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六、日本海军的新型火炮和观描射控水平
“吉野”巡洋舰的另一特点是全部配备了管退式速射炮，由于制退方式先进，大大提高了射击速率。同时由于改良了瞄准装置，使其射击准确度也有了提高。
从“吉野”巡洋舰配备的毫米阿姆斯特朗速射炮结构图可见，J为瞄准具，J’为照星，J”为照门，L为表尺齿条，K为表尺调节手轮，L”为提前量调节手轮，C为火炮俯仰手轮，O为火炮旋回手轮。进行目标瞄准时，使用火炮旋回手轮改变火炮方位角。进行俯仰操作时，根据测得的距离数值，转动表尺调节手轮，使瞄准具沿表尺齿条进行俯仰以达到标尺上对应该距离值的刻度。然后转动火炮俯仰手轮操作火炮改变俯仰角，当目标、照星和照门成一线时完成瞄准。而提前量调节手轮用于加入射击提前量。这样的瞄准具，显然就是从康格里夫式瞄准具改进而来的，但其通过齿轮-弧形齿条来进行瞄准调节，角度调整范围和调整精度都有了很大的提高。而且将其安装位置由炮身上部移到侧面，避免了炮口仰角太大时炮身遮挡目标的问题。
日本海军配备的毫米阿姆斯特朗速射炮
在火炮射击精度方面，在日方预想开始交战的米距离上，以毫米阿姆斯特朗速射炮为例，弹着点的左右散布范围各为6米左右。当时中日双方主力军舰的宽度在15米左右，长度在90米左右，考虑目标舰航向与己舰航向不一定完全平行或垂直，各取上述值范围的一半，各为7.5米和45米。以此观之，火炮的瞄准精度尚可勉强满足要求。
在火炮旋回和俯仰操作方面，新式炮架的俯仰机和方向机调整速率较旧式炮架有很大提高。以其毫米阿姆斯特朗速射炮为例，其旋回速率为每秒7.5度，而“吉野”舰体在最大航速、打满舵（舵角35度）情况下，旋回直径为米，旋回速率约为每秒3度。可见其火炮旋回速率为舰体旋回速率的2倍。该火炮的俯仰速率为每秒2度。而当时日本各主力巡洋舰的横摇周期为8秒左右，横摇幅度在20度以内，折合横摇速率为每秒2.5度。配合直管瞄准具，炮手可以连续目视瞄准目标，当船舷下倾时就动手把炮口摇高，船舷上扬时就把炮口打低，使目标基本位于瞄准具十字线中心，也就是炮口持续保持对目标的正确射角。综上所述，该型火炮旋回速率和俯仰速率在舰体处于高速回旋以及横摇的情况下，都基本能满足跟随目标的要求。[18]
毫米阿姆斯特朗速射炮，可见炮管上方的两具瞄准具
对于“吉野”这艘阿姆斯特朗公司制造的航速达23节、当时号称全世界航速最快的巡洋舰，日本海军当局不会不寄予厚望。在该舰在年3月抵达日本后，迅速从其他军舰抽调官兵，组成一个高水平的舰员组。这一点从该舰的以下军官名单看出来：炮术长加藤友三郎海军大尉（日本海海战时任联合舰队参谋长，后历任海军大臣、内阁总理大臣），水雷长村上格一海军大尉（后任海军大臣），炮台分队长吉松茂太郎海军大尉（后任联合舰队司令长官），炮台付岛内桓太少尉候补生（后任第一水雷战队司令官）。该舰同时被定为由快速巡洋舰组成的“第一游击部队”的旗舰。[19]
对于操作这些新式速射炮的官兵，日本海军也不敢马虎。负责操作火炮旋回俯仰瞄准的，全是老练的下士官；负责开、闭炮栓的，都是有4、5年海上服役经历的一等水兵；负责弹药搬运、装填的，都是长期服役的志愿兵。而负责监督火炮的瞄准、射击操作、弹药装填的炮台分队长和炮台付，分别由海军大尉和海军少尉、少尉候补生担任。经过艰苦的训练，达到了每发炮弹的装填时间仅需5至6秒、每门火炮每分钟发射4发炮弹的水平。