導言：1914年，爆發在歐洲的第一次世界大戰，對於那句諺語——計劃永遠趕不上變化，是一個極佳的註解，特別是對於協約國和同盟國海軍對抗的海戰戰場來說，其變化之大尤其令雙方驚愕。在多次海戰中，雙方的戰列巡洋艦及巡洋艦等大型艦隻從未像日俄海戰那般結成線式戰列進行交戰，相反交戰期間各戰艦獨自機動，有時它們的機動極其劇烈。同時，英德海軍交戰的主戰場——北海，在戰爭期間事先所預計的、可能對交戰距離造成較大影響的能見度問題，也並不如預期嚴重，甚至有時海面上環境變化非常頻繁，給予雙方指揮官間歇性的高能見度，目標經常非常快地突然出現，之後又迅速隱沒於海面霧霾之中，能見度高到遠超原來雙方所設計的艦炮最遠射擊距離。這種實際的交戰環境，使得在遠距離上針對對方艦隻運動狀態的觀測和標會根本無法實施。
在第一次世界大戰期間，德國艦隊拒絕根據其相對簡單的火控系統來制定戰術，所以德艦在實戰中的火炮射擊命中率非常低。造成這一結果的原因並不能簡單地歸結為德國艦隊平時的訓練不足，畢竟供訓練艦隻練習對機動目標射擊的靶艦無法自主實施機動。至於戰前，英國大艦隊所懼怕的德國魚雷，也被實戰證明並不足為懼，日德蘭海戰期間，德國主力艦隻只發射了很少的魚雷，更沒有一枚命中過英艦;至於抵近發射魚雷的驅逐艦，由於部署己方輕型艦隻與其進行對抗很容易，因此它們也很難到達合適的發射陣位。在雙方所經歷的實戰中，可能最讓英國人吃驚不已的是，他們對驅逐艦的應用甚至遠比德國人更成功，儘管在戰前，他們一直都深信德國人對驅逐艦發射魚雷的攻擊戰術很感興趣，並將在實戰中施行這些戰術。
為了應對德國海軍的挑戰以及對戰爭期間的經歷做出反應，1917年至1918年間，皇家海軍再次發起了炮術革命，英國人在實戰中接受了這樣的觀點，即實際在遠距離交戰中適合艦炮射擊的時間窗口較為短暫，命中率也很低。在這樣一種認識的基礎上，英國海軍所採取的兩項炮術革新措施，主要是一種新的遠距離火力控制技術，以及有效集中已方四艦火力共同攻擊同一目標的技術，其中，新的火力控制技術實際上仍採用了測距儀控制的思路，只不過將其應用範圍擴展到遠距離外的目標。為了實現預期的效果，需要一一種快速的找到目標距離的方法，但以往的夾叉射擊技術顯然太慢，於是，皇家海軍受德國海軍的啟發在實戰中採用了新的階梯射擊技術。而在此之前，在本艦發射完炮彈後往往要等待其到達目標區並濺落出水 花，在實際交戰時本艦與目標的距離使這一等待時間可能長達半分鐘左右。而在採用新的階梯射擊技術後，艦隊在對彈著進行觀測前，可以快速連續地實施多波次齊射。那些提倡階梯射擊技術的人指出，儘管這樣-來，艦炮的彈藥消耗更快，但如果戰艦能夠在多次齊射過程中快速達到實際的目標距離，就能更快速地對目標實施有效打擊'。英德艦隊在海上的實戰經歷表明，德艦在交戰中劇烈、快速的Z字形機動，使得以往任何一種火控解決方案都無法持久地應用，快速交戰才是真正有效的方法。
RN的“伊麗莎白女王”號戰列艦；作為一戰期間RN大艦隊的期間，該艦配備當時英國全套的火控及觀測設備
