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加个消音器就算无声冲锋枪?哪有这么简单,真无声枪讲究非常多

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  在建国之初,我国通过一五计划,引进了一百多项苏联援华计划,其中就包括了多种武器项目的援助。到了六十年代初,我军逐渐感受到引进的苏式武器已经无法完全满足我军的实际需求,在加上当时我国已经有了一部分资质深厚的老牌兵工厂,于是在上个世纪六十年代初,部队提出需要一款供给侦察兵等特种部队使用的武器,要求可以在点面上杀伤200m范围之内的敌人。于是在部队提出要求之后,以中国兵器工业集团二〇八研究所、人民六二六兵工厂为主导,人民三二一厂、四七五厂与当时的北京工业学院(今北京理工大学)为辅,在李正凡总设计师的带领下,开展了对于微声冲锋枪的研究。为了保证微声冲锋枪的“三无”性(即无烟、无焰、无声),展开了大量的工作。而笔者今天,将会为读者们重现当年的岁月,借以缅怀当年为国防事业作出重大贡献的各位前辈们!

  自动原理及其闭锁机构

  64式微声冲锋枪采用了自由枪机后坐式自动原理,并采取的是纯惯性闭锁。自由枪机后坐式自动原理被广泛的应用于当时苏式武器中,特别是在波波沙41与波波沙43上,均采用自由枪机后坐式自动原理。这种自动原理非常简单,就是利用枪弹发射时产生的火药燃气通过药筒迫使枪机后坐,并在后坐一段距离之后在复进簧的牵引下逐渐停止。随后,由于复进簧的弹性势能的蓄积,逐渐转化为枪机的动能,从而逐渐加速并开始复进。而从上面的自动机工作循环中可以看出,这种自动原理非常的简单,加工工艺较低,经济性较好,而且理论射速较快,适合近距离的猛烈压制。

  图为自由枪机后坐式自动原理结构简图

  图为连发时64式微声冲锋枪的自动机构工作顺序

  图为64式微声冲锋枪的枪机运行速度。由这张图可以看出,在闭锁前一瞬间枪机还保持着较高的速度

  但是其缺点也是比较明显的,那就是闭锁纯粹靠枪机的质量和复进簧将枪机直接“顶”在枪管末端,并不像诸如枪击回转式闭锁那样可以利用闭锁卡榫像一个门闩一样让枪机闩在枪管上,以保证闭锁强度。这就是纯粹的惯性闭锁。为了保证足够的闭锁强度,就需要增加枪机的惯性,以保证膛内火药燃气的压力降到足够低的程度时才能开锁。那么这样一来,枪机质量就会增加,在自动射击时自动机的质心变化较大,带来的最直观反映就是在射击时枪身抖动的很厉害。这是第一个缺点。

  第二个缺点,在前文中有所提及,那就是枪机与枪管实际上牢固扣合,稍微有一些压力差就会导致枪机相对于枪管产生位移。那么这样一来,发射手枪弹这种膛压较低的枪弹时,枪机的重量还尚可接受。如果要发射像步枪弹或者机枪弹这种膛压较高的枪弹,那么就会进一步增加枪机的重量,故以自由枪机后坐式为自动原理的自动步枪也很少。笔者在写到这段文字时,脑海中第一个想起的就是在1946年苏联在选择测试战后第一代突击步枪时,设计出波波沙冲锋枪的设计大师石帕金所设计的shpagin 1944 assault rifle突击步枪,该枪就是采用的类似于波波沙冲锋枪的自动原理。而根据国外枪械博客firearmblog中对于该枪的描述如下:The weapon’s unlocked, straight blowback breech resulted in a very heavy moving mass, and very violent action that spoiled the weapon’s controllability. After only 315roundsfired, the Shpaginassault riflewas dropped from the competition. 意为这把枪没有刚性闭锁,在射击时自动机的移动导致质心变化量非常大,以至于枪械严重的不可控制。仅仅在射击315发之后,这把枪就被测试所淘汰。当然,这把枪也并不是一无是处,起码它还让之后所有参加测试的样枪甚至于带着俄罗斯血统的突击步枪都设计为刚性闭锁。

