突击步枪弹的“双7”趋势

时间:2020-06-23 栏目:轻兵器

张循和

中间威力弹是战争的选择

随着热兵器的出现,步枪成为步兵的主要作战装备。此处的步枪是指一战、二战之前的传统步枪,其与本文探讨的突击步枪有所不同。“突击步枪”这个名称的出现与希特勒有关。

二战末期,德军深感发射手枪弹的冲锋枪射程太近、射击精度太差,希望研制一种新枪来代替装备的冲锋枪。当时有两种选择:一是研制发射毛瑟98k步枪采用的7.92×57mm大威力弹的连发步枪,即自动步枪,德国元首希特勒也是这个意思,估计当时此弹的库存量很大。拥有众多世界顶级兵工专家的德国军械部门清楚,这样制造出的枪不是“自动步枪”而是“轻机枪”。能连发大威力步枪弹的“自动步枪”质量和体积都十分可观,立姿、跪姿都无法射击,只能卧姿射击,使用起来极不方便,除非使用者人高马大虎背熊腰。而作为伴随步兵摸爬滚打的专用枪,步枪要求可靠轻便,能在任何状态下射击。二是另辟蹊径搞个中间威力步枪弹。德国军械部门设计出7.92×33mm步枪短弹,并设计了使用此弹的StG44突击步枪。整个研制试用过程都瞒着元首进行,在苏德战场试用后得到参战部队一致好评。见到战报后希特勒大发雷霆,为了说服希特勒同意裝备这种新枪,考虑到下士出身的元首特别钟爱“Sturm”(暴风雨)一词,德国军械部门建议此步枪叫Sturmgewehr44步枪,简称StG44,希特勒就坡下驴同意并命名。

近代枪械的发展史是先有弹再有枪,设计新枪首先要决定采用何种枪弹,枪弹的性能往往决定枪械的性能。苏联的AK47系列枪械十分成功,目前仍有不少地方在使用,一个很重要的原因就是其使用的7.62×39mm中间威力弹性能较好,它的设计理念缘于二战德军的步枪短弹,在当时是超前的。

谈及枪弹就要涉及步枪的口径,军用步枪的口径是枪械的重要参数。在枪械发展史上,其口径有由大向小逐渐演变的过程,燧发枪口径平均13.7mm,原因是早期枪弹的发射药为黑火药,能量有限,为使枪弹有较远的射程所以口径较大。到1860年代,大多数军用步枪口径已减小到11mm,到二战时,大多数步枪采用7.62~7.92mm口径步枪弹。

毛瑟7.92×57mm弹(左1、左2)与毛瑟7.92×33短弹(右1、右2)对比

二战中的苏德战场对苏联影响很大,德军的一些轻武器设计理念十分先进并超前,如StG44突击步枪及其发射的步枪短弹。苏军在1943年定型了全新的7.62×39mm M43中间威力枪弹,随后研制了一代神枪AK47突击步枪。

突击步枪的鼻祖StG44

美国小口径弹是应急产品

美军在二战中有战争利器M1伽兰德步枪,这是巴顿将军说的。它是第一次大规模成建制装备部队的半自动步枪,在中远距离上无人能敌。该枪发射的步枪弹威力和精度使冲锋枪望尘莫及,与德军的单发毛瑟步枪相比,M1伽兰德步枪半自动的射速打得德军抬不起头。据战史记载,M1伽兰德步枪枪弹打完后,弹夹会轻脆地“当”一声弹出,德军听到后会乘美军装弹时伸出头射击,美军知道后常把空弹夹使劲扔地上,等德军一抬头就射击。

二战欧洲战场没有东线战场残酷,盟军在天空具有压倒性优势,只要晴天就是美军的天下,空地配合作战已操练得十分成熟,步兵的作用不是决定性的。所以,二战结束后美军没有形成共识的中间威力弹概念。装备可以有代差,最终可以逐步赶上。但设计人员的理念、概念不能有代差,它造成的结果不是短期能消除的。

1949年北大西洋公约组织成立后,各盟国希望在北约内部实现弹药的标准化和通用化,以方便后勤保障,其中实现北约各国步(机)枪弹药的通用化是重点。英国国防部认识到大威力步枪弹作为步兵武器弹药的弊病,通过试验认为0.280英寸(7mm)是理想的步枪弹口径,准备将7mm弹作为北约通用弹。二战后美国已经成为实际上的“大哥”,战争中M1伽兰德步枪的杰出表现,使美军认定大威力、远射程弹是发展方向。北约最后选定美国T65式7.62mm枪弹为北约制式步枪弹,此弹实际上就是缩短了的美国斯普林菲尔德0.30-06步枪弹,弹壳由62mm缩短为51mm。

斗转星移,很快进入1960年代,美军使用大威力弹的M14自动步枪与AK47突击步枪在越南狭路相逢,亚热带丛林作战中发现对方的距离一般仅有几米到几十米,射击方式是连发射击。美军使用的制式M14适合单发射击,全自动射击时极难控制,同时其枪身长、质量大,缠斗中很不得心应手,因此对射中不敌AK47突击步枪。更要命的是,作为盟友的南越政府军士兵身材矮小单薄,使用M14步枪射击时,被大威力弹的强大后坐力推得七歪八扭,严重影响作战。美军找不出合适的枪械来抗衡使用中间威力弹的AK47突击步枪,急切之下只好在民用枪械中打主意,这样斯通纳的民用5.56mm小口径枪械正式登台,修改后也就是著名的M16小口径突击步枪。

