前言：在這篇文章中，筆者針對最后入選的三個NGSW方案進行討論，XR-68等非入選NGSW不在討論范圍內(nèi)。另外，筆者找到的的資料并不充足，只能進行相當(dāng)有限的討論。本文只代表個人看法，不一定正確。各位讀者在閱讀后也可以進行一些自己的思考和判斷，不要盲從。
NGSW項目的起源
當(dāng)小口徑卡賓槍遇到遠(yuǎn)距離交戰(zhàn)
我們已經(jīng)不止一次聽說美軍抱怨自己的5.56mm彈藥的殺傷不足。這個傳言甚至還在國內(nèi)經(jīng)某些人添油加醋后變成了5.56mm殺傷效果差。但是為何會出現(xiàn)這個問題？我們需要從彈藥和武器兩個方面來分析。
目前美軍武器殺傷不足的問題并不完全由5.56mm彈藥引起。還有美軍大規(guī)模裝備14.5英寸槍管。SS109/M885要達到有效殺傷，命中目標(biāo)時的彈頭速度必須在732m/s以上，彈頭以這個速度穿過一段距離后開始偏轉(zhuǎn)和破碎，造成較大的創(chuàng)傷。而M4/M4A1的初速較低，在使用該槍管發(fā)射5.56mm彈時，槍口初速為905m/s，小口徑彈藥由于其彈頭質(zhì)量小，其存速能力不是太好。很快速度就會降低到的被甲難以破碎的速度。
在20英寸槍管上M855與MK262的彈道性能曲線對比圖，M855在200m的距離上就已經(jīng)被甲難以破碎了。更何況是14.5英寸槍管，在更近的距離上就會產(chǎn)生被甲難以破碎的問題。
M855彈通過M16A2的20英寸槍管射擊不同距離目標(biāo)時對明膠侵徹后碎裂的效果圖，標(biāo)注中的參數(shù)為距離（碼）和終點速度（英尺/秒）。雖然人體和彈道凝膠有巨大差異，但是這足以說明：使用14.5英寸槍管發(fā)射m855彈，在200m以外，殺傷效果會有一定下降。
從戰(zhàn)斗環(huán)境分析，美軍最近的行動在中東地區(qū)，其地形較為開闊。再加上使用14.5英寸管發(fā)射m855彈，以及跨軍種的支援導(dǎo)致步兵需要用卡賓槍射擊出現(xiàn)在超出武器最佳射程的目標(biāo)。從而出現(xiàn)：“用卡賓槍來射擊適合全尺寸步槍射擊的目標(biāo)”這種尷尬的情況。導(dǎo)致了其殺傷不足的問題。
于是美軍想出一個拆東墻補西墻的主意：6.8mm通用彈。通過中口徑高裝藥量的彈藥來彌補殺傷不足的問題，增加步兵的射擊距離，讓步兵可以更有效的打擊遠(yuǎn)距離目標(biāo)。并在新彈藥中整合減重技術(shù)。從而減少對士兵攜彈量的影響。另外，新彈藥還可以更好的穿透敵人的防護進行殺傷。
第二部分：已知的NGSW系統(tǒng)對比
金屬塑料復(fù)合彈殼彈，塑料殼埋頭彈，復(fù)合金屬彈殼彈的同臺對抗。在此部分中，筆者針對最后入選的三個NGSW方案進行討論，XR-68等非入選NGSW不在討論范圍內(nèi)。另外，筆者找到的的資料并不充足，只能進行相當(dāng)有限的討論。
1.SIG的方案
6.8x51mm復(fù)合金屬彈
SIG的設(shè)計是使用復(fù)合金屬彈殼，彈殼的前部分為銅彈殼，后部為鋼底。在彈藥的介紹中說彈藥可以減重20%。但是這個減重的對比對象是什么？目前還不明。如果是相同口徑的6.8mm全銅彈殼，顯然不可能。（作者注：銅的密度是8.9，黃銅密度是8.5，鋼的密度大約為7.8，即使是全鋼彈殼也不可能達到20%的水平。）筆者一開始認(rèn)為，可能的對比對象是7.62x51nato。
