戰場武器系統與技術 - 第5冊：輕武器與機關炮

J-20

序言
傑弗里·李 [英國]

本冊旨在介紹輕武器和機關炮的使用要求，並概述設計人員是如何來滿足這些要求的。大多數有關輕武器的書籍都是一種帶有簡介的武器目錄，本書不采用這種方法。書中只是為了說明某一個觀點時，才列舉出某一種武器的名稱或者提供它的照片。本書除向職業軍人提供有關其個人所用武器的必需知識之外，對於那些想要進一步了解輕武器和機關炮的基本設計原理的讀者也是有用的。

什里弗納姆
1981年11月

J-20

第一章　對輕武器的軍事要求     C．J．馬錢特·史密斯　P．R．哈斯拉姆 [英國]

概述
　　
輕武器及其彈藥在外行人眼裏往往帶有一種浪漫主義的色彩，把它們當作是傳奇式人物手中威力無比的武器。有的人則認為它們就是遊擊隊使用的槍支，或者是士兵手中統稱為“步槍”的那種東西。他們除了聽說過作為某些武器名稱的組成部分的武器口徑之外，是不會特別去關註彈藥的，因為彈藥確實難以引人註目。但是，最終獲取殺傷效果靠的是彈藥，而制造輕武器的目的也正是為了發射彈藥。沒有子彈，槍也就沒有用了。對於輕武器來說，槍彈的主要用途是殺傷人員。
　　
用途
　　
要不要保留輕武器是一個值得探討的問題，由輕武器造成的傷亡所占的比例畢竟很小。第二次世界大戰中，在主要是以裝甲部隊進行作戰的地中海戰區，這個比例約為15％；而在太平洋戰區，在美日兩軍之間進行的以步兵戰為主的戰鬥中，這個比例則達到30％左右。不過，這兩個百分數都不能完全說明問題。輕武器可用於執行許多任務，人們可以列舉出許多的理由來說明輕武器是一種不可缺少的手段。在進攻時，當所有其他的手段都用盡了之後，最後還是要由步兵來清除那些頑強的防禦部隊，而且不論他們擁有哪些其他的手段，如果沒有有效的輕武器，他們是不願意去執行這樣的任務的。此外，還包含著這樣一個很容易明白的道理，那就是當士兵手中持有輕武器時，就會對他的精神產生極大的鼓舞作用。因為他會覺得他擁有某種手段可用以進行反擊，盡管這種手段對付有些目標可能是無效的。而如果他沒有這種可以進行回擊的手段，那麽在遭受壓力的情況下，他很可能就會屈服或逃跑。輕武器也是防禦作戰中的最後一種手段。如果敵人突入到了縱深防禦陣地內，那麽往往就要由後方機關的士兵運用手中的輕武器來對付他們了。
　　
要考慮的因素
　　
參謀機關現在已經認識到，在輕武器系統中彈藥是最重要的組成部分，盡管近期的輕武器發展歷史說明他們似乎必須重溫一下這條得來不易的經驗。北大西洋公約組織在50年代選擇了7.62×51毫米槍彈作為制式槍彈，這也不一定是因為對那些專門影響口徑的因素已經有了深刻認識的結果。
　　
關於需要考慮的各種因素將在第三章中評述。最基本的問題是彈丸必須在什麽距離上、去射擊什麽樣的目標。要獲得圓滿的答案，就要求提出軍事要求指標的參謀人員研究各種戰術問題、分析以往戰爭的資料、研究醫學統計資料、並對其他武器系統的作戰效能作出估價。


圖1.1　1944年在勒阿弗爾附近坦克支援下的步兵

戰術
　　
在戰爭的各個階段、在各種類型的戰鬥中、以及在各種不同的地形上，都要使用輕武器。坦克兵、炮手、司機或修理工，不論他們在戰場上從事什麽工作，只要是士兵就得配備輕武器。而步兵——數量最多的兵種，仍然把輕武器作為他們的基本武器。武器的性能必須能適應士兵可能遇到的各種情況。如果他們活動的空間有限，他們就需要小型手持式武器。如果他們的主要任務要求他們進行徒手作業，那麽使用的武器應該背掛起來或裝入套內，並且應便於取用。不論是雨天還是雪天，是高溫還是高寒，武器必須能無故障地工作。雖然士兵用於輕武器訓練的時間可能很少，但是輕武器簡便易用的性能，必須保證他們拿起來就能有效地使用它。除了以上這些要求之外，僅就輕武器的數量這一點來看，就決定了它不能太昂貴。圖1.2用以說明輕武器必須能在各種作戰環境條件下圓滿地完成任務。



敵方的和己方的戰術都應加以考慮。為了擊敗向己方陣地象潮水般沖來的大量部隊，就需要猛烈而持續的火力。而為了對付潛行穿越於叢林間的遊擊隊，則可以使用短促猛烈的伏擊火力。因此，戰術上的考慮會影響對輕武器提出的要求，因為這些武器需要用於各種差別很大的環境條件中來完成種種不同的任務。從全力以赴的戰爭到內部的安全保衛工作，都離不開步兵最基本的單兵武器。為了擊退進攻部隊以及支援部隊對目標實施突擊，都要使用輕武器，為了在叢林中擊斃一名疾行的恐怖分子也得使用輕武器。嚴酷的地形和氣候條件都對武器提出了設計方面的要求。在酷熱的沙漠裏，武器不得灼熱以至於不能持握。在潮濕的環境中，瞄準具不得模糊不清，彈藥也不應引起初速產生偏差。在嚴寒條件下，扳機應能帶了手套扣動，但扳機護圈也不能太大，否則可能會發生被樹叢掛住而走火。輕武器要輕，攜行20英里也不應特別疲憊，但又必須堅固耐用，帶著匍匐前進和躍進、以及受到一般的碰撞都不應損壞。



資料分析
　　
自第二次世界大戰以來，資料分析已成為一項重要的工作。這次戰爭大大地推動了軍事運籌學的發展。40年來全世界進行過的戰爭為我們提供了大量的數據。使編寫武器裝備使用要求的參謀人員獲得了有助於解決他們的某些問題的大量資料。對以往戰鬥的經驗應該進行分析，以便對未來裝備所要求的性能提出建議。這樣，士兵們就可以依據充分的資料來陳述他們的要求。因此也必將更加正確地反映他們真正的需要。
　　
例如：對包括第二次世界大戰、朝鮮戰爭和越南戰爭在內的戰爭所作的統計分析表明，所有的步槍射擊，有95％是在400米以下的距離上進行的。正象以後的章節中將要敘述的那樣，如果步槍子彈所需的有效射程是如此之近，那麽就不必使用大口徑槍彈了。使用小口徑子彈也能取得同樣的效果。
　　
縮小口徑
　　
近年來在輕武器方面有一種動向，即擺脫7.62毫米而轉向使用更小的口徑。種種資料表明，在許多情況下這樣大的口徑是沒有必要的。醫學統計以及對實驗動物及明膠人體模擬塊所進行的射擊試驗工作，近年來為創傷彈道學積累了大量的資料。彈丸造成的殺傷效果，隨其速度、口徑(即質量)、以及其形狀和穩定性的不同而不同。如果能通過對其他三個參數的調整而使彈丸具有應有的效力的話，那麽彈丸的質量或者口徑就可以縮小並依據其他的理由來加以選擇。
　　
輕武器之所以不采用較大的口徑，部分地也是由於對各種武器系統的內在聯系有了更深刻的認識，以及對在中等距離上(600～1000米)用其他武器來取代輕武器的可能有了更為正確的估價的緣故。這樣做也是為了減輕步兵的負荷。采用飛行距離較短、口徑較小的子彈，設計師就能設計出更小更輕的武器。這可以說是一項盼望已久的改進，因為長年以來步兵一直負擔過重。在某些情況下，例如在執行長時間的叢林巡邏任務中，步兵的負荷可能會大大超過60磅(27公斤)。無線電報務員及迫擊炮手等等專業人員，攜帶物品的重量還要更多。通過對部隊情況的仔細分析表明，步兵能負擔的最大重量約為45磅(21公斤)，超過這一限度其作戰效率將急劇下降。此外，象“勞”式輕型反坦克武器這種新的武器系統，不久即將裝備部隊而必須由步兵來進行攜帶，其重量可能會達到10公斤。增加了這種額外的負荷，也就需要從其他方面去減輕一些重量。使用口徑較小、重量較輕的武器，能使步兵在負荷較小的條件下獲得同等的輕武器火力，而如果仍保持目前的負荷水準則其火力的效能將顯著地提高。
　　
這導致了在輕武器火力的理論方面出現了一些新的見解。英國步兵傳統的作法是以其單兵武器瞄準目標進行單發射擊，或以其近距離支援機槍進行精確瞄準的短點射。美國步兵在最近的戰鬥中已經采用了一種所謂“面積掃射”的概念，也就是只進行概略的瞄準，壓制火力的效果全靠發射大量子彈來取得。當美國的軍事專家們提出了這樣一種新的設想時，英國在許多戰場上用自動武器來對付成群的敵人的結果，也得出了同樣的看法。即要在火力交戰中取勝，發射的子彈在數量上就要超出對方還擊時所能發射的彈數。因此就必須使用自動槍支以及大容量彈匣或彈鏈，並且為了達成所要求的火力密度就需要有大量的子彈。這再次表明需要有更輕的、口徑更小的子彈。正在發展的小口徑武器在現代戰爭中還有一個優點。那就是絕大部分步兵從一次戰鬥轉入另一次戰鬥時，都要通過車輛來運輸，而且往往是使用車內空間窄小的裝甲車輛來運輸的。上下車必須非常緊張快速，因而短小方便而輕巧的武器就不致於妨礙士兵的行動。
　　
後勤保障
　　
戰場上彈藥的補給是一項必不可少的保障工作，這項工作在和平時期很少實施。但是，在戰場上由於情況的模糊不清，部隊的流動性以及運輸方面的問題，往往會使得這一工作變得非常困難。數量相同的子彈，口徑較小就意味著重量輕和體積小。就整個軍隊而言，那麽對倉庫和運輸車輛的影響也是很大的。
　　
對武器的後勤保障來說，另一個重要的方面是它們要便於維修。維修工作要在不同的級別進行，士兵可以進行簡單的分解結合和擦拭，部隊的軍械人員可進行簡單的修理，修械所則可進行大修。如果武器設計得簡單耐用，則維修工作就易於進行。現代輕武器的部件也應該較輕，而且通過采用現代高級材料，其故障率也應該較低。這樣，需要攜帶的零備件及修理的次數，都將大為減少。
　　
射擊精度
　　
我們將在第五章中研究影響輕武器命中率的各種因素。射擊精度是武器的一項性能要求。它能很好地反映出編寫武器要求時必須考慮的各項指標的綜合平衡工作。使用較長的槍管、有較長的瞄準基線、以及利用低伸彈道發射初速較大的彈丸，能提高射擊精度。但這必然會導致設計出較重的武器。而那些較輕的武器，它們的發射聲更小、更易於操作使用、後坐也較小，所有這些將會提高一般士兵的射擊能力。綜上所述，同時也考慮到有利於小口徑武器的一些其他因素，可以認為高精度可能是一個願望但並不是基本的指標。

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輕武器的類別
　　
在“輕武器”這一術語中包括有許多種不同的武器。許多人在給它下定義時，把口徑在30毫米以下的機關炮都包括在內。英國陸軍認為，這一名詞包括的是口徑在12.7毫米(即半英寸)以下的武器。手槍是其中最小的，按照其使用方法可分為普通手槍、左輪手槍或自動手槍。再大一些的就是沖鋒槍，現在這種槍有的並不比最大的手槍大多少。這些小型武器是設計用於極近距離射擊的，例如用在一些反恐怖分子的軍事行動中。圖1.4是一般手槍與微型沖鋒槍體積的對比。


圖1.4　上方為“勃朗寧”自動手槍，下方為黑克勒·科赫公司生產的微型沖鋒槍

與許多沖鋒槍大小差不多的是卡賓槍。這個名詞與美國人稱之為沖鋒卡賓槍的有些相混。卡賓槍原來是指騎兵使用的一種小型步槍，美國人具有騎兵的傳統自然就很喜歡這個名稱。在歐洲大陸這個術語也和微型沖鋒槍和突擊步槍相混淆，它們都是用來稱呼英國人指的沖鋒槍的。真正的卡賓槍或小型步槍現在已由新型的更小的單兵武器取代了，英國現在把他們的新型步槍就叫作單兵武器。已經使用了近100年的步槍還得用一段時間，它們堅固耐用而有效，在遠距離上也很精確，而且易於操作和維護。在某些情況下它是一種理想的武器，例如執行阻擊任務。圖1.5是7.62毫米半自動步槍和4.85毫米單兵武器樣品的尺寸對比情況。


圖1.5　7.62毫米半自動步槍和4.85毫米恩菲爾德單兵武器

最後就是機槍，作為輕武器的機槍其口徑最大可達12.7毫米。目前絕大部分機槍的口徑都是7.62毫米。機槍可區分為輕機槍、中型機槍、重機槍和車載機槍，這主要由它們的槍架以及能進行持續射擊的時間長短來進行分類。槍架的作用，可通過英國稱為通用機槍的比利時赫斯塔爾工廠(FN)設計的L7A2型機槍來加以說明。在班一級使用時，它配有兩腳架可作輕機槍用，而在連一級使用時則裝上三腳架作中型機槍使用。圖1.6為一種早期的通用機槍。
　　
因此提出軍事要求的參謀人員就必須在上述範圍廣泛的輕武器中進行選擇。對於明確要由輕武器來完成的任務，沒有哪一種輕武器是可以用來完成全部或大部分任務的。但我們也可以找出許多理由，來說明減少輕武器種類的好處。從後勤角度考慮，這樣做可以減少彈藥的品種，減少攜帶的零備件、具有良好的部件互換性；另外訓練的時數可以減少；而且大量地購買一種武器要比少量地購買多種武器更為便宜。發展的趨勢是研制一種能滿足軍事要求，但只包括盡量少的武器類型和口徑的武器系列。

英國準備以兩種很相似的武器(單兵武器和輕型支援武器)來取代目前的四種武器(半自動步槍、通用機槍、輕機槍和沖鋒槍)就是為了這個目的。輕型支援武器的槍管較重、帶有兩腳架，將來除機械動作可能與單兵武器有一些不同外，其他方面它們都是一樣的。它們可以用來滿足班一級的作戰需要，但不能滿足在較遠距離上進行持續射擊的要求。它們的口徑可能定為5.56毫米，這是北約最近確定的標準口徑。而北約較大一點的標準口徑(7.62毫米)也將保留，以便用於完成持續射擊的任務。蘇聯已經發展了有名的、使用廣泛的“卡拉什尼柯夫”系列武器。圖1.7為蘇AK47沖鋒槍和RPK輕機槍，它們的設計思想與英國的單兵武器和輕型支援武器非常相似。


圖1.6　早期德國MG42型通用機槍
　　
輕武器還要用於完成一些特殊任務。例如為了完成狙擊任務，就需要使用那種傳統型步槍。雖然需要的數量很少，這種步槍也可用於滿足軍隊在射擊比賽時對專用步槍的需要。某些手槍也還得保留以供高級軍官和特種兵士兵作為自衛武器使用。雖然手槍除非掌握在專門人員的手中，在作戰中實際上是起不了什麽作用的，但手槍確實具有不仿礙行動的優點，對於那些主要要用兩手同時執行任務的人員來說還是很有用的。為了滿足特種部隊的特別需要，可能還需要一些其他的特種武器。除了這些特種武器之外，全國的絕大部分輕武器都可納入一個品種不多的槍族之中並將具有極大的通用性。
　　
在北大西洋公約組織內，通用化正在進一步深入發展。對一批新的小型武器，不僅規定了標準的口徑，而且還規定了標準的規格。雖然北約已經有了一個7.62毫米的標準口徑，但在這個口徑的各種武器中其彈藥是不能通用的，因為其長度、裝藥重量、采用材料及向武器的供彈方式等規格，實際上都沒有標準化。北約的5.56毫米標準口徑，除最後一項，即以彈匣還是彈鏈供彈，只作了部分說明之外，至少其它各項規格在北約的各個生產彈藥的國家中是完全一致的。  


圖1.7　蘇聯“卡拉什尼柯夫”系列的AK47沖鋒槍和RPK輕機槍
　　
提出要求
　　
我們已經簡要地研究了使武器滿足軍事要求的一些方法，涉及的各種因素，解決問題的途徑，以及受到的制約和綜合平衡的辦法。現在到了軍隊必須提出要求的時候了。這個時機是十分重要的。上述的各項分析必須全面仔細地進行，而且盡量不要遺留問題。隨著老式武器的逐漸過時、費用增加和難以維修，必須及時提出新武器的要求，以便進行設計、作好生產準備、組織試驗，並在老式武器不再能滿足作戰需要之前，生產出新式的武器。
　　
在英國要由陸軍簽署一項稱為“總參謀部要求”的文件。其他國家也都有類似的文件，盡管名稱可能不同但目的是相似的。在美國則稱為“作戰能力要求”。這些文件的目的都是在於論證武器的需要、要求撥給經費、以及為設計人員提供充分的設計依據。對於輕武器來說，其中的一項主要的內容，是按優先順序排列的武器的一系列性能要求。設計人員需要這樣一種優先順序，因為某種設計措施可能會提高一項性能指標而同時使另一項指標下降。依據文件的規定，設計人員就可以擁有一定的靈活性。設計人員最根本的任務在於設計出能使士兵滿意的武器。
　　
武器的性能要求通常包括：
　　
射程　   能進行有效射擊的距離，所謂有效射擊必須有明確的定義，很可能它將與彈丸的侵徹能力聯系起來。
侵徹力　通常是指在一定距離上對北約標準低碳鋼靶板的侵徹力。
殺傷效力　以使目標喪失戰鬥能力程度為表征的指標，將在第三章中詳述。
精度　精度不容易給出明確的定義，可與以前用的武器進行對比來說明，也可以用一般士兵應該達到的水平進行表述。
密集度　度量武器將連續發射子彈擊中在一個特定範圍內的能力的尺度，因此它與精度有密切的關系。
發射速度　不是指最大射速，而是指士兵在極端的戰術條件下，在不致造成身管灼熱而產生子彈自燃以及在身管磨損不大的
                 情況下可以發射的彈數。
可靠性　無故障發射彈數。
重量　帶彈或不帶彈情況下的自重上限。
長度　要求的長度最大值。
　　
武器的性能要在各種嚴酷的作戰條件下進行測試。除上述基本要求外，對武器還將提出一些其他的要求，它們也都是很重要的。例如：易於維修，易於訓練，瞄準裝置的結構，彈藥的種類、帶不帶曳光劑、訓練方法、包裝要求，刺刀、消焰器、槍榴彈發射器等膛口附加裝置，以及背帶、提把和備用工具等附件等等方面的要求。
　　
機槍
　　
前文主要敘述基本武器，即步槍與輕機槍或稱單兵武器，以及輕型支援武器。對其他的輕武器與機關炮，要用同樣的方法進行分析並編寫出書面文件供設計人員作為設計的依據。
　　
機槍的基本戰術要求前文已經提到。用於支援突擊或提供最後攔阻火力的輕型機槍通常帶一副兩腳架，北約采用的標準口徑為5.56毫米或7.62毫米。為了在較遠距離上壓制暴露的步兵或攻擊無裝甲車輛，就需要有較重型的支援武器了。它們一般也采用7.62毫米口徑，但所使用的支架應更加穩定以保證具有所要求的精度。為了解決槍管發熱問題，經一定的時間間隔或發射了一定數量的子彈即應更換備用槍管。
　　
車載機槍正在統一口徑。老式的如12.7毫米“勃朗寧”機槍，正在由至少在彈藥上是通用的武器所取代。例如絕大部分的英國車輛已裝備了一種基本上類似於通用機槍的比利時赫斯塔爾工廠(FN)設計的機槍。這些槍的車載型(L8型)與非車載型(L27型)的性能是不一樣的。


圖1.8　只能車載用的L8型通用機槍
　　
車載機槍有待改進的問題包括：要具有較地面支架使用的武器有更高的可靠性，因為在車輛的炮塔內排除不發彈是十分麻煩的；在炮塔內排出的有毒氣體要大大減少；以及改進槍架使更換槍管工作易於進行等。為裝甲戰鬥車輛設計的、傳統的導氣式武器，能滿足上述大部分的要求，但不是全部。發展的趨勢是要探索全新的設計，例如許多現代飛機上裝備的那種外力驅動機槍就能滿足要求。例如：“米尼”航空機槍、“伏爾康”機槍、休斯公司的鏈式機槍以及“多佛·戴維爾”機槍。圖1.9為GEC 7.62毫米“米尼”機槍。


圖1.9　GEC 7.62毫米“米尼”機槍
　　
這種槍由於在動作循環中不需要利用發射藥氣體，因此氣體如同空彈殼一樣可以排出車外。這種槍的發射速度和可靠性都比較高。其工作部件較小，因此在炮塔內所占的空間較小，它們可以吊走以便更換槍管。但也有缺點，例如在車上取下時要有動力(雖然有些槍也可以用手搖吊來卸下)，而且基本上喪失了從車上取下來進行地面支架射擊的能力。


圖1.10　蘇12.7毫米“德格耶洛夫”重機槍
　　
口徑大於7.62毫米的重機槍以往多用以攻擊輕型裝甲車輛。輕型裝甲比較易於擊穿這一概念已經過時了，重機槍本身也是同樣。用以取代如圖1.10中所示的那種重機槍的是機關炮。
　　
機關炮的用途
　　
步兵戰鬥車空前廣泛的使用，將使未來的戰場上出現大量的車輛。使用價格昂貴、數量已感不足的坦克主炮和導彈來攻擊步兵戰鬥車，從效費比上看是不合算的。於是對步兵戰鬥車提出了要求。要求它們裝備有能擊毀對方步兵戰鬥車的手段。裝甲的改進，使得只有用機關炮才能有保證地擊毀像蘇聯BMP型那樣的裝甲車輛，而為了擊毀其正面的傾斜裝甲還得用口徑相當大的機關炮。機關炮一般都采用20、25、30或35毫米口徑，不過北約可能會采用另一種27毫米口徑，這是因為他們對裝在“旋風”式飛機上的“毛瑟”機關炮感到興趣。這種機關炮正在用來供車載使用。
　　
北約對選擇機關炮標準口徑的爭議，出於軍事考慮只占部分因素。這裏牽涉到很大的商業利潤問題，因為機關炮彈藥的利潤要比輕武器子彈利潤大得多。對最大口徑感興趣的只是那些把威力當作是武器的首要性能指標的人；而像英國那樣把步兵戰鬥車內的容積問題作為最先考慮的國家，則感到槍炮的尺寸及彈藥的儲存已經是一個相當困難的問題了。因此在下一個階段可能就選用25或30毫米口徑達成協議。它還有另一個優點那就是那些關心對飛機的毀殲能力的人也會喜歡這種口徑。北約國家制造的高射武器采用35毫米(聯邦德國)或40毫米(美國)口徑，顯然是在追求較大的殺傷力。而蘇聯則相反，他們主要采用23毫米，目的是用數量來彌補口徑。
　　
不同的要求
　　
作為本章的小結，我們應當說明不同的國家對武器性能的要求是不一樣的，即使盟國之間也是如此。這不能認為是提出軍事要求者的一種失誤，而是一個涉及有關提出軍事要求依據的很有意義的問題。如果一個盟國、甚至一個敵國對輕武器提出了不同的要求，最好的辦法是查明他們為什麽要這樣做，是我們錯了，還是他們錯了。沒有人能做出肯定的答復，除非爆發了設計武器時所設想的那種戰爭。實際上往往是雙方都沒有錯。在仔細地考慮了各項因素的條件下，對於贊同或是反對某一項性能指標，雙方的意見往往相持不下。歷史的經驗，先前的慣例，設計人員的靈感或者高級官員個人的愛好都足以影響得出的結論。近期的軍事歷史最能說明這一點了。例如，據說聯邦德國是最不願意改成小口徑的，他們根據第二次世界大戰中與蘇聯紅軍進行的消耗戰的經驗，堅持班一級武器都應采用7.62毫米口徑。而反唇相譏者則會說這種理由更多是出於商業上的考慮。聯邦德國是北約中在打破技術障礙采用無殼彈藥方面處於最領先地位的國家。當他們能在十年內以一種嶄新的輕武器居於世界首位時，為什麽還要轉而采用5.56毫米口徑呢!
　　
不同的戰術理論可使各國采取不同的選擇。蘇聯和中國軍隊仍然指望大量地集中地使用步兵，而數量較少的西歐步兵則更傾向於采用火力和機動相結合的戰術。用以保障這種不同戰術的步兵武器當然有所不同。
　　
關於對武器的要求，在進行決策時，國家的經濟考慮往往占主導地位。如前所述，輕武器是一種最基本的武器，因此沒有一個國這會放棄制造輕武器的能力。當他們具有這樣一種生產能力時，財政問題和雇用的勞力問題也都是要考慮的重要因素。軍隊數量很少的國家，可能具有相當大的軍械工業，就輕武器的生產而言，瑞典和比利時就是很好的例子。在這些國家中對輕武器提出要求的參謀機構所能產生的影響與它們的FFV公司和FN公司的企業經理人所能起的作用相比簡直是微不足道的。工業財團要竭盡全力進行市場調查，因此世界各地潛在顧主的看法必然會反映到他們的設計中去。折衷妥協是難免的，雖則有時對某一種武器的缺陷會聽到強烈甚至偏激的意見。但也有極少數現代武器確實並不是優良的。那是因為它們必須迎合顧主的需要。
　　
至少聽到有一家輕武器制造商聲稱，如果有人買他的彈藥，那麽他就停止生產武器了。所以說我們對彈藥問題已經進行了全面的考察——從士兵對彈藥重要性的認識，到武器制造商明白那才是真正的有利可圖的買賣。總而言之，輕武器是一種發射彈藥的手段。

