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美军新型步枪对抗俄中:膛压达到坦克炮级别六百米击穿四级防弹

归档日期:07-23       文本归类:弹道学      文章编辑:爱尚语录

  美国陆军实验室最近的一次公开信息披露,给出了美国下一代步枪发展的惊人指标:能够在600米外穿透4级防弹衣,初速比现有M4这样的短管步枪高出一倍,但尺寸和重量却仅有M4步枪的一半左右。

  这种尚未正式公布计划名称和细节的新武器原型,目前正在阿伯丁试验场进行测试。美方表示这种枪械仅需要10英寸(635px)长的枪管,就能推动弹头加速到883米/秒;如果采用标准长度的24寸锥形枪管,能够加速到1402-1752.6米/秒。

  而这种巨大的初速提升,无疑需要远超现有标准的燃气压力作为支撑,美方披露的数据是新武器的膛压将提升到60-80ksi——即4218-5625公斤/平方厘米。现役中俄的步枪设计中,膛压标准低于美国现有步枪标准,都是2900公斤/平方厘米。

  美国军方人员明确表示,这是要在步枪上实现120坦克炮级别的膛压,而且明确指出这种设计是为了强化远距离射击能力、尤其是对付身穿防护装备的目标,是基于对抗中俄这样的大国对手而进行的性能规划。

  目前美军披露,这种新武器并没有采用美国陆军下一代武器的6.8毫米口径,是下下代装备的技术。口径的选择上,除了技术成熟程度带来的研发进度和生产成本问题之外,这很大程度上,也源于它强调要同时满足室内近战的需求。

  美军现在公布的6.8毫米埋头弹,从弹头重量上看,实际上是原有7.62大威力口径的变形产物(弹头拉的更细更长,弹体采用先进技术的埋头设计)。如果将其初速提升到1400-1750米/秒,其弹头出膛的巨大动量,会使得枪械连续射击的后坐力远比当年M14还要猛烈;如果没有外骨骼一类的技术辅助,这不是人的身体能力所可以控制的。

  因此最有可能的情况是,这种新式武器的口径本身不大,在传统的5.x毫米级别,甚至可能更小;弹头相较于现有枪弹更为细长,重量应该不会超过5.56毫米MK262弹头的5克。若按此估算,这种武器的枪口动能可以达到7680焦耳的惊人水平——相当于传统7.62x51或者7.62x54这样大威力中间口径的两倍乃至于更高,达到95步枪的四倍左右。

  美军的发展方向,完全符合笔者在2013年文章《5.8mm功与过》中的论断;虽然这个论断,当时是用来否定5.8毫米通用机枪的设计理念基础(传统中口径的威力在战场上过剩)的:

  “无数的实战经验一次又一次的证明:对于战场上的枪械,威力永远都是不够的,从来不存在什么过剩——过剩的只是后坐力和重量。”

  严格来说,美军的这种思路并不新鲜,实际上依旧是上世纪60-70年代弹道学研究的直接延续:

  枪弹后坐力的基础在于动量,重量或者速度增大一倍,动量都是增大一倍。但枪弹威力的基础在于动能,弹头重量加大一倍,动能也增大一倍;但如果速度增大一倍,动能就是原来的四倍。

  因此要兼顾连发武器的低后坐力、高穿透和杀伤力,最好的办法就是减轻弹头重量,而大幅度提高枪口的初速。

  但对于多数枪械来说,接近1000米/秒的初速已经是可以接受的极限。这背后存在两个环节的叠加制约:

  1. 传统枪炮现在使用的固体火药发射药,爆燃时的烧蚀作用非常厉害。初速要上去,膛压就要高;膛压高了,爆温也高;而温度和压力高了之后,枪管内部的寿命撑不住——特别是线膛枪炮的膛线. 枪弹要打得准,最便宜、最可靠的途径,是弹体像陀螺一样自旋稳定;这就要依靠弹体变形、嵌入枪管的膛线中来实现。获得稳定性的同时,枪弹与枪管的摩擦、燃气对枪管的烧蚀破坏作用也大大加强了。

  在线膛枪炮中,确实存在极少数初速千米以上的产品;比如中国从瑞士引进的双35高炮(初速视炮弹种类而定,最高1175米/秒);但这种高指标,除了瑞士本身极其优异的枪炮身管制造技术、火炸药技术作为基础以外,依然有极大程度是因为高射炮用途特殊,对成本的容忍程度极高才能容许的。

  在步兵枪械上,此前所有千米以上初速的小口径方案研究,没有一种投入实用化。比如俄国在苏联时期就开始研究的6x49毫米枪弹,初速达到1150米/秒。

  目前美军这种下下代技术,公开的技术措施只有一条,就是采用锥形枪管。这种身管在前端会逐渐收紧,变得越来越狭窄。这种设计其实早在一二战期间,就投入战场使用了,但其显而易见的弊端——炮弹要从更狭窄的炮管里挤出去,带来的磨损烧蚀必然要厉害的多,因此后来没有主流型号使用它。

  多数现代坦克使用的滑膛炮,取消膛线以后虽然能获得更高的初速,但是高膛压高烧蚀带来的寿命问题依旧非常严重——只有几百发。这样的寿命对于坦克或许还能接受,但是对于步枪是完全不行的。

  现在国产步枪的寿命在一万发,西方产品在两到三万发之间。而且坦克火炮和高炮一样,都是炮管计价上不惜工本的昂贵产品;步枪的用料做工,绝无可能按照同样的成本标准去做以求得更高的寿命。

  有一些方法可以做到高能量、高膛压、低爆温、低烧蚀,但种种缺陷会使得它们无法实用化。比如含水20%的LP1846液体发射药,通过水的蒸发过程,可以吸收大量的热量,产气的同时有效降低爆温和烧蚀。

  由于枪械上不可能有复杂的发射药喷注系统和点火控制系统,因此液体发射药枪弹,只能直接把液体封装在定装的弹壳中。这就无法避免液体发射药的核心弊端——点燃过程中,由于气泡生成/溃灭所引发的膛压波动剧烈,不可能得到抑制,这是足以引发炸膛的致命隐患。

  在弹道学等枪炮基础研究上,美国当之无愧是代差性领先的全球第一。但美国这个下下代步枪,要实现性能与寿命的极端冲突的有效克服,其要求之高是前所未见、甚至是超越现阶段弹道学常识的。

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