畢竟6.8x51mm其本質(zhì)為7.62x51nato縮口，在彈頭上可以降低一些質(zhì)量，加上彈底為鋼制，質(zhì)量比銅彈底低一些，或許可以達到減重20%的水平。但是后面的說法則徹底否定了筆者的考慮。目前有一種說法說：SIG的彈藥質(zhì)量為21.98g，Textron的彈藥質(zhì)量為18.08g，而通用動力的彈藥質(zhì)量為16.99g。作為對比，M80A1彈為20.8g。SIG的彈藥質(zhì)量比M80A1還大，而NGSW的重要要求之一就是彈藥的減重效果。SIG的彈藥明顯不合規(guī)定。
sig彈藥的結(jié)構(gòu)采用鋼制彈底的設(shè)計是由于6.8x51mm彈藥膛壓太高，需要的拉殼力較大。抽殼時底緣拉斷可能也無法抽出彈殼，只能增加底緣強度。另外，前部的彈殼薄，變形量較大。因此前部的彈殼為銅殼，銅的自潤滑作用可以幫助抽殼。彈底的彈殼厚，變形量小，對于抽殼的影響不大，增加的抽殼阻力也不多。所以sig選擇了鋼銅復(fù)合彈殼。不過，這個方案中銅和鋼的連接處則成為最薄弱的位置。
彈底的結(jié)構(gòu)
而且生產(chǎn)這種彈殼的成本比單純的銅彈殼或者鋼彈殼要更高。到底sig的彈藥方案如何？我們?nèi)匀恍枰媚恳源?/p>
最近，Jason St John, SIG的產(chǎn)品策略經(jīng)理（strategic product manager）在AUSA 2019上說：傳統(tǒng)的銅殼彈在65-68 ksi（65000-68000psi）的時候就會出現(xiàn)問題，但是混合彈底彈藥正常運作的膛壓可以達到70 ksi（70000psi），而在測試中彈殼的最高運作膛壓可以達到103ksi。使用這種技術(shù)就可以有機會發(fā)展更大口徑的彈藥或者初速更高的彈藥
另外，SIG還提出：我們一開始就清楚地知道：制造數(shù)十億發(fā)聚合物彈殼絕對不是一條環(huán)保的道路。（“It was clear for us from the beginning that to make billions of rounds in polymer is definitely not a path that makes any environmental sense.”）然而，制造這種銅鋼復(fù)合彈藥又可以減輕多少環(huán)境污染？這句話或許還是有種夸大的味道。注：1KSI=6.895MPa= 1000 psi
2.Texron/AAI的方案
6.8mm埋頭彈
Textron計劃在NGSW計劃中使用埋頭彈，彈藥的口徑為6.8mm，彈殼長度比之前的6.5mm埋頭彈更大。裝藥量比LSAT使用的6.5mm埋頭彈更多，從而其動能和后坐也比6.5mm埋頭彈更高。目前已知的確切信息為：彈藥的計劃膛壓為75-100KSI。而彈頭結(jié)構(gòu)和彈殼容積以及外部確切尺寸目前不明。
埋頭彈的優(yōu)勢和劣勢
和常規(guī)結(jié)構(gòu)的彈藥相比，埋頭彈的優(yōu)勢在于其重量更輕，而且由于其圓柱形的形狀，占用的體積更小，而且形狀更規(guī)律，可以更好的儲存。
比如，7.62mm NATO彈的體積是7.96立方厘米，而7.62mm CT彈則是6.52立方厘米。相同的庫儲容積可以讓CT彈的儲存量增加18%。更輕的質(zhì)量意味著士兵在攜帶同等數(shù)量的彈藥時，可以降低士兵的負(fù)荷。
5.56埋頭彈和5.56mm nato
7.62埋頭彈和7.62mm nato