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第二章　基本原理

概述
　　
在設計一種武器時，首先應該考慮可能要對付的目標，以及對目標應取得什麽樣的效果。當這個問題從士兵那裏得到了答案之後，武器設計人員就要決定利用什麽樣的彈丸來對目標造成所要求的毀傷。在有些情況下，最有效的彈丸可能是最難以發射的。那麽對所選彈丸的設計就必須進行修改，以便能用適當的發射裝置將其精確地發射到所要求的距離上。對這樣一組範圍更小一些的可供選用的彈丸，可以從設計最有效的發射裝置的角度再來加以考察。物理學原理對於彈丸、發射藥以及發射裝置的各種約束作用是相互影響的，事實上它們也是不能分開來加以研究的。但在本章中將按邏輯順序先從對目標要求的效果開始對這些問題分別予以敘述。

對目標的效力
　　
輕武器子彈射擊的主要目標是人體。對這種目標要求的效果是致死，或因致傷而喪失戰鬥力。創傷的致命性取決於受傷的部位及創傷本身的情況。士兵希望的子彈是無論命中目標的什麽部位均能迅速奏效。彈藥設計師的一項任務，就是研究各種不同類型的彈藥所造成的創傷的情況。不同的創傷對人體功能的影響，要在具有解剖學和生理學知識的人員的協作下共同進行研究。設計師利用這方面的研究結論，設計出既能造成使人員喪失戰鬥力的創傷又能在形狀、大小和重量方面滿足設計要求的彈丸。
　　
為了敘述對目標的效力就要引入“失能概率”和“能量傳遞”這兩個術語。下面就研究這兩個術語的含義。
　　
喪失戰鬥力
　　
造成喪失意識、失明或癱瘓的創傷，必然導致喪失戰鬥能力，因為傷員既不能繼續執行任務也不能還擊。其他的創傷是否會造成失能，要取決於創傷的部位與執行任務的關系。士兵執行任務的精神動力，有時可能使傷員克服看來似乎是失能性的創傷。因此對士兵要執行的任務及其精神力量都需要加以考慮。下述例子能提供很好的說明：腳部的創傷對於突擊中的士兵較之對靜止狀態防禦中的士兵更具有失能性。進攻的人員如果臂部肌肉受傷，他很可能繼續沖擊；而一個防禦者在受到同樣的創傷時，他很可能難以繼續射擊。如果防禦者不能繼續射擊，進攻者就能突入其陣地擊斃或俘虜他們。為了免遭這個厄運，防禦者就會奮力戰鬥。而腳部受傷的進攻者卻不會產生這種精神動力，因為他停止突擊時不會直接造成他的死亡或被俘。因此如果科學家在研究創傷彈道學時忽視了主觀精神作用，他所得的結論很可能是有問題的。
　　
從受傷到喪失戰鬥力之間所需的時間是一個要考慮的重要問題。人體只有某些部位才具有立即喪失戰鬥力的易損性，它們是心臟、頭部和第三脊椎以上的脊柱。由於這些部位約占人體面積的15％，因此對於一名站立的人員，一發隨機的命中彈最多只有15％的概率使他能在幾秒鐘之內立即喪失戰鬥力。而還有85％的概率會出現子彈命中後要隔一段時間才能使人喪失能力。這段時間的長短取決於創傷的嚴重程度、創傷的部位以及傷員的精神意誌。當然戰場上的士兵都喜歡他的射擊能立即奏效，但為了保證任意一發命中彈都能做到達一點，那麽彈藥的體積和重量就必須非常大，以致無法設計出一種輕武器來發射它。作為一種折衷的辦法，以30秒鐘作為評價彈丸戰場致傷能力的最短時間間隔。
　　
有14種正式的戰場致傷標準，其中“防禦30秒”和“沖擊30秒”是在研究彈丸效力時最常使用的。“防禦30秒”的標準是最難達到的，因為大多數目標都是隱蔽的、暴露的部分大部分有鋼盔保護，而且士兵具有很強的精神動力來繼續射擊以免其陣地為敵方所占領。
　　
能量傳遞
　　
對射彈擊中人體的效應已經進行過周密的研究。發現人體組織的撕裂是因為人體不容易吸收能量引起的。對人體傷害的嚴重程度，取決於由射彈傳遞的能量的大小以及傳遞的速度。能量可以用質量乘以速度的平方來表示(MV^2)。從彈丸的角度而不是從人體的角度來考慮，更易於通過數學方法來計算能量的傳遞。射彈由於擊中目標而降低速度時，就把能量傳遞給了目標。傳遞的能量的大小可以通過下述公式進行計算：
　　 　　E ＝ 1/2×m×(V1^2－V2^2)
　　 　　　　其中：E ＝ 傳遞的能量
　　 　　　　　　　m ＝ 彈丸質量
　　 　　　　　　 V1 ＝ 彈丸著速
　　 　　　　　　 V2 ＝ 彈丸出口速度


圖2.1　高速彈丸造成的激波
　　
低速的鈍頭彈，例如飛行的彈片和防暴子彈等，可能造成撞傷、出血和骨折。被防彈服或其他裝備擋住的子彈也能產生同樣的效果。像一發子彈那樣大的飛行物體，要造成有效的殺傷就必須貫穿人體。當子彈以低於400米／秒的速度進入人體時，傷害僅限於子彈的傷道本身產生的效果。子彈速度更大時，子彈的撞擊會產生激波，它能把彈丸造成的傷道的空腔擴大到達30倍之多。
　　
圖2.1是空氣中的激波。當類似的激波在人體內通過和擴散時，創傷的面積將大為擴大並能增大失能的概率。這種效應稱為“爆炸創傷”，是絕大多數現代高速子彈所具有的特征。表2.1列出了幾種現代武器發射的彈丸的初速。

表2.1　幾種現代武器發射的彈丸的初速

子彈(毫米)	武器名稱	初速(米／秒)
7.7×56	英國4號槍機直動式步槍	748
7.62×51	英國L1A1型半自動步槍	838
7.62×39	蘇聯AKM突擊步槍	715
5.56×45	美國“阿瑪雷特”步槍	1000
9×19	英國L2A3型“斯太令”沖鋒槍	390

為了分析創傷的效果，曾致力於將不同形狀、不同重量和不同速度的子彈射入模擬人體肌肉的材料，並紀錄其結果。醫學專家描述了彈丸穿過人體時可能形成的傷道，並對其造成的殺傷效果進行了估測。現在已經能夠在彈丸的質量、速度與形狀及其致傷效果之間建立起一種關系。獲得了一個MV^2的修正值，即MV^1.5，它可以用來解釋這些試驗的結果。但為了簡化起見，在本書中仍將使用稍偏大一些的mv^2。

彈丸的設計
　　
為了能最大限度地傳遞能量，彈丸應該有很大的撞擊能量，並且不應該穿出目標。高撞擊能量可以通過提高初速，以及使彈丸具有在飛行中盡量少降低速度的特性來獲得。在下述情況下，射彈將停留在人體體內，或加快它的減速。第一，如果彈丸在人體中碎裂，質量較小的碎片較之原先的彈丸貫穿力就小得多了。第二，如果彈丸擊中人體時產生變形，變得不是那麽流線型了。第三、如果彈丸進入比空氣更稠密的介質時變得不穩定了。
　　
人體目標常常受到某些人工制造的器材或天然的材料的防護，必須穿過它們才能獲得要求的殺傷效力。當子彈以足夠的速度撞擊防護物並能穩定地穿透它時，則子彈也能貫穿和穿出人體。高速子彈在穿出人體之前只能將一小部分能量傳遞給人體，但傳給人體的能量仍足以引起有效的創傷。

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武器
　　
當一發子彈在輕武器彈膛內擊發時，發射藥燃燒並產生氣體，氣體的體積擴大到約為原發射藥體積的14000倍左右。氣體的燃燒使其火焰溫度可高達2000℃。如圖2.2所示，氣體產生的壓力推動彈丸脫離彈殼進入坡膛。  .



圖2.2　作用於彈丸的壓力
　　
坡膛使彈丸對準膛線並使彈丸與膛線的起始部分相接觸，當壓力增大到一定程度時就推動彈丸沿槍管前進。圖2.3是撞擊底火到彈丸脫離槍口之間的一段時間內，膛內壓力與彈丸速度之間的關系。


圖2.3　膛壓、速度與時間的關系


圖2.4　英國L1A1半自動步槍膛內的壓力－時間曲線
　　
當彈丸在槍管內運動時，彈丸後面的槍膛容積增大。從發射藥完全燃盡前不久的一點開始，藥室容積增大的速度比發射藥氣體增長速度要快，因而膛壓開始下降。英國L1A1半自動步槍子彈脫離槍口時，膛壓約為90兆牛頓／平方米，大約經過2.5至3毫秒後這個壓力就下降到大氣的壓力。圖2.4的曲線更具體地描述了L1A1半自動步槍的壓力和時間的關系，並指出了槍管的哪個部位承受的壓力最大。
　　
後坐
　　
發射藥燃燃時向藥室的各個方向施加壓力，見圖2.2。這個壓力迫使彈丸沿槍膛運動，並推動槍機向後運動。如果槍機固定在槍管和槍體上，那麽整個武器就會後退而產生後坐。彈丸向前的動量可用質量(m)乘以速度(v)來表達，而步槍向後的動量則可相應地寫成MV。彈丸和步槍兩者的動量必定相等，因為它們在相同的時間內受到相同的力。而且因為兩者都是從靜止開始運動的，因此當彈丸達到槍口時它們必然具有相同的動量，即mv ＝ MV。必須指出，槍的後坐動量取決於彈丸的動量。子彈的動量增加，槍的後坐動量也就增加。如果不計發射藥氣體的質量，則槍的後坐速度可簡單地表達為V ＝ (mv)/M。就是說，在彈丸的速度和重量確定之後，槍後坐的速度取決於其質量。槍越重，則發射後它向後運動的速度越慢。彈丸的速度和重量當然要按照對槍的戰術要求來確定。槍的重量與其速度之比則要受士兵肩部能夠承受的能量的影響。槍的動能等於0.5MV^2，在實踐中後坐能量的上限一般定為15焦耳左右。在彈丸的質量及初速已經確定的條件下，武器設計師可使用下式來決定槍的質量。
　　 　　
後坐能量R可表達為：R ＝ 1/2×MV^2
而後坐速度則為：V ＝ (mv)/M
代入後得：R ＝ 0.5M(mv/M)^2 ＝ 0.5(mv)^2/M
或者：M ＝ 0.5(mv)^2/R
　　
因此，所有重量相同並發射同樣子彈的武器，其後坐情況是相同的。可以肯定，如果過度地減輕武器的重量，則由於後坐量的增加將使它變得很難掌握並且在發射時感到很不舒服。
　　
槍管
　　
槍管越長，因為膛內氣體壓力作用的時間較長，彈丸初速也就越大。但是如圖2.3所示，在發射藥“完全燃盡”點之後，槍管長度的增長只能相應地增加很小一點初速。因而由提高初速而得到的好處，很可能要被武器變得太長而使用不便所抵銷，特別是在帶著它們進出車輛時更是如此。另一方面，在相應地稍為減小一點初速的情況下，槍管也可以縮短。這樣槍的重量也會略為減輕一點，但缺點是增大了後坐。槍管的長度究竟取多長，通常是要在這些因素中進行綜合平衡的，這個問題將在第三章中詳細敘述。
　　
槍管壁必須具有足夠的強度來承受氣體膨脹的壓力，它也必須有一定的厚度以免變得灼熱。槍管還必須十分堅固足以承受撞擊摔打，對某些步槍來說，還要能夠發射槍榴彈和用於拼刺刀。
　　
發射子彈時，槍管材料上主要受到兩種應力，如圖2.5所示。徑向壓應力向外作用在槍管壁上。這個應力在槍管內表面上最大，越向外就越小。另一個就是因為槍管材料沿圓周方向伸拉而形成的環向張應力。這種拉伸效應也是越向外越小。環向張應力總是大於徑向應力，因此從理論上講，它是槍管強度的極限設計因素。


圖2.5　槍管受到的應力
　　
顯然最靠近槍管內壁的材料受到的應力最大，通過預加應力的辦法可以使這些應力的分布更為均勻。但是這種稱為自緊身管的工藝在輕武器制造中一般是不采用的。因為輕武器的槍管厚度只要達到能保障士兵的安全和不致灼熱的程度，也就足以承受發射時的應力了。
　　
表2.2列出了幾種武器在彈膛前端處的外徑。它說明了為了解決快速發射時的槍管發熱問題，槍管壁加厚的程度。那些口徑與槍管外徑比很小的槍(即槍管壁較薄的槍)是不能進行自動射擊的。
　　
彈丸在飛行中的穩定性是由槍管膛線賦予彈丸以旋轉來獲取的。膛線的纏度是指彈丸在膛內旋轉一整圈需要前進的距離長度。纏度通常取口徑的30倍。但對高速彈丸或短粗型彈丸纏度還可以大一些。纏度太小時子彈的彈頭殼所受的應力就會過大。而纏度太大則彈丸的穩定性就會降低。膛線的方向到底是向右還是向左是無關緊要的。但絕大多數武器都采用右旋膛線。圖2.6是有膛線的槍管的基本結構。突起部分是陽膛線，兩條陽膛線之間的空間叫陰膛線。圖中給出的英國L1A1半自動步槍的膛徑尺寸用以說明標稱口徑7.62毫米與實際的膛徑是不一致的。

表2.2　幾種槍的槍管外徑

名稱	標稱口徑(毫米)	槍管外徑(毫米)	比值
奧地利“斯太爾”	5.56	18.5	1：3.3
美國“斯通納”輕機槍	5.56	18	1：3.2
英國L1A1半自動步槍	7.62	19	1：2.5
英國L7A1通用機槍	7.62	30	1：3.9
英國4號步槍	7.7	20	1：2.6
“維克斯”中型機槍	7.7	23	1：3.0

圖2.6　槍管膛線的截面圖
　　
槍管磨損
　　
槍管必須有足夠的強度，要有經受得起彈丸在膛內運動時造成的磨損，以及灼熱的高壓氣體造成的燒蝕。所有軍用武器的身管都是用鋼制成的，以便既能具有必須的強度而價格又很經濟。
　　
磨損作用在整個槍膛內都會發生，但在膛線起緣處最為明顯。當彈丸在有膛線的膛內運動時。陽膛線嵌入子彈的彈頭殼。從而在陽膛線表面和子彈表面之間形成高達450兆牛頓／米^2左右的高壓。一當膛線完全嵌入彈頭殼，這個壓力就下降了。制造槍管的鋼的強度是很高的，它是不易變形的。但是在高達500℃的高溫時，鋼的強度就會下降到比制造彈頭殼的金屬的硬度還要低的程度。這時就會對陽膛線造成很大的損害。發射時彈丸後部會膨脹而擠入陽膛線(詳見第五章)，因此整個槍膛是與彈丸接觸的，故而會在整個槍膛表面造成磨損。如果高溫發射藥氣體通過彈丸與槍膛之間任何小的間隙而逸出，就會造成極強的局部發熱，甚至能使槍膛的表面熔化。這種效應稱為氣體沖刷燒蝕。在彈丸與膛線完全嚙合之前，可能會有少量氣體逸出，因此膛線的起緣處是會受到這種燒蝕的。圖2.7是一挺機槍的膛內磨損情況，在膛線起緣處損壞比較嚴重。



圖2.7　一挺機槍的膛內磨損情況
　　
高壓灼熱的發射藥氣體也會使槍膛表面金屬形成一層易碎層。金屬的熱應力使這一層碎裂，並在下一發彈丸通過時將其磨掉。易碎層的形成需要一段時間，它比武器進行自動射擊時各發射彈的間隔要長一些。因此這種損壞都是在單發斷續射擊時發生的。
　　
槍管灼熱
　　
槍管灼熱可能成為自動武器設計中的一個主要問題。武器發射時，逸出的灼熱發射藥氣體將熱傳給槍管。開始時彈膛由於有彈殼的屏蔽與熱源是隔開的，由於槍管的傳導慢慢地它也就變熱了。因此那種稱做“自燃”的發射藥提前點燃現象，只有在經過一段時間的射擊，槍管已經將熱傳給彈膛時才會發生。使用無殼彈時，灼熱的氣體將直接與彈膛接觸，因而彈膛壁會更快地發熱。這將導致“自燃”的可能性增大。
　　
能量分配
　　
發射藥中可以利用的能量，大約只有25％用於在膛內推動彈丸前進，其余的能量的分配取決於許多相關的因素，諸如武器的重量、槍管的質量與長度等。能量的大致分配情況如下：
為彈丸提供動能　　20～30％
向槍管傳熱　　　　30％
槍口沖擊波　　　　達40％
　　
還有很小的一部分能量在上表中沒有列出，它們是用來使彈丸旋轉以及克服磨擦所需的能量。值得註意的是，大約只有0.1％的可用能量是以後坐形式出現的。

小結
　　
本章簡要地介紹了對輕武器要求的效力，以及輕武器設計時依據的基本科學原理。由於任一發命中彈將有85％的概率是非致命性的，因而設計師追求的是使射彈具有更高的使目標“喪失戰鬥力”(不能繼續執行任務)的能力。受傷的士兵在一定的時限內繼續保持戰鬥力的概率，要通過醫學知識與統計方法相結合的辦法來進行計算。那種能將其效力擴散到它穿過人體時形成的傷道的較遠之處的彈丸，具有強大的殺傷力。高速射彈產生的沖擊波會形成這種“爆炸創傷”。在擊中目標時產生翻滾的彈丸也能造成較大的創傷，但它不能穿透防護物，這一點也是彈藥設計中的一個重要因素。彈丸對目標造成的傷害程度取決於它傳給目標的能量。彈丸的動量不僅影響其有效射程，也會影響武器的重量以及射手感覺到的後坐力。  .

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第三章　影響口徑選擇的因素

概述
　　
彈丸能達到的射程取於所用的發射藥的藥量以及彈丸飛行時的能量。發射藥的藥量要取決於藥室的可用容積、發射藥的能量、以及制造武器的材料的質量。一般而言，以相同材料制成的彈丸，飛行時的能量是與其直徑成正比的。依據這些基本原理去追溯一下輕武器的發展史是很有意義的，因為現代武器的設計必定會受到歷史根源的影響。
　　
早期的武器
　　
最早的手持武器是用較差的材料造成的，經不住大的火藥氣體壓力。而為了具有較大的初速以便能在一定的射擊距離上殺傷敵人，就必須使用較大直徑的子彈。例如：滑膛槍最初的口徑為0.79英寸，以後在1700年采用了“布朗·貝斯”滑膛槍，口徑則減為0.753英寸，它發射的彈丸重約32克，發射藥重約4.5克。由於使用的是黑色火藥，發射時的煙很大，因此步兵必須進行齊射。它的初速很小而且各發之間的偏差也很大，因此最大使用距離一般不超過80米。這種“布朗·貝斯”槍從1824年起就不在現役部隊中使用了。
　　
由於采用了膛線槍、使用了能量更大的發射藥以及質量更好的鋼材，武器的口徑逐漸減小了。同時，射擊的距離也增加了。1800年出現的“貝克”燧發槍，使用與“布朗·貝斯”滑膛槍一樣的發射藥，發射0.612英寸直徑的鉛質子彈，它的表尺上有100碼和200碼兩個刻度。所取得的進步主要是由於采用了效果良好的膛線而獲得的。但是應該註意，不要認為表尺上的刻度就等於武器的有效射程。因為表尺上的最大刻度往往並不能真正代表武器的有效射程。
　　
1853年的“恩菲爾德”P／53型步槍，口徑為0.577英寸，表尺最大刻度達800碼。這種槍在1864年改成後膛裝填並改名為“施奈德”步槍，發射重量為31克的彈丸，使用重約為4.5克的經改進的黑色火藥。“馬提尼·亨利”步槍(1871年)的口徑為0.45英寸，表尺最大刻度為1200碼。它的彈丸重量也是31克但發射藥增加到5.5克。
　　
近代武器
　　
到19世紀末時，就已經能將彈丸發射到相當遠的距離了。目的是為了滿足步兵能在遠距離上攻擊目標的要求。當時還沒有認識到機槍是主要的遠距離輕武器，而希望步槍手能對2000米以上的目標進行射擊。例如，“李·米特弗爾”MKI步槍的最大表尺距離就達2800碼，不過這可能有點太樂觀了。
　　
“李·米特弗爾”步槍的子彈是由直徑為0.303英寸14克重的鉛合金彈頭和4.5克的黑色火藥組成的。但黑色火藥不久就被柯達無煙藥代替了，這是第一次使用無煙發射藥。在南非布爾戰爭中，證明了“李·恩菲爾德”長步槍使用很不方便，因而在1902年就改短了槍管，並把這種有膛線的、短槍身、彈匣供彈的“李·恩菲爾德”步槍作為1號步槍。人們很快認識到，在遠距離上機槍比步槍更為有效。不過覺得步兵應該使用機槍和步槍都通用的彈藥。那種直徑為0.303英寸，重量為11.3克的彈丸就一直沿用下來，直到為現用的北約7.62毫米標準子彈所取代，這種子彈的彈丸重量下降到了9.35克。

關於選擇彈藥的分析
　　
彈藥的選擇要從戰術和技術兩方面進行考慮。首先要按照戰術要求來提出彈丸的性能指標。通過技術設計就能獲得可以滿足戰術性能要求的多種方案。再通過方案審查就能確定出子彈的具體規格要求，並提出發射這種子彈的武器的初步設計。
　　
圖3.1是選擇子彈過程中要考慮的技術和戰術因素的圖解說明。為了明確起見，圖中對這個過程中的某些環節進行了簡化。
　　
在設計時，設計師必須了解要射擊的目標，要求的射擊距離以及射擊的精度。然後他計算出彈丸、藥室和槍管的設計對要求的初速(保證在要求的射擊距離上具有所需的撞擊能量)的影響。此時再對最初提出的軍事要求作些綜合平衡工作也是常有的事。彈丸的直徑實際上也是在這個階段確定下來的。



標稱口徑相同的武器並不一定能發射相同的子彈。例如，北約和華約部隊都使用口徑為7.62毫米的武器，但他們的子彈卻是不能通用的，這一點從圖3.2中就可以看得很清楚


圖3.2　北約和蘇聯的7.62毫米子彈
　　
為明確起見，最好同時說明子彈的標稱口徑以及彈殼的長度。北約部隊的槍支使用的子彈是7.62×51毫米無底緣子彈。蘇聯中型機槍使用7.62×54毫米有緣子彈，而其AKM突擊步槍則使用較短的7.62×39毫米無底緣子彈。當一種武器可以發射幾種可供選擇的子彈時，那麽這些子彈的型號必須予以說明。例如美國AR15“阿瑪雷特”步槍使用的一種子彈就稱為M193 5.56×45毫米子彈。本章以下的四節將更詳細地敘述設計的過程，首先討論對目標要求的效力。

殺傷力
　　
殺傷力用來表述彈丸的效率。子彈必須將它的一部分能量傳遞給目標才能發揮其效力。要使一名傷員在30秒鐘之內喪失戰鬥力，彈丸具有的最低能量應達到80焦耳的水平。如第二章所述，絕大多數輕武器在進行效率評價時都采用“防禦30秒”這個標準。
　　
圖3.3是幾種彈丸在不同射距離上所具有的能量，從圖中可以看出這些彈丸對於沒有防護的人員目標的不同殺傷距離。沒有防護的人員是指穿一般軍服不帶鋼盔和不穿防彈服的士兵。



由圖3.3可以看出以下幾個問題。首先是北約的7.62×51毫米子彈在射距離超過2000米時還具有80焦耳以上的能量。其次是蘇聯的7.62×39毫米子彈較北約的7.62毫米彈輕而且初速也小，因此其殺傷距離要小得多。M193 5.56×45毫米子彈的殺傷距離就和這種子彈差不多。具有80焦耳以上的能量，實際上還不是真正的最低極限能量界限，因為彈丸還必須能把這麽大的能量傳遞給目標。輕武器在其作戰使用距離上具有的能量一般要比80焦耳大得多，因此即使是直穿人體時，傳遞的能量也將大大超過80焦耳。
　　
毀傷目標
　　
使無防護的人員喪失戰鬥力是比較容易的。但如果目標是隱蔽的或穿了防彈服，要使他們喪失戰鬥力就比較困難了。表3.1列出了兩種不同口徑的彈丸在破壞各種不同目標時所應具有的撞擊能量。表中的數據是彈丸的彈道與目標表面垂直時得出的。

表3.1　兩種槍彈擊穿不同目標時所需的能量

	所需能量(焦耳)	所需能量(焦耳)
目標	M193 5.56×45毫米子彈	北約7.62×51毫米子彈
無防護的人	80	80
9英寸厚木材	150	200
無裝甲車輛	150	200
鋼盔或極薄裝甲	420	770
15毫米厚飛機硬鋁板	1500	1800
50毫米厚水泥板	1200	1500
120毫米厚磚墻	1800	3000

[ 註：表中的數字不包括殺傷防護物後面的人員所需的80焦耳能量。 ]

由表中可以看出，隨著口徑的增大，彈丸穿透防護物體時所需的能量也增加了。也就是說，彈丸越大，它在材料上開的孔也大。從表中可見，在槍口處的能量也只有1800焦耳的M193子彈，是不可能穿透4又1/2英寸厚的磚頭的。而北約的7.62毫米子彈在距離約為100米處，還具有穿透磚頭所需的3000焦耳能量。從理論上講，要制造出能穿透磚房的5.56毫米子彈也是可以做到的。但是如果使彈丸的質量增加，則可能在穩定性方面出現問題；而如果使其初速大大超過1000米／秒，則會使槍膛磨損過大。後坐量和武器的重量也可能增大到難以接受的程度。
　　
大多數士兵在戰場上是戴著鋼盔的，因此對輕武器殺傷力的要求往往同時要求子彈具有一定的穿透能力。試驗時，是以厚約3毫米的軟鋼板來代表現代的鋼盔材料的。能穿透3毫米軟鋼板的彈丸，也就足以穿透在戰鬥中可以舒適地穿著的全身防彈服了。一般不要求輕武器彈丸去穿透在野戰築城中可能使用的沙土和木材，以保持輕武器的輕便性。
　　
穿透鋼盔時所需的能量就用來作為決定彈藥的最大殺傷距離的依據。對於高速的流線型彈丸來說，這個距離和它的曳光劑燃盡距離以及能保證命中精度的射程是非常接近的。
　　
由於殺傷力是武器及其彈藥設計中的一項基本指標，因此武器使用人員必須提出射擊目標和射擊距離的明確要求。例如，對某一種武器可以要求它能用來在1000米距離上對無防護的人員，以及在600米距離上對有防護的人員射擊。這些指標應依據戰術條件來確定。例如：武器的用途、在特定的地形條件下的常用射擊距離、以及能否獲得其他武器如迫擊炮和火炮的支援火力等等。

