置，它由准星和照门组成，如图1所示，该瞄准具形态简单，瞄准精度很大程度上取决于射手的经验。［2－3］

图1 机械瞄准具

1.2 望远式瞄准具

随着望远镜技术的发明，将望远镜与瞄准装置相结合应运产生望远式瞄准具，如图2所示。望远式瞄准具有目标放大的作用，战士能更清楚地识别和观察远处的目标，瞄准精度较高，适用于远距离精确射击。［3］

图2 望远式瞄准具

反射式瞄准镜不同于望远式瞄准镜，其原理

1.3 反射式瞄准具

如图3所示。反射式瞄准镜通常没有放大系统，故也没有倒像系统。［3］

图3 反射式瞄准具

1.4 综合型瞄准具

随着轻武器技术性能和目标机动性的提高，以及电子、夜视等科学技术的发展，瞄准具技术正逐步向光、机、电结合，观测、跟踪、瞄准合一，全天候和高度自动化等方向发展，逐步成为综合型瞄准具。［1］图4为综合型瞄准具，综合瞄准具内部结构较复杂，外观形态将所有配件和瞄准装置进行封装，保证了所有设备运行的稳定性，瞄准精准度得以较大提高。

图4 综合瞄准具

2 瞄准具的形态变化沿革分析

图5表明了瞄准具的形态变化的沿革概况，从纵向看，历代瞄准具的形态随着瞄准技术和光电技术的持续发展，为适应之而导致形态不断地随之改变。

图5 各代瞄准具的形态变化图

从横向看，将历代瞄准具典型形态进行几何轮廓提取，可以发现瞄准具的形态追随功能。机械瞄准具由于是凭借人眼进行瞄准，没有任何光学元器件辅助，故其形态只是由最简单的几何方形和圆形组成;望远式瞄准具受到望远镜形态的制约，其基本形态与望远镜相似，呈类回转体，考虑到物镜采光之需，口径尺寸往往要比目镜大很多，中间部分是分划板的可调节旋钮，形态多为回转体;反射式瞄准具基于瞄准原理的重大变革，其形态较之望远式瞄准具发生较大变化，物镜和目镜合二为一成窗形的析光镜，轮廓表现为圆形和方形的组合形，分划板和采光系统组合而成长方体;综合型瞄准具内部结构复杂，采用全封闭外观，形态呈方型或圆柱形的包裹体，配以各种功能按钮或旋钮。

一般地，瞄准具由目镜、光电系统、物镜和防滑带、按键等组成，图6将历代瞄准具各组成部分局部形态进行了几何轮廓提取，可以看出，自上而下瞄准具的外观形态逐步从零散的形态变为整体性更为突出的形态，即从机械瞄准具的准星和照门两零散分体发展为由三个局部分体组成的望远式瞄准具，再发展为由两分体构成的反射式瞄准具，最后趋于形态完整统一的综合型瞄准具。这种形态变化的趋向表明，当前集光电技术、机械结构于一体的瞄准具，为有效地保证瞄准精度和产品的制造精度，其形态设计发展趋势采用全封装独立形态，以确保其形态的整体一致性。

图6 各代瞄准具形态轮廓比较图

3 瞄准具的形态设计方法

当前，综合型瞄准具已被世界各国轻武器广泛配套使用，设计师改良设计的方法不一，本节运用设计几何学、形式美法则等理论，建立瞄准具形态设计方法。

3.1 基于设计几何学的形态设计

立体造型的正确表达和构建离不开几何知识，设计几何学将设计与几何进行完美结合［4］，从比例与构成上对典型综合瞄准具形态的轮廓、各部分之间的比例关系等进行分析，展开具体的形态设计。

“黄金分割”作为设计几何学中最完美的比例关系，将一线段按黄金分割率1.618分割。［5］图7所示的综合瞄准具形态中，前后侧面包络轮廓均为矩形，设计可将其平均分割为两个大小相同的小矩形，长宽比例近似等于1.618，满足黄金分割率，使产品形态具有安静、稳健的特点。瞄准具外壳表面的防滑带分布在左边黄金矩形的中轴线两端，排列均匀、和谐。

图7 综合瞄准具前后侧面包络轮廓的几何关系图

如图8所示，综合瞄准具外壳表面的螺孔定位是按照1∶1的等比例关系进行设计、排布，给人以平衡、稳定的形态感觉。瞄准具的左右侧面形状设计为一不完整的椭圆形(图9)，椭圆的长轴和短轴之比接近于可以形成矩形，瞄准具的物镜均衡地分布在此矩形对角线的两侧。从图10的瞄准具俯视图来看，顶部轮廓长和宽比例关系为6∶1，将其平均划分为6个大小相同的正方形，使弧形结构顶端落在第4个正方形中，其圆心到两端的距离之比接近黄金分割比例。