  石帕金设计的类似于波波沙43型的AC44突击步枪

  第三个缺点,则是弹壳工作环境较差,容易发生弹壳断裂甚至炸壳等故障。我们先来讲讲这个弹壳横裂的事,这种故障为什么会更容易地发生在自由枪机后坐式自动原理的自动武器上呢?上面已经说过了自由枪机后坐式的自动原理与闭锁机制,其惯性闭锁就导致了枪机会在膛内还残余有火药燃气所带来的膛压时就开锁(哪怕枪机重达一吨都没用,因为在惯性闭锁主要靠枪机的惯性来进行闭锁,质量与惯性成正相关),而这时候膛压会“拉扯弹壳”,导致弹壳出现断裂等故障。而炸壳这个故障,不仅仅是自由枪机后坐式自动原理容易出现的故障,同时也是大部分枪械容易出现的故障之一。而炸壳这个故障就是64式微声冲锋枪在测试中曾经出过的问题之一。特别在单发射击时,无论是弹膛是否开槽,均有弹壳底部炸裂甚至炸碎的情况。而技术人员检查分析其原因,得出的结论如下:当弹膛内有污物污染时,容易造成枪弹无法完全进入弹膛而致使无法完全闭锁。不仅仅是因为前面所讲的原因而导致枪弹炸壳,而当因为各种原因而延迟发火的时候,自动机因为撞击枪管而反向开始位移,进入下一个自动循环(在这里笔者解释一下为什么自动机撞击枪管之后会开始反向位移,如图所示,在完成了一个自动循环过程后,自动机仍有3m/s左右的速度,并以这个速度撞击在枪管上。而根据牛顿第三定律,枪机撞击在枪管上时会产生一个反向的力矩,而且惯性闭锁不能通过机械的方式与枪管扣合),此时完全处于一个开锁状态,而枪弹就在此时发火,不炸壳在笔者看来都是天理不容的事啊。

  从上图可以看出,特别在单发的情况下,无论是否弹膛开纵槽,有很大的几率会发生弹壳断裂或者弹壳底部炸碎的故障。而这是严重威胁射手生命安全的故障,必须得到排除

  减弱枪声的措施

  一般来说,现在的小口径自动步枪由于枪口初速较高,枪口噪声躲在140dB以上,这是一个完全可以损坏听力的声强等级了,而且哪怕隔着几公里只要不是聋子,都能清晰的听到枪口噪声,而这也是相当不利于侦察兵进行作战任务的。故设计师在以下几个方面上力图减少枪声,并且取得了伟大的成功。接下来,我们来依次分析这几个措施

  ① 增加弹丸的质量,使枪口速度达到亚音速。弹丸在空气中飞行时,会与空气摩擦,致使弹丸动能被消耗。一大部分被转化为了内能,而另外一小部分被转化为了机械能,产生大量的噪音。特别在即将超过和刚刚超过音速的时候,声强与枪口初速的函数表达曲线的导数大大升高,故要使弹丸飞行时产生的噪音降低,则必须要控制其速度低于音速,这也是现在.300BLK弹等无声弹多采用加重弹丸质量来降低枪口初速的原因。

  64式微声穿甲弹,可以看到,这个弹心特别的长,增加了弹头重量,使弹头质量高达7.6~7.9g,并有效的降低了枪口初速

  51式手枪弹部分设计图,可以看出普通手枪弹的弹头远没有微声枪弹的弹头那么长,且弹头仅重5.45~5.

  51式手枪弹部分设计图,可以看出普通手枪弹的弹头远没有微声枪弹的弹头那么长,且弹头仅重5.45~5.60g

  ② 在枪管上开孔。学过流体力学的各位读者们都知道,流体一般分为两种状态,即湍流与平流。而当高压高速的火药燃气冲出枪管时,管路突然变大,迫使处于平流态的火药燃气变为湍流状态,而且与外界空气发生碰撞,产生巨大的噪音。而通过给枪管开排气孔,则可以让高速的火药燃气逐步释放,而根据声强的不可叠加性,故可以达到降低噪音的方式。换个更通俗一点的说法,就是把制造枪口噪声的那一部分机械能,通过在枪管上开排气孔的方式逐渐释放出去,最后在枪口释放出来的用于制造枪口噪声的机械能就会更小。相当于你憋着放屁,一点儿一点儿放出来,比一个大响屁声音小得多。这也是世界上各国无声枪所采用的消音措施之一。