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武器的射程
　　
步槍
　　
根據對第二次世界大戰、朝鮮戰爭和越南戰爭中步槍射擊的情況進行分析的結果表明，在戰鬥中的步槍火力的使用範圍要比人們通常想像的近得多。圖3.4是步槍在不同距離上的累積射擊頻率曲線，從圖中可以看出：
　
射擊距離在100米以內的占總數的30％，
射擊距離在200米以內的占總數的70％，
射擊距離在300米以內的占總數的90％，
射擊距離在400米以內的占總數的95％。




應該說明，這些數字是把夜間射擊距離較近和白天射擊距離較遠的情況平均在一起計算出來的。而且這些數字中也沒有體現由於不同地形而引起的射擊距離的差別。
　　
於是人們可能會對這一點提出問題，即步槍是否還需要具有能在400米以外距離上去殺傷那些極少數目標的能力。北約的輕武器試驗表明，利用輕型的小口徑子彈能在遠達400米的距離上來提供有效的火力。這種子彈能夠使用後坐力很小的輕型武器來發射。而且由於這種子彈能以很低伸的彈道來進行射擊，因此它的命中概率是較高的。
　　
機槍
　　
對於機槍的射程要求就不那麽容易確定了。中型機槍通常要求能在防禦陣地之間提供掩護火力，這些陣地相距可能遠達2000米。射擊的目標可能是暴露的步兵，他們可能戴著鋼盔。但身體的其他部分則沒有什麽防護物，因此是比較容易殺傷的。所以只要彈丸的能量稍高於80焦耳就能有效地對付他們了。為了能達到2000米，彈丸就要重一些，一般來說使用的口徑要大於7毫米(詳見後述)。
　　
班用機槍常常稱作輕機槍，輕機槍要求能在較近的距離提供較強的火力。射擊的目標可能是沖擊中的步兵或者掩體內的敵人。絕大部分沖擊中的步兵都是沒有防護的，因而射彈有80焦耳的能量就可以了。而掩體內的步兵暴露的面積較小，而且大部分戴有鋼盔。各國陸軍對於輕機槍火力對有防護和無防護步兵射擊時的射程要求是不一樣的。如果輕機槍和步槍在對有防護的目標射擊時的射程要求是一樣的，那麽這兩種武器就可以使用同一種彈藥。但如果對輕機槍的射程要求更大一些，那麽分別使用不同口徑的子彈就更為恰當。
　　
有的軍隊用一種機槍同時作為輕機槍和中型機槍，並且稱之為通用機槍。圖3.5為美國的M60通用機槍，圖中為用作輕機槍時的情況，在作為中型機槍使用時要裝上三腳架。


圖3.5　美國M60通用機槍
　　
通用機槍的口徑一般是按照中型機槍的遠射程要求來決定的。中型機槍廣泛采用曳光子彈來幫助判定彈著。大口徑子彈的彈道受曳光劑緩慢燃燒的影響較小，因此通用機槍一般采用7～8毫米口徑。
　　
彈道系數和穩定性
　　
現在我們從理論上來探討一下影響彈丸飛行距離的因素。初速顯然是很重要的。同樣，使彈丸減速的空氣阻力也是一個重要的因素。阻力的大小受彈丸外形和尺寸的影響極大。
　　
彈丸的彈道系數可以下式進行表述：C0 ＝ 1/K0×m/d^2

其中：C0－標準彈道系數
　　   m－彈丸質量
　　   d－彈丸直徑
　　   K0－形狀和穩定系數
　　
在初速相同的條件下，C0值愈大，彈丸飛行的距離愈遠。因此，設計師就力求能獲得較大的m／d^2值。為了能進行精確的射擊，彈丸在飛行時必須穩定。對於旋轉穩定的彈丸來說，在穩定性，彈丸形狀和旋轉速度之間可以建立起下述關系：
S ＝ A^2×N^2/4Bu
　　 　　
其中：S－穩定系數
　　   A－軸向轉動慣量
　　   B－橫向轉動慣量
　　   N－旋轉速度
　　   u－隨彈丸形狀變化的空氣動力系數
　　
彈丸的穩定系數應介於1.6至2之間。為了獲得合適的S值，必須對A、B和u三個系數加以仔細地平衡。u值隨彈丸長度的增加而迅速增大，但隨彈丸直徑的增大而增大的速度則較慢。當長徑比(l／d)較大時，A值就小而B值較大。於是S值就會減小，但可以通過提高旋轉速度N來進行補償。不過旋轉速度是受到一定限制的，因為如果要求的旋轉速度太高，則槍膛和彈丸都會受到損傷。因而也就限制了實用的長徑比(l／d)的範圍。
　　
從穩定性的角度來看，理想的彈丸應該是短而粗的。但這樣就會使m／d^2值減小，從而使彈道系數減小。適中的方案是使長徑比(l／d)保持在3～5左右。
　　
根據內彈道測試的結果表明，較重的彈丸能吸收更多的發射藥氣體的能量。而外彈道研究表明，較重的彈丸在空氣中飛行時，能比較輕彈丸更好地保持其能量。表3.2為口徑與初速相同的情況下，射程隨彈重增加而增大的情況。

表3.2　射程隨彈重增加的變化情況

彈重(克)	7.1	8.4	9.7
對某一種特定目標的有效射程(米)	590	660	730

大多數彈丸是由幾種材料制成的。彈丸的密度取決於這些材料的比例。可以用來制造彈丸的材料的密度列表如下：

表3.3　彈丸材料的密度

材料	密度(克／厘米^3)
貧鈾	18.7
鉛	11.3
銅	8.9
復銅(90％銅10％鋅)	8.8
鋼	7.8
鋁	2.7
磷	1.8
曳光劑	1.6

雖然曳光彈要比普通彈長一些，但還是輕一些。由圖3.6可見，7.62×51毫米普通彈和曳光彈的密度及其長度差別是很大的，它們之間只有口徑和彈頭部形狀是一樣的。



曳光彈在飛行中的重量是隨著曳光劑的燃燒而改變的。因此它的彈道系數和穩定系數也是不斷改變著的。所以曳光彈和普通彈的彈道是不可能一樣的。最多也只能使這兩種子彈的彈道在要用曳光來觀察彈著的常用射擊距離範圍內達到基本的一致。
　　
彈丸重量的上限由下列因素決定。其一是要考慮到還需要一種比普通彈更長的曳光彈，而任何子彈的長度都是要受它的穩定性制約的(l／d要小於5)。其次是因增加彈重而使長細比增大的彈丸，穩定性下降，就需要減小膛線的纏度來提高轉速，而這樣做就會出現身管磨損問題。
　　
為了滿足彈丸能在較遠的距離上穿透鋼盔這一要求，小口徑子彈都帶有鋼尖或鋼芯。這種趨勢可以從下表中看出，表中列出了各種不同的小口徑彈丸的結構。  

表3.4　彈丸的結構

彈丸	結構
.22LR	裸鉛
北約7.62×51毫米	被甲鉛心[註]
M193 5.56×45毫米	被甲鉛心
SS109 5.56×45毫米	被甲的鋼尖＋鉛心
AK74 5.45×39毫米	被甲的鋼尖＋鉛心[註]

命中概率
　　
命中概率某些方面是與武器口徑的選擇有關的。其中最主要的有三個方面：最大彈道高度、風偏以及後坐。以下將依次敘述這三個問題，其它與命中概率有關的問題將在第五章中敘述。
　　
最大彈道高度
　　
如果忽略空氣阻力的影響，而認為重力是射彈飛行期間作用在彈丸上的唯一的力，則彈丸飛行時的下降距離為：S ＝ 0.5×gt^2
其中：S－下降距離
　　   g－重力加速度
　　   t－射彈飛行時間
　　
表尺的裝定考慮了這一點，因此彈丸是以一定的仰角而不是平行於地面發射的。最大彈道高度是指地面與彈道最高點之間的距離。圖3.7是射手對目標的瞄準線，與修正了下降距離後的彈丸飛行彈道之間的關系。為了說明兩者之間的差別，在圖中作了有意識有誇張。



從F到T的實線是射手的瞄準線，虛線則是彈丸的彈道。如果目標是向射手方向運動的，那麽盡管射手一直追隨瞄準著目標，但在A點到B點之間的一段距離上由於彈丸超越目標頂部，目標是不會被擊中的。提高初速就能使最大彈道高度下降。現代武器在300～400米以下的射擊距離上只有一個表尺裝定刻度，因此其最大彈道高必須很低。如果射手的目的是不讓敵人前進，那麽就有必要使其發射的彈丸大大低於人的高度。空氣阻力不僅使彈丸的水平運動速度下降，同時也使其垂直下降速度減小。在考慮了空氣阻力的條件下，在近距離上彈丸下降的高度如圖3.8所示。



假定人員目標的平均高度為1.6米，而瞄準點選在目標中央，則高低偏差的允許範圍為0.8米。由圖3.7可以看出，對於初速大於750米／秒的武器來說，射距離在300米以內時使用一個表尺裝定刻度就可以了。從圖中還可以看出，為什麽對於初速小的武器，正確地估測目標距離就更為重要。
　　
風偏
　　
側風使彈丸偏離要求的彈道，風偏量不僅取決於風向和風速，同時也取決於彈丸的大小及其飛行時間。
　　
當風向與彈道成直交時，風偏量最大。而斜風對方向的影響就稍小一些。風作用於彈丸的時間愈長，其影響也就愈大。因此，風偏量是隨射程的增大而增大的。同樣地，速度大的射彈要比速度小的射彈受風的影響小。彈丸的表面積愈小產生的風偏也愈小，但這種現象往往為小彈丸的質量也小所掩蓋掉了。輕彈丸要比重彈丸更易於產生風偏。一般而言，速度和重量較大的射彈受橫風的影響要小些。
　　
後坐
　　
人們認識到，進行點射時後坐量的大小會影響命中概率。但還沒有可靠的證據證明單發射擊時也是如此。武器在彈丸還沒有脫離槍膛的時候就開始後坐了。通過精確的校正，應能消除這種影響，但這項工作必須在每個發射陣地上重新進行。這一點在戰鬥中是不可能有時間來做到的。這個問題將在第五章中詳述。士兵在射擊時，如果有肩部將受到一次沈重的撞擊的顧慮時，他就會產生畏縮情緒，因此後坐過大是會降低命中概率的。
　　
根據彈丸脫離槍管瞬間武器和彈丸的動量變化，即可確立武器重量與後坐之間的關系。
　　
在第二章中已經給出了有關後坐量的數學表達式：R ＝ (0.5(mv)^2)/M
其中：R－後坐能量
　　   M－武器質量
　　   m－彈丸質量
　　   v－初速
　　
這是一個簡化的公式，如果考慮了發射藥氣體的質量，就可以獲得有關後坐量的更精確的公式。這些發射藥氣體增加了向前的動量。因此公式可改寫為：R ＝ 0.5×(v^2×(m + kc)^2))/M

其中：c－發射藥質量
　　   k－與武器效率有關的常數，其值可由實驗得出，一般在1.5～1.7之間。
　　
彈丸的質量及速度應該較大為好。具體的數值要由在一定的距離上能貫穿特定目標的戰術要求來決定。但士兵希望能有輕而後坐小的武器，可見上列公式是很難加以平衡的。表3.5是幾種武器的後坐量。

表3.5　10種武器的自由後坐能量

武器	彈藥尺寸(毫米)	武器質量(公斤)	彈丸質量(克)	裝藥量(克)	初速(米／秒)	武器後坐速度(米／秒)	自由後坐能量(焦耳)
雙筒獵槍	12目 GPrix	3.00	33.14	2.64	330	4.08	25.0
5號步槍	7.7×56R	3.20	11.49	2.40	729	3.39	18.4
4號步槍	7.7×56R	4.07	11.49	2.40	743	2.74	15.3
L1A1步槍	7.62×51	4.57	9.33	2.85	838	2.48	14.0
AKM突擊步槍	7.62×39	3.45	7.97	1.62	715	2.15	8.0
AR15步槍	5.56×45	3.04	3.56	1.56	1000	1.94	5.7
“英格拉姆”沖鋒槍	11.4×23	3.19	15.16	0.32	280	1.37	3.0
AK74突擊步槍	5.45×39	3.45	3.45	1.37	900	1.44	2.5
L2A2沖鋒槍	9×19	3.21	7.45	0.39	390	0.97	1.5
.HK33(帶次口徑發射裝置)	.22LR	4.3	2.6	0.10	310	0.23	0.1

影響命中率的諸因素
　　
要想對命中概率問題進行明確的技術性說明是比較困難的。因為以下幾個對命中率有影響的因素是矛盾著的。首先，彈丸的初速愈大則其彈道愈低，因而使得精確的目測距離和表尺裝定的重要性下降了，這能提高命中率。其次，重量較輕而初速較小的彈丸由於使用重量較輕而後坐較小的槍支，使得射手能進行更精確的瞄準，因而能提高命中率。第三，重而初速大的的彈丸由於不易受風的影響，因而能提高命中率。對戰士來說最簡單的辦法是按照目前使用裝備的性能來提出命中率的要求，而不是使用定量化的術語。例如，對一種步槍及其彈藥的命中率要求可用以下方法來描述：最大彈道高不超過北約的7.62×51毫米子彈的最大彈道高度；後坐量與美國的“阿瑪雷特”步槍相差不多；風偏應小於M193 5.56×45毫米子彈的風偏等。

膨脹比
　　
還有一個影響口徑選擇的重要因素，就是武器的膨脹比，即：膨脹比 ＝ (槍管容積 + 彈殼容積) / 彈殼容積
　　
這是有關發射藥氣體燃燒容積的測度。如果這個值太小，則膛口壓力就會太大，槍的效率就會下降而且發射時火光很大。第二次世界大戰時英國使用的5號步槍與4號步槍所用的子彈是一樣的，但槍管短了163毫米。由圖3.9中可見，5號步槍就必須裝上較大的消焰器。


圖3.9　英國的5號步槍和4號步槍
　　
槍管長度較長，則在裝甲車輛及建築物內等空間不大的場合下使用時就很不方便。因此這個要求對膨脹比規定了一個上限。絕大部分現代槍支的膨脹比等於8，對於不需進行猛烈射擊的槍支，將膨脹比下降到7也是可以的。
　　
在槍管長度和膨脹比已定的條件下，也就把彈殼容積和口徑限制在很小範圍內了。假定膨脹比保持不變，那麽隨著口徑的減小彈殼容積也必然減小。於是裝藥量也就要減少，從而使槍口能量下降。因此，對於特定的口徑，膨脹比就確定了其槍口能量的上限。
　　
圖3.10是後坐能量，彈道的低伸程度，風偏以及膨脹比之間的關系。



這四種影響的地位是可以改變的，圖3.10就是它們之間的相互關系。在前一節“影響命中率的諸因素”中已對這個問題作了較詳細的介紹。對於較小的口徑來說，可以看出是風偏和彈道的低伸程度決定著槍口能量的最低可接受限度。同時在這種情況下，與彈道的低伸程度相比，風偏的限制還較寬一些。槍口能量的上限是以可接受的後坐能量和膨脹比(身管長度)來限定的。如果槍管長度和後坐能量都允許增大，那麽就可以獲得較大的槍口能量，使彈丸在較大的距離上也能有效。而在口徑較大時，後坐量較小的槍就不能取得為使彈道比較低伸而必須具備的槍口能量。這些標準之間的關系可通過調整各自的數值來加以改變。

小結
　　
在武器設計中，規定出對目標所要求的效果是很重要的。這就必須確定要射擊的目標，以及它們在戰場上可能具有的防護程度。根據這樣的分析結果，就可以決定出彈丸應具有的撞擊能量。能量的大小隨彈丸的口徑不同而異，並且應按目標防護程度的不同來提出不同的要求。另一個重要的因素是彈丸的有效射程。據此就可以計算出某種彈丸所必需具有的初速。彈丸的初速還取決於另一些因素，諸如：彈道的低伸程度、後坐能量、允許的風偏以及槍的長度等等。理想的戰術要求往往很難全部滿足，因此在設計中就必須進行折衷處理，特別是對於口徑較大的武器更是如此。  

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第四章　灼熱

概述
　　
武器發射時，熱量來自兩個方面。其中一小部分來自彈丸與槍膛之間的磨擦，其余的則來自發射藥氣體的燃燒。有一部分熱量開始時就被槍管所吸收並慢慢地擴散到整個武器，但絕大部分傳到了槍管的外表面上。槍管通過對流或幅射的方式又把熱量擴散到它周圍的介質中去。但由於吸熱要比散熱快得多，因此槍管的溫度還是要上升的。
　　
從理論上講，槍管可以達到非常高的極限溫度，以致無法再吸收熱量，因為這時從槍管傳給大氣的熱量已經等於從火藥氣體傳給槍管的熱量。但是可以肯定，在達到這種狀態之前，這支槍就已經熱到無法拿住，並會出現故障和無法精確射擊。
　　
本章研究輕武器過熱時會出現的問題，以及盡量防止出現這種現象的辦法。

熱的吸收
　　
熱的兩個來源是灼熱的發射藥氣體以及彈丸與槍膛之間的磨擦，但要把兩個來源產生的熱量從數量上加以分開是很困難的。通過使用能產生不同磨擦力的各種彈丸進行的射擊試驗表明，各發彈丸發射之後槍管溫度可以上升到大致相同的數值的次數是很接近的。這就證明了絕大部分的熱量是由發射藥氣體產生的這個觀點是正確的。
　　
發射藥火焰溫度約為2000℃。在撞擊底火後5毫秒的時間內，熱量通過對流和幅射的方式傳給了槍膛。在此期間，槍膛表面的溫度可達到700℃到1000℃之間。一當灼熱的發射藥氣體擴散後，槍膛溫度就會下降，但下降的速度要慢得多。
　　
圖4.1是發射了若幹發子彈之後，槍管內外壁的溫度。



各種子彈產生的熱量主要取決於發射藥量(裝藥量)，發射藥燃燒速度，以及火焰溫度。而隨後傳給槍管的熱量則取決槍管材料的種類、發射藥氣體的成分、槍膛的表面積、以及槍膛與火藥氣體的溫差。隨著槍膛溫度的升高，它們之間的溫差縮小了，吸收的熱量也減少了，溫度上升的速度便逐漸減慢。
　　
與槍管的加熱速度相比，槍膛表面的冷卻速度是很慢的。在一般的發射速度情況下，慢到甚至可以忽略不計其影響的程度。因此以後本書中所列的有關槍管溫度的圖表中，都是連續形的曲線而不是更為精確的鋸齒形曲線。
　　
在膛線的起緣處吸收的熱量最大，越靠近槍口就越下降。槍管壁越厚，熱量傳到槍管外壁所需的時間就越長。通常，槍管的厚度越靠近槍口越薄。因此槍管外壁上的溫度是不均勻的。外壁的溫度也只能大致代表槍膛的溫度，一般槍膛溫度總是還要再高30℃左右。
　　
如果槍膛長時間地保持高溫狀態，武器就會損壞，因此要研究出散熱的辦法。下一節就敘述槍管的散熱問題。

槍膛的熱擴散
　　
金屬是熱的良導體，而液體和氣體則是不良導體，槍管內壁的熱能很快就傳到槍管的外壁，如果沒有隔熱裝置，那麽就會逐漸傳到槍的其它部分。槍管外壁上的熱只能通過對流和幅射來擴散，其擴散速度則較傳導要更慢一些。
　　
傳導
　　
通過實驗可以證明，圓柱體的熱傳導速度是與圓柱體表面積以及其內外壁之間的溫度差成正比的，而與圓柱體壁的厚度成反比的。因此，從理論上講把槍管壁制作得很薄就能夠很快地將槍膛的熱傳到其外壁上。即使這樣做是可行的，由於槍管表面的熱擴散是很慢的，因此槍管仍然會過熱。為了避免出現這種情況，槍管必須要能把熱量貯存下來，為此槍管就必須較厚。實際上能經受住發射藥氣體壓力以及使用時的碰撞的槍管，其厚度就足以在戰鬥射速的條件下用來儲存熱量了。那些能自動而持續地發射大量火力的武器，如輕機槍和重機槍等，應該有較厚的槍管來儲存所產生的更多的熱量。
　　
對流
　　
當氣體或液體接觸熱的物體時，例如空氣接觸熱的槍管時，一些熱量就傳導到了靠近物體的那一層。於是這一層的密度變小而上升，而它那緊靠熱物體的位置就被一層較冷的流體層所取代。這個過程叫做自然對流。如果使用風扇之類的外部條件來提高其流體層的運動速度，這個過程就叫作強制對流，這時的熱交換就更為有效。
　　
通過實驗可以看出，對流熱擴散的速度取決於熱物體的面積，物體與流體之間的溫差以及流體的某些特性。例如液體的散熱性能就比氣體要好得多。
　　
輻射
　　
第三種散熱的方法是輻射。熱輻射是以電磁波的形式出現的。所有的物體都發出和接收輻射能。當一個物體較其周圍的環境更熱時，它就是一個輻射發射體。實驗表明，通過輻射的熱擴散取決於熱物體的溫度及其某些物理特性，即它的面積與輻射率。容易吸熱的材料容易散熱。能反射熱的材料，既不能很好地吸熱也不能很好地散熱。表面生銹的槍管比表面光亮的槍管的輻射率更高，因此熱輻射的效率也更高。因為散熱率與物體絕對溫度的4次方成正比(T^4)，因此隨著物體溫度的上升通過輻射的熱擴散就急劇上升。
　　
輕武器槍管的吸熱與散熱
　　
試驗表明，高速武器平均吸入的熱量隨口徑的增大而增加。這是合乎邏輯的，因為槍膛的表面積增大了，而且發射藥量通常也是隨口徑增大而增加的。下表是兩種不同口徑的子彈在發射了100發和200發之後的平均熱吸入量。從表中可以看出，在槍管變熱時熱吸入量就下降了。

表4.1　發射兩種子彈時吸入的熱量

子彈(毫米)	裝藥量(克)	發射每發子彈平均吸入的熱量(焦耳)	發射每發子彈平均吸入的熱量(焦耳)
		第一個100發	第二個100發
7.62×51	2.9	2200	2000
5.56×45 M193	1.6	1400	1100

圖4.2是發射表4.1中所列的那兩種子彈的武器它們的槍管能達到的溫度。


一種武器可能擴散的熱量可以用數學方法計算出來。以下我們以槍管長度為51厘米外徑為20毫米的武器(5.56毫米和7.62毫米班用機槍都是這個尺寸)為例來說明。當槍管溫度為200℃而環境溫度為15℃時，那麽根據理論計算通過對流的熱擴散應為39瓦而通過輻射引起的熱擴散則為57瓦，合計96瓦。為了保持96瓦的熱吸入，7.62×51毫米槍就需要每分鐘發射3發。因此槍管溫度200℃只要以很一般的射速射擊就可以達到了，特別是對於機槍更是如此。在戰場上200℃不僅是容易達到的，而且是必定會超過的，因為幾乎可以肯定武器是會以大於每分鐘3發的射速發射的。
　　
當槍管溫度超過500℃時，由理論計算的對流熱擴散為150瓦，而輻射熱擴散則增加到506瓦。這是200℃時輻射熱擴散的10倍，表明在溫度升高時輻射變成了主要的散熱方式。而全部熱擴散則達到656瓦，7.62×51毫米槍要每分鐘發射18發才能產生這樣多的熱量。在戰場上通常只有快速發射的機槍才能達到這樣高的槍管溫度，它們射速一般都大大超過每分鐘18發。但一旦達到500℃時，要保持這一溫度是比較容易的，因為每分鐘18發對於機槍來說是中等的射速。這些例子強調了這樣一個事實，即在自然對流和輻射的條件下輕武器槍管吸收的熱量大大超出其擴散的熱量。要設計出既能滿足戰場火力密度要求而又不致過熱的武器是很困難的。

槍管過熱
　　
輕武器的槍管要達到這麽高的溫度就會帶來一些問題。首先是武器的某些部件會變得太熱而難以持握；其次是武器會遭受損壞並使射擊精度下降；第三是彈藥會自行提前點火即自燃。下面將依次討論這些問題。
　　
自燃
　　
在正常情況下，發射藥是由擊針撞擊彈殼底部的底火之後產生的火焰點燃的。當發射藥由於吸收彈膛壁的熱量而達到其點火溫度時就會產生自燃。對於輕武器的發射藥來說，其點火溫度是180℃至200℃之間。但是，彈膛達到點火溫度時並不會馬上發生自燃。銅彈殼對發射藥能起到一定的保護作用，因為熱從彈膛壁穿透銅彈殼是要有一段時間的。現代自動裝填武器在發射後幾毫秒之間就把銅彈殼拋出來了，因此幾乎沒有時間使熱能從彈殼傳給彈膛。彈膛的熱是從槍管的逐漸傳導而間接得來的。因而要使彈膛達到點火溫度以及使發射藥得到熱量都需要一定的時間。表4.2給出了這個滯後的時間。
　　
只要子彈在膛內停留的時間很短，提前點火一般是不會發生的，即使槍管很熱的情況下也是如此。這就是機槍采用開栓射擊方式的理由，也就是說在扣動扳機之前活動機件都是位於後方的。扣動了扳機才使活動機件向前運動，從供彈系統帶上一發子彈送入膛內，並進行自動發射。只有出現了故障時，未發射的子彈才會留在膛內超過幾毫秒。良好的操作訓練就能防止出現留膛過久而自燃。

表4.2　5.56毫米輕機槍自燃所需的時間

發射速度(發／分)	發射彈數	射擊持續時間(分)	槍管溫度(℃)	自燃所需時間(秒)
240	240	1	350	/
120	360	3	400	16
120	300	2.5	380	38
80	320	4	380	42
80	280	3.5	374	35
80	240	3	340	/