大戰爆發後，雙方戰艦在海上遭遇時實際交戰的距離也遠超戰前想象。在日德蘭海戰時期，英國大艦隊的戰鬥命令要求在15000碼距離上(能見度良好的前提下)就可對目標開火，交戰期間直到完全壓制住敵艦火力，否則儘量保持與敵艦約14000碼的射擊距離，如能持續地對敵艦實施壓制，才可繼續駛近距離敵艦10000碼的距離內，對其實施決定性的最後射擊( 10000碼同時也是英艦進行快速射擊的距離)。日德蘭海戰結束後不久，大艦隊發佈的戰鬥命令，要求在與敵艦遭遇後，可實施射擊的距離進一步擴展到主力艦12英寸主炮的有效射擊距離上，並將本艦保持在敵艦發射魚雷所造成的危險區域之外(約15000碼)。命令中甚至要求，在能見度良好的情況下，擔任艦隊前鋒的艦隻不得駛入距對方主力艦16000距離範圍內。至今現存的由皇家海軍海軍部於1917年5月12日頒佈的一-份戰鬥命令中要求，所有戰艦在交戰中都應在目標進人其主炮最大有效射擊距離內開火，實際上這只是在能見度較好、測距裝置能正常運轉的前提下才能實施，否則根本無從談起。至於搭載12英寸或更小口徑主炮的戰艦，命令則要求在目標距本艦主炮最大射程加上1000碼距離之外時，只要確定與目標之間的距離在減少，就可實施射擊。實戰的經驗表明，由於在遠距離上很難對彈著落點進行確切的觀測，且有時這類觀測也會誤導觀測人員，因此這些命令和炮術指導強調在開始射擊後，要加強對標繪距離(即測距儀控制)的應用。1918年1月， 為了打亂敵方的部署，海軍部命令再次強調集中火力攻擊敵方艦隊前鋒艦隻的原則，為實施這樣的戰術，艦隊應儘可能在遠距離、上對目標實施射擊，同時為了將己方艦炮射擊效果最大化，也不會過多地考慮敵方魚雷威脅。
一戰中英德雙方的海上力量在北海劍拔弩張
儘管命令並未明確提出不考慮敵方可能的魚雷威脅，但在1918年的海戰中，雙方戰艦在距離20000碼時就開始射擊已較為平常(兩倍於戰前所預計的交戰距離)，而在這一-距離時實際上也不用考慮魚雷威脅，而平時戰艦典型的射擊訓練距離也擴展至15000～18000碼，有時更遠至24000碼。到1917年至1918年時，皇家海軍已開始試驗將新興的飛機應用於戰艦彈著觀測和校射系統中，並努力尋求方法將飛機所獲取的信息和數據整合進戰艦的火控系統之中。與在海面上進行觀測不同，飛機在空中時機載觀測人員能輕鬆克服海面霧霾對視野的障礙，直接辨明目標艦隻的航向，同時，來自空中的觀測信息也非常有助於指揮官從整體上把握戰場態勢。雖然有著以上諸多優點，但剛出現的飛機觀測校射仍存在著侷限性，其中最主要的是當時的機載無線電通信系統遠未達到實用程度，機載觀測結果和數據無法有效實時地傳輸到戰艦火控室中，但艦載偵察校射飛機的出現仍指明瞭未來炮術發展的方向。
日德蘭海戰後，皇家海軍開始努力制定第一套標準的彈著觀測規則。當時，最為簡化的階梯射擊方式只有兩輪齊射，為避免同一座主炮塔上兩門火炮同時射擊時產生干擾，兩次齊射間設定了相應的時間間隔(各輪齊射時每座主炮塔上僅有1門主炮射擊)。在這兩輪齊射時，艦炮通常先按計算或觀測到的目標距離實施第一輪齊射，再在上一輪齊射距離的基礎上，加上或減去100碼距離後實施第二輪齊射(很少有戰艦在首幾輪齊射時就對目標形成跨射)。由於射擊時保持艦炮正確對準目標(保持正確的方位角)非常重要，且考慮到在實施射擊時目標也可能處於機動狀態，因此第二輪齊射時除了在射擊距離上有所增減外，還要對其射擊方位進行微調。如果兩次齊射中的任一次或全部都對目標形成跨射，戰艦就會立即按齊射時的射擊參數轉換到快速射擊模式。如果兩次齊射都未命中，火控軍官就會調整射擊距離(以400碼為間隔)進行下一輪齊射，射擊距離具體上修還是下調，則取決於上一輪齊射時彈著與目標的位置，觀測到濺落水花則上修，未觀測到則下調。這一射擊技術也被稱為“階梯射擊”。如果每次齊射的彈著隨機散佈達到200碼左右，那麼，每次齊射理論上就能覆蓋約400碼距離長度，一-輪階梯射擊的兩次齊射在遠距離上就可覆蓋約600碼的距離(兩次齊射分別間隔400碼)。一旦在試探性齊射中對目標形成跨射，就可再次以200碼為最小修正量微調射擊距離，直到對目標形成較準確的命中。
