由于二戰(zhàn)后對(duì)于自動(dòng)步槍彈藥方向的錯(cuò)誤堅(jiān)持——堅(jiān)持使用中口徑大威力彈藥,導(dǎo)致M14步槍全自動(dòng)連發(fā)完全不可控制,使得美軍步兵在越南的叢林環(huán)境下極為被動(dòng)。
在這種戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急的背景下,美軍沒有足夠的時(shí)間來進(jìn)行新步槍口徑的嚴(yán)密論證和設(shè)計(jì);只要性能上可以基本滿足要求,能否在最短時(shí)間完成大批量生產(chǎn)和裝備,成為新口徑選擇中最為關(guān)鍵的因素。因此最終美國民間擁有巨大產(chǎn)能基礎(chǔ)的小口徑高速獵槍彈勝出,在制式化以后成為5.56x45毫米口徑被美軍沿用至今。
5.56與7.62
5.56x45毫米口徑的原始設(shè)計(jì)源于50年代,用于中近距離射擊無掩蔽、無防護(hù)的動(dòng)物;因此彈頭偏輕、彈道抗擾動(dòng)能力差;從總體設(shè)計(jì)上說,并不是軍用自動(dòng)步槍的最佳選擇。因此在其發(fā)展歷程中,從鉛芯軟質(zhì)彈頭的m193時(shí)代,到鋼鉛復(fù)合彈頭強(qiáng)化穿透和遠(yuǎn)射能力的SS109時(shí)代,再到現(xiàn)在的幾種最新型彈藥——比如MK262;彈頭一直都在越來越重,越來越長。
5.56毫米家族彈頭發(fā)展變化
比如M193彈頭重3.63克,長19.3毫米;ss109重4.02克,長23毫米;現(xiàn)在mk262的重量已經(jīng)達(dá)到5克。而中國的5.8毫米口徑,最重的機(jī)槍彈(已于2016年停產(chǎn))也只有4.8克。而且采用速燃高能發(fā)射藥的MK262,速度對(duì)槍管長度的依賴性很低,在16寸槍管(40.6厘米)上可以實(shí)現(xiàn)超過835m/s的初速。作為對(duì)比,中國88式通用機(jī)槍推動(dòng)4.8克的彈頭到895米/秒的初速,需要60厘米長的槍管。
實(shí)際上在SS109時(shí)代,95步槍的槍口動(dòng)能就沒比上過M16A2步槍——5.8步槍彈的4.15克彈頭重量要稍重一些,但是在46.3厘米槍管上只能加速到915米/秒的初速;只有在槍管長度557毫米的95班用機(jī)槍上,初速才能達(dá)到970米/秒。國內(nèi)官媒聲稱5.8步槍彈的動(dòng)能超越SS109彈,一直是在用田忌賽馬的方式,用班用機(jī)槍的初速性能去對(duì)比步槍的性能。
95步槍
而后來95-1步槍發(fā)射新通用彈的熱散(連發(fā)后精度急劇惡化)問題,核心原因就是想在46.3厘米長度內(nèi),發(fā)射更重一些的彈頭,以實(shí)現(xiàn)步槍和機(jī)槍的彈藥通用化。但是技術(shù)能力的不足,使得威力提升不如預(yù)期——新彈頭只加重到4.55克,初速也達(dá)不到95水平(即朵英賢披露的“直射距離降低”);而且出現(xiàn)了嚴(yán)重的熱散(內(nèi)、外彈道不穩(wěn)定)和膛線掛銅(槍管燒蝕破損)現(xiàn)象。
在重量占優(yōu)勢、且口徑更?。ㄓL(fēng)面積更?。┑那闆r下,MK262彈的慣性更高而且飛行阻力更小——截面密度高、長徑比大彈形系數(shù)優(yōu)越,這使其遠(yuǎn)距離的速度和動(dòng)能衰減明顯低于5.8毫米槍彈。尤其是該彈本身的精度非常出色——短管5.56毫米步槍加瞄準(zhǔn)鏡,對(duì)7-800米外的無防護(hù)目標(biāo)進(jìn)行有效的精確射擊,已經(jīng)在美軍近年來的實(shí)戰(zhàn)中被廣泛運(yùn)用。
現(xiàn)在短管5.56毫米步槍也能打800米外目標(biāo)
從當(dāng)年公認(rèn)的中遠(yuǎn)距離射擊能力差,到今天的短管突擊步槍也能當(dāng)成狙擊步槍,一定程度上具備執(zhí)行中遠(yuǎn)距離精確射擊任務(wù)的能力;美式5.56毫米口徑武器性能的進(jìn)化,不僅僅是槍械和瞄準(zhǔn)鏡在不斷發(fā)展,彈藥本身的性能也在常改常新。國內(nèi)在槍彈上的水平差距,實(shí)際上一直在被不斷拉大。
作為性能提升的基礎(chǔ)之一,5.56毫米步槍彈的最大膛壓一直在不斷升高,從3656公斤/平方厘米(M193),提升到3867(SS109)、乃至于現(xiàn)在超過4200(MK262)。國內(nèi)90年代中后期開始裝備的95步槍,在壽命1萬發(fā)(M16A2是2萬發(fā)、G36是3萬發(fā))的情況下,膛壓也只做到2900公斤/平方厘米,與俄制水平相當(dāng)。
使用錯(cuò)誤發(fā)射藥導(dǎo)致炸膛的97步槍