開栓武器不如閉栓武器射擊精確。這個問題將在第5章中敘述。步槍要求有很高的射擊精度，因此必須采用閉栓射擊的方式。這就使得未發射的子彈有可能因留在膛內的時間過長而產生自燃。對於閉栓武器來說，必須確定出一個槍管溫度的上限。應予考慮的因素包括：第一，戰場上的發射速度；第二，使彈膛達到發射藥的點火溫度所需的時間；第三，在某些情況下出現自燃的危險從軍事角度考慮是否允許。槍管外壁在膛線起緣部位處的溫度達到250℃就是這樣一個指標。如果槍管溫度達到250℃，但只經過幾秒鐘就能下降到200℃以下，一般是不會發生自燃的。而如果槍管溫度超過250℃並持續1分鐘以上，那麽在彈膛內留有子彈的情況下是很可能發生自燃的。
　　
磨損和燒蝕
　　
磨損和燒蝕兩個術語在使用上很容易混淆。磨損是由機械磨擦引起的槍膛表面層的磨損，而燒蝕則是由灼熱的發射藥氣體將槍膛表面的微粒沖出膛外。關於所有槍管都會出現的漸進磨損已在第二章中敘述。槍管溫度很高時，會出現燒蝕和很快的磨損。磨損和燒蝕嚴重的槍管發射的子彈會偏離瞄準線，在極端的情況下，彈丸會非常不穩定以致側向前進。圖4.3是從嚴重磨損的5.56毫米輕機槍發射的子彈，在25米處靶板上所形成的彈孔。




圖4.3　從嚴重磨損的槍管發射的彈丸的彈孔

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使射擊誤差增大
　　
槍管高溫造成的一個暫時性影響是溫度每升高100℃槍膛直徑將增大0.028毫米。這將使子彈的脹緊產生困難，這個問題將在第五章中詳述。如果彈丸和槍膛在槍口處是松配合，則彈丸很可能會出現偏擺過大。它們都會使射彈的散布增大。
　　
槍管高溫造成的另一個暫時性影響是槍管鋼的強度下降，而這可能導致永久性變形和損壞。圖4.4是一種典型的槍管鋼的硬度隨溫度升高而下降的曲線。圖中的虛線是一種典型的彈丸被用在常溫下的硬度。
　　
從圖中可以看出，在槍管溫度接近600℃時，冷的彈丸被甲比槍的膛線還要硬。因此在膛線起緣處的很大的機械力，會使較軟的膛線很快的磨損。這種損傷是突然出現的。但卻是永久性的。
　　
當膛線起緣部位的陽膛線磨損之後，彈丸就達不到為獲得所要求的彈道穩定性而應具有的旋轉速度。另外由於彈丸必須經過一段時間才能接觸膛線，因而與膛線接觸時的速度就大一些，這就使彈丸和陽膛線都要承受更大的應力。


圖4.4　材料硬度隨溫度的變化
　　
當槍管鋼的硬度下降時，發射藥氣體壓力對槍管的影響就更為明顯了。在極端的情況下，在靠近膛線起緣處的膛壓最大部位，槍管會發生鼓脹。槍管這一部位的變形，使彈丸的脹緊更為困難並使初速下降。另一個影響是會造成在彈丸脹緊之前有部分發射藥氣體超越彈丸而逸出。在嚴重的情況下，彈丸在膛內的很大一段時間裏都將有氣體從前方逸出。灼熱的高壓氣體從很窄的縫隙中逸出，會造成很強的局部發熱，可能會使槍膛表面熔化。這個過程叫做火藥氣體沖蝕，會造成槍膛的永久性損傷。
　　
槍管的高溫會加速磨損並引起燒蝕。由於磨損和燒蝕會使彈丸的初速不穩定和使旋轉速度下降。嚴重磨損的槍膛發射的彈丸是不精確的，在極端的情況下射彈的飛行將變得極不穩定。為了防止出現這種情況，槍膛溫度必須保持大大低於550℃。作為允許的安全界限，槍管外壁的溫度不應超過400℃～450℃。磨損和燒蝕會造成槍管的永久性損傷。但這種損傷在膛溫較低、彈丸較易於在膛內脹緊的情況下產生的影響是較小的。當槍管溫度上升，熱力和氣體壓力使彈膛擴大致使彈丸難以脹緊時，射擊就不準確了。
　　
持握
　　
熱量是從槍管傳導到槍的其它部分的。在一般的戰鬥使用中，這個過程是很慢的，不致於影響到士兵要持握的部件變得過於灼熱。但確實有些武器是考慮到持握困難，而對其射擊的火力密度加以限制的。雖然這個問題一般只出現於緊急情況之中。這種過熱問題很難加以更精確的描述。一般通過正確的設計和采用絕熱材料，這方面是不會有什麽大問題的。

防止過熱
　　
有兩種基本的方法可用來防止過熱。在進行武器設計時，可以采用一些特殊的方法：其一是提高槍管將熱量擴散到周圍環境中去的能力，其二是通過特殊的設計來盡量縮小過熱的影響。前者包括采用液體冷卻套筒，以及使用帶散熱片的槍管等；後者有使用槍管襯筒、重型槍管、冷火藥，以及對諸如扳機、護木等的仔細布局等等。更換槍管可以列入上述兩種方法中的任一種。下面首先敘述提高槍管表面散熱能力的方法。
　　
有散熱片的槍管
　　
從理論上講，增加槍管的表面積就能提高它的散熱速度。一種方法是增大槍管的直徑從而擴大其周長，但這樣會使槍管變得太重。另一種方法就是使用散熱片。
　　
散熱片可以是縱向的也可以是環形的。散熱片的效率取決於它們的深度、厚度和間距，見圖4.5所示。這三個因素對散熱的影響是有矛盾的，因此在設計時要找出一個折衷的方案。如間距愈小，則散熱片的數量可以增加，散熱面積當然也就增加了。但是間距愈小，散熱片之間的空間也愈小，於是散熱片就會產生相互間的熱輻射，而不是通過對流和輻射把熱量散到空氣中去。


實踐證明，如果沒有空氣流過散熱片，那麽散熱效率的提高是極微小的。要在輕武器的槍管上形成一種人工的氣流是很難做到的。第一次世界大戰時使用的“路易氏”輕機槍用過這種方法，但人們並不把它當作是一種很成功的設計(“路易氏”輕機槍見圖4.6)。
　　
當這種槍射擊時，冷空氣通過套筒向前流動，以補償槍口處隨槍口沖擊波而出現的氣壓下降。由於體積和重量都要增加，因此這種帶散熱片的槍管和強制空氣對流系統，除車載武器外幾乎都不會采用的。而即使是對於那些重量並不作為一個很重要的指標的車載武器來說，也還有另一些更加有效的散熱系統可以利用。
　　
水套筒
　　
另一種提高散熱效率的方法是把槍管放在液體中而不是空氣中。液體不僅通過傳導和對流吸熱的性能優於氣體，而且在蒸發時還能吸收更多的熱量。一般常用的液體是水，這並不是因為它有什麽特殊的吸熱性能，而是由於來源方便。
　　
“維克斯”中型機槍就是一種著名的水冷式輕武器(見圖4.7)
　　
它的水套筒中裝有4升水，當以每分鐘200發的射速發射600發之後就沸騰了。如果繼續發射，那麽每發射1000發子彈就有0.6升的水蒸發掉。絕大部分的蒸氣由一個冷凝罐回收，用以重新加入水套筒中。
　　
這種散熱方法的主要問題是：水的補充；水套筒在寒冷氣候中會因結冰而破裂；套筒易被彈片擊穿；以及套筒和水要增加重量等等。“維克斯”中型機槍不算它的22.7公斤重的三腳架，還重達18.2公斤，其中約有三分之一是其冷卻系統的重量。由於重量的關系，這種液冷式武器在步兵班一級基本上是不使用的，但可用於車載式機槍或中型機槍。而由於這種冷卻方式存在著上述問題，因此即使是車載式機槍，有可能時也將盡量采用其它的冷卻方式。



重槍管
　　
重槍管最大的優點是它可以儲存熱量。為了達到一定的溫度，重槍管比輕槍管需要吸收更多的熱量。因此，當發射速度一定時重槍管允許射擊的時間就更長一些，或者在相同的時間內重槍管就可以用更高的發射速度進行射擊。當使用的材料相同時，重槍管的表面積必然要比輕槍管為大，因此擴散的熱量就會增加。當然，要使槍管的直徑大至足以顯著地增加其表面積，那麽這種槍管的重量將大得無法使用。
　　
圖4.8是不同重量的5.56毫米槍管預期的性能曲線，圖中的結果是使用計算機進行分析得出的。其中重量較輕的槍管的數據與實驗結果是非常接近的。  



增加重量似乎是一種防止槍管過熱的好辦法，但也有其缺點。首先重槍管冷卻的時間比輕槍管長。因此在長時間的射擊過程中，槍管愈重則在暫停中溫度下降得愈少。圖4.9是兩種不同重量的槍管的不同冷卻速度。
　　
重槍管還會產生一個缺點，那就是槍管重量增加了，武器其他部件的重量也要相應增加。不僅槍架要做得更加堅固，而且槍機也必須更重一些，以便與槍管保持合適的重量比。這個重量比如果不合適，槍的動作循環就會出現故障。這個問題將在第七和第八章中敘述。
　　
實際上槍管的最小重量限度是由槍管承受發射和使用中的應力的能力，以及在預期的發射速度情況下不致過熱這兩個因素所決定的。對於班用武器來說槍管的厚度只要能承受發射和使用應力。其重量通常也就足以防止槍管過熱了。對於車載的或者只進行短距離攜行的武器來說，增加槍管重量也可以作為一種避免槍管過熱的有效方法。



可更換的槍管
　　
有的槍管在達到臨界溫度之前，可以由射手換上一支較冷的槍管。這是一種防止槍管磨損和燒蝕的常用方法。但由於250℃在射擊過程中是很容易達到和保持住的，因此想用這種方法來防止子彈發生自燃是不可行的。圖4.10是5.56毫米“斯通納”輕機槍以兩支槍管交替射擊時，槍管的溫度升高情況，每支槍管發射250發以後就換用另一支槍管射擊。雖然各支槍管的溫度都在逐漸上升，但是經20分鐘的射擊，溫度始終未超過400℃。圖4.2是只用一支槍管的“斯通納”輕機槍以同樣的50發／分的發射速度，經10分鐘射擊槍管溫度即達400℃。
　　
值得註意的是在更換槍管的情況下，對扳機和護槍木升溫的影響。使用一支槍管以每分鐘50發的發射速度射擊時，經10分鐘護槍木的溫度就達到40℃。而如果超過這個溫度護槍木就會有燙手的感覺了。



采用可更換的槍管時會增加武器的重量，因為在把槍管固定到槍上時設計師就必須再加上一個提把和一些其他的機件。這種外加的重量約為半公斤。
　　
從理論上看，在總重量相等的條件下，就防止槍管過熱而言，用一支槍管的效果要比用兩支可更換的槍管更好一些。但是可更換的槍管使射手可以在認為值得冒一下風險的情況下選擇攜帶一支槍管，例如在執行夜間巡邏任務時。
　　
槍管襯筒
　　
提高槍膛表面的硬度可以減少磨損和燒蝕的影響。圖4.11是各種用以制造槍管襯筒的不同材料在高溫情況下的硬度。采用硬度較大的材料可以推遲磨損和燒蝕的發生。
　　
現代武器的槍管都要經過某種處理來提高其高溫時的強度。鍍鉻就是一種方法，也就是在槍管表面鍍上一層很薄的鉻。這種方法費用比較貴而且工藝復雜，但它能明顯地提高槍管的壽命。



另一種方法是在槍管起始部位幾個厘米處，裝入一個“司太立特”硬質合金襯筒。“司太立特”合金是一種非常硬的合金，它的主要成分是鈷、鉻和鉬。圖4.12是一種典型的“司太立特”硬質合金襯筒。它用於美國的M60通用機槍以及英國的MAG58通用機槍的重型槍管上。


圖4.12　典型的司太立特硬質合金襯筒
　　
這種襯筒的一個缺點是難以保證襯筒與槍管之間的完全密接。英國就是因為它後膛閉塞性能不良而決定不使用這種方法的。
　　
冷火藥
　　
使用冷火藥或防燒蝕火藥可以減少槍膛吸收的熱量。冷火藥，顧名思義可知它的火焰溫度較低。但是，使用同樣重量的冷火藥，彈丸的初速較小。而為了達到相同的初速就需要增大發射藥的重量，這又將使每發子彈所產生的熱量加大。為了減小體積和重量，還是選用高能量的發射藥而不用冷火藥為宜。防燒蝕火藥可用於大口徑武器中。這類發射藥的成分可使炮膛塗上一層保護層。但是它會增加槍管的汙垢，因此目前的輕武器是不使用這種發射藥的。
　　
手持部件的布局
　　
一般認為，射手持握部件允許的最高溫度是40℃。這些部件包括不使用兩腳架發射的槍支的槍護木、槍機、槍托和貼腮板。它們是由於槍管傳導、有時還有輻射的熱量而變熱的。因此它們與槍管之間的距離會影響其變得發燙所需要的時間。當由於設計上的原因或出於費用的考慮而不能將這些部件安排在距槍管較遠之處時，那麽必須對它們采取絕熱措施。
　　
圖4.13是美國的“阿瑪雷特”步槍以及法國的“法瑪斯”無槍托步槍的部件布局情況。



這兩種槍的槍護木在發射了相同的彈數之後都將變得過熱。但由於“法瑪斯”槍的手槍型握把和貼腮板離槍管要近一些，因此，它們會熱得更快一些。由於槍護木是首先燙得難以持握的部件，故而使它達到40℃所需發射的彈數就成了武器能夠提供火力的一個限制條件。


圖4.14是一個士兵在持握英國L7A1通用機槍的姿勢。如同所有用兩腳架發射的武器一樣，士兵是不需要持握槍護木的，因此這些槍在發燙之前可以射擊的時間要比步槍長得多。

不同的要求對過熱問題的影響
　　
步槍
　　
步槍一直是用來進行精確的單發射擊的。為了獲得必要的精度，步槍采用閉栓射擊的方式。步槍要求的射程已由第一次世界大戰時的約800米下降到了目前的400米。目前更遠距離上的火力已由其他武器來提供了。



進行單發瞄準射擊時，每分鐘約40發的射速可認為是合宜的快速射擊速度。在戰場條件下，一般可能要求士兵以這種射速持續射擊約2分鐘。圖4.15是這種射擊條件下槍管能達到的溫度。由於彈膛的溫度不足以使發射藥溫達到200℃以上，因此這種情況下是不會發生子彈自燃的。
　　
絕大多數現代步槍都能進行自動射擊，由於槍管的前部沒有支撐，因此除第一發子彈外，其它各發子彈的射擊精度都是不高的。經過良好訓練的士兵也許能將一次短點射的火力全部射中在100米距離上的立姿人像靶上，但對大部分士兵來說能在50米距離上做到這一點就算不錯了。自動武器在近距離戰鬥時最為有效，突擊步槍就是為了進行近戰而裝上自動發射裝置的。在這種情況下，高達每分鐘80發的射速也是容易達到的，不過以這樣大的射速連續發射的時間一般不會超過2～3分鐘。現代突擊步槍在發射了200發子彈之後很可能會出現自燃問題，而且輕型槍支很可能會變得過於燙手。由於後一個因素很可能會限制住持續發射的時間，因而自燃問題也就不會出現了。
　　
班用機槍
　　
班用機槍要用來提供準確的持續發射的火力。而要在遠達800～1000米的要求距離上準確地射擊，槍管就必須用兩腳架支撐。由於即使以中等的射速射擊，彈膛溫度也很容易超過自燃安全極限，因此機槍采用開栓射擊。使用開栓射擊引起的對精度方面的輕度影響，可以通過兩腳架支撐槍管而得到部分的補償。為了滿足火力密度方面的要求，在精度方面略為差一點也是可以接受的。班用機槍用來射擊的目標通常是不知道它的精確位置的。因此子彈有些散布還是一個優點，過去確實有人認為有些機槍的精度是太高了。
　　
要求班用機槍在戰場上提供的火力可以分為三類。第一，是妨礙敵軍實施機動，阻止敵軍妨礙我軍的戰鬥行動，這種壓制火力可通過以每分鐘50～60發的射速將子彈射向距目標約15米的範圍之內的方法來完成。班用機槍用這種發射速度可持續射擊30分鐘以上。圖4.16是兩種不同的輕機槍以這樣的射速射擊時的槍管溫度上升曲線。  



第二，班用機槍可用來阻止敵軍實施火力回擊或迫使敵軍停留原地。為完成此種射擊任務，應將發射速度提高到每分鐘約100發。在戰鬥中這樣的射速可能要保持2分鐘左右。圖4.17是用這種射速時的槍管溫度上升曲線。



第三，班用機槍可能要用來在短時間內以最大的發射速度進行射擊。對於彈匣供彈的機槍，最大射速可達每分鐘150發左右，而彈鏈供彈機槍的發射速度還可以再高一些。這種很高的射速往往在剛剛與敵接觸時使用，以壓倒敵人，叫做奪取火力優勢，也可以用於支援實施最後的沖擊，或用以擊退敵軍的頑強進攻。圖4.18是兩種機槍實施猛烈射擊時槍管溫度的上升曲線。



對班用機槍總的要求是能以每分鐘約50發的射速持續射擊達30分鐘。在此期間這支槍還可能要以快速射擊或猛烈射擊進行短時間的發射。快速射擊和猛烈射擊都可能在槍管已經發熱的情況下來實施的，而這樣一種要求對於輕型槍枝來說是很難滿足的，除非采用更換槍管的辦法。
　　
中型機槍
　　
中型機槍要求能在很遠的距離上實施長間的快速射擊。老式的“維克斯”機槍使用MKⅧZ型子彈射擊時，射距離遠達4000米。現在的中型機槍的射擊距離只要求能達到2000米左右。為了縮小散布，中型機槍要架在三腳架上，因此它們體積較大，攜帶也不大方便，許多現代的機槍都是班用和中型雙用型的，它們就叫做通用機槍；它們從輕機槍轉變為中型機槍時所需的裝備是連或營一級單位來負責攜運的。圖4.19是英國的L7A1通用機槍架在三腳架上進行持續射擊，即作為中型機槍時的照片。


圖4.19　英國L7A1通用機槍(持續射擊狀態)
　　
中型機槍通常以25發點射進行連續的射擊，因此過熱是一個嚴重的問題。這個問題可以通過使用重型槍管，並且往往在膛內再加上硬質合金(如“司太立特”硬質合金)襯管來加以解決。這些槍管可以每發射幾百發就更換一次，或使用水套筒來進行冷卻。
　　
車載機槍
　　
車載機槍可以用多達25發的點射來進行射擊，但經常是以更短得多的點射進行射擊的。由於槍的重量不是什麽問題，故大多數車載機槍都使用可更換的帶襯管的重型槍管。圖4.20是7.62毫米“勃朗寧”機槍，該槍的最大發射速度較低，為每分鐘400～500發，而槍管則較重為3.3公斤。由於這兩個因素，它不需要經常更換槍管。


圖4.20　7.62毫米“勃朗寧”機槍

小結
　　
輕武器發射時，槍管吸收熱量的速度要比擴散熱量更快。因此當發射的彈數不斷增加時，槍管也就愈來愈熱。槍管的熱量可以通過傳導傳到其他部件使之發燙。設計良好的槍支應該能在正常的戰鬥使用條件下不致出現這種情況。傳導到彈膛的熱量會被膛內尚未發射的子彈吸收。如果發射藥的溫度達到200℃以上，它就會自行點燃。對於閉栓發射的步槍來說，這種自燃可以成為一個問題。但是自燃通常只有在長時間的快速射擊後才能出現，因此這種危險倒也並不可怕。班用機槍的彈膛很容易超過自燃安全溫度極限，因此這種槍都設計成開栓射擊方式。當膛內溫度達到400～500℃時，可能會突然發生磨損和燒蝕，使槍膛受到嚴重的損傷從而使射擊精度下降。這個問題可以通過使用較厚的槍管、采用特殊的襯管來緩解，也可以在槍管達到極限溫度之前通過更換槍管來進行解決。

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第五章　命中概率

概述
　　
當然追求過高的精度有時並非必要，但英國對射擊精度的傳統看法是每一發射彈都必須認真對待。很可能這種觀點由於布爾戰爭的經驗而進一步得到了肯定，因為布爾人的槍法顯得非常有效。為了在遠距離上達到很高的單發射擊精度，武器和彈藥必須設計和制造精良。而為了訓練射手，也必須化費大量的時間和彈藥。但現在要做到這一點是不容易的。因為現代的士兵除了使用步槍之外還必須掌握許多其他的技術。
　　
圖5.1是一名手持英國L1A1式半自動步槍的士兵的照片。




這種槍是比利時FN步槍的改型，其中一項改進就是去掉了自動射擊裝置。它有一個環形照門，也可以裝上光學瞄準鏡。這種槍在設計上使射手對比較固定的目標進行射擊時能獲得最佳的命中概率。如果目標采取急劇的規避行動(特別是在近距離時)則可以通過對目標區域發射一次點射來提高命中概率。迅速捕捉瞬現目標的能力，可通過使用裝有V型缺口瞄準具的槍支來得到改善。所有蘇聯造的突擊步槍都裝有缺口瞄準具並能發射點射。上述情況說明，輕武器的射擊精度要求在各種條件下是有所不同的。下面介紹另一些要考慮的因素。
　　
要求每一發射彈都應具有很高的射擊精度，可能是出於以下幾種原因。第一，為對付處於不動或緩慢運動狀態的目標，此時單發射彈可能具有很高的命中概率。這種目標往往可由狙擊手在遠達800米的距離上射擊。第二，目標周圍可能有許多射手不想傷害的人群，例如在對付恐怖分子時。第三，如果射手確信他的武器能進行精確的射擊，那麽他的士氣就會得到鼓舞。
　　
另一方面從軍隊的戰術角度出發，可能並不指望單兵武器能用於超過300米的距離上。對300米以外的目標進行非常精確的射擊，可以由裝備輕武器的特種兵或用其他武器來完成。在近距離射擊中，壓制火力的數量是最重要的，而這種火力用自動武器來提供是最合適的了。為了壓制住敵人，命中彈和靠近彈可以取得同樣的效果，因此不一定要求很高的射擊精度。
　　
對所有這些因素都必須很好地加以權衡，以使設計人員對某種武器的精度要求有一個明確的概念。以下講述提高輕武器射擊精度的一些措施。
　　
定義
　　
首先要分清精度與密集度之間的區別。
精度　是使子彈擊中瞄準位置的能力。
密集度　是將爾後的子彈保持在一定的散布範圍內的能力。
　　
為了闡明這兩個定義，必需先了解平均彈著點的含義。兩發子彈是不會命中同一個點的(除極個別情況外)。因此對一個目標，以同一瞄準位置發射的若幹發子彈的彈著叫做彈群。平均彈著點是彈群的幾何中心。彈群會形成方向散布和高低散布。平均彈著點的位置可根據方向散布和高低散布用數學方法精確地計算出來。事實上對絕大多數彈群，通過目測估計就能獲得其平均著彈點位置的非常精確的近似值。圖5.2是打到目標靶上的各為5發的兩個彈群。



圖中兩次射擊的瞄準位置都是目標中央(箭頭所指處)。在左圖中，平均彈著點位於距目標中心不遠處，因此射擊精度還是不錯的。但其射彈散布較大，故密集度是很差的。看來射擊的槍支在某個部件上出了毛病。在右圖中，很明顯平均彈著點偏於右下方，射擊精度是不好的，但密集度較好，彈群很集中。顯然士兵希望有這樣一種武器，它既具有良好的密集度，又能將這種密集的彈群射到瞄準位置上，取得良好的射擊精度。依靠對武器的精心設計和優質制造、以及良好的操作，這個目標是可以達到的。
　　
品質因素
　　
在研究槍支武器的各組成部分之前，讓我們來看看對彈藥的鑒定。在英國使用品質因素來進行鑒定，而在其他國家有的叫平均半徑或叫平均徑向半徑。它可以通過以下的方法來求取。發射若幹發子彈並計算出其平均彈著點。具體做法是：取一個基準點，通常是以左下方那個彈著點或靶標的一角為基準，並測量出每發彈著對它的方向和高低偏差量。各發射彈的平均方向偏差和平均高低偏差就是平均彈著點的位置。



圖5.3　計算平均彈著點和品質因素的方法
　　 　　　　 是方向偏差量的平均值。
　　 　　　　是高低偏差量的平均值。
　　 　　　　平均彈著點是相對於基準點在方向上偏差，在高低上偏差的一點。
　　 　　　　即： ；
　　 　　　　　　 。
(∑X，∑Y分別為各發彈著方向，高低偏差量之和，而n則為發射彈數。)
　　
再測量出每發彈著到平均彈著點的距離，品質因數就是用這種方法測出的射彈散布的平均值。即：
品質因數 ＝
　　
在求取品質因數時，必須設法排除其他因素(不是正在測量的部件的品質因數)造成的影響。例如在求取子彈的品質因數時，就應在室內靶場使用重型、固定的槍管進行射擊，以消除風和溫度波動產生的影響。有一些其他的影響也是不可避免的，只有把絕大部分其他因素的影響消除了，那麽待測的子彈的品質因數才是最可靠的。