此外，在战争爆发之际，利用舰队集结于佐世保的机会，日方各舰在佐世保附近海面持续进行战斗训练，让官兵熟悉各种战斗信号（例如用不同的喇叭声来区分“左舷接敌”与“右舷接敌”），并适应海上航行时本舰的横摇周期以提高选择发射时机的能力，同时训练官兵在舰体倾斜状态下进行各项战斗操作。由于训练弹药消耗量受到限制（每门炮只限10发），联合舰队司令长官伊东祐亨曾向海军大臣申请支用明治二十八年（年）之前的训练用弹药份额，但未获批准，因此各舰之间只能用放空炮的形式进行训练。后来又采取了另外一个办法：使用十二艘汽艇分成两队，航行中彼此间不停变换位置，各炮手用步枪模拟火炮进行瞄准。而当军舰停泊在港内时，则由炮术长随意指示港口附近山峰上一个目标，舰上官兵迅速进行距离测定并操作火炮旋回和俯仰进行瞄准。[20]
按照当时日本海军的习惯，在鱼雷射程外进行炮战时，无战术任务的水雷长辅助舰长操舰和指挥。而炮术长按照航海长提供的敌、我距离和双方航向、航速数据确定火炮射击诸元，通过传声管通知各炮位。炮台分队长和炮台付直接指挥下属的水兵进行瞄准与射击。炮台分队长同时通过望远镜对弹着情况进行判断并指挥炮手进行后续射击修正。当时大部分日本军舰上，下达作战指令依然依靠传声管。但在年服役的“严岛”海防舰上，在英国海军人员的帮助下安装了电气式“距离通讯器”，但仅限于通过指针式电气仪表向炮位传达目标的距离数值。
在黄海海战开战之初，安装了测距仪的“吉野”航行在整个日本舰队的前方。该舰的指挥军官在前部舰桥指挥本舰。由于“吉野”是第一游击部队的旗舰，司令坪井航三海军少将及其幕僚则在后部舰桥内设置指挥所（从这一点也可以理解最初为何有将测距仪安装在后甲板的尝试）。为了减少舰体摇晃，也为了避免高速航行时蒸汽机活塞高速运动产生严重的振动，以便为距离测定工作提供一个平稳的平台，“吉野”仅以8节左右的航速前进，随后加速到10节。但对于一件新式设备，对任何人来说在操作时无疑都有一个从适应到熟练的过程。同时由于当时北洋海军舰队处于上风位，造成大量煤烟飘向日本舰队。因此，按照战后对“吉野”最初几次射击弹着点分布情况统计分析，“吉野”的观察员当时在米距离上的测距过程中，对光学成像对中重合的分辨误差为60”左右，将其转化为弧度制表示为0.。而武式1.5米测距仪光学系统的放大倍率为15倍、基线长1.4米，将这些数值代入ΔR的计算公式可得ΔR=(2/1.4)(0./15)=米，误差为4.2%。由此可见，与采用六分仪测距的水平差不多，武式1.5米测距仪在距离测定上并未发挥出突出的效果[21]。
七、日本海军的炮术运用与舰队炮战运动
由于现有距离测定手段的不可靠，日方更倚重于运用火炮试射来取准。日方配备速射炮的各舰，基本都是首先利用一门毫米速射炮进行4、5次试射进行取准，然后其余火炮再根据校准后的距离值开始射击。而在战斗发展到接近至~米左右距离之后，炮手则可以采用直瞄射击并依靠观察弹着点来进行修正。
不过，由于“吉野”配备的速射炮射击速率高，单位时间内修正弹着点的机会也多。因此尽管限于前述人员熟练程度、瞄准装备的技术水平以及火炮固有性能等几方面的局限，在测距精度方面和射击精度两个方面都有缺陷，但依然可以在较短时间内取得命中弹并在随后取得较高的命中率。整个海战过程中，“吉野”的4门毫米火炮和8门毫米火炮总计射击0发左右。由于北洋海军方面的弹药消耗数据不全（尤其是被击沉的四艘军舰的射击情况），在此以日本海军中依然装备架退炮的“浪速”和“高千穗”巡洋舰的射击情况作比较。两舰各装备毫米火炮2门，.1毫米火炮各6门。理论上前者射击速率为1发/分钟，后者可以达到2发/分钟。在海战中，该二舰的毫米火炮各发射33发与22发，.1毫米火炮各发射发和89发。比较这些数据，管退式速射炮相对架退炮的射击速率优势可见一斑。[22]