  对枪管开孔的测试数据如上

  ③ 采用高性能的枪口抑制器。枪口抑制器是一种抑制枪口特征的枪口装置,不仅仅可以抑制枪口的上跳,还可以降低枪口焰和噪声等等。而64式微声冲锋枪所采取的消音器原理,则是通过进入消音器火药燃气的先来一次预膨胀,并且通过铜丝网消耗火药燃气的能量,借以降低火药燃气的速度,从而降低其压力,然后让多个消音皮碗按照距离远近依次阻碍火药燃气的通过并吸收掉一部分能量,最后弹丸射出时火药燃气的速度与能量已经非常的低,从而达到“消音”的目的。

  64式微声冲锋枪的消音器

  进行综合消音效果测试的试验装置

  ④ 增加枪机重量。可能有笔者要问,这个不应该放在自动原理及结构里面说吗?怎么会放在减小枪声这里说呢?在这里笔者就要表示,问这个问题的读者实在是na?ve。枪声可不只是枪口噪音,还包括了武器自动机构在运作时产生的噪声,特别像64式微声冲锋枪这种采用了自由枪机后坐式自动原理的冲锋枪,在枪机冲撞枪管时速度依然非常高,其原因就是这样的速度可以保证利用前冲式击发这种击发方式保证底火的发火率,同时也能防止枪弹的击发无力而导致的故障。而如此高速的撞击枪管,势必会有较大的声音。根据厂家的相关测试,大约43到48.5dB之间,平均为46.3dB。而增加枪机重量,可以在一定程度上降低一些噪声。除此之外,增加枪机重量可以延迟枪械的开锁时间,让弹膛内的火药燃气压力再下降一点,这样可以让从枪尾溢出的火药燃气的量更少,以达到枪声更低的目的。

  减弱枪口光、烟的措施

  实际上,枪口的光、烟的来源都是一个东西,即当弹丸到枪口处仍未燃烧完毕的发射药。而解决这个枪口光、烟的措施,有两种,容笔者一一娓娓道来。

  ① 减少装药。以牺牲枪口动能为代价,要求发射药能在枪管内完全燃烧干净。设计小组以0.06g为一个区间,对现有的51式手枪弹进行减装测试。在测试中,减小装药量的同时,增加装药的密度,在燃速不变的情况下,火光情况大大降低,从有火星群到仅有一两个火星

  ② 改变火药的成分和形状。而在这方面,设计小组多次测试了各种形状的发射药,并发现了传统的51式手枪弹所使用的短柱形发射药行不通,会在发射之后会产生火星。于是设计小组便开始测试多种弹药的发射药,包括82㎜迫击炮与美制0.45英寸自动手枪弹的发射药,最终发现像方薄片与圆薄片这种等面积发射药更适合在微声冲锋枪上发射,而像51式手枪弹这种的减面积发射药就不太适合了。同时,采取等面积发射药的情况下,还可以减少装药量,以达到无光、无烟的目的。而最后,64式无声手枪弹采用了双基方片速燃发射药,装药量为0.21g,装甜密度0.541g/㎝^3。

  ③ 最后一个……emmmmm,其实笔者连都没想到的一个方面。设计小组在研发的过程中,曾经在试验完毕之后还是发现有些微声冲锋枪的枪口还是有火星冒出,曾被认为是枪管弹坡设计不合理,造成膛压下降过快,以至于发射药无法完全燃烧,从而有火星。但是在随后的试验中,擦干净枪膛之后竟然发现枪口不会冒出火星了,最后在进行了仔细检查之后才得知,原来是枪管上开孔时因为表面处理不当而致使枪管内留有毛刺,从而当枪弹发射时容易钩挂到毛刺,导致弹头上的金属物被勾下,这就是枪口有火星的原因。后在增加表面光洁度的措施下,这个问题就得以解决了

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