日德蘭海戰英德艦隊戰術
1916年，海軍部的作戰規則中詳細地闡述瞭如果目標實施Z字形機動，如何再次獲得目標距離的方法。實際上，在實戰中戰艦突然劇烈的機動將極大地改變它與另一艘戰艦的距離變化率，而前述階梯射擊技術實質上等同於針對某一選定距離變化率的隨機分佈攻擊，因其較大的覆蓋範圍，故可在一定程度上彌補目標艦機動造成的距離誤差。1916年，皇家海軍的炮術規則也特別提及了輕巡洋艦的作戰問題，但也可認為其同樣也能應用於更大型的戰列巡洋艦。
階梯射擊技術有效地拓展了測距儀控制概念的應用範圍。正如之前皇家海軍所探究的測距儀控制技術一樣，德雷爾火控臺最重要的優點不在於它能測量變化率，而在於它能保持對可獲得的數據的實時處理和概括，簡而言之，在激烈的戰鬥中，測距儀獲得的多組數據可以被很快地平均化處理。
此外，由於火控臺本身體積並不大，這使得任何改裝變得較為容易。然而，由於在實戰中德雷爾火控臺根本無法對機動過程中目標艦的位置進行較有效預測，因而到1918年時，它遭到廣泛的批評。同時，該火控臺在使用時也無法將目標艦機動時艦艏的傾角考慮到火控計算過程之中(無論是估計還是測量)，如果目標艦在航行時突然變化航向，其艦艏的傾角將揭示出很多有用的信息，但德雷爾火控臺無法利用這些信息。當美國海軍第6作戰分艦隊於1917年加入皇家海軍大艦隊，共同對德作戰時，英國海軍才從美國海軍艦隻配備的綜合式火控計算機(福特的射程計算機)上，接觸並瞭解到另一種與其全然不同的火控方式。1918年， 皇家海軍也開始試驗性地在其輕巡洋艦“加的夫”號上配備類似的綜合式火控裝置，但類似的嘗試和試驗似乎並未持久或取得什麼結果”。
HMS貝爾法斯特號戰列艦上的海軍火控指揮台
指揮儀在戰爭中也被證明是相當重要的，在戰爭環境下，特別是在能見度較差的條件下，通過艦體高處的觀測人員和艦炮指揮儀，實施集中的火力控制就不僅僅只是之前所構想的有吸引力的方案了，而它將成為作戰的必需，況且較高處的位置可能也是在混亂不明的戰場中觀測儘可能遠的彈著的唯一可行方法。到1916年時，皇家海軍已為其大多數戰艦，上的6英寸副炮都配備了相應的指揮儀，而在日德蘭海戰結束後，指揮儀火控技術已應用到所有戰列艦的副炮位上，之後相繼擴展到巡洋艦，最終連驅逐艦也採用了這一技術。戰爭期間對指揮儀的需求，也是戰前所根本未曾預料到的。
在戰爭中，即便在目標處於隱晦不清時，如果要確保仍能保證已方戰艦的命中率，就需要某種人工參照，對此，一具精密加工的陀螺儀能夠勝任此任務。日德蘭海戰之後，皇家海軍開始採用享德森發明的陀螺射擊裝置。該裝置採用一具陀螺儀( 在指揮儀中)作垂直參照，當陀螺感應到艦體橫搖到合適的角度後，它就能指示擊發火炮，由於單個陀螺儀可能迷失正確的方向，因此整個裝置採用了由多個陀螺構成的陀螺組。實際上，享德森在炮位方位瞄準手所使用的瞄準鏡中使用了陀螺穩定的稜鏡組，如此，瞄準人員就可以提前感知陀螺是否已無法繼續工作，只要他看到目鏡中的十字刻線緩慢地上下移動時，他就能進行相應的修正。皇家海軍曾於1909年試用過類似的奧地利佩德羅維奇系統(德國最終採用了該系統)，但後來並未採用它”。而享德森的裝置後來通過逐步完善成為陀螺指揮儀方位瞄準裝置。