但与国内研究一直以来所认为情况的相反，对大口径速射炮，日方并没有刻意追求过高的火炮发射速率。因为过快地进行射击，短时间内产生的硝烟和目标周围大量的弹着点水柱并不利于对目标进行观察和修正弹着点。
炮弹发射数量（年9月17日黄海海战）
伤亡
mm
.1mm
57mm
47mm
25.4mm
11mm
中弹
死
伤
“浪速”号
33
-
1,#
1,#
9
0
2
“高千穗”号
22
89
-
1,
5
1
2
（注#：此处轻型火炮的弹药消耗量可能有问题，但本表来源自日本官方的战史资料，因此未作改动。）
舰名
严岛
松岛
桥立
千代田
吉野
秋津洲
八重山
舰种
海防舰
海防舰
海防舰
巡洋舰
巡洋舰
巡洋舰
通讯舰
毫米速射炮数量
11
12
11
10
8
6
3
任务
副炮
副炮
副炮
主炮
副炮
副炮
主炮
日本各舰配备的毫米速射炮统计表
在这次海战的舰队炮战运动方面，我们可以发现以下几个现象：
第一，日本海军在开战之初即努力争取缩短交战距离、并在随后的交战中与北洋海军舰队始终小心翼翼地保持~米左右距离。其好处在于火炮可以使用减装药发射和避免受到对方的鱼雷攻击。这次海战是最后一次主要以有烟火药作发射药的大规模海战。除日方“吉野”巡洋舰的火炮和上述中方军舰使用的某些小口径速射炮装备无烟发射药外，其余双方各舰绝大部份火炮都依然采用有烟发射药。火炮发射时产生的硝烟会影响己方的观察，而在近距离射击上可以采用减装药发射，减少炮口硝烟；其次，速射炮射击速率高，减装药发射可以减少炮膛的磨损。其三，缩短射击距离的好处还在于，可以缩短炮弹弹丸飞行时间、减少受风力的影响，进而提高射击精度；其四，~米恰好是鱼雷射程之外，这样可以不必忌惮对方发动鱼雷攻击，而放心地发挥北洋海军所没有的大口径速射炮的威力。同时还可以避免对方采用撞击战术。战前英籍顾问英格尔斯在日本海军大学授课讲解使用纵队战术破解敌人的横队时曾着重讲到这一点。其五，距离近可以采取直瞄射击，减少瞄准过程中的计算工作量和耗费的时间。
日本海军在战前是按在米左右的距离上才首次开火这样来训练的，结果海战中北洋海军在多米距离上即开火射击，这多少让日本海军感到意外。
对于提前量的计算，由于北洋海军舰队在战斗中基本保持10节左右的航速，换算成每秒速度为5.米，一分钟就是米左右。在实际战斗中，日方也基本以这个速度为基础，粗略估算北洋海军舰只的位置变化。[23]
开战之初双方军舰之间的距离以及日本各舰的射击目标分配
第二，日本海军采用了纵队这种便于发挥舷侧火力的队形，并争取在封堵敌舰退路的态势下与敌舰采取同向航行的交战方式。从存世的资料可以看到，以“吉野”为首的第一游击部队，在整个海战过程中，大部分时间都采取与被攻击目标基本处于同向航行的状态。而且为了保持这个态势，不惜几次作大角度机动以跟随企图规避的北洋海军舰只。因为采取同向航行，双方的相对速度降低，而且敌舰改变航向时己舰容易机动跟随，这些因素都方便进攻方进行火炮瞄准。而如果采用逆向航行交战的方式，双方的相对速度增大，火炮瞄准困难、射击机会稍纵即逝，而且双方一冲而过之后，进攻方掉头再次攻击则容易坐失战机。在丰岛海战前，由于在此之前蒸汽动力时代舰队交战战例很少，师从英国海军的很多日本海军军官仍深受纳尔逊时代的“快速接敌，近距交战”传统的影响。但其实纳尔逊时代的“快速接敌”也不过是最大8节的航速，射程米左右的火炮使“近距交战”成为无奈之选。