彈藥
　　
輕武器子彈的技術規格是非常明確的。尺寸要限制在公差範圍之內。向彈殼中裝發射藥是非常仔細的，以使發射藥重量符合規定。現代彈藥的生產過程是高度自動化的，要對尺寸和重量作頻繁的分級自動檢驗。盡管生產線上生產出來的子彈數量巨大，但每粒子彈已經經過了檢測裝置的檢測，並已經剔除了不符合公差要求的子彈。生產一批(輕武器彈藥通常為10000發)子彈後，都要進行檢驗。這道工序由質量管理人員來執行，他不僅要稱量一定比例的子彈，還要發射一些子彈，看看它們是否符合“質量檢驗標準”。這個過程中有一項工作就要是獲得每一批子彈的品質因數。7.62毫米L2A2子彈在英國的軍用檢測品質因數指標為500碼距離上8英寸。在英國拉德維·格林皇家軍械廠生產的最好產品達到了2.8英寸。由於品質因數是一個平均數，在一個彈群中必然會有一些子彈超出品質因數的範圍。利用簡單的統計計算即可表明，發射子彈的99.9％將命中在面積為品質因數三倍的範圍內。可見由彈藥方面提供的密集度和精度是相當好的。部隊使用的7.62毫米子彈在500碼處形成的散布是不會大於24英寸的，而且常常要小得多。

武器
　　
調整瞄準裝置可以使彈群的平均彈著移到與瞄準位置相重合。這就是校槍的目的。瞄準裝置在槍上的安裝狀態，以及射手持槍和瞄準的個人特性，都會產生偏差，因此不論彈群散布多麽小，可能都不會命中瞄準位置。所以要發射一系列彈群，並調整瞄準裝置，直到使該射手從他的發射陣地使用他的武器能命中瞄準位置時為止。假定這些工作都已完成，並假定彈藥可能引起的散布已經降低到了最低限度，那麽就必須保證武器引起的散布不會超過子彈引起的散布。讓我們從另一個角度再來考察密集度的問題。
　　
機件結構
　　
由於每發子彈的尺寸都很精確，各發之間尺寸上的差別也是極小的，因此每發子彈在彈膛中的位置是基本相同的。對於發射的子彈，我們要求各發之間的彈膛壓力盡量一致。如果一支槍各發射彈的彈膛容積是不同的，那麽各發的膛壓也就不同。武器的機件結構要設計得既能承受這種壓力，而且各發射彈之間的差別又非常小。為此在發射的瞬間。要使機槍與槍體閉鎖在一起，而象西德的G3步槍那種槍機後坐式槍支，其延遲滾柱也能起到同樣的作用。它們的作用都是為了減少彈膛容積的變化。此外還要嚴格限定閉鎖間隙的範圍。這是指彈殼和槍機面之間的間隙，這個尺寸要盡量保持一致。第八章中還要對它進行更詳細的敘述。  



機件結構中影響射擊精度的一個重要因素是擊發時間，即從扣扳機到彈殼上的底火發火的時間。這個時間應該越短越好，因為扣扳機這一動作是在進行了正確的瞄準的狀態下進行的，而如果因擊發時間太長而推遲了發火，則正確的瞄準可能破壞。大多數的步槍和手槍都是閉栓發射的，因此擊發時間也比較短，約為7毫秒。但如果我們與彈丸在槍管內停留的時間只有1.3毫秒作一下比較，就可以想見這個擊發時間對射擊的影響有多大。專門設計和制造的比賽步槍，其擊發時間可能在1～2毫秒之間。自動武器通常采用開栓射擊，以便能在各次點射之間進行散熱。這時，擊針撞擊底火之前活動機件必須有一段向前的運動時間，因此擊發時間就比較長，典型的一般在25毫秒左右。
　　
槍管
　　
彈藥是按照公差進行生產的，因而它能順暢地裝進任何一支同一類型的槍支之中，武器的彈膛和槍管也必須具有同樣的精密程度，以使各發子彈之間和各支槍之間的差別盡量減小。子彈在彈膛內的位置以及彈丸在膛內的運動情況，各發射彈都應盡量一致。當然，從誤差的角度來看，除了產品的尺寸不可能完全一致之外，影響不能完全一致地重復射擊過程的因素還多得很。例如：槍管的磨損問題、振動問題和槍管下垂等等。
　　
槍管磨損
　　
槍管磨損問題已在第二章和第四章中敘述。槍管“報廢”或磨損太大以致引起極大的散布這種極端的情況是很少見的，因為設計師會采取多種措施來防止這種情況的出現。但是槍管逐漸的磨損是不可避免的，它的影響可以通過一種稱作脹緊的機理來加以克服。彈丸的後部與其側面不同，是沒有彈頭殼的。當彈殼內的發射藥氣體用力將彈丸擠入膛線時，所有的力都作用在彈丸的這一端。結果使彈丸的底部擴張，於是擴張了的彈底緊緊地擠入膛線。槍管由於磨損而引起的尺寸上的微小變化，會由於這個脹緊動作而自動地得到補償。結果是使有關膛壓的所有重要參數，在各發射彈之間基本上都能保持一致，影響射彈散布的一個因素就這樣得以排除了。
　　
振動
　　
迫使彈丸通過槍膛的應力和張力會引起振動。射手的持槍方式以及槍上的機件固定槍管的方式，將使得這種振動絕大部分出現在垂直面上。很明顯，如果槍管在彈丸脫離槍口的瞬間產生向上的振動或跳動，那麽形成的彈道就會偏高，而彈著點也會偏離扣動扳機擊發底火時的瞄準位置。
　　
為了避免振動引起的誤差，設計師要掌握好不受振動影響的身管長度，以保證在槍管開始向上跳動時所有的彈丸都已脫離了槍口。如果彈丸的初速較大，那麽它會在跳動達到最大值之前離開槍口。初速較小的彈丸，脫離槍口的時間較晚，就會在跳動達到最大值之際離開槍口。但是由於初速較大時彈道較低伸，而初速較小時則彈道彎曲，因而如圖5.5所示會形成一個交叉點。



用一支槍以在允許公差範圍內的初速發射的所有子彈，從理論上講應該在一個特定的距離上穿過同一個彈孔。這個距離稱為這種武器的補償距離，補償距離應是該武器理想的戰鬥距離。
　　
當武器發射點射時，設計師選擇的射速或是能與振動相匹配，使振動的影響減到最小，或是使射速極慢，象英國“拉登”機關炮那樣能發射單發，使振動在下一發射彈擊發之前已經消失。美國人對他們在輕武器研究中使用的“拉登”機關炮的精度很感興趣。他們用電擊發來控制射速，以保證只有在振動最小的情況下才進行擊發。在提高射擊精度方面現在已取得了很大的進展。
　　
槍上的瞄準裝置一般是按補償距離進行校正的，應該指出設計師還必須考慮到其他一些變量。其中之一就是偏流。膛線使彈丸旋轉，這是保障射擊精度的一項重要因素。因為旋轉能使彈丸飛行穩定，而不旋轉則射彈就會搖擺不定。旋轉還會產生一種影響就是由它帶來的空氣磨擦作用會使彈丸產生很小的偏移，即產生偏流。偏流的數值很小，但它是不能忽略的，而且當有和偏流同一方向的橫風時它的數值還會增大。另一個變量叫做偏擺，發生偏擺的原因是當彈丸脫離槍口時，可能會有一側與槍口最後脫離從而破壞了它的直線飛行。它的影響會暫時性地擴大，因為彈丸的表面還沒有對稱地出現空氣磨擦的氣動力效應。因此在一段距離內，彈丸就會產生稱做為偏擺的渦旋或螺旋形運動。飛行幾米遠之後，膛線賦予彈丸的旋轉運動使偏擺穩定下來，但在小於25米的距離上測量精度是不明智的，因為在這個距離內由於偏擺可能影響射彈的密集度。磨損很大的槍管是不能使彈丸達到規定的旋轉速度去克服偏擺的。圖5.6是彈丸剛脫離槍口時出現偏擺的情況。

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槍管下垂
　　
槍管下垂是一種近乎誇張的說法，但對於任何由發射而變熱的槍管它都是存在的。槍管發熱使金屬變軟，結果槍管確實會下垂。對於身管較長的坦克炮和野戰用的加農炮，它的影響要比對輕武器更為明顯。雖然它對輕武器的影響較小，但也足以使平均彈著點下降，見表5.1中的數據。
　　
解決槍管下垂的一個辦法，是在槍管的前端將槍管支起來，見圖3.5中所示的美國M60機槍。

表5.1　L7A2通用機槍槍管發熱時對平均彈著點的影響

射擊距離200米	射擊距離200米
溫度(℃)	平均彈著點下降量(毫米)
100	75
300	127
500	406
600	610

其他的設計指標
　　
很明顯，設計師的任務是在設計武器和彈藥時能盡量考慮到影響密集度的各種因素。這就不可避免地會使某些設計要素與另一些發生矛盾，而必須采取折衷的辦法。狩獵野牛的獵人使用的槍支能獲得奇跡般的射擊精度。這部分地是由於他們的槍支都使用很長而重的槍管。目前使用的0.22英寸口徑比賽步槍使用的槍管也重到似乎沒有必要的程度，但這種槍管幾乎完全排除了振動的影響。獵野牛者用的子彈也是很重的，並要用大量的發射藥來進行發射，使膛壓變得很高而且彈丸具有很大的初速。這意味著這種槍的彈道是很低伸的，它與瞄準線(直線)的接近程度要比初速小的射彈更為接近得多。初速小的射彈飛行時間較長，受重力影響的時間也較長，它的彈道是弧形的。重的子彈慣性較大，受橫風的影響以及其他會產生偏差的因素，如樹葉和風等等的影響均較小。
　　
在長槍管上照門和準星可以保持一定的距離，也就是瞄準的基線較長。長瞄準基線能減小瞄準的誤差，而短瞄準基線將使瞄準誤差增大。如圖5.7所示，在短瞄準基線的情況下，瞄準裝置的校正誤差會形成較大的誤差角。



為了保證能獲得命中彈，以及在遠距離上用一發子彈擊中要害去擊斃一頭猛獸，上述這一切都是必需的。但是這種武器和彈藥都是很重的，後坐力量也很大，要有強壯的體魄才能頂住，射手不能因為預期要出現的撞擊而放棄瞄準。為此在瞄準時可采用輔助用具，如槍背帶或支架等等。
　　
類似的情況可以從對狙擊手要求中看出，狙擊手通常裝備有特種步槍，並訓練他通過使用輔助用具(例如槍背帶)來進行遠距離上的精確射擊。讓我們來回憶一下前面所述的對武器的要求，我們一定會想到一般士兵都不願要重而使用不便的武器。所以設計師就要通過其他的途徑來達到精度要求。按照第一章和第三章中所述的理由，最流行的輕武器將是既輕又短的小口徑槍支。許多對提高密集度有利的因素都難以特別強調了，但是設計師還掌握著一些可供使用的辦法。他可以通過大大增加發射藥的數量以及使用大推力發射藥的辦法來大為提高射彈的初速。提高彈丸的旋轉速度和將彈丸制成細長的形狀，可使射彈在平靜的空氣中進行穩定的飛行。而在操作性能方面則可以做到即使是最無經驗的人也仍然可以準確地射擊。瞄準具的結構和安裝將是既簡單而又有效。
　　
輕武器往往設計成在發射瞬間當後坐力通過槍托作用於射手肩部時，要形成一個轉動力矩。轉動力矩是用來描述物體圍繞一個軸心轉動而傾斜的技術名詞。輕武器射擊時的一個轉動力矩，是由於其重心不在槍管軸線上而產生的。如圖5.8所示，當重心偏離了一段距離d又有一個後坐力P時，就會有一個轉動力矩P×d。



還有一個更容易體會到的轉動力矩，那就是步槍的槍托與槍管軸線之間是有一個夾角的。射手肩部頂住的一點與槍管軸線之間有一段距離h，當有後坐力P時，就會形成一個轉動力矩P×h。其結果往往可以從步槍在沒有經驗的射手手中的跳動情況中看出來，而手槍在發射時的跳動甚至還要更大一些。
　　
優秀的射手能夠控制住這種射彈向上方偏移的趨勢，或者在單發射擊時盡量使這種偏差重復出現以獲得較高的密集度。但在自動武器射擊時要掌握好這種跳動確實是不容易的。在進行點射時，射彈逐次偏高以至達到或超過了目標的頂端是一種常見的毛病。如果把武器設計成使後坐力直接水平地作用於射手的肩部從而消除轉動力矩，那麽瞄準裝置就必須安裝得大大高出於槍管以便射手進行瞄準。那種無托結構式步槍，例如英國的單兵武器，就裝有這樣的直式槍托，因此發射時是不產生轉動力矩的。但是這種槍和“阿瑪雷特”槍一樣，它的瞄準裝置必須裝得很高。還設想過另外一些辦法來減小轉動力矩，其一就是使用防跳器(詳見第六章)。另一個辦法就是合理分布象彈匣之類的部件，使槍的重心正好位於槍管軸線上。
　　
如果使用的武器過重或後坐過大，一般士兵就難以用正確的姿勢持槍並進行精確的瞄準。沈重的武器攜帶和據槍瞄準都是很累的。猛烈的後坐，將使士兵在他必須十分穩定的舉槍和瞄準之際，由於預感到將要在肩部和面頰部遭受撞擊而畏縮。槍的巨大發射聲，很可能會使士兵閉上眼睛，而不是在扣扳機、擊發和彈丸脫離槍口的整個過程中保持正確的瞄準。而現代的輕型小口徑槍，士兵攜帶起來就不那麽費勁了，它們的後坐和發射聲也較小。這對於一般射手或訓練水平較低的射手提高射擊精度是非常有利的。訓練水平較高的射手和特等射手，是不能指望用這類槍支來提高他們的射擊精度的。但他們畢竟只占少數，抗擊敵人或對付恐怖分子的任務往往是要由一般的或訓練水平不高的射手來完成的，他們的射擊水平是必須予以認真考慮的。

瞄準裝置
　　
瞄準裝置是使輕武器具有良好的命中精度的一個重要部件。進行單發射擊時，把槍管大致地瞄向目標，如同一般用霰彈射擊或機槍掃射時那樣，精度就不夠了。必須使槍管軸線與對目標的瞄準線精確地重合在一起。對輕武器來說，這是通過簡單的直接瞄準系統來完成的。火炮、迫擊炮和某些機槍使用的更為復雜的間接瞄準用的瞄準裝置，本章中將不作介紹。
　　
光線是直線行進的，而彈丸由於重力的作用，有時還由於有風的作用其彈道是彎曲的。射手必須重視這些影響，必須通過在瞄準具上裝定表尺或修正風偏來修正它們。除此以外，瞄準具還用來使射手能在各種條件下非常清晰地看清目標，從而能使武器的射線指向目標。同時，瞄準具應盡可能不引入誤差。瞄準裝置有四種類型，它們是：缺口瞄準具，覘孔瞄準具，光學瞄準具和透鏡瞄準具。
　　
缺口瞄準具
　　
缺口瞄準具簡單而且價格便宜。它通常由一個V型缺口和一個柱狀準星組成，它們應以圖5.9所示的狀態向目標瞄準。  



這種瞄準具很容易產生誤差，因為準星可能不在缺口中央，它也可能高於或低於缺口的上沿，也可能沒有正確地瞄向目標上的瞄準位置。所有這一切都會引起誤差，特別是這種瞄準具往往裝在短瞄準基線的槍支上，例如裝在沖鋒槍和突擊步槍上，這時誤差就會更大一些。



當瞄準線偏離缺口中心時，瞄準基線(L)越短，則形成的誤差角(θ)越大。缺口瞄準具最大的一個優點是它比任何類型的瞄準具的瞄準速度都快，這是因為射手在舉槍瞄準時，瞄準具上沒有妨礙他進行觀察的物體。
　　
覘孔瞄準具
　　
覘孔瞄準具的瞄準速度不太快，因為在舉槍瞄準時覘孔的周圍會短時擋住目標。但覘孔便於自動準確地居中瞄準線，可以減少前述缺口瞄準具的那種瞄準誤差。同時如果覘孔較小，那麽校正的誤差也將小一些。



瞄準誤差
　　
人眼不能同時看清楚數個距人眼距離差很大的物體。人眼不能同時在目標的及缺口瞄準具的準星和缺口上聚焦。射手必須迅速地從目標到準星和缺口，在它們之間調整其眼睛的焦距。由於在擊發的瞬間，眼睛不可能同時聚焦於它們，因此射擊時就必然會產生誤差。使用硯孔瞄準具時，理論上人眼應是通過覘孔中心進行瞄準的，而不需要聚焦於覘孔上，因此上述問題將部分地得到解決。
　　
在亮度較差的條件下，由於要放大瞳孔以便讓更多的光進到視網膜上，此時眼睛的聚焦深度退化。在亮度很低的情況下，缺口瞄準具就很不好用了。而覘孔瞄準具則可以通過調整覘孔大小使之與瞳孔的直徑相匹配來保持一定的瞄準精度。即使如此，在亮度很差的條件下如能在槍上裝上光學瞄準具往往就能獲得更高的射擊精度。
　　
光學瞄準具
　　
在光學瞄準具中，人眼通過透鏡能在同一平面上觀察到目標和瞄準十字線。這種同時對目標、準星和照門聚焦的能力，可以減少瞄準的誤差。此外，光學瞄準具的瞄準鏡還具有一定的放大能力，因此能對小而不明顯的目標，特別是亮度較差情況下的目標，進行更為有效的射擊。所以光學瞄準具可以大大提高對目標的射擊距離，因此狙擊手普遍使用這種瞄準具。


圖5.12　7.62毫米L42A1步槍上的光學瞄準具
　　
光學瞄準具也有一些缺點：它們比較容易損壞；容易冷凝和起霧；它們要更重一些，價格也更貴一些。此外有放大作用的光學瞄準具會增加捕捉目標的困難。這是因為，視場會隨著放大倍率的增大而縮小；人眼要經過短時間的調整來適應放大了的景象；以及瞄準具的轉動會形成觀察的景象被放大了的移動。一種能盡量避免這些缺點並有助於減少射擊誤差的光學瞄準具是放大倍數等於1或接近於1倍的光學瞄準具。這種光學瞄準具早期的例子是50年代英國的EM2試驗型瞄準具。目前比較成功的產品是奧地利裝在“斯太爾”槍上的1.5倍光學瞄準具。
　　
透鏡瞄準具
　　
透鏡式或準直式瞄準具在目鏡的焦平面上裝有一片清晰的分劃鏡，還裝有一片聚光鏡，它的位置能使發出的光線相互平行，並與瞄準具軸線以及槍管平行。故當目標與十字刻線相重合時，瞄準具軸與槍管也就必然指向目標了。
　　
圖5.13是這種瞄準具的一種研制產品叫單點瞄準具。  



單點瞄準具內，在一個小孔的前方裝有利用貝塔射線激發的光源。有一個聚光鏡用來使通過它的光線能夠與瞄準具軸線平行，並使射手能看到一個彩色的光斑。射手雙目睜開，用沒有看瞄準具的那只眼睛註視目標。如果他的兩眼配合良好，那麽就能使瞄準具的軸線指向目標。可惜約有十分之一的人，兩眼不能正確配合，因此不能使用單點瞄準具。這種瞄準具的優點是有利於捕捉目標和應急快速射擊；但不大適用於進行仔細瞄準的精確射擊，也不象光學瞄準具那樣能在較暗條件下提高捕捉目標的能力。
　　
安裝
　　
輕武器不論使用什麽類型的瞄準具，對它的安裝都必須十分重視。短瞄準基線可能出現的問題已如前述。同時，瞄準具對於射手眼睛的關系位置也是十分重要的，既不能太高也不能太低，既不能太靠前也不能太靠後，而且各種不同類型的瞄準具要求也不一樣。例如：射手的眼睛可以緊靠光學瞄準具；但與缺口照門卻必須保持一定的距離。射手的頭部要有個舒適的位置，面頰有個靠處，這對於保持穩定的射擊姿勢和進行精確瞄準都是十分重要的。安裝必須堅固，以便承受操作和使用的外力以及發射時產生的很大的加速度。可以拆卸的瞄準具，其位置必須有嚴格的公差限制，否則在重新安裝時會出現瞄準線與槍管軸線的不一致，或者說產生零件偏移。安裝架上或瞄準具本身必須裝有校正裝置。關於槍的校正問題前文已經簡單介紹。校槍就是射手調整其瞄準具，使彈群的平均彈著點移到他所瞄位置的過程。也就是說，校槍是為了提高射手的射擊精度。
　　
命中概率
　　
前文已經敘述了密集度和精度的關系，以及彈藥、槍支、瞄準具和射手各自所起的作用，以下將研究命中概率問題。
　　
品質因數用數學的語言描述了彈藥和武器所能達到的精度。知道了品質因數、就可能很方便地轉換成一個能表示在一定距離上、對一定面積的目標命中概率為0.6的概率指標。但射手能夠達到的命中概率，則是較難取得的數據。武器系統各組成部分綜合的命中概率，是其各部分命中概率的乘積。例如在一定距離上對一定尺寸的目標射擊時，彈藥的命中概率為0.9而武器的命中概率為0.8，則其綜合的命中概率為0.72。通常，射手產生的誤差最大，也就是說他的命中概率指標最低。如果射手的命中概率是0.6，當把他的命中概率與上述武器系統的命中概率0.72合在一起時，對目標總的命中概率就是0.432。射手的命中概率必須通過實驗來獲取。也就是說，當已知彈藥和武器的命中概率時，可以通過射手的射擊來求得實際的命中概率。於是就可以很方便地計算出射手的命中概率。武器制造工廠要嚴格保證生產質量，以使武器和彈藥具有良好的命中率。而士兵則必須加強訓練，要愛護和信賴武器系統，不要出現很大的誤差以致使武器系統的精度難以體現出來。手槍就是這方面最突出的例子。這種武器在試驗條件下進行固定射擊時，一般均方差不足1密位(1密位是在1000米距離上，1米長的弧所對的夾角)。而普通射手的射擊誤差則可達40密位。提高射手的命中概率的唯一方法是訓練射手正確地使用武器。  

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第六章　膛口裝置

輕武器的膛口裝置可以分為兩大類。第一類是與武器的使用，即進行射擊這個基本任務緊密相關的，有的用以提高其性能，有的用以減少其發射時的征候，例如各種制退器和消焰器等。第二類膛口裝置是用以使武器完成另一種第二位的任務的，例如槍刺和槍榴彈發射器。為了滿足種種互相矛盾的要求，設計師通常只需要在膛口增加一些附加裝置。士兵對武器的要求往往一方面要求它既輕又短，而同時又要求只有很少的槍口焰和較小的後坐。這些要求是很難同時滿足的，但是通過使用膛口裝置，設計人員就可能部分地滿足他們的這些要求。

與武器使用相關膛口裝置
　　
制退器
　　
膛口制退器能使一部分噴出的火藥氣體對稱地向後噴射從而減少後坐量。圖6.1中在距膛口不遠處裝上一塊中空的薄板，以這種最簡單的形式即可使發射藥氣體折向後方。這就會對武器形成一個正好與後坐方面相反的前推力。關於制退器的一個詳細介紹，可參看本叢書第2冊《身管炮和火箭》。



制退器的一個主要問題，是它會同時把沖擊波折向後方和側方。對於射手及其身邊的同伴來說這會使他們感到不適，在分貝值接近醫學上的所謂聽覺損傷值時，甚至會造成危險。因此就必須在降低制退效率和射手可忍受的噪聲水平之間謀求折衷。下表是裝在半自動步槍上的各種不同類型的膛口制退器的效率。

表6.1　半自動步槍上不同膛口制退器的效率

制退器類型	後坐量約減少(％)
單孔－90°	25
雙孔－120°	40
僅用消焰器	10

防跳器
　　
使槍口的火藥氣體非對稱地折射，就會對武器形成一個不平衡的力，可以用來抵銷另一些不利的影響。其中之一，就是在進行點射時子彈逐漸向右上方偏離目標的傾向。利用火藥氣體使槍口偏向相反的方向，這個會影響射擊精度的誤差就能得到補償，因此它也叫作補償器。圖6.2是裝在突擊步槍上的一種典型的防跳器。彈丸脫離槍膛以後，噴出的發射藥氣體會向各個方面擴散，一部分作用在防跳器內壁上的氣體迫使槍口向左下方偏移。


圖6.2　蘇聯AKM突擊步槍上的防跳器
　　
助退器
　　
槍管後坐是完成自動動作的一種方法(詳見第八章)。由於7.62毫米以下口徑的彈藥可供使用的後坐能量是不充裕的，因此要裝上助退器。助退器有各種不同的類型，西德MG3型通用機槍上使用的，可能是目前人們最熟悉的一種。圖6.3是其工作方式。



圖6.3　西德7.62毫米通用機槍上的助退器
　　
消焰器
　　
輕武器的陣地位置會由它發射時的火光，煙和聲響而暴露給敵方。而火光與煙是互有聯系的，因為發射藥的化學特性往往是這個減少了另一個就會增大。所以絕大部分武器的發射藥都是盡量設法減少煙，因為煙能被敵方在較長時間內觀察到。人們希望很小的槍口焰將不致引起明顯的發射征候，特別是采取了一些措施來加以隱蔽之後將更是如此。
　　
消焰器有桿狀和圓錐形兩種類型。桿狀消焰器由三根或五根金屬桿組成，它們等間隔地向槍口前方伸出。有關消焰的機理，了解得還不甚透徹，很可能它是通過破壞從槍口噴出的混合氣體和固態煙霧而起作用的，它們有部分是在空氣中燃燒的。目前較常用的是圓錐形消焰器，如英國的通用機槍就采用這種形式。圖6.4中的圓錐形消焰器上還裝有一個圓片，它用來減少射手見到的火光，這種火光可能使射手在夜間暫時失明。





消音器
　　
由發射聲而使敵方獲知發射武器的大致位置，一般問題還不大。因為這種輕武器的發射聲往往會被戰場上的其他種種噪聲所吞沒，在某些情況下也只有經過良好訓練而富有經驗的士兵才能利用它來判斷出發射的位置。使用消音器也會帶來一些問題，使之難以普遍使用。不過，在現代的某些反恐怖主義活動中可能需要有這種裝置。存在的技術問題是要使彈丸及噴出的發射藥氣體的速度降到低於聲速(340米／秒)。高速子彈就不可能作到這一點，它們的初速往往要超過聲速兩倍以上。但是也有些子彈，例如許多北約沖鋒槍中使用的9×19毫米子彈，它們的初速只超過聲速一點點。所以這方面的問題就不大了。要降低彈丸的速度，發射藥氣體的壓力也必須下降，通過沿槍管開的許多小孔來泄放一部分發射藥氣體就可以作到這一點。而通過在膛口前方設置一系列的檔板，就可以降低噴出的發射藥氣體的速度。於是就會形成如圖6.6所示的又重又長的槍支。   