高膛壓帶來的最極端的負(fù)面效應(yīng)就是炸膛,但這一般只在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷、槍管堵塞、用錯(cuò)彈藥等非正常情況下才會(huì)出現(xiàn)。一般設(shè)計(jì)使用中,過高的膛壓帶來的主要問題是,對(duì)槍管的燒蝕破壞作用會(huì)顯著增強(qiáng);這意味著槍管的壽命會(huì)被嚴(yán)重破壞,如果沒有更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì),那就得拿更昂貴的材料和工藝去彌補(bǔ)。
膛壓測定原理
老式膛壓測定工具,通過銅柱或者鉛柱的壓縮程度推算燃?xì)鈮毫?/p>
但是彈頭在槍管、炮管中的加速,是由高壓火藥燃?xì)馔苿?dòng)的;彈頭的快慢,取決于火藥氣體推動(dòng)彈丸加速的快慢,最直接的指標(biāo)就是“膛壓”。因此要在短槍管內(nèi),實(shí)現(xiàn)重彈頭的高初速發(fā)射;最核心的設(shè)計(jì)取向是別無選擇的,必須采取高膛壓設(shè)計(jì)——而且必須是低峰值、高平均的高膛壓設(shè)計(jì)。
彈頭開始運(yùn)動(dòng)后,與彈殼底部之間的空間就不斷加大
在整個(gè)槍管長度中,只有彈頭在槍管內(nèi)剛剛開始運(yùn)動(dòng)的很短距離內(nèi),膛壓和彈丸的速度是同時(shí)增加的。但是隨著彈頭前進(jìn),從彈殼到彈頭底部的距離在迅速加大;從而形成一個(gè)不斷增大的空間。而這個(gè)不斷增加的空間的變大的速度,快于火藥氣體膨脹的速度以后,膛壓就開始降低。膛壓低,推動(dòng)彈頭加速的能力也隨之變?nèi)酢獡Q句話說,除了最里面的一小段,外面的一大截槍管對(duì)彈頭的加速效率,都會(huì)變得非常低下。
某舊型號(hào)民間5.56彈藥的膛壓初速
上圖是一張典型的膛壓/槍管長度/初速圖表,豎向代表膛壓和初速,橫向代表槍管長度。注意高開低走的紅色膛壓曲線,以及加速先快后慢不斷上升的深藍(lán)色初速曲線。藍(lán)色短豎線代表不同類型槍械的長管長度。
因此理想的內(nèi)彈道設(shè)計(jì),必須要在滿足最終指標(biāo)(槍管長度/壽命、彈頭重量、初速等)的前提下;盡可能降低最大膛壓的極限峰值,但又要把膛壓的整體水平持續(xù)拉到高位——在內(nèi)彈道學(xué)理論中,這稱之為“平臺(tái)效應(yīng)”。
圖:MK262彈藥在短槍管內(nèi)發(fā)射的膛壓
俄制5.56彈藥,膛壓高峰值低平均,一致穩(wěn)定性還稀爛
現(xiàn)階段俄羅斯和中國槍彈系統(tǒng)的普遍問題,一方面在于,限定重量和成本下,槍管強(qiáng)度、抗燒蝕等設(shè)計(jì)制造水平上不去,不得不把最大峰值限制的很低;但另一方面在高壓爆轟燃燒研究和化工方面的能力又太差,內(nèi)彈道設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí),平臺(tái)效應(yīng)做不上來,結(jié)果膛壓峰值低,平均值就更低的可怕。
這使得俄中不得不走“低膛壓高初速”的路線——作為最基本的彈道學(xué)常識(shí),只要能滿足各方面性能要求,膛壓本身就是越低越好;俄中的路線聽起來兩全其美,但實(shí)際上要通過更長的身管等作為代價(jià)實(shí)現(xiàn),使用和遠(yuǎn)期改進(jìn)中的局限性很大。
同時(shí)更糟糕的是,俄中的口徑后續(xù)挖潛工作非常差;甚至體制內(nèi)主體經(jīng)常提出這樣的論調(diào):一種口徑確定以后,關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)就不能再改——比如膛壓限制,否則整個(gè)口徑只能推倒重來。看看5.56x45口徑家族的發(fā)展,就知道這樣的觀點(diǎn)完到底有多可笑。
美軍下一代槍彈樣品
在下一代彈藥——典型如高性能塑料殼埋頭槍彈的研發(fā)中,MK262為代表、具備強(qiáng)有力平臺(tái)效應(yīng)的高膛壓設(shè)計(jì)僅僅是一個(gè)基礎(chǔ)。此外還必須進(jìn)一步強(qiáng)化發(fā)射藥能量、采用更高密度裝填等措施;在爆溫、點(diǎn)/傳火和膛壓穩(wěn)定等關(guān)鍵環(huán)節(jié),將迎來大量更難以克服的問題。這些問題一旦不能很好的解決,現(xiàn)在國內(nèi)5.8新通用彈遭遇的問題,必將在未來變本加厲的進(jìn)一步急劇放大惡化。
根據(jù)朵英賢院士的采訪等公開披露的信息,目前5.8新通用彈正在著手引進(jìn)俄羅斯發(fā)射藥生產(chǎn)線。自蘇聯(lián)解體以來,俄羅斯槍彈發(fā)射藥就幾乎完全停滯了發(fā)展;就算俄式發(fā)射藥能解中國現(xiàn)在的彈荒一時(shí)之急,但未來的新一代彈藥,還能繼續(xù)靠著80年代末期的蘇聯(lián)老底支撐起來嗎?
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