在丰岛海战中，受第一游击部队参谋釜屋忠道海军大尉和“秋津洲”巡洋舰舰长上村彦之丞海军大佐的事前鼓动，第一游击部队在发现北洋海军的“济远”和“广乙”两艘巡洋舰后采用了高速接敌方式，结果在逼近的时候形成在狭窄的水域中双方相对速度较大的逆航向航行的不利攻击态势，同时也顾虑对手发动鱼雷攻击，因此第一游击部队不得不在航向与距离上进行调整。“吉野”发出“战斗开始”信号，提醒其余两舰跟随行动。由于当时海域靠近沿岸浅滩，第一游击部队不敢作急速的机动，原来向东北方航行的“吉野”将航向由25°改为°，拐个弯变成向西航行，然后再将航向转为°再转回°航向，整整拐了一个8字，才得以勉强在合适的距离上进入拦截“济远”和“广乙”的航向，历时将近半个小时。在此转向过程中，急躁的“秋津洲”舰长上村彦之丞海军大佐对旗舰的行动不解，认为是要脱离和中国军舰的交战，所以发信号质问“吉野”为何转向，“吉野”随即发出“跟随旗舰行动”的信号以强令“秋津洲”跟随。在完成整个转向过程后，三艘日本巡洋舰才正式升起战斗旗（将军舰旗由舰艉旗杆改挂到后桅杆的斜桁上）。日本海军事后认为造成了战机延误，对于“济远”在被优势兵力围攻下仍能成功逃逸一直耿耿于怀。“济远”能逃脱，固然有“广乙”冲入日本纵队，导致日方队形出现了混乱，最后变成了2艘舰对付“广乙”，1艘舰追“济远”的局面，以及激战正酣之际“高升”、“操江”驶入战场令日方需要分兵处理的原因，但日本海军的前述观点也不无道理。
丰岛海战形势图，ABC为日本第一游击部队“吉野”、“秋津洲”、“浪速”三艘巡洋舰，DE为北洋海军“济远”、“广乙”两艘巡洋舰，F为“操江”炮舰。由于日本编队采用快速接近，在f点形成双方距离过近、相对速度较高的逆航向态势。为调整双方距离与航向，日本编队作了一个8字形机动，并在h点基本完成上述调整后才升起战斗旗。
由此可见，对于火力占优的一方，应尽力保持与敌方处于同航向态势，方便火炮瞄准，即形成一个斜体的T字，双方航向的延长线交汇于一点；而处于火力劣势的一方，应争取转入逆航向态势，由于速度和方位的快速变化这将使火炮瞄准十分困难，便于逃逸。只有一种情况下两支处于逆航向态势下的舰队依然能大打出手的，就是双方谁也不想撤退，双方都试图包抄对方的后队而最终形成两支舰队都围绕同一圆心做环形运动的态势。这样双方的相对位置变化较小，也能达到炮术发挥比较容易的目的。
上述同航向炮战战术，后来被东乡平八郎总结为：为了尽最大可能歼灭敌人，应在敌人最有可能选择的退却方向上占取阵位，并适时机动以转入与敌人同航向进行炮战。[24]
水天线上烟柱骤现，双方都在紧张地打量着对手。这是从“西京丸”上拍摄的情景。正前方为日本海军本队各舰，远处水天线处依稀可见北洋海军各舰的煤烟。
对于黄海海战接战之初日本旗舰“松岛”升起“攻击敌人右翼”信号旗、命令第一游击部队包抄北洋海军舰队右翼的做法，一直以来的观点是为了避开北洋海军阵列中央的“定远”、“镇远”两艘铁甲舰、首先攻击最弱的“超勇”、“扬威”。日方的另一用意，在于总结了丰岛海战炮战的经验以及未能截住“济远”的教训的基础上，力争占取北洋海军舰队可能采取的退却方向——往西退回旅顺的方向——然后转入同航向炮战。此战日本海军求战心极迫切，因为日方制定的后续陆上作战方针选择完全视乎海战的结局（如果海战胜利，陆军将在直隶湾登陆并在直隶平原与清军决战；如果海战不分胜负，陆军在朝鲜固守现有战线；如果海战失利，陆军撤回本土固守以防范清军进攻本土），无论如何是不想让北洋海军舰队安然逃脱，因此向西往旅顺这个方向必须堵住。