埋頭彈還有一個優(yōu)勢：彈殼完全包裹彈頭，在供彈時彈頭不會和供彈坡等部件發(fā)生碰撞，從而導(dǎo)致彈頭變形和精度下降。比如，在6.5mm埋頭彈的時期，有一張圖：埋頭彈的彈殼內(nèi)安裝了一個裸鋼尖彈藥。常規(guī)的裸鋼尖彈，比如m855a1供彈時，如果彈匣的抱彈口不能把彈尖抬高，彈尖由于向前運動，會劃傷供彈坡。而埋頭彈由于彈頭完全在彈殼內(nèi)部，被彈殼包裹。所以彈尖完全不可能劃傷供彈坡。
埋頭彈使用的彈鏈為環(huán)形聚合物彈鏈，強度較高，而且每節(jié)5.56mm環(huán)形彈鏈的質(zhì)量只有0.5g，而5.56mm nato使用的金屬彈鏈質(zhì)量為2g，聚合物彈鏈的質(zhì)量更低。而且對于美軍使用的M240，M249機槍，機槍推彈的過程中由于彈殼錐度的原因，把彈藥推出可散彈鏈的過程中，彈殼會讓彈鏈變形，從而增加了推彈力。而埋頭彈由于形狀為圓柱形，推彈過程不會讓彈鏈產(chǎn)生巨大的形變。從而降低了推彈力，可以增加供彈可靠性。
另外，埋頭彈為圓柱形，其底緣結(jié)構(gòu)更為簡單，從而可以從底緣部分降低彈殼的質(zhì)量。圓柱形彈殼沒有彈殼錐度，彈匣供彈可靠性比有錐度的彈殼相對好一些。
常規(guī)武器的槍機是多個功能合在一起的模塊，集合了推彈、擊發(fā)、抽殼、拋殼功能，但是則把部分功能分開。埋頭彈武器的槍機只負(fù)責(zé)推彈，擊發(fā)。埋頭彈武器的拋殼方式和常規(guī)武器不同，常規(guī)武器需要使用抽殼鉤從彈膛內(nèi)抽出彈殼，抽殼鉤的壽命在武器上非常關(guān)鍵。而且在抽殼速度過高時可能會發(fā)生抽斷殼或抽殼失敗的問題。而且抽殼鉤力和抽殼速度還會影響拋殼路徑。但是埋頭彈武器不需要抽殼鉤，抽殼為后一發(fā)彈頂出前一發(fā)彈。武器不再需要擔(dān)心抽殼鉤壽命，而拋殼由單獨的拋殼系統(tǒng)完成，拋殼路徑也更穩(wěn)定。
然而埋頭彈的缺陷也同樣明顯。士兵并不會因為彈藥占用的空間減少而多帶更多的彈藥。這是由于彈藥減小體積的時候主要減少了長度，但是卻也同時增加了寬度。從士兵攜行的空間占用方面來看，一枚7.62mm CT就相當(dāng)于一枚沒有彈頭的7.62x51mm彈殼，甚至直徑還略大一些。
而一枚6.8mm CT僅僅比裝有彈頭的7.62x51mm彈藥略短。當(dāng)一個士兵把100、200發(fā)彈鏈箱裝在戰(zhàn)術(shù)背心的彈鏈包里時，并不會因為子彈的長度只短了一點點，他就會疊加兩層彈鏈包來攜帶多一倍的彈藥。由于彈藥的直徑更大，士兵的供彈具橫向體積更大。反而可能會更臃腫一些。而在彈匣供彈的武器上，彈殼寬度的增加意味著更長的彈匣才能容納和之前同樣多的彈藥。在臥姿射擊時，會對士兵產(chǎn)生影響。
另外，正如西格紹爾的CEO羅恩·科恩（Ron Cohen）所說：“SIG認(rèn)為更替為聚合物彈殼的成本太高，帶來的收益難以證明投入成本的合理性”。埋頭彈和現(xiàn)在的北約的彈藥完全不同，更換武器需要極大的投入。不單是彈藥本身，還有生產(chǎn)線，使用習(xí)慣等問題。埋頭彈是最為激進的方案。實現(xiàn)這個計劃所需要的改動和花費，是三個計劃中最大的。
3.通用動力的方案
通用動力的NGSW彈藥為由True Velocity設(shè)計的塑料彈殼彈藥
據(jù)官方宣傳，聚合物彈藥降低了30%的重量，210發(fā)銅殼5.56mm彈藥的質(zhì)量和300發(fā)聚合物彈殼5.56mm彈相近。
聚合物彈殼可以染成不同的顏色，而且不會影響抽殼。對于標(biāo)記不同彈種，彈殼染色比彈尖染色的效果更好。
在彈藥進膛的過程中，彈殼可能會經(jīng)歷彈殼強度問題。
