在第二次世界大战初期,飞行员射击是靠目测估计目标的。早期轰炸机是使用光学陀螺瞄准具,在自己飞机正下方位置画上标识,依靠飞行员判断提前量进行轰炸。真正的创新是荷兰人卡尔·诺顿为美国海军发明的轰炸瞄准具,这是一种早期机械式计算机,可以输入数据来计算弹道。在计算机帮助计算弹道并调整枪口的角度,大大地提高了命中率。它就是诺顿轰炸机瞄准器(NordenBombsight)
轰炸机在空中高速飞行的时候,如果往地面投放炸弹的话,那么投下的炸弹不是垂直向下做自由落体运动的,而是做抛物线运动的,为什么会这样的呢?因为炸弹受到了三个方面力的作用,一个是飞机的惯性力,一个是空气的阻力,一个是重力,在三种力的作用下,投下去的炸弹就是形成一个抛物线运动轨迹落下地面,既然是做抛物线运动,那么轰炸机的轰炸目标的时候,不能在目标垂直上空投放炸弹,而是需要在目标上方提前一点的位置进行投放。
但是在轰炸机进行轰炸机的时候,单单依靠提前投弹的动作是无法保证百分之百命中目标的,因为人的直觉都会有一定的误差,在训练期间能够击中目标并不代表在战场上就能击中目标,所以为了提高轰炸机的命中率。那么就需要一种工具辅助,这种辅助工具军事上叫做轰炸瞄准具。轰炸瞄准具可以根据轰炸机的飞行速度、高度、风速、航向等因素,然后通过光学原理描绘出轰炸机的轰炸瞄准角度,当达到一定的瞄准角度的时候,就是轰炸机投弹的最佳位置,从而大大提高了轰炸机的命中率。
诺顿轰炸瞄准具,其精度可以达到从21,000英尺(6400米)的高度击中100英尺(30米)的圆圈。
诺顿轰炸瞄准具有瞄准具和陀螺稳定仪两部分组成,瞄准具实际上是一部早期机械式计算机,虽然体型不大,但是由2000多个精密零部件组成,包含大量齿轮和轴承轴承,这些机械式设备利用电池和电动马达进行驱动,飞行员通过调整输入盘,输入空速和风速作为参数,诺顿标准仪自动计算出从飞机的地速(天上飞机相对于地面的速度),并根据风向、航向、偏航角等数据,测算出最佳投弹时机。 整个瞄准具安装在陀螺稳定仪上面,美国专门研制了电动陀螺仪,每分钟转速达到30000以上,让其在飞行过程中保持良好的稳定性。
而另一项设备关键就是自动驾驶仪,当诺顿瞄准具准备进行轰炸的时候,轰炸机转而使用一种早期机械式自动驾驶设备,从来保持飞行航向、航速的稳定性,从而准确实现轰炸。诺顿轰炸瞄准具可以说是早期火控设备的雏形,标志着轰炸可以通过精密计算来实现,不再单纯依靠投弹手的经验。