圖6.6　帶消音器的“斯太令”9毫米沖鋒槍
　　
槍上的活動機件來回運動發出的響聲也應予以考慮。對於前沖擊發式武器來說，這種響聲將大為減少，因為活動機件與彈膛的撞擊將由於較早的擊發而得到緩沖，因此像英國L2A3“斯太令”沖鋒槍那樣采用前沖擊發的槍支，在進行消音時就具有更為有利的條件。

第二位的任務
　　
能使槍支具有第二位的功能的兩種主要的膛口裝置是槍刺和槍榴彈發射器，還有一種就是用於訓練的空包彈發射器。
　　
槍刺
　　
自從軍隊不再使用長矛之後，在貼近的肉搏戰中步兵就使用槍刺了。在第一次世界大戰的塹壕戰中槍刺得到了最廣泛的應用。因為在那種狹窄的環境中發射子彈，己方的士兵會受到與敵人同等的危險。現代戰爭的性質，已使拼刺刀的可能性下降了。最有可能使用刺刀的情況是在市區逐屋爭奪戰中。但即使在這種情況下，通常也盡量使用手榴彈和沖鋒槍。然而，關於刺刀問題目前仍然存在著爭議，有人認為在非常困難的情況下刺刀的使用可能成為戰鬥的轉折。因此絕大多數步兵認為步槍應該裝有槍刺。但是要做到這一點也不那麽容易，因為現代短而輕的槍支在其前方裝上一把刺刀使用起來就很不方便了，而且膛口還要固定其它裝置也不一定有地方。為了克服這種困難並滿足各方面的要求，可以在必要時裝上匕首式刺刀而不用那種傳統的長形刺刀。對於安裝刺刀來說，現代槍支往往顯得太短了。而且如果用力使用它，這樣一把很重的刺刀可能會把槍管弄彎。為了使這一裝置更加適用，有些軍隊試圖把槍刺制成一種多用工具，可以用來開罐頭、開瓶子、割電線，也許還能用來校正槍支，同時還是一把軍用匕首。圖6.7是裝有匕首式槍刺的突擊步槍。


圖6.7　裝上匕首式槍刺的AR18步槍
　　
槍榴彈發射器
　　
關於槍榴彈發射器的價值，存在著激烈的爭議。在向那些沒有更多的武器可供使用、而只擁有不多的炮兵(間瞄火力)和反坦克手段的步兵征詢看法時，他們當然會持支持的態度。而那些反對者則會指出：槍榴彈要增加負荷重量，它們的效率不大，精度和射程都有限，而且有些槍裝上發射器以後就不能發射子彈了。在第一次世界大戰時期前後，早期的槍榴彈發射器是杯狀的，將普通的手榴彈(例如“米爾斯”式手榴彈)放入其中並用一個裝有無煙火藥的彈殼將其發射出去。因此發射時要使用專用的子彈，而且必須將普通子彈取出之後才能安全地發射槍榴彈。再則從杯狀發射器發射的槍榴彈對車輛射擊時，它的精度就顯得很差，特別是對運動的車輛射擊時更是如此。提高精度的辦法之一，是在槍榴彈上裝上尾翼，但這樣的槍榴彈就必須固定在膛口的一個套管上了。榴彈本身也必須進行較大的改變。在發射時使發火柄脫離榴彈的作法也行不通了。彈上必須裝上慣性解脫保險引信，使其在發射後即處於待發狀態，並在不論以多大的角度擊中目標時都能起爆。為了提高精度，榴彈發射時就應該具有較大的初速，再加上它本身的重量，因此發射時的後坐力就很大。又要把後坐力降低到可以承受的水平，又要提高精度，兩者是有矛盾的。折衷的結果就是不要求槍榴彈具有很大的殺傷面積，但是要求它能以足夠的精度發射到要求的距離上。
　　
如果膛口沒有其他的附加裝置，那麽套管也可以固定在膛口，但一般它是放置在別處待到使用時才裝上去的，通常就放在刺刀套上。由於槍榴彈的彈道與普通子彈差別太大，必須通過不同的方式采用專用的瞄準裝置。這種瞄準具通常裝在套管的上方。圖6.8是英國L1A1半自動步槍裝上“艾納加”反坦克槍榴彈後準備發射的情況。  


圖6.8　L1A1步槍發射“艾納加”槍榴彈時的發射器和瞄準具
　　
槍榴彈可以不用專用的彈藥來發射，可以采用彈頭收集器、或使彈頭直接穿過槍榴彈並將一些動能傳給它。彈頭收集器在槍榴彈的尾部由許多片檔板組成，當射彈依次穿過這些檔板時就會逐漸降低速度，同時將其動能傳給榴彈。在最後一塊檔板擊穿之前，射彈與槍榴彈就具有相同的速度了。比利時的“麥卡”槍榴彈就是一種彈頭收集式槍榴彈，彈頭收集在套管內的金屬塞中。當允許彈丸直接穿過中空的槍榴彈時，槍榴彈內也可能裝有一些隔板要由彈丸去穿透並將能量傳給槍榴彈，或者利用在彈丸之後由膛內噴出的火藥氣體來推動槍榴彈。
　　
目前提出軍事要求的參謀機關內存在著一種傾向性的看法，即要求使用專用的榴彈發射器來發射槍榴彈。可以是制成一種完全獨立的武器，也可以附加於槍上裝到槍管的下方。美國的M79榴彈發射器就是一種專門用來發射40毫米榴彈的發射器。但目前已為M203型發射器所替代，它是一種裝在M16A1步槍上的槍榴彈發射管(見圖6.9)。


圖6.9　裝上M203槍榴彈發射器的M16A1步槍
　　
空包彈發射器
　　
對於非自動武器來說，槍支不需要作任何修改即可發射空包彈。只要遵守安全操作規程，那麽槍口噴出的氣體和固體物質都不會有什麽危險。但是對於自動的或半自動的武器來說，它需要有一個正常的射擊循環動作來使槍支的各個機件重復運轉，這就要求槍管內有子彈運動或者至少要求槍管內能形成很大的壓力。
　　
許多自動武器只能通過使用有木質或塑料彈頭的空包彈來做到這一點。而要使它們不能傷害參加小型戰術訓練的士兵，就必須使彈頭在脫離槍口前就碎裂。利用空包彈發射器來粉碎彈頭使其碎片迅速喪失能量，可使彈頭不致引起傷害，除非是在極近的距離上對著另一士兵射擊。另一種空包彈發射器就是FN FAL7.62×51毫米步槍使用的那種，它把槍口完全堵塞起來，因而能使膛內具有足夠的膛壓來推動活動機件(見圖6.10)。


圖6.10　帶空包彈發射器的FNFAL步槍
　　
要求
　　
在輕武器上安裝膛口裝置和其他附加裝置必須十分慎重。這種裝置必須是切實有用的，而不能僅是期望它能起某種作用，因為裝上這種裝置很可能要影響輕武器完成其基本射擊任務的總體性能。為了想使輕武器超出其基本的射擊任務而具有更大的通用性是會帶來一些不利因素的。

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第七章　動作循環

概述
　　
對於所有常規輕武器以及其他類似的較大一些的武器來說，發射每一發彈丸時都必須經過一系列的動作，即：
　　 　　
推彈入膛；
閉鎖槍膛；
擊發；
開鎖；
槍機後退；
從彈膛退出空殼；
能量儲存在復進簧中；
拋出空殼；
擊發機構成待發狀態；
將下一發子彈輸送到進彈位置。
　　
在這個過程中要擊發底火、點燃發射藥並迫使彈丸進入槍管。不論是非自動、半自動或全自動武器，除極個別情況外，這些動作都是要進行的。關於如何實現武器自動射擊的問題將在下一章中敘述，關於閉鎖槍膛的問題將在保險機構一章中敘述，本章將首先敘述以下三個方面的問題，即：供彈系統，拉殼和拋殼，以及扳機機構。

供彈系統
　　
供彈系統由以下三部分組成：
容彈器：將彈藥輸送給武器並傳給輸彈機構；
輸彈機構：將彈藥自容彈器中取出並送到進彈位置；
進彈機構：將彈藥送入膛內。
　　
其中第一個部件是向武器供給彈藥的彈倉、彈鏈式彈板。究競選用哪一種類型則要視武器的用途而定，以下敘述選擇的依據。
　　
首先需要確定的是，攜帶方便和快速重新裝填與持續發射速度相比，哪一個要求更為重要。在近距離戰鬥中，例如在沖擊或以火力壓住對方火力時，步兵必須帶上其武器和彈藥並要能迅速地裝上新的容彈器，最好是在不必收槍的情況下即能完成這個動作。這也只有使用彈倉才能做到，因為它們可以在一只手不離開武器的情況下，用另一只手取下並裝上一盒新的。因此手持式武器例如沖鋒槍、突擊步槍、步槍以及某些輕機槍都采用彈倉供彈方式。
　　
當需要持續的掩護火力而不允許因重新裝填而中斷射擊的條件下，那麽最好選用彈鏈供彈方式。此外還有一些其他需要予以考慮的因素，其中一個就是作戰環境條件。步兵班的士兵由於他們在戰鬥中的運動和作戰方式，就不可能非常謹慎小心地攜帶和保管其彈藥。當他們摔倒在地或爬越高墻時，當他們在泥濘地或樹叢中爬行或徒涉小河時，他們攜帶的彈藥都會受到影響。此時裝在彈倉中的子彈較之在彈鏈上的子彈就能更好地承受這種外界的影響，並在爾後繼續正常地進行射擊。
　　
這兩種方式目前通常是結合使用的，班內的士兵攜帶彈倉供彈的槍支，但火力支援武器組則使用彈鏈供彈的武器。FN“米尼米”5.56毫米輕機槍則更向前發展了一步，這是一種不需任何改變就既可使用彈倉又可使用彈鏈供彈的槍支。另外一些輕機槍也具有這種功能，但通常需要換一下送彈蓋，例如蘇聯的PH－46輕機槍就是如此。圖7.1是“米尼米”機槍用彈倉和彈鏈供彈時的情況。



彈倉
　　
彈倉按其外形可分為匣式、鼓式和管式三種，而其中的鼓式又可進一步區分為利用槍上部件送彈(例如“路易氏”機槍)以及利用彈簧送彈(例如“湯姆遜”沖鋒槍)。管式彈倉用得極少，因為把子彈排成一串在供彈過程中可能導致出現後一發子彈擊發了前一發子彈的危險。這種管式彈倉通常只用於獵槍。


圖7.2　使用鼓式彈倉的“路易氏”機槍(膛口有防跳器)


圖7.3　使用管式彈倉的“勃朗寧”自動獵槍

匣式彈倉有直的也有彎的；有的是單行進彈，有的是交錯進彈。但它們的基本部件都是：外殼，托彈板和彈簧。
　　
設計彈倉時主要的考慮事項有以下幾點：
　　
對子彈的控制　   特別是在交錯供彈方式中對子彈的控制更為重要。對子彈的控制可通過外殼的寬度、托彈板或壓彈板的形狀
                            以及扣彈齒的樣式來掌握。
進彈角度　          進彈角度由扣彈齒控制，用以保證子彈上膛時不致卡住，同時還能起到一種保險作用(詳見第九章)。
彈簧　                 彈簧應有足夠的彈力，以保證能在彈倉將空時把最後一發子彈托起，但也不能出現在滿彈狀態時彈力過強。
安裝方法　          彈倉必須便於裝上和取下，固定必須牢固，以免出現供彈角度的改變。
在武器上的位置　彈倉可以固定在武器的上方、下方或側方，各有優缺點，將在下文中敘述。


　　
彈倉的位置
　　
彈倉裝在槍的上方時，彈倉的彈簧能借助重力的作用，但是彈倉正好位於瞄準線上，因此瞄準具就要安裝在槍的一側(見圖7.5)。而且由於它的位置高，使槍的隱蔽比較困難。彈倉裝在槍的下方時，能避開瞄準線也比較隱蔽，但更換時比較麻煩。而且如果彈倉的容量較大(例如能裝彈20發)它就比較長，使用中有時就會碰到地面，另外彈簧還需要克服重力的作剛。彈倉裝在側方時，槍的重量左右不相平衡，拿起來不大方便。但采用這種方式時更換彈匣往往最為快速和方便。許多近戰用槍，例如沖鋒槍就喜歡采有這種安裝方式。


圖7.5　彈匣裝於槍體上方瞄準具側移的“維克斯”.303輕機槍
　　
彈鼓
　　
彈鼓的設計及使用特點在有關舊式武器的手冊中敘述。利用槍上部件送彈的彈鼓不依靠彈簧來推出子彈，但槍上要裝上復雜的供彈部件。利用彈簧送彈的彈鼓的工作方式與彈匣相似，即利用彈簧來推動子彈後面的托彈板。確實有些機槍，為了達到能夠進行較長時間的射擊或攜帶方便的不同目的是可以彈鼓與彈匣換著使用的。
　　
彈匣的裝彈
　　
在當今使用廉價的一次性包裝的時代裏，設計人員已經在考慮使用一次性的塑料彈匣了。這樣做當然又便宜又方便。但是在沒有做到這一點之前，由於彈匣價格較貴而且是武器系統不可分的一個組成部分，人們還必須向彈匣內裝彈並不斷地重復使用它。新研制了一種塑料的、能重復使用的透明彈匣，這種彈匣使士兵能看清什麽時候子彈打光了需要重新裝彈。許多彈匣都是手工裝彈的，通過士兵簡單的操作使子彈壓迫托彈板與彈簧而壓入彈匣並能正確排列以備使用。某些彈匣需要使用壓彈器或彈夾。壓彈器使子彈能位於彈匣的上方以備將其壓入彈匣，彈夾則在子彈裝入彈匣時夾住子彈。另一種類似一次性彈匣的做法是使用一次性彈夾，它實際上就是一盒由工廠包裝好的能防水、防塵的子彈。個別的彈匣需要使用工具來輔助裝彈，例如裝彈30發的“斯登”槍彈匣。
　　
彈鏈供彈
　　
彈鏈供彈更適用於持續射擊。在裝彈數量相等的條件下，它們要比彈倉更輕一些。但它們易受外力影響、易臟，因此在車輛武器中用得更為普遍，例如坦克的並列機槍。不過直到步兵班一級的武器中也可見到有用彈鏈供彈的。彈鏈有多種多樣，如織物彈鏈(帶)、鑲金屬條的織物彈鏈(帶)、金屬彈鏈、金屬與織物結合的彈鏈以及金屬散彈鏈。
　　
織物彈帶易於生產，但易受潮、易黴爛和變形。這是一種價廉的、由工廠裝彈的消耗性物資。它必須裝在金屬盒內，到使用時才能取出。用過一次後就不能重新裝彈了，主要是因為它會伸長的。
　　
金屬彈鏈顯然要更貴一些，更重些，制造也更困難一些。但它能保證子彈正確到位，能夠經受較差的環境條件而仍能正常工作，必要時還可以在野外條件下重新裝彈。一般認為全金屬彈鏈的質量最好。許多設計人員也樂於采用金屬與織物混合制成的彈鏈，這樣價格就可以更便宜一些，但性能依然較好而且通常可以重新裝彈。
　　
圖7.6是幾種不同類型的彈鏈以及使用它們的武器名稱。



目前使用最為廣泛的是金屬彈鏈，它們主要可分為不散彈鏈與散彈鏈兩類。
　　
德國為MG42機槍研制了不散金屬彈鏈，目前蘇聯在其“格魯納夫”中型機槍、PПД輕機槍以及ПK通用機槍上也使用這種彈鏈。


圖7.7　蘇聯PПД輕機槍及其使用的不散金屬彈鏈(當使用彈鼓時需要改變一下蓋板)
　　
北約的通用機槍絕大部分采用散彈鏈。已經分解開的鏈節是不準備在野戰條件下再重新裝彈的，但它們價格較高。同時在裝甲戰鬥車內這些鏈節如果不很好地收集起來也會產生問題，可能會導致中斷射擊。為了節省費用，在訓練中只要有可能總是設法把這些鏈節作為廢品回收集中起來。
　　
彈板供彈
　　
彈板是介於彈鏈和彈倉之間的一種供彈方式。圖7.8是一種典型的彈板供彈樣式。通常剛性的金屬彈板最多只能裝25發子彈，否則彈板就會由於子彈太重而彎曲以致發生停射的現象。這種供彈方式現在已很少使用，只有在博物館中的老式槍支上才能見到。  



圖7.8　以22發子彈的彈板供彈的1920年.303“哈奇開斯”機槍
　　
供彈機構
　　
彈匣把子彈輸送到進彈口以便由槍機把它推入膛內。而彈鏈(或彈板)則需要有一個機件來拉或推送下一發子彈到進彈位置。這個機件可以由槍上部件驅動，彈簧驅動或外力驅動。
　　
彈簧驅動時必須通過槍上部件的運動將彈簧的能量儲存起來，因此它是另一種形式的槍上部件驅動。
　　
外力驅動的供彈機構如手搖裝彈的“蓋特林”槍，或現代外力驅動的自動武器如20毫米“伏爾康”、7.62毫米“米尼”航空機槍以及休斯公司制造的鏈式機槍。這類武器的具體工作方式可參看它們的有關手冊。
　　
彈鏈供彈的步兵武器幾乎普遍使用槍上部件驅動的方式。關於以火藥氣體的能量來使武器實現自動射擊的問題可參看其它有關章節。一般火藥氣體的能量用來驅動拉彈鏈通過武器的一些傳動杠桿、滑板和棘爪還是綽綽有余的，通過這些部件沒有發射的下幾發子彈就能排列整齊以備輸到進彈位置。圖7.9是英國L7A2通用機槍的供彈機構。利用一般的槍上部件驅動的供彈機構，發射速度是不可能太快的，這也是研制外力驅動槍炮的一個原因。



設計供彈機構時，必須註意保證可供使用的動力一定要能克服重力的作用，並將彈鏈從彈箱內拉上來。還要考慮到機槍在槍架上的升降變化，因為這種升降會使鏈節的聯接部發生扭曲。為了克服這種運轉中的額外阻力，可供使用的動力就可能會感到緊張。這種問題往往出現於車載機槍上，它們的彈箱可能離槍較遠。如果采用那種能固定到槍上的內裝250發子彈的彈鏈的彈箱時，這個問題當然就不存在了。
　　
送彈進膛
　　
當供彈機構正常地完成了其動作時，子彈就應位於待送進膛的位置上。通常是在槍機向後運動時子彈就輸到正確的進彈位置上。然後當槍機向前運動時就推動子彈的底部，將其推出彈匣或彈鏈並指向槍膛軸線方向，於是彈頭就能順利地進入膛內。當槍機閉鎖時進彈過程即告完成。在“加特林”轉膛機槍中需要用推彈桿或推彈活塞來完成象槍機一樣的推彈工作。
　　
空倉掛機裝置
　　
絕大多數用彈匣供彈的自動武器中，都有空倉掛機裝置，它有幾個作用。首先，當彈倉內子彈打完時向射手指明停止射擊是由於槍彈射完造成的。當槍機停在後方時，因為裝子彈時不必再扳扳機，更換彈匣就更加方便和迅速。其次，對於槍機呈閉鎖狀態射擊的武器就需要有一個手動空倉掛機裝置，用以排除停止射擊的故障、加快槍管的冷卻、以及在槍管灼熱的情況下防止自燃。一般是由托彈板來觸動空倉掛機裝置，使槍機停在後方的。但由彈鏈供彈的武器要進行空倉掛機就不那麽容易了。不過這類武器不象那種用於近距離戰鬥的彈匣供彈槍支那樣，需要具有快速重新裝彈的能力。

拉殼和拋殼
　　
拉殼與拋殼就是將已經射擊過的空彈殼拉出，並把它拋出武器之外。
　　
拉殼
　　
要將空彈殼抽出來並不是想象的那麽容易。當高燃速發射藥的燃燒形成了高達340兆牛頓／平方米(20噸／平方英寸)的壓力時，彈膛和彈殼都膨脹了。但是鋼質彈膛和銅質彈殼的屈服強度不同。彈膛沒有超出它的彈性極限，膨脹後就又恢復它原先的尺寸了。彈殼就比較容易超過這一極限而不能恢復其原先的尺寸。彈殼可能會緊緊地壓在彈膛壁上，因而使拉殼十分困難甚至抽不出來。通過對膛壓上限以及彈殼材料的精心設計和選用，就可以防止這種情況的發生。
　　
除少數武器使用園柱狀彈殼外，大部分彈殼還是有一定錐度的。因此只要開始拉出一點彈殼就很容易抽出了。最初的拉殼通常是利用偏心的凸榫，在槍機開始向後運動時對彈殼施加一個杠桿力來完成的。在自由槍機式武器的設計中，有時采用帶槽的彈膛。這時彈膛槽內的氣壓與彈殼內的氣壓是一樣的，而且彈殼表面與彈膛內壁的磨擦接觸面要減小一些。這些問題將在第八章中詳細敘述。
　　
實際的拉殼器通常是爪形的以便抓住彈殼底部的邊緣。由於初始拉殼時需要用很大的力量而且加速所需的力也是很大的，因此拉殼鉤必須堅固，但同時其體積又必須較小。由於拉殼鉤必須在進彈的過程中抓住子彈的底緣，因此通常要用彈簧來使其保持一定的位置。在步槍的槍機上這種彈力是通過一條有兩點與槍機聯結的彈簧鋼片來獲得的(見圖7.10)。


更為常見的則是多部件拉殼鉤，即彈簧與拉殼鉤是分為兩個部件的。



還有一種不使用彈簧的T形拉殼鉤。在槍機的端面處，子彈的底緣就在T形拉殼鉤的兩端之後向上或向下運動。“維克斯”和“勃朗寧”機槍使用這種拉殼鉤。對於那種在供彈之前必須先從織物彈帶內向後拉出子彈的武器，這種拉殼鉤尤為適用。撅把式槍支，例如左輪槍和獵槍則使用拉殼和拋殼合一的裝置(見圖7.12)。



對拉殼器要求是既小又堅固，這種矛盾的要求導致了這個部件很容易損壞。因此在戰鬥中幾乎毫無例外地要帶上它的備件的。
　　
拋殼
　　
除了上述拉殼與拋殼合為一體的裝置之外，拋殼器主要可分為三類(見圖7.13)。它們是：固定式、杠桿式和撞桿式。



固定式拋殼器的退殼挺是不動的，它等待著由槍機抽出的空彈殼。當彈殼對正了槍體的拋殼缺口時，它的底部在缺口的後沿處撞擊固定的退殼挺，於是以拉殼鉤作為轉動的軸心迫使彈殼通過槍體缺口拋出。杠桿式拋殼器是以其中間的一點為軸心轉動的。當槍機後行時，一個凸塊撞擊退殼挺的後端使退殼挺的前端轉出，撞擊空彈殼的側體。與固定式拋殼器相比，這種方式用力較緩，減少了使彈殼變形導致中斷射擊的概率。
　　
撞桿式拋殼器的動作與固定式拋殼器有些相近，即通過槍機底部作用於彈殼底部。在拉殼鉤相對的那一側撞擊彈殼的底部，導致彈殼轉動並從拋殼缺口拋出。但撞桿一般是加以緩沖的，因此施加的力較固定的退殼挺要緩和一些。
　　
當在空間狹窄的場合下作戰時(如在飛機或裝甲戰鬥車輛內)，如果讓空彈殼隨便亂飛是會出危險的，此時可使用兩步拋殼法。實際上就是首先按上述的一種方式把彈殼拋出，然後再把空彈殼收集到一個管子或箱子裏。
　　
退殼挺雖然很小但卻是一個重要的部件，因為它的損壞將使武器不能射擊。由於它們必須承受很強的力，因此必須精心設計或加以緩沖，以便承擔受到的沖擊。
　　
可靠性
　　
值得註意的是，在循環周期中有許多時刻運動著的彈丸或彈殼是沒有受到嚴密的控制的。當子彈送入彈膛時，當拉出空殼時，特別是在拋出空殼時，由於配合不好而引起停止射擊的機會還是很多的。在車輛的有限空間範圍內拋出的空彈殼就可能引起問題，例如卡住旋轉炮塔。可靠性是現今所有裝備，特別是武器的一項最重要的性能要求。這也是趨向發展外力驅動槍的一個理由，這種槍由於在動作循環的各個階段子彈都是受到控制的，因此可靠性就提高了。

扳機機構
　　
扳機的作用人們都很清楚，它當然也是要由一些機件組成的。但是在發射的過程中扳機必須要和擊發機構結合才能完成整個發射動作。擊發機構把能量施加於底火上以點燃底火。扳機機構則是用來控制擊發機構的。
　　
擊發機構
　　
電擊發在口徑為20毫米以上的機關炮中使用比較普遍。但在真正的輕武器中，點火幾乎毫無例外地采用撞擊的辦法。用擊針或撞針以足夠的能量打擊槍彈底火就能使之點燃。通常直接裝到槍機上的，或者與其自身的彈簧或輕機槍上的活塞桿配合行動的就叫作擊針。而各種需要從外部得到能量的(如來自擊錘)，則叫作撞針。
　　
例如沖鋒槍的槍機上就裝有擊針，而L1A1半自動步槍上的撞針就是通過擊錘來擊發的。不論使用擊針還是撞針，它們都必須具有足夠的能量來打燃底火但不得打穿底火。在擊發過程中，它們要保持與底火的接觸以便不致發生底火噴出的情況。撞針一般都是在槍機體內活動的，因此制造必須精密，並使用優質材料以免彎曲或折斷。
　　
扳機
　　
扳機機構和擊發機構是通過擊發阻鐵和阻鐵槽來連接的。阻鐵槽是擊發機構上的一個缺口。擊發阻鐵則是扳機機構的一個組成部分，它要與阻鐵槽相扣合。當它們相扣合時用以阻止擊發。當扳機機構把擊發阻鐵從阻鐵槽中解脫時，就能進行擊發了。在把擊發阻鐵扣合在阻鐵槽內的同時，通常要在一根彈簧內儲存一些能量，使武器處於待發狀態。
　　
扣動扳機是控制擊發機構的一種主要方法。在有些左輪槍中，扳機也要用來使其處於待發狀態，但一般是擊發機構已經處於待發狀態，扳機僅僅用來釋放儲存的能量。對於常見的那種彎形桿狀扳機，人們都是很熟悉的。但也還有另一些形式的扳機如：連桿裝置式、拉火索、或是用來控制電路的按鈕，但它們一般都只用於車載武器上。
　　
各種扳機機構的設計差別是很大的，尤其是當設計師還把它們與別的機構結合在一起時就更是如此了。這些機構包括保險機構以及發射法的選擇等等，詳見第九章所述。扳機的簡要工作原理見圖7.14。