現(xiàn)階段彈殼的強度，尤其是前部比較薄的部分，強度已經(jīng)偏低。在很多槍械上進彈過程都有槍彈斜肩撞變形的情況。一開始，True Velocity公司的方案是使用常規(guī)形狀的聚合物彈殼。聚合物彈肩的部分則非常薄弱。聚合物彈殼在槍機復(fù)進運動速度較高的情況下會很可能出現(xiàn)彈殼在復(fù)進的時候撞擊彈膛等部分導(dǎo)致變形或者更糟糕的彈殼破裂，發(fā)射藥直接撒進自動機導(dǎo)致故障。
早期的彈藥，彈肩部分（24）相當(dāng)薄弱
目前ngsw使用的6.8mm聚合物彈殼彈則采用了另外一種設(shè)計，True Velocity對之前的聚合物彈肩部分做了改進，改進了彈肩的形狀。彈肩部分的塑料厚度更大，有利于緩解進彈時彈肩破裂的問題。
另外，聚合物彈殼的導(dǎo)熱性能比金屬彈殼低，在射擊時金屬彈殼可以把大量將熱量傳導(dǎo)進彈膛。但是使用聚合物彈殼彈藥進行射擊時，可以減少彈殼傳遞給彈膛的熱量。有利于持續(xù)射擊
官方宣傳中用手直接接觸發(fā)射過的彈殼，由于導(dǎo)熱性差，彈殼的表面溫度也更低，從而可以用手接觸。
聚合物彈藥的精度也優(yōu)于常規(guī)塑料彈殼彈藥，這是由于彈殼的制造精度更高。聚合物彈殼的生產(chǎn)方式是使用鋼制模具，采用包覆成型工藝制造聚合物彈殼，除了彈殼肩部和頸部之外，彈殼為一次成型。彈殼壁的誤差可以控制在0.0076mm之內(nèi)，非常精確。另一臺設(shè)備加工彈殼的肩部和頸部，并保證厚度統(tǒng)一。因此聚合物彈殼制造過程中可以對彈殼規(guī)格進行精密控制，從而確保一致性。
官方宣傳中提到，聚合物彈殼的拔彈力也更為恒定，從而也可以對精度有一定的提升。
為了確保彈藥的順利抽殼，彈藥的底部采用了鋼制彈底嵌入聚合物彈殼設(shè)計
32的部分為鋼質(zhì)彈底，嵌入聚合物彈殼底部。緩解解決聚合物彈殼因為結(jié)構(gòu)強度低，抽殼時導(dǎo)致抽斷彈殼底緣的問題。而且兩者結(jié)合的強度更高。而42的部分是聚合物，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以用于保護底火。
另外，通用動力的6.8mm彈藥的彈頭長度相當(dāng)大，其彈形系數(shù)較高，有利于讓外彈道更為低伸，有利于打擊遠(yuǎn)距離的目標(biāo)。彈頭據(jù)說為了擊穿NIJ4級插板，使用了裸鎢芯設(shè)計。
從左到右：第一個彈頭為通用動力的6.8mm通用彈，第二個為M80A1，第三個為M855A1
NGSW計劃的一個重要要求在于降低彈藥質(zhì)量。而通用動力的武器優(yōu)勢在于彈藥的質(zhì)量最低，減重幅度最大。
然而，這種彈藥的缺點在于，武器的如果使用常規(guī)的武器布局設(shè)計，在長度相同的情況下，槍管較短。那么如果達到所需要初速，6.8mm彈需要的膛壓會非常高，在高膛壓下，彈殼會緊貼彈膛，加上聚合物彈殼的強度偏低，抽殼可能會出現(xiàn)問題。
因此通用動力的NGSW系統(tǒng)采用了無托結(jié)構(gòu)。無托結(jié)構(gòu)在同等長度下，可以增加槍管長度，從而讓火藥氣體有更長的時間用于推動彈頭，從而如果彈頭可以在更低的膛壓下達到需要的初速。較低的膛壓可以降低彈殼對彈膛的力，減少抽殼阻力，從而提高使用塑料彈殼情況下的抽殼可靠性。
但是無托式武器的布局相當(dāng)不符合美軍的操作習(xí)慣。而且NGSW-AR型的彈匣容量也會受到限制。
專利中的炸殼圖片，但是并未說明炸殼的原因
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