当时日本海军舰队位于北洋海军舰队的西南方。而北洋海军舰队在发现日本海军舰队后正向西航行，其用意是将作战海区远远推离大东沟口内的登陆场。此战日方不清楚中方有运输船只在大东沟口内卸载陆军部队，当然也就无从了解北洋海军舰队采用此航向的真实用意。即便在战后的演讲中，日本海军联合舰队司令长官伊东祐亨看法仍然是：“当时，我方正向大孤山方向驶去，而敌人正好从大孤山向芝罘方向（即返航方向）开来。”在观望清楚北洋海军舰队的阵形、航向以及与己方编队的相对位置后，出于上述考虑，命令第一游击部队包抄北洋海军舰队右翼并在其右翼转入同航向进行炮战、与本队形成夹击的态势，是堵住其退却的可能方向、对其进行围歼的唯一做法。
但是由于以下两个原因，导致这一战术意图未能得到彻底的落实。
第一，日本海军舰队整体的编队航速只有8节。第一游击部队提速到14节编队航速后，便与本队之间形成了一个较大的空隙，将日本海军舰队分成两大部分。日方本队为拉开与北洋海军舰队的距离，因此将编队航速提高至10节极限航速，并继续向北洋海军舰队的右翼方向机动，结果“扶桑”、“比睿”2舰未能加速到10节，落后于本队前4艘军舰，迎击的北洋海军舰队正好插向日方这个方向，该二舰遭到北洋海军舰队的冲击。
第二，在此过程中，第一游击部队在一段时间内与北洋海军军舰处于逆航向，同时也与处于阵列中央的“定远”、“镇远”等北洋海军主力舰只的距离拉大到不利于日方射击的米以外，造成第一游击部队在一段时间内无法对这些军舰进行有效射击以减轻本队所遭受的压力。在第一游击部队还没来得及转入与北洋海军处于同航向时，北洋海军大部分舰只已经展开对日方本队的猛烈攻击并开始混战。
战后日本海军认为，这是造成海战初段本队部分受到北洋海军主力舰只围攻、一度陷入非常危险境地的原因。
另外，由于接战初期的意外变化而导致随后混战局面的出现，在此过程中双方出现逆航向态势是无可避免的，为减少火炮瞄准困难，日本海军舰队在调整航向的过程中，即争取在以目标舰为圆心、半径保持米左右的圆弧上运动，这样火炮的指向基本不必调整。
开战之初双方舰队的航迹以及日本第一游击部队包抄北洋海军舰队右翼。从图上可以看清楚前往旅顺的方向，以及作战海区与大东沟口海岸线之间的关系。
在年的日本海海战中，日本海军更是将截断敌人退路并进行同航向炮战这种作战方式发挥到极致。从俄国舰队的东北方进入战场的日本舰队正是首先占取俄国舰队的北偏西这个前往海参葳的方向上，然后进行那个著名的U型大转弯，转入与俄国舰队进行同航向炮战并尽力将其向远离海参威的方向上挤压。俄国舰队司令罗热斯特文斯基海军中将当然也深知采用逆航向脱离的道理，但奈何背后茫茫大海，何处是归乡？惟有硬着头皮进行同航向炮战，力图死里逃生、杀出一条去海参威的血路。结果最后落得个大败的结局。
而在年的日德兰海战中，英国大舰队与德国公海舰队相遇后，也是向左在与德国公海舰队同航向方向上展开战列进行炮战，同时向东南航行，占取德国公海舰队退回赫尔戈兰的方向，并将其向南方远离赫尔戈兰的方向上挤压。德国公海舰队司令舍尔海军上将对英国人的险恶用心和俄国人在对马海战的遭遇当然一清二楚，他的前卫舰只面临被粉碎的命运，于是在18点38分实施第一次逆航向脱离。其后在二十分钟后再次转入与英国大舰队同航向以图夺回主动。但在英国大舰队的密集火力打击下，不得不在19点18分再次转向逆航向进行脱离，等待夜间再寻机突围。