開栓擊發與閉栓擊發
　　
武器設計成開栓或是閉栓方式是與扳機及擊發機構的設計緊密相關的。究竟哪一種方式的優點多，則要視武器所擔負的任務而定。開栓式武器在發射的間隙中，槍機位於後方。復進簧壓縮並由扳機機構使其保持這一態勢。扣動扳機，槍機在復進簧作用下快速向前運動，推上一發子彈送入膛內，並在擊發時頂住子彈起緊塞作用。需要用來發射大量火力的自動武器，一般采用這種方式。
　　
開栓式有兩個主要的優點。首先是重新裝彈更為快速與方便，射手不需要通過頂住復進簧、向後扳動很重的槍機來使武器再次處於待發狀態。其次，子彈留在膛內的時間是很短的，因此不容易發生自燃。由於自動武器射擊中會產生大量的熱，在持續射擊之後如果一發子彈在膛內停留一段時間就可能吸收足夠的熱量使其發生自燃。這樣當然是很危險的。開栓式除了能防止自燃外，還能使武器的散熱比閉栓式更快一些。
　　
開栓擊發的武器需要較長的擊發時間。擊發時間是指扣動扳機到撞擊底火之間的時間間隔。由於有這樣一個滯後時間，再加上活動機件向前運動時武器的重心位置會產生微小的變化，意味著這種武器的單發射擊精度不可能太高。這是因為瞄準位置可能會偏離射手扣動扳機的瞬間所瞄的那一點。
　　
閉栓射擊武器的擊發時間要短得多，因此更加適用於要求較高的射擊精度，但不要求進行長時間自動射擊的輕武器。這種武器在擊發前，槍機緊靠彈膛，因此在扣動扳機時只有擊針簧及擊針或者擊錘及撞針進行運動。

循環的簡化
　　
本章比較詳細的敘述了一般輕武器的動作循環，以及有關的機構和部件。設計師們仍在探索能進一步簡化輕武器的構造，減輕其重量並盡可能降低其成本的途徑，而與此同時還必須不致影響其精度、可靠性、耐用性以及其他重要的性能指標。
　　
實現這一點的最佳方案是設計一種不用金屬彈殼的武器。這樣可以大大減輕彈藥的重量，而彈藥的成本也會因不必消耗彈殼而大幅度下降。每個“彈匣”都能裝更多的子彈也會是一個受歡迎的優點，這樣在槍上就可以裝上一百發子彈，而不用再為它們發愁了。供彈過程仍然還是需要的，但是如果發射藥塊能全部燒光，就不用拉殼和拋殼動作了。使活動機件運動的動力，由於不再用於拉殼，因此就可小得多。存在的問題是要生產出能裝上彈頭的發射藥塊。而且這種藥塊還要求在供彈過程中不會損壞，要能提供穩定一致的初速，還要在沒有彈殼保護的條件下不受惡劣環境的影響。
　　
許多國家都在研制無殼彈。在較大口徑的武器中，例如：坦克炮使用藥包來發射，已經用了多年了。就步兵使用而言，子彈暴露在外面容易遭受破壞，以及受潮和著火的問題，解決起來就要困難得多。這種武器的研制工作已經取得了重大的進展，西德的黑克勒·科赫公司在70年代末就已經差不多為其G11步槍在北約軍隊中試用作好了準備。到90年代中期，可以肯定，這些問題都將得到滿意的解決，士兵也就會用上使用無殼彈的槍支了。 [ OCR者註：可惜，預言木有實現 ]

外力驅動槍
　　
前已提及，外力驅動槍將擺脫那種傳統的動作循環方式。使用這種結構的理由各不相同，但一般多用於較大口徑的機關炮上，第十章中將對此進行詳細的敘述。但目前有的部隊確實已經裝備了較小口徑的外力驅動機槍。圖7.15就是一種7.62毫米口徑的休斯鏈式機槍。



優點
　　
外力驅動槍較一般的槍具有以下一些優點：
　　
提高可靠性　其進彈和供彈機構是使用兩組電源的。能可靠地保證把彈鏈從儲存的彈箱或彈盤內提送到進彈口處，防止了彈鏈
                     的打滑、扭曲和伸長等問題。輸送的子彈是受到控制的以使其能正確定向並順利地進入彈膛。子彈出了故障也不
                     致中斷射擊，因為它能象一只空彈殼似的通過武器並被拋出。
　　
能控制拋殼　用過的彈殼不再允許從拋殼口隨意亂飛，以致對車輛狹窄的炮塔或車體內部以及飛機的機翼內部造成危害。空彈
                     殼在控制下排出並納入一個收集管中，然後再把收集管拋出車外。
　　
易於排除故障　偶爾出現停止射擊的故障時，絕大部分簡單的故障都是很容易排除的。
　　
體積減小　一般武器中的活動機件、排氣孔和活塞、緩沖器和彈簧等所需的較大的部件，可以用占空間較小的機件來取代，特
                 別是在彈膛後面這樣做是有很大價值的。
　　
更換槍管快　高射速時，更換槍管是緩解槍管灼熱的一種重要手段。外力驅動槍的絕大部分機件都可以迅速地從彈膛上移開，
                     以便把槍管撤進發射艙內。
　　
減少有毒氣體　依靠發射藥氣體驅動的武器，常常把大量的氣體排到後方。車載武器的這種氣體，就會進入炮塔的有限空間
                        小。這種氣體是有毒的，使用昂貴的緩解劑和附加裝置也只能部分地降低其濃度。依靠外力來驅動槍的活動機
                        件，意味著可把幾乎所有的氣體都排出發射艙之外。由於彈藥並不驅動機件，因此槍的靜止時間就相對地要長
                        一些，使所有氣體都能從槍管中排出。
提高射速　有關提高射速的要求，特別是在執行防空任務時的需要，將在第十章中敘述。外力驅動槍的發射速度，只要簡單地
                  改變其供電的多少就能加以改變，而且可以提高到少數專門設計的常規槍炮所具有的極高的發射速度，達到每分鐘
                  1000發以上。如果把外力驅動的原理運用於多管“蓋特林”型槍上，即可達到非常驚人的速度，目前已達到每分鐘
                  6000發左右。

通用電力公司的7.62毫米“米尼”機槍(圖7.16)即可達到這樣一種火力密度。

圖7.16　通用電力公司的外力驅動“蓋特林”型機槍　　
　　
缺點
　　
外力驅動槍的主要缺點是沒有電源就無法射擊。因此一輛喪失了機動能力的戰鬥車輛，也可能，至少是部分地喪失其戰鬥力，因為它的外力驅動槍無法進行射擊了。另外，這種槍不能從車上卸下來使用。而有些一般的並列機槍或單獨安裝的車載機槍是可以卸下來投入戰鬥的。有些外力驅動槍裝有手動裝置，因此在沒有電力時還能繼續射擊，當然發射速度就要慢得多了。為了在車輛電源失靈時使用這種槍，為了避免發動機要不停地開著，或者可能的話為了把它們卸到車下來使用，也可以采用以電池組供電的方法。
　　
電力的應用
　　
電力應用的範圍是各不相同的。如前所述，可以僅僅用於把彈藥輸送到供彈系統，也可以擴大到控制實際的供彈，或者直至完成相當於整個動作循環過程中的子彈傳輸工作。有一種能完成所有這些工作的外力驅動槍，那就是由美國加利福尼亞州休斯公司設計的休斯鏈式機槍。
　　
鏈式槍上的機件是由像摩托車上的那種鏈條來驅動的，循環動作的各個過程見圖7.17。這種把子彈運行的整個過程完全控制起來的特點，體現了想充分發揮這類武器的優越性的意圖。先進技術在武器系統中的運用，要求我們去關註為了達到類似的目標所提出的許多其他的研制途徑，特別是當某個制造廠家自稱這種武器的制造價格比一般武器還要便宜而且證明確有其事時，更是如此。  

J-20

第八章　實現自動射擊的方法

概述
　　
武器自動射擊所需的能量，可以由彈藥或者外部的能源來提供。最早的自動武器，例如“蓋特林”機槍和“加迪納”機槍，都需要射手轉動與活動機件相連的手柄，活動機件才能完成第七章中所述的動作循環。現代的外力驅動槍，例如休斯鏈式槍則是由電機驅動的。為了避免使用笨重的電源，手持武器是利用發射藥的氣體作為能源的。
　　
發射藥氣體的能量，可以通過三種方式來應用。第一種稱作槍機後坐式，槍膛內的壓力直接作用在空彈殼上迫使槍機向後運動。這時彈簧被壓縮，以便用來再次向前推動活動機件。第二種是導氣式，導氣式武器在發射的瞬間槍機是不能自由活動的，高壓氣體一般要通過活塞來作用於活動機件上。第三種是管退式，這種武器要利用後坐的作用。
　　
這三種方式的效率，特別是槍機後坐方式的效率，要取決於膛內仍有一定氣體壓力條件下的空彈殼運動情況。而在膛內壓力較高的情況下，彈殼是不能夠或者說不允許退出彈膛的。因此研究一下彈殼在撞擊底火以後的情況是非常必要的。
　　
撞擊底火後的彈殼
　　
發射藥開始燃燒後不到一毫秒，氣體壓力迫使彈殼在其最薄弱的部位(即彈殼口處)產生徑向擴脹。於是彈頭就可以自由地沿槍管前進了。由於彈殼口緊貼著膛壁，因此氣體不能越過彈殼向後逸出，這個過程稱為後膛緊塞。在這個極短的時間內，彈殼可以稍微向後移動一點來填滿閉鎖間隙。圖8.1是有緣子彈和無緣子彈的閉鎖間隙。值得註意的一點，是為了防止彈殼後移太大，槍機應該緊貼子彈底部。



在隨後的幾毫秒內，當彈頭沿槍管向前運動時，膛內的氣體壓力是很高的。這種高壓迫使彈殼四周抵緊彈膛，並向後抵緊槍機端面。在彈殼緊貼彈膛的情況下，即使壓力超出了彈殼材料的抗拉強度時(所有高速子彈都會發生這種情況)，彈殼也不會破裂。而如果閉鎖間隙太大，則會發生兩種類型的破壞(見圖8.2)。



如果彈殼口與彈膛在A點處的間隙太大，彈殼就可能被剪斷。如果彈殼薄壁在B點伸出太多，彈殼就可能鼓起甚至爆裂。
　　
在高速子彈產生的壓力的作用下，彈殼材料可以比彈膛壁膨脹得更多，因此實際上彈殼與彈膛壁是結合成一體了，使彈殼不可能作任何運動。如果槍機端面沒有強有力地頂住彈殼底部，那麽彈殼就會縱向拉長並斷裂。
　　
當壓力下降時，彈殼就收縮了並能自由地向後運動。但如果在膛壓仍然超過彈殼抗拉強度的情況下退出彈殼，那麽它那沒有支撐的側壁就會鼓出。因而彈殼壁的厚度是很重要的。北約7.62×51毫米子彈，在沒有支撐的條件下彈殼可以伸出的安全長度約為3毫米。20毫米彈藥，因為其彈殼壁要厚得多，因此這個長度可增加到6毫米。這些尺寸對槍機後坐式武器的設計是極為重要的。

槍機後坐式
　　
在槍機後坐式武器中，動作循環所需的能量來自氣體壓力對空彈殼的作用。這種武器的槍機是不與槍管或槍體閉鎖的，因此空彈殼就能將它推向後方。
　　
圖8.3說明頸縮彈殼的有效後坐力要小於圓柱形彈殼的後坐力。因此後者更適用於槍機後坐式武器。



槍機後坐只有在允許彈殼安全地向後運動之後，而且槍膛內仍有足夠的壓力來迫使槍機頂住彈簧後退，這一段短促的時間內才能進行。在此期間，後膛緊塞仍然是必需的，而最好的辦法就是使用圓柱形彈殼來做到這一點。使用頸縮彈殼會遇到的一個問題是，彈殼的最薄弱部位，即頸部，是壓力下降時收縮得最慢的部位。因此需要用去一些本來就不很充裕的壓力，來克服這外加的摩擦力。這是槍機後坐式武器樂於采用圓柱形彈殼的另一點理由。可惜的是，圓柱形彈殼限制了彈頭後方一定長度內的裝藥量。因而高速子彈總是采用頸縮彈殼的。
　　
高速彈藥所產生的高壓把彈殼緊緊地壓在彈膛壁上，因此是不可能向後運動的。但是在許多槍機後坐式武器的設計中，卻又非常需要在高壓條件下使彈殼稍微後移一點(其理由將在以後敘述)。因此，槍機後坐式武器要麽使用能量較低的彈藥，這種彈藥不會使彈殼對彈膛壁頂得太緊；或者如以後所述，在彈殼與彈膛之間進行某種方式的潤滑。潤滑作用也能幫助克服使用頸縮彈殼時形成的摩擦力。
　　
槍機後坐式武器，既可能使用高能量彈藥，也可能使用低能量彈藥；既可能使用圓柱形彈殼，也可能使用頸縮式彈殼。為此要有三種類型的槍機後坐式系統，即：自由槍機式，前沖擊發式和延期後退式。

自由槍機式
　　
自由槍機式武器在擊發的瞬間，槍機是不動的。氣體壓力迫使彈頭和槍機同時運動。為保證安全而不使彈殼向後運動得太快，靠的是槍機的慣性(由其質量決定的)、復進簧的彈力以及摩擦力。為此，活動機件就需要做得很重，要不就使用能量很低的彈藥。即使如此，為了制造出安全有保障的自由槍機式武器，仍然迫使設計師縮短槍管，以便盡可能減少出現高壓的時間。結果，這種武器發射的低速子彈，在射程和精度方面一般都難以滿足戰場使用的要求。



圖8.5是采用自由槍機式的捷克造“斯科平”沖鋒槍。它發射的低能量7.65毫米子彈，殺傷無防護人員的有效射程約為100米。這種槍在進行點射時，除對直射距離內的目標外都是不夠精確的。


圖8.5　捷克7.65毫米“斯科平”沖鋒槍
　　
前沖擊發式
　　
前沖擊發是在槍機仍在向前運動的同時擊發底火，而不是在槍機不動的狀態下擊發底火。發射藥氣體的壓力除迫使彈頭沿槍管向前運動外，還要用來使槍機和復進簧減速、停止運動和向後運動。采用這種方式的武器，可以在本身不致太重的條件下，發射威力較大的彈藥。
　　
英國的L2A3“斯太令”沖鋒槍，采用前沖擊發方式，其重量為3公斤。它發射的9×19毫米低速子彈，能有效地對付距離300米處的無防護目標。其圓柱形彈殼在進入稍小一點點的彈膛時就被擠緊了，可以防止彈殼的脹裂。底火由裝在槍機上的固定擊針擊發。為了確保底火是在槍機仍在向前運動之時擊發的，彈膛要設計成對彈殼的向前運動具有足夠的阻力。於是擊針就能在彈殼仍在進入彈膛時擊發底火。圖8.6中畫出了當膛壓達到最大值時，槍機所在的位置。   



對於前沖擊發式武器，底火擊發的時刻是很關鍵的。如果擊發得過早，彈殼可能會爆裂；如果擊發太晚，則槍和彈殼都可能損壞。在使用低能量彈藥時，問題還不大。但是使用高速子彈時，則必須采用某些特殊的設計。第二次世界大戰中英國海軍使用的20毫米“波爾斯登”機關炮，可用來很好地說明這類預防措施。
　　
首先，彈藥是塗油的，因而即使壓力很高時，炮彈也能在彈膛內自由運動。其次，彈殼底部和炮閂的端面做得略小，以便能進入加罩的彈膛。因此炮彈被彈膛完全承托住的時間要遠比一般彈膛長得多，增加的用於保證彈殼安全退出的時間，使得炮閂的重量可以減輕到18公斤左右。如果這種炮采用自由槍機式的話，那麽炮閂就應該重達200公斤以上。第三，炮彈只有在擊錘碰上凸榫時才能被擊發。而這只有在炮閂向前運動而且彈殼完全被彈膛承托住時才能發生。第四，設有雙用裝填限位擋鐵，防止裝有引信的炮彈裝入有異物的彈膛。
　　


采用前沖擊發方式的武器，由於必須在開栓狀態下發射，因此單發射擊時的射擊精度是不可能很高的。比較重的槍機的運動可能會破壞射手的瞄準。
　　
延期後退式
　　
采用槍機延期後退式的武器，由於是在關栓狀態下發射的，因此能進行精確的單發射擊。槍機後坐原理只有和閉栓發射結合起來，才有可能使槍機的後退推遲到壓力降低時才進行，如果采用自由槍機方式來發射北約的7.62×51毫米子彈，那麽為了具有足夠的阻力，就需要使用重約20公斤的槍機。但是如果槍上設計安裝了延期機構，那麽槍機的重量可以減到不足1公斤。圖8.8是采用槍機延期後退方式的西德G3步槍。



當氣體壓力推動槍機後退從而迫使滾柱擠入槍機本體時，氣體的壓力已低到足以使空彈殼安全抽出。此時槍機向後運動的阻力已經降低，因而膛內剩下的壓力就能為槍機提供足夠的能量來使步槍進行動作循環。所需的延期是通過彈簧的力量和對滾柱形狀以及槍機和槍體上的凹槽的精心設計來取得的。
　　
G3步槍發射高速的7.62×51毫米子彈，這種子彈是頸縮彈殼。彈殼必須加以潤滑，否則外加的摩擦力會使抽殼非常困難，甚至抽不出來。為了避免潤滑油以及戰場上的灰塵產生磨損問題，彈殼是由發射藥氣體來潤滑的。這就需要在彈膛的前部刻上溝槽。由於彈殼內外的壓力是相等的，可以減小抽出彈殼的摩擦力。而後膛緊塞則發生在較一般彈膛情況下更為靠近彈殼底部的部位。圖8.9展現帶槽彈膛的重要特性，G3步槍彈膛內有多條槽，從前向後長為40毫米。
　　　　


槍機後坐式的小結
　　
雖然槍機後坐式武器制造比較簡單，但設計必須十分周密，以保證空彈殼只有在槍膛壓力處於正確水平時才開始運動。允許的制造公差是很小的，因此活動機件上的汙垢對武器的性能會有顯著的影響。在戰場條件下，武器很容易受到灰塵、砂礫、汙垢的影響，因而這種武器設計時要使其具有足夠的能力以便在弄臟的情況下運轉。從擦拭幹凈的武器中拋出的空彈殼力量是很大的。槍管後坐式武器的動力是不能依照不同條件的要求來加以調整的。當利用後坐力來作為武器運轉的動力時，這方面的問題將大部分能得以克服。

管退式
　　
管退式武器在擊發底火的瞬間，槍機和槍管是閉鎖在一起的。然後它們在一起作相對於槍體的後坐運動。管退式武器又可根據槍機和槍管鎖在一起後退的距離的長短，區分為兩類。後退距離長於一發未發射子彈長度的是長後坐，短於一發未發射子彈的是短後坐。
　　
長後坐
　　
長後坐系統的動作步驟見圖8.10。



在後坐的同時，膛內壓力已經下降到安全的水平，因此空彈殼從膛內抽出時就不會破裂。此時已將能量儲存到槍管和槍機復進簧中，但動作循環中的其他動作都還沒有進行。因此長後坐武器的發射速度必然較慢。後坐力作用在一段較長的時間內，因此對於槍架的沖力，即所謂耳軸拉力是較小的。這就使得長後坐武器，例如英國的30毫米“拉登”機關炮，可以安裝在輕型裝甲車輛的輕型炮架上。它也有一些缺點。第一，當各發射彈之間槍管和槍機後坐時，重心位置會發生很大的變化，因此射手在射擊中很難保持武器的平衡。第二，為使槍管的振動衰減下來，射速必須較慢。第三，槍管必須進行精確的支承。這些因素限制了把長後坐管退式用於步槍和輕機槍。但使用短後坐方式上述問題大部分將能得到解決。
　　
短後坐
　　
短後坐式武器的槍管和槍機只在一起後退很短的一段距離就分開了。例如“勃朗寧”機槍，這段距離只有6毫米左右。短後坐式武器可以有很高的發射速度，槍管的運動也不會影響射擊的精度。因此能用於輕型或中型機槍。
　　
所有管退式武器都存在著一個問題，那就是只有不足百分之一的發射藥能量可轉化為後坐力。因此，要從口徑在7.62毫米以下的彈藥取得足夠的能量是困難的。這些小口徑槍支為了能獲得較高的射速，為了能傳輸很長的彈鏈以及為了能在有汙垢的情況下也能正常工作，就需要安裝一些輔助裝置來提供一些動力。可以采用三種方法。第一，將膛口的發射藥氣體折回，來增加作用在槍管和槍機上的力，叫作助退器。圖8.11是用於西德MG3通用機槍上的助退器。



第二，當槍膛內還有一些火藥氣體壓力時，槍機和槍管開鎖。於是可利用膛內氣體壓力向後推動槍機。在MG42“斯潘道”機槍中(這種槍是目前西德使用的MG3通用機槍的前身)，當將其閉鎖系統中的彈簧力調整到發射後很快就能開鎖時，發射速度即可大為提高。第三，槍管的部分動量，可以通過機械裝置，在它們分開後立即傳輸給槍機，這種裝置叫加速器。它的效率取決於它的形狀，以及槍管和槍機的重量比。在實際中，有可能設計出一種能將槍機速度提高50％的加速器。圖8.12是短後坐系統的動作順序。



導氣式
　　
實現自動射擊的第三種方法的能源是槍膛裏的高壓氣體。與槍機後坐式不同，導氣式武器的槍機是與槍體閉鎖的。因此槍膛壓力不能直接迫使槍機向後運動。氣體是通過槍管上的導氣孔流出，推動一個能使槍機開鎖並迫其向後運動的裝置。由於發射藥氣體的能量很大，因此導氣式武器具有豐富的能源余量來滿足各種戰場要求之需。圖8－13是典型的導氣式武器的主要活動部件。
　　
導氣孔距槍機的距離，對武器的設計和性能有很大的影響。如果導氣孔靠近槍尾，子彈發射後槍機很快就能開鎖，因而能獲得很高的射速。但是，開鎖太快可能造成在高壓下抽出空彈殼，從而危及安全，而且火藥氣體的燒蝕也比較嚴重。如果導氣孔開在靠近槍口、槍管燒蝕較少之處，則碳化物的汙垢又會造成問題。此外，還要用一根長連桿與槍機相連，這對設計師來說也是一個麻煩的問題。在實際中，導氣孔往往設計在適中的位置上。具體位置取決於：既能根據所要求的發射速度提供所需的能量，又不致引起過大的燒蝕和帶入很多的汙垢。


高壓氣體通過導氣孔後，可以用來直接推動活塞(見圖8.13)，或者對槍機後面的氣室加壓來使推動部件運轉。活塞的運動情況也可以分成兩種：長行程活塞始終與槍機一起運動，短行程活塞則只給槍機以短促的沖擊。圖8.13是長行程活塞。圖8.14是美國M1卡賓槍的短行程活塞。



美國“阿瑪雷特”步槍是沒有活塞的。發射藥氣體導入槍機和槍機框之間的氣室內，迫使槍機框向後，解脫槍機並使槍機後退。圖8.15是這種槍的工作原理。  



根據戰場條件的不同，保證武器運轉所需的氣體多少也不一樣。但是導氣孔的調整，只能用於保證正確的射速。如果發射速度差得太多了，那麽可能會由於空彈殼不能利落地拋出而引起停射。因為拋殼口的大小，是要在正確射速下的活動機件的運動來保證的。可以通過以下三種方法來控制氣體的數量。第一：如圖8.16所示，可以改變氣道的直徑。



第二：如圖8.17所示，可以改變排氣孔的大小。縮小排氣孔，就有更多的氣體可用於推動活塞，反之推動活塞的氣體就減少了。


第三，采用自動補償裝置，圖8.18是美國M60通用機槍上使用的調節器。氣體進入空心活塞，並在氣室內擴漲。此時氣體推動與槍機相連的推捍。當它向後移動時，向空心活塞進氣的孔道堵塞了。進氣量的多少取決於活塞和推桿運動時的阻力。從理論上講，當阻力增大時，就有較多的氣體進入活塞，因此推動部件運轉的能量也就更大一些。



三種方式的比較
　　
表8.1是三種依靠彈藥來實現武器自動射擊的系統的優缺點比較表。

                                                表8.1　導氣式、管退式和槍機後坐式的優缺點比較表

	導氣式	管退式	槍機後坐式(前沖擊發式)	槍機後坐式(延期後退式)
優點	1．活動機件輕 2．有豐富的可調整的能源	1．可靠性好(無汙垢) 2．在射速較低時，噴向後方的有毒氣體很少	1．簡單 2．價廉 3．耐用	在簡單、價廉和耐用性能方面不如前沖擊發式好
缺點	1．易生汙垢 2．易燒蝕 3．有有毒氣體	1．運動部件重 2．小口徑槍(7.62毫米)能量不夠 3．能量供給不能調整	1．運動部件較重 2．用於手持武器時射擊精度不高 3．易生汙垢    4．有有毒氣體 5．有效射程近	1．能量供應不能調整 2．彈膛和槍身易生汙垢 3．有有毒氣體
適用範圍	半自動步槍 輕機槍 通用機槍	手槍 通用機槍	沖鋒槍	半自動步槍 輕機槍 通用機槍 重機槍