图8 螺孔定位几何关系

图9 侧视比例关系图

图10 俯视几何关系图

综上所述，基于设计几何学，瞄准具整体的长宽比例、定位关系确定应严谨，符合特定的黄金分割率，要结合瞄准具的功能、技术、结构等标准实现比例的美学优化，使形态给人以整体协调统一的视觉效果。

3.2 基于形式美法则的形态设计

形式美法则是人类在创造美的过程中对美的形式规律的经验总结和抽象概括［6］，它对典型综合型瞄准具形态设计具有直接的指导作用。

3.2.1 统一和变化

任何一种形态都力求把“统一”和“变化”完美地结合起来，做到丰富而不杂乱，有条理有规律而不单调。［7］瞄准具的形态设计强调其各部分形态特征间区别与联系，如图11所示，瞄准具的物镜口径呈圆形，与瞄准具的方形外壳截然不同，为了形成一个统一的形态整体，设计需要建立两者一致性的内在联系。由于瞄准具的物镜结构决定了其口径形态是不能变更的，设计将外壳形态两侧的截面成一个不完整的椭圆形平面，既保留了方形的直线又在两侧增加了曲线的变化，与物镜的口径形态取得了协调统一，表现出两者统一与变化的整体效果。

图11 瞄准具几何元素的统一和变化关系

3.2.2 节奏与韵律

重复能构成朴素的节奏感，造型中的线条和形体，它的方向和大小的重复，是使局部与整体求取统一的手段。瞄准具上的椭圆形防滑带和水滴形旋钮(图12)构成了垂直方向的重复韵律，可增加瞄准具形态视觉方向上的稳定性。

图12 瞄准具几何元素的节奏与韵律关系

3.2.3 对称与均衡

对称与均衡是平衡的不同表现形式，均衡是在不对称中求平稳。对称与均衡的形态在视觉上有均匀、协调、整齐的朴素美感，符合人们的视觉习惯。图13中XM25瞄准具的顶部为左右对称的平衡形式，这种格局创造出的形态具有严格、平稳的特点。

图13 瞄准具几何元素对称与均衡长的关系

3.2.4 调和与对比

调和与对比是在同质的造型要素间强调共性或差异性，以达到统一或变化的形式法则。［8］

图14显示了典型瞄准具轮廓和部件的线型，由图14可以清楚地看出，以直线型为主的瞄准具轮廓，它的部件大多呈直线条的形态风格，从整体到局部线型风格一致，能产生和谐统一的艺术效果。在线型调和的前提下，瞄准具设计了圆形的旋钮、椭圆的防滑带等，这些形态与直线型形成对比，避免了因橫竖线过分单一而使形态显得呆板笨重。

图14 瞄准具几何元素的调和与对比关系

3.2.5 过渡与呼应

过渡是在造型的面或形体转换时所采用的一种手段。在面与面的转折处直接用直角转换，形成直棱，称面与面的直接过渡。用斜面或曲面过渡，形成斜角或圆角转折，为面与面的间接过渡。

如图15所示，设计在用圆形线框框出的瞄准具的轮廓和表面凹形的转角处都以小圆角进行了面与面的过渡，小圆角的过渡棱线给人以鲜明，挺拔的感觉，避免了直线直接过渡的冷漠和呆板。多处的小圆角相互呼应，使瞄准具形态也保持了整体一致性。

图15 瞄准具几何元素的过渡与呼应关系

4 结语

轻武器瞄准具的形态随着瞄准和光电技术的发展而不断变化，本文基于设计几何学和形式美法则对综合型瞄准具形态展开设计，通过对瞄准具整体长宽尺度的分析，根据特定的比例关系，实现了形态轮廓的美学优化，使其给人以理性美的视觉效果;结合产品形式美法则，运用统一和变化、节奏与韵律、对称与均衡等关系进行对比分析，在不影响瞄准具瞄准、测距等功能和内部结构的条件下，力求各组成分体间具有秩序感和条理性，形成简洁、明朗的形态外观。使瞄准具的形态达到了完整统一。

［1］董跃农.轻武器装备第四次浪潮士兵系统［M］.北京:国防工业出版社，2006.

［2］肖有樵.世界轻武器手册［M］.北京:兵器工业出版社，1997.

［3］百度百科.望远式光学瞄准镜［EB/OL］.［2012－10－10］.http://baike.baidu.com/view/2206411.htm.

［4］百度百科.反射式瞄准镜［EB/OL］.［2012 －10 －12］.http://baike.baidu.com/view/561853.htm.

［5］高雪芬，高兴媛.浅谈几何学在艺术设计方面的应用［J］.大学数学，2005，21(2):1 －4.

［6］余隋怀，苟秉宸，于明玖.设计数学基础［M］.北京:北京理工大学出版社，2006.

［7］钱伟鑫.专用汽车造型设计的美学法则及其应用［J］.专用汽车，1996(4):13－22.

［8］梁晶，段宏斌.汽车造型设计与形式美法则［J］.艺术与设计，2010(10):205－206.