第三，无论是开战前的接近或是后来的交战过程中，黄海海战中双方舰队都采取了远低于各自最高航速的速度来航行。在战前的接敌过程中，北洋海军最初的航速是6节，随后提高到8节，在随后的交战过程中航速基本保持在10节左右。以往国内研究文章都归结于北洋海军平时对舰艇锅炉轮机保养不善、导致各舰最大航速下降。但对比当时日本海军各舰所采取的航速上，却发现情况与之相仿，即便是战前已经被安排执行快速包抄战术意图的第一游击部队，在收到己方旗舰“松岛”要求回航救援掉队受困的“赤城”、“比睿”、以及后来追击“经远”时，“吉野”航速也没有超过其最大航速的65%即16节。
究其原因，在于锅炉和轮机在正常使用中，由于零件和管路的老化，性能必定会有下降，北洋海军各舰如是，日本海军各舰亦然。构成第一游击部队的4艘巡洋舰，其中“吉野”、“秋津洲”2舰分别是、年入役的新舰，设计航速分别为22.5节和19节，“浪速”、“高千穗”则是年建成的老舰，设计航速是18节。根据日方档案，“浪速”于战前年6月14日在采用自然通风工况下，测得最大航速为16.3节，“高千穗”于战前年7月同样在自然通风工况下，测得最大航速为15.5节。“吉野”于战前年7月24日试航时测得最大航速23.03节。“秋津洲”于战前年6月17日采用自然通风工况下，测得最大16.7节。可见，第一游击部队的最大编队航速可以达到15.5节，在实战中，为了尽可能快地运动到北洋舰队右翼，日本第一游击队也就只跑出了接近编队极限航速的14节。
构成本队的6艘军舰中，旗舰“松岛”和同型舰“严岛”是年在法国建成的新舰，设计航速16节，同型的另外一艘军舰“桥立”则是年当年完工的新舰。但这几艘军舰多多少少都存在动力系统管路材料的热膨胀率不一致而造成泄露的问题，实际航速分别只有10.25、11.64、11.05节。日本购自英国的“千代田”巡洋舰，由于日本出产的煤质量比英国煤要差，导致其安装的机车锅炉内细小的管路非常容易被堵塞，以至在使用中锅炉实际压力比设计值低，使这艘年1月完工的新舰航速在回国后一直不理想，在年1月测试中只跑出了11.5节的最高航速。而“扶桑”和“比睿”则是年的老舰，设计航速也都是13节，但在长期使用中也无法回避航速衰减的问题，年7月31日“扶桑”测得最高航速为10.05节，“比睿”在6月27日测得最高航速为10.42节。[25]计算到编队航速，对于本队来说也只有10节左右，与北洋海军的编队航速实际相差不大。当时北洋海军各舰航速为：“超勇”、“扬威”6节，“平远”6-7节，“广丙”、“来远”、“经远”10节，“广甲”10.5节，“定远”、“镇远”12节，“济远”12.5节，“靖远”14节，“致远”15节。[26]海战初期“超勇”、“扬威”的损失，反而可以说在一定程度上让北洋海军获得了提高整个编队航速的机会。
此外，航速不快的原因还在于，除了上述双方都有一些航速慢的军舰需要兼顾、作战海域是近海而浅滩多担心搁浅、双方使用的燃煤质量都算不上好以外，还有以下四个原因被长期忽视：
首先，以当时的火炮的技术性能以及仪器测距、观瞄水平，过高的航速造成双方相对速度增大、本舰振动和摇晃，根本无法保证距离测定的准确和较好的火炮命中率。
其次，除北洋海军的两艘铁甲舰外，双方各参战军舰都存在防护薄弱（指无装甲军舰和防护巡洋舰）或者防护不完善（指早期型装甲巡洋舰）的问题，她们都严重依赖煤舱中的煤层厚度来提供水线以下部位的防护，这是当时的军舰设计师必定会向用户强调的一点。“边舱之煤，非行程极远不至动用。炮子入煤，其焚甚缓，易于用水浇熄”。例如“致远”巡洋舰舰体内每边舷侧的煤舱宽度最大达到8英尺。如果采用高速航行，势必增加燃煤的消耗量而导致防护性下降。
其三，在同航向炮战中，并不希望与敌人有较大的相对速度差。