混合式
　　
有些武器的自動方式是很難歸入哪一類的。例如，有些武器利用槍機後坐力作為完成整個動作循環所需的能源，但它們卻是閉栓擊發的。槍機通過某種裝置來開鎖，這種裝置可以利用槍管後坐力或是利用高壓氣體來解脫閉鎖機構。但開鎖裝置提供的能量不足以完成整個動作循環，因而要用剩余的膛壓來繼續驅動。也就是說主要的能源是槍機後坐作用。“希斯帕諾·蘇伊紮”型820L 20毫米機關炮就是一種這樣的武器。類似的，還有用於英國一種輕型反坦克武器的試射槍，它們都使用氣體壓力來解鎖槍機。第二次世界大戰時美國的強生.30英寸輕機槍是利用槍管後坐力來完成解鎖過程的。

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第九章　保險機構

概述
　　
輕武器設計中必須采取一些保險措施，以防損壞武器和傷害人員。首先必須保證只有子彈已經安全地為彈膛壁和槍機端面所支承時，擊針才能擊發底火。第二，當膛壓很高時應緊緊地頂住彈殼。第三，當子彈上膛後應能防止偶發火。本章將介紹一些輕武器用的機械保險機構，首先介紹防止子彈未安全進入彈膛前就進行擊發的措施。
　　
發射前的機械保險
　　
在即將擊發前的時刻，設計師要考慮的主要安全措施是防止在子彈安全地為彈膛支承之前就擊發底火。底火受到有力的撞擊，即行點燃。這種撞擊力可以由撞針來施加，而撞針本身又需要某種外部的能源，例如擊錘來推其向前。典型的擊錘撞擊撞針的過程如圖9.1所示。



另外，底火也可以直接由擊針擊發。與撞針不同的是，擊針有其自己的能源(一般利用彈簧)，而且在許多武器中擊針是活動機件某一個部件上的一部分。在圖9.2中，美國M60通用機槍上的擊針是活塞上的一個組成部分。         
   


設計師可以采取一種措施也可以采取綜合措施，來防止擊針在子彈正確上膛前就提前擊發子彈。首先，可以在擊針的通道上設置障礙，在障礙沒有移開之前擊針就撞不到底火。圖9.3中的西德G3步槍，在滾柱進入槍體上的斜槽之前，擊針就不能觸及底火。而在子彈完全進膛之前，滾柱是不能進入斜槽的。



第二，在子彈沒有完全進膛前，使擊針軸與底火不在一條直線上。英國L2A3沖鋒槍就采用這種方法。     



第三，在子彈完全進膛前，阻止擊錘撞擊撞針。單獨采用這第三種方法，效果是不能完全令人滿意的。因為槍機向前運動時，撞針在沒有遭到擊錘撞擊的情況下，也有可能獲得足夠的動量來撞擊底火和擊發子彈。防止出現這種危險的辦法，是使用重量輕的撞針，這種撞針很容易用彈簧來把它保持在槍機內的後方。武器猛然向下跌落時賦予擊針的動量，是一個必須予以考慮的保險問題，以防閉栓武器發生偶發火的危險。
　　
發射後的機械保險
　　
發射後的保險裝置用來保證在氣體壓力較高的情況下，不能解脫對空彈殼的支承。在高壓情況下，得不到支承的空彈殼可能會破裂，並且可能妨礙另一發子彈的迅速發射。出現最壞的情況時，彈殼可能會炸裂，從拋殼口飛出的熱彈殼碎片和高壓、高溫氣體可能對射手造成危害。對此，設計師有三種方法可供選用。第一，他可以減少高壓氣體，但是低能量彈藥的初速也小。第二，他可以限制高壓氣體在槍膛內停留的時間。但縮短槍管來使氣體迅速外逸，會使初速和射擊精度下降。第三，他可以推遲到壓力達到安全的水平時，才允許彈殼向後運動。在導氣式和管退式武器上做到這一點，要比在槍機後坐式武器上更容易一些。
　　
在槍機後坐式武器上，槍機既不閉鎖於槍管也不閉鎖於槍體，因此它是可以自由運動的。自由槍機式武器依靠槍機的慣性和復進簧的力量，來防止槍機提前向後移動、致使空彈殼在高壓下得不到支承。為了不使槍機過重並保證安全，自由槍機式武器必須使用低能量彈藥。利用前沖擊發原理，設計師就可以使用能量更大的彈藥，因為膛內的氣體壓力要用來使槍機的運動減慢、停止並作反向運動。但在第八章中已經敘述過，采用這種方法時若要使用高能量彈藥，則還需要作一些專門的設計。例如在“波爾斯登”機關炮上的一些設計特點，可參看圖8.7。采用延期槍機後坐原理的武器，除延期機構外，就不需要任何專門的保險裝置了。延期機構可采用滾柱，如圖8.8所示的西德G3步槍，也可以使用簡單的杠桿，如法國的AA52通用機槍。



導氣式和管退式武器，要求空彈殼在槍膛仍存有壓力時就離開彈膛，以便獲得合適的發射速度並使機件連接簡單。開鎖的時間，取決於使用槍機後坐力的需要，或者取決於在不致造成太大的燒蝕和汙垢的條件下獲得一定的發射速度的需要。各種武器都有一個從擊發底火到開鎖之間的最小滯後時間，這個時間必須考慮膛壓下降到安全水平所需的時間。對於短後坐管退式武器，槍機和槍管閉鎖在一起後坐的最小距離，取決於槍機和槍管的慣性(兩者質量之和)以及復進簧的彈力。大部分武器都在10毫米以.下。導氣式武器所需的延期時間，是氣體推動活塞所需的時間再加上開鎖前槍機框的自由行程量所決定的。圖9.6是一種導氣式武器的延期機構。



在英國L1A1半自動步槍中，要等彈丸通過導氣孔之後氣體才能推動活塞，這段時間不到1毫秒。在此後的3～4毫秒之間，對安全退殼來說膛壓還是太高。在此期間，活塞向後推動槍機框。這個推動力必須要能克服復進簧的阻力和槍機框的慣性。當槍機框向後運動時，它使槍機從鎖定肩上擡起，但只有當槍機框向後運動約12毫米時，開鎖才能最後完成。此時槍膛內的壓力已達到安全的水平。這種槍的閉鎖系統利用了斜形槍機。鎖定肩的形狀可以設計成有助於解決初始抽殼問題。這種裝置存在的中要缺點是槍機的大部分和槍體上的很大面積都要承受很高的發射應力。所以這些部件都要以優質鋼材制造，使武器的成本增加。少用優質金屬的一種辦法是使用前方閉鎖系統。北約和蘇聯武器中目前使用最廣泛的是把槍機的前端制成有許多凸榫的形狀(見圖9.7)。



通過槍機的旋轉，其凸榫即可閉鎖於槍管的凹槽內。槍機是利用彎曲的凸輪槽來使其旋轉的。例如圖9.8就是美國M60通用機槍上所使用的旋轉槍機。  



使用保險
　　
使用保險是指一種士兵操作方面的保險措施，用以防止發生偶發火。使用保險有兩種。一種方法是使用保險卡榫，保險後發射機構即不能工作。這種方法的缺點是射手可能忘了保險。另一種方法，是要求射手先壓下自動保險機(例如壓入手槍握把)，槍上的活動機件才能自由運動。有些武器，例如以色列的Uzi沖鋒槍是同時使用這兩種方法的。
　　
保險卡榫常常裝入發射選擇開關內。差不多所有班用武器都有除單發之外的連發裝置。因此扳機機構的設計就必須既能進行單發(活動機件只進行一次往復)，又能進行點射(活動機件連續運動)。扳機機構往往包括幾種保險措施。例如采用一些連接部件，在即使保險卡榫沒有進行保險的情況下，來阻止擊針或擊錘在子彈完全進膛前運動。保險卡榫本身也能起到鎖住扳機機構或使扳機與扳機機構的其他部件分離的作用。蘇聯的AK－47步槍可用來解說許多有關的問題。



圖9.9　AK47步槍裝定單發射擊時，扳機機構的動作
　　
1．AK47步槍是閉栓發射的。圖中槍機向前運動裝上一發新彈。在槍機與槍管鎮定前，保險擊發阻鐵阻止擊錘向上運動。
2．槍機已閉鎖，當扣動扳機時，擊錘即可自由運動。
3．轉換桿置於單發位置。扣扳機時，擊錘上擺，撞擊撞針。
4．當扳機機構裝定單發射擊時，即使射手扣住扳機，也只能發射一發子彈。圖中是動作循環已經完成，一發新子彈已經裝入膛
     內時的情況。此前，當槍機向前運動時，擊錘再次被保險擊發阻鐵擋住，直到子彈進入膛內。此時，即使解脫了保險擊發阻
     鐵，擊錘由於被輔助擊發阻鐵鉤住，因此，仍不能活動。松開扳機，使扳機機構恢復到圖2中的狀態，於是擊錘即可以擊發
     了。
　　
當轉換桿裝定“連發”時，扣下扳機時應能進行連發射擊。這是由於輔助擊發阻鐵不再擋住擊錘所致。



當轉換桿裝定在“保險”位置上時，扳機不能扣動，因為轉換桿成橫桿狀橫在扳機擊發阻鐵的背上。因此扳機就成鎖定狀態(見圖9.11)。
     


小型手持武器，例如手槍和沖鋒槍是由士兵攜帶的，他們的任務決定了他們必須集中精力去處理各種情況，而不能全神貫註於手中的武器。因此，忘記關上保險是常有的事。為了防止在這種情況下出現偶發火，槍上往往裝有握把保險裝置。這種武器要求射手緊緊握住握把，以便使其處於待發狀態並進行發射。圖9.12和圖9.13是以色列Uzi沖鋒槍上這種裝置的構造情況。這種槍是開栓射擊的。只有當扳機上的擊發阻鐵從槍機的後阻鐵槽中解脫時，才能成待發狀態。而只有握緊槍把，壓下握把保險時，擊發阻鐵才能從後阻鐵槽中解脫。(見圖9.12)。
        


當該槍處於待發狀態時，擊發阻鐵與前阻鐵槽接合。此時，只有壓下握把保險裝置解脫擊發阻鐵之後，扳機才能工作(見圖9.13)。



小結
　　
設計師要采取兩種機械保險措施。首先，以槍機來控制擊針的運動，以保證在子彈正確進入彈膛之前，擊針不能觸及底火。第二，使子彈在擊發後仍能得到可靠的支承，防止在膛壓過高的情況下解除這種支承。此外，所有武器都裝有可以用來鎖定扳機或使扳機與扳機機構的其他機件解脫開的保險裝置。射手應該正確地使用這種裝置以防偶發火。在延期後退槍機後坐式武器中，由延期機構來控制這兩種機械保險裝置。在管退式武器中，通常由閉鎖裝置控制擊針的運動，以及擊發後到開鎖前的時間間隔。在活塞長行程導氣式武器中，由活塞座來控制這兩種機械保險裝置。在活塞短行程和直接氣動的導氣式武器中，槍機配合保險擊發阻鐵來控制擊針的運動，而槍機附加部件的自由運動量則保障了自擊發到退殼之間具有所需的時間間隔。

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第十章　機關炮

概述
　　
機關炮在某些場合上也看成是一種輕武器。它是從重機槍(口徑一般在12.7～15毫米之間)演變來的。重機槍除了用來射擊很遠距離上的步兵之外，對付支撐點和輕型裝甲車也非常有效。自從第一次世界大戰中裝甲車輛和飛機開始在戰場上出現以來，它們已經有了很大的發展，數量越來越多，防護和機動能力越來越強，而特別是裝甲防護能力的進展更為突出。不僅坦克，步兵戰鬥車和裝甲偵察車的設計和裝甲性能也已大為改進，因此要擊毀它們也就越來越不容易了。
　　
為了擊毀這類目標，武器的口徑就要大為增大。圖10.1是30毫米、20毫米炮彈和7.62毫米子彈的尺寸比較，圖中的一支尺是12英寸的英尺。


圖10.1　30毫米、20毫米機關炮彈與7.62毫米子彈的尺寸對比
　　
飛機也已有了極大的發展。由於采用了固件結構、將附加部件裝入機體內部、以及外加裝甲板來防護其薄弱部位等措施，使得對它進行殲滅性的破壞就必須使用更大和破壞力更強的彈丸，很可能要采用爆炸型炮彈。
　　
為了攻擊這兩類目標，發展了一些特種的彈藥，例如導彈。可能用來攻擊這類目標的槍炮的口徑也加大了。因此就研制了機關炮，它的口徑通常在20～35毫米之間。也有更大一些的，如40毫米“博福斯”機關炮，就是一種新型專用的防空武器。

彈藥
　　
在前文中已經敘述了彈藥的重要意義。對於機關炮來說，不僅彈藥的口徑是一個重要的問題，而且對已有的和正在研制中的各種彈藥類型，也應密切關註。為了擊毀上述目標，不僅需要有大口徑的彈藥，而且需要有特殊的彈種。那種認為只需要增大彈丸的體積就可以解決問題的想法，已經過時了。為了貫穿裝甲，就需要穿甲彈，而為了殺傷裝甲後的人員或擊毀飛機，則可能要求使用爆炸型彈藥。目前機關炮使用的彈藥有：榴彈、穿甲彈、雙用途炮彈、穿甲燃燒彈、軟殼穿甲彈，以及脫殼穿甲彈。由於這些彈藥都很貴，還專門設計了價格便宜的訓練用彈供平時使用。
　　
榴彈
　　
機關炮的榴彈實際上就是一發小的炮彈，由於它比較小，也給設計工作帶來一些困難。首先是要在這麽小的彈腔內裝入足夠的炸藥，而且彈壁還必須有一定的強度來承受彈膛和炮管內的壓力。這可能就需要采用一些特殊的技術和使用特殊的材料。其次，雖然體積這麽小，卻要裝上工作十分可靠的引信。因為通常這種炮彈都是用於對空射擊的，因此炮彈一定不能落於已方部隊之中，這就需要有自毀裝置。用榴彈來對付現代的裝甲車輛幾乎是無效的；但仍可用來對付一些不太堅固的目標，如飛機，無裝甲車輛，建築物以及武器的發射陣地等等。
　　
穿甲彈
　　
穿甲彈看起來很像一發放大的輕武器子彈，但為了提高貫穿效力，它是要經過精心設計和采用優質材料來制造的。為了提高初速，就要增加發射藥的重量。提高初速會有兩點好處：低伸的彈道能提高射擊精度、提高首發命中率，能增大彈丸的動能來提高貫穿能力。一般的穿甲彈僅能貫穿裝甲戰鬥車的甲板，在彈丸通過的途中可能既沒有毀傷人員也沒有破壞裝備，因而不產生效力。許多其他類型炮彈的設計，都試圖要克服這一缺陷。
　　
雙用途炮彈
　　
這種炮彈謀求能兼顧對付飛機和裝甲車輛這兩種主要目標的不同需要。它既具有一定的穿甲能力，在對飛機或無裝甲車輛射擊時，又具有一定的爆破效力。這樣還會有一個好處，那就是如果穿透了裝甲，還能具有一定的後效。挪威為能出售這樣一種炮彈進行了大量的研制工作。這種炮彈用於對付這兩類目標中的任何一類，雖非最佳，但確實能較好地兼顧這兩種任務。
　　
穿甲燃燒彈
　　
這是一種由英國研制的，旨在獲得穿甲後效以期毀殲坦克的炮彈。這種炮彈貫穿裝甲後能在車內產生高溫火焰，形成所謂自燃效應。
　　
軟殼穿甲彈
　　
軟殼穿甲彈用以提高貫穿效力。這種炮彈，在它的堅硬小彈心周圍包有一層輕質鋼材或合金的彈殼，使其外形與普通的炮彈一樣。於是彈丸在命中目標時，能量就能集中在直徑較小的彈心上，從而較全口徑炮彈能貫穿更厚的裝甲。這種炮彈還有一個優點，即彈丸擊中裝甲板時其合金彈殼會發出閃光，能向射手提供一個命中目標的信號，否則射手對於是否擊中了目標，很可能是沒有把握的。
　　
脫殼穿甲彈
　　
機關炮要求能夠擊毀輕型裝甲車輛防護最強的部位。裝甲車輛在其裝甲的厚度、坡度、以及設計方面的改進，使得即使是對於裝甲人員輸送車，這一要求也是較難達到了。現代的火炮，在對付這類目標時一般使用脫殼穿甲彈。機關炮的口徑較小，采用空心裝藥破甲彈時，裝藥量是達不到要求的穿甲能力的。機關炮的脫殼穿甲彈，雖然從表面上看是一種縮小了的火炮脫殼穿甲彈，設計人員發現為了使它能滿足各方面的要求，在有些方面還是需要進行重新設計的。脫殼穿甲彈是一種次口徑炮彈，彈芯周圍包有輕質合金或塑料制的卡瓣以及彈帶，它們在彈丸一脫離炮口之後就被拋出。具有良好空氣動力特性的彈芯具有極大的初速，並能保持這一速度飛行到很遠的距離上。這是它較軟殼穿甲彈更為優越的一點，軟殼穿甲彈的飛行速度是下降得很快的。同樣地，由於彈徑較小因而能集中能量，而且由於彈芯是用高密度材料(通常采用鎢合金)制造的，因而具有良好的貫穿效力。
　　
彈藥的發展趨勢
　　
目前還在積極研究各種提高機關炮炮彈效力的措施。就對付裝甲目標而言，特別強調了高密度材料的使用和獲得良好的穿甲後效。采用貧化鈾作為彈芯材料，同時具有這兩個方面的特點。由於鈾的原子序數很高，因此它是很重的，而且在穿甲時它能產生一種極為引人註目的即時燃燒效果。那些不理睬環境保護主義者說教的國家，正在向生產貧鈾彈發展。雖然這種炮彈的放射性極低，因而是不會產生危害的，但有些國家仍在猶豫。他們害怕那些在任何問題上都要找防禦共同體麻煩的人，會由此而發起一場突然的猛烈抨擊。就這種材料的安全性而言，可以舉出一個例子，那就是它作為民用飛機機翼上的控制舵的平衡塊，以及用於使快艇的龍骨增加重量都已經使用多年了。
　　
在執行防空任務中，榴彈和雙用途炮彈效果都是很好的。各種類型的穿甲彈也具有一定的效力，但大量地使用這種炮彈價格是很昂貴的。而這在對付高速飛機時卻是必要的，因為射手必須向目標的運動方向發射盡可能多的炮彈，期望總有幾發能擊中目標。為了提高命中率，正在研究的改進措施包括：提高彈丸的飛行速度，當然也要大大地提高發射速度，而采用多管武器也是一種常用的手段。彈藥方面進一步的發展還包括使用子母彈。有一種可能取得進展的設計，是在一個彈頭內裝入三個環狀金屬體，每一個的空氣動力特性都有一些差別，這樣它們就能分散飛行了，掠過天空的範圍就擴大到三倍。目前存在的缺點是每一個環狀體的殺傷力都不太大。
　　
機關炮的炮彈是不算小的，而為了擊毀要求射擊的目標，還在向更大口徑的方向發展。絕大部分機關炮是裝在飛機和車輛上的，那裏的空間是很狹窄的。因此尋求利用無殼炮彈或液體發射藥炮彈來減少彈藥體積的熱情，當然會像輕武器在這方面的要求一樣是非常高的(如果不是更高的話)。有幾個國家正在這方面開展研究。無殼機關炮炮彈在技術和環境方面遇到的困難，比要由單兵攜帶和發射的武器用的無殼彈所遇到的問題還是要少一些。它也不會遇到所有環境因素帶來的問題。因此，很有可能在本世紀末之前，配用非常規彈(很可能是無殼炮彈)的機關炮就能裝備部隊使用了。
　　
機關炮的使用
　　
如前所述，機關炮要對付的目標，大部分是機械化的，它們主要包括各種有裝甲和無裝甲的車輛、飛機、以及水上小型船艇等。因此，機關炮本身也必須裝到這些系統上去。為了執行防空任務，導致了多管機關炮的出現，以便能在飛機運動的方向上發射大量密集的炮彈。圖10.2是一種南斯拉夫的三聯高射機關炮。


圖10.2　南斯拉夫的三聯高射機關炮
　　
這些武器裝備一般也都配有復雜的瞄準系統以及遙控發射裝置。偵察目標的工作通常使用雷達來進行，並通過計算機來控制發射。至於機關炮本身，則長期以來變化並不大，而且完成各種任務時也都是通用的。其中典型的，就是在第二次世界大戰時及其以後使用的一種便宜而有效的“厄力康”20毫米機關炮。它曾用於地面、艦上和機載。
　　
以往的30年間，機關炮一直是比較可靠而有效，因此在直到不久之前，在它們的設計和工作原理方面都沒有出現太大的變化。傳統的機關炮實際上就是一支放大了的機關槍。它們可以采用槍機後坐式或導氣式，並在必要時進行一些小的修改，例如采用前沖擊發或半自動槍機式等等。由於機關炮的炮彈較重，因此供彈機構比較復雜；而且由於機關炮是裝在很輕的車輛上的，因此通常裝有反後坐裝置。由於既要用來完成戰場上的各種任務，而目標本身又變得越來越難以對付，這樣一種矛盾使得機關炮產生了擺脫其傳統式樣的趨勢。現代高性能飛機和具有堅固裝甲的戰鬥車輛就是兩種性質截然不同的目標。
　　
為了對高速飛機獲得較高的命中率，機關炮的發射速度是越高越好。一些傳統的機關炮，經過巧妙的改進，其發射速度已能達到1000發／分以上。但是想要再提高就不大容易了，而且會出現一些其他的困難，例如可靠性會下降等等。越南戰爭使美國發展了用於地面戰鬥的機關炮，而過去機關炮一般是只裝在飛機上的。除了用於防空任務外，為了壓制大面積叢林地帶和三角洲地帶。美軍在使用掩護火力時，采用了“對地域掃射”的作戰思想。外力驅動機關炮的射速，只要改變供電的多少就可以加以控制。因此，它可以迅速地調整到滿足上述防空射擊任務所需要的極高的發射速度，也可以很快地使其射速下降以便對付地面點目標。但即使如此，其射速也不能完全滿足各種需要。解決的辦法就是發展多管型機關炮。利用“蓋特林”機槍的原理，通過轉動若幹支槍管和槍機，發射速度已能達到每分鐘6000發。
　　
外部電源不僅要用於轉動炮管，也要用來進行供彈。這種炮最初是設計用於直升機上的，現在車載機關炮也已采用這種方式。通用電力公司生產的20毫米“伏爾康”機關炮以及7.62毫米“米尼”機槍都是六管的，還有一種輕型的三管20毫米機關炮。外力驅動槍炮的一個特點是它要比一般武器可靠得多。這主要是因為在整個動作循環過程中，炮彈的每一個動作都是受到控制的。由於在整個動作循環中部不需要利用發射藥氣體，因此這些有毒的氣體都可以排出車外，空彈殼也是一樣。外力驅動武器具有的這些優點，使得其他公司也開始對它進行研究了。美國加利福尼亞州的休斯軍械公司生產了一種鏈式炮，因為這種炮的活動機件是用類似摩托車上用的鏈條來帶動的，故稱鏈式炮。為直升機研制的30毫米鏈式炮，改成25毫米後，美國已選定將它用於“布什馬斯特”系統上，這種武器系統將裝在步兵戰鬥車和偵察戰鬥車上。這種設計方案的適應性，可通過現有的7.62毫米口徑鏈式槍來進行說明。英國的裝甲戰鬥車上的並列機槍，很可能也將選用這種槍。
　　
相對於槍炮要具有極大的發射速度的另一個截然不同的要求，是它們應非常適合於對地面點目標射擊。一發炮彈發射以後，身管會發生顫動，在這種顫動尚未結束之前發射的下一發炮彈，其精度將受到影響。為了保證能命中距離在1公裏處的裝甲人員輸送車那樣的小幅員目標，實際上就要求進行單發射擊。英國已經決定把這類目標作為主要的對象，而對於飛機只是謀求起到威懾作用。結果皇家軍械研究與發展中心與皇家輕武器工廠一起研制出了30毫米“拉登”機關炮。這種炮采用現成的6發彈夾，進行單發射擊。但發射間隔是極短的，因為經過了精心的設計保證發射後的顫動能很快穩定下來。結果就使得這種炮的射擊精度極高，同時它的口徑也比較大而且使用專門的彈藥，因此對於輕型裝甲車輛的毀殲概率是非常高的。圖10.3是裝在“狐”式偵察車上的30毫米“拉登”機關炮。


圖10.3　裝在“狐”式戰鬥偵察車上的30毫米“拉登”機關炮
　　
另一個促使一些提出軍事要求的參謀人員不敢采用高速發射槍炮的原因，是它們必須要使用大量的彈藥，這些彈藥也必須隨車攜帶。如果這種車輛主要是用來在戰場上運送人員及其裝備的，那麽彈藥就要在這有限的空間爭奪地盤。根據英國的觀點，采用較小口徑的炮彈是不可取的，因為炮彈威力是首要的因素。
　　
為了部分地滿足對付不同類型目標時的互相矛盾的要求，正在進行另一種有趣的探索，那就是研制一種可變供彈裝置。在戰場上出現這樣一種情況確實是會令人手足無措，那就是當炮膛裏已裝好一發設計用於對付飛機的炮彈時，卻突然發現面對著的是敵方的一輛裝甲車輛。為了應付這種局面，有些國家研制了兩用供彈裝置，它可以在必要時由供應一種彈藥，迅速改成供應另一種彈藥。西德的萊茵鋼鐵公司生產的MK20 RH202 20毫米機關炮具有這樣一種裝置(見圖10.4)。



未來發展趨勢
　　
美國正在發展一種叫作“多佛·臺維爾”的組合式機關炮。它可以適用於多種口徑。它是專門設計用來對付多種目標的，如人員、飛機和裝甲車輛。它有一種兩用供彈系統，可以根據目標的需要來改變裝填的炮彈，而且還能以幾乎同樣快的速度來提供第三種彈藥。
　　
目前機關炮總的發展趨勢，是趨向於專用化，要麽具有極大的發射速度、要麽射擊極為精確；要易於安裝和後坐力小；采用可靠性很高的外力驅動方式；按用途不同制造專用的彈藥，並用復式供彈裝置以便對付各種目標。

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