像所有早期英國的炮術技術和裝置一樣，享德森的裝置主要是沿著瞄準線的方向對瞄準裝置進行穩定，當時並沒有一種設備可克服艦體航行過程中的複合橫搖影響，特別是英國的戰列巡洋艦追擊目標時，複合橫搖運動非常影響艦隻的射擊。這一問題直到戰後才得以解決，且在戰前，也沒多少人會預料到追擊這種作戰樣式將在戰爭期間發揮更多的作用，在這種情況下，艦體搖晃得非常厲害，其艦炮射擊時亦很難修正到正確的射擊線上。與英國相比，德國海軍面臨的此類問題更為嚴重，且他們在修正複合橫搖時可用的方法或選擇更為有限。
為適應一戰戰場環境，RN的不少老式無畏級戰列艦接收了重大改裝，這其中就包括圖中的“柏勒羅豐”號
在戰前，皇家海軍曾試驗過集中兩艘戰艦火力共同攻擊同一個目標，但在能見度較差的日德蘭海戰中，有時三、四艘英艦發現他們能夠觀測到幾艘德艦，但他們卻缺乏集中4艘已方艦隻共同攻擊對方1個目標的能力。交戰中由於雙方實際交戰距離更遠、有效射擊窗口出現得也更為短暫，因此集中火力射擊目標也變得更為重要。1917年2月27日，大艦隊首次嘗試利用4艘本艦協同攻擊同1個目標”。如果協同攻擊的4艘戰艦都能明確地分辨出各自炮彈的彈著落點，那麼，他們就能同時對目標實施階梯射擊，並很快找到各自與目標的正確距離，然後順利地命中目標。為了實現這一目標，大艦隊在試驗時要求各艘按一定次序向目標射擊，每艘艦射擊時間間隔約15秒，試驗期間由“巨人”號戰列艦擔任射擊控制艦，為其餘3艦提供相應的射擊距離參數。試驗時，4艘艦艏輪射擊的落點都較近，因此控制艦命令各艦下輪射擊時距離上修200碼，於是，各艦按15秒間隔依次又進行了一輪射擊，各艦階梯射擊的形勢也被標繪出來。在接下來的幾輪試射中，更多的炮彈落點落在距目標較遠的區域，因此控制艦再次下令進行“反向階梯射擊”，即各艦下一輪齊射時將彈著散佈設定為指定射擊距離的正負100碼範圍內，並修正各艦移動位置與目標靶的距離。每艘艦也都分別標繪出各自射擊的彈著落點。整個試驗過程表明，以400碼為標準調整階梯射擊時，距離變化過快，如果以200碼為刻度調整階梯射擊則能更早地命中目標靶。如果在實施階梯射擊時射出彈丸對目標形成了跨射，那麼，第二次齊射時就可能會大量命中目標，而採用400碼為標準調整階梯射擊距離時，距離變化過大，很可能根本無法實現命中。在集中火力射擊時，各戰艦隻能依賴間隔的齊射開火來判斷和分辨各自的彈著濺落情況，為更好地控制這一間隔，戰艦使用特別標記後的秒錶。由於單艦齊射本身持續的時間較為有限(因此彈著濺落的持續時間也大致相同)，利用指揮儀控制射擊使這些成為可能。諸艦之間的信息和數據溝通則利用剛配備上艦的31型無線電設備來完成;同時，各艦之間也配備了用以表示各艦射擊距離的集中射擊距離刻度錶盤，艦上各炮塔的裙邊上也被臨時畫上顯示其射擊方位的標示。
一戰中RN的“巨人”號戰列艦
在真正交戰中，對無法避免的夜間戰鬥，皇家海軍假設任何這樣的交戰都將會陷人一場混戰，因此他們也認為弱者可能在這樣的混戰中佔據更多的優勢，而較強的一方則可能會遭受更多的友軍的火力誤擊。基於這一認識，傑利科上將竭力避免與德國艦隊進行夜間的戰鬥行動。對於大艦隊而言，德國在日德蘭海戰後的幾次成功的夜間交戰，也表明德國在這一領域佔據著優勢，他們實際上更傾向於未來在夜間進行戰鬥。即便如此，日德蘭海戰後，無論在海上還是陸上，德國都已顯露出敗亡的跡象，因此彌補這一缺陷便成為皇家海軍戰後的主要議題。
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