M1伽兰德半自动步枪,是美军二战中的战争利器

苏俄的两种步枪, 上为AK47,下为AK74

小口径弹射入人体后容易失稳翻滚,造成更大的伤害。另外,小口径弹速度快,弹道更平直一些,同时与大威力弹相比减重明显,士兵携弹量增加。所以世界上形成一股小口径枪弹风潮,但是小口径弹一些固有的缺点在当时的作战环境中没有充分表現出来。

对于小口径弹的装备,目前基本可得出两点看法。一是,小口径弹实际上是美方补的课,补上了中间威力弹这一课,小口径弹实际上就是美方的中间威力弹。相对北约制式7.62mm大威力弹来说,小口径弹的优势是明显的。二是,已经广泛应用中间威力弹的苏联/俄罗斯再开拓一种5.45mm小口径弹,是考虑不周全的跟风。

使用大威力弹的M14步枪,连发时不易控制

第一支大规模装备部队的小口径突击步枪M16,开创了一代小口径步枪的先河。图为M16A1步枪

新的战争形态对枪弹性能提出新要求

越南战争结束后的40多年,发生了很多事,东西方阵营的对垒消失了,原预设的战争形式也发生了很大变化。维和行动、反恐作战成为一种新形势下的长期主要作战方式,美军在伊拉克、阿富汗,俄军在阿富汗、车臣、叙利亚的作战对枪械产生了一些新要求。

这些要求总结起来主要有两点。一是突击步枪的射程要远,枪弹在1 000m处也要有足够的杀伤力。原预计的大规模装甲集群对抗,突击步枪射击主要集中在75m左右,三、四百米外的目标由炮兵火力覆盖的情况明显与现实不符。实际情况是,在山地作战中,反抗组织人员往往500m外就开枪射击,他们使用的大多是发射大威力弹的老式步枪,小口径突击步枪在此距离上的威胁可忽略不计,巡逻的步兵分队只能用发射大威力弹的通用机枪反击才能奏效。并且对于这种打一阵就跑的分散目标,空中力量很难对地面部队提供有效支援。

二是突击步枪弹要有足够的侵彻力。小口径弹易失稳翻滚破碎,是优点也是缺点,优点是射中人体翻滚破碎,弹头动能释放充分,对肌体杀伤大,但缺点是侵彻力差。越南战争中M16与AK47隔草丛对射时,M16因小口径弹失稳翻滚射程较近,而处于下风。在历次行动中美军对小口径弹侵彻力弱的问题早有强烈反应。后来美军把小口径弹由M193弹更换为SS109弹,并将枪管缠距由305mm缩短到178mm,以期提高小口径弹飞行稳定性,但问题并没有得到根本解决。

苏俄7.62×39弹(左侧5发)与北约7.62×51mm弹(右侧5发)对比

最近10年,随着材料工业的进步,单兵护甲作为制式装备越来越多地在士兵身上使用,防护效果越来越好,防护面积越来越大。所以新形势下对突击步枪弹的侵彻力有更高的要求。

枪械的杀伤力主要由枪弹来承担, 枪弹的杀伤能力由枪口动能的大小来表示, 用公式表示为:Ek=1/2×mv2,其中,Ek是枪口动能,m是弹头质量,V是弹头速度。从公式可知,弹头质量大、速度高,其杀伤力就大,而速度对动能贡献呈平方关系提高,可以看出提高弹头速度比增大弹头质量对提高杀伤力更为有利。

而枪弹的动能由发射药、枪管长度、弹头直径决定,即弹头动能由火药燃气推动弹头在枪管内运动作功而产生, 用公式表示为:Ek=πR2×N×L,其中,πR2是弹头底面积,N是火药燃气压强,L是枪管长度。从公式可知,弹头直径大、发射药多、枪管长时,弹头的动能就大。这就是为什么同样是手枪弹,用手枪发射与用冲锋枪发射时,弹头动能不同的原因。

新型单兵护甲可使身体覆盖率达到44%以上,士兵的肩膀、体前侧、上臂和胯部都能顾到

在阿富汗的加拿大士兵大量装备发射大威力弹的M240机枪。高海拔山地空气透明度高,千米距离一览无遗,枪械射程必须要远

几种枪弹对比。其中12是苏/俄M43中间威力弹,13是美国M193小口径弹,两者体积相差不大,但M193小口径弹弹头小了许多

为了减小大威力弹的能量,美国小口径弹直径由大威力弹的7.62mm减小到5.56mm,弹头质量由9.72g减到4.0g,装药量由3.05g减少到1.67g。如果说苏联/俄罗斯的M43中间威力弹十分成功,那么美国所谓的“中间威力弹”就不理想。

不理想的原因有两点,即弹径与弹头质量。

弹径减小,弹底面积也减小,火药燃气做功的能力也减小。为了提高杀伤力,就要保证弹头高初速,而在决定动能的三要素中的“πR2”与“L”已确定的情况下,就只有提高膛压一条路了。而高膛压对枪管材料、制造工艺、枪管寿命都有较高的要求,同时对发射药成分、颗粒形状也需做相应的改变。几十年的成熟工艺和生产线要做重要改动,是牵一发而动全身,不是说改就能改好的,需要诸多技术储备和实践基础。

弹头质量的影响更大。牛顿第一定律表明,质量大,惯性就大。较重的弹头惯性较大,在空气阻力下运动状态不易改变,减速慢,也就是存速能力强。现役的小口径弹,虽初速较高,但弹头质量小,在空气阻力作用下减速快,在中远射程杀伤力、侵彻力差。

经过几十年来的各样探索和实践,从突击步枪弹的弹径和弹头质量上可以看出一些趋势性的结果,即突击步枪弹弹径为7mm左右,弹头质量在7g上下,也就是“双7”时,枪弹才能表现出满意的性能(见附表),并且进一步改进的空间也较大。

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