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火力核心:小小弹丸讲究多

枪弹,俗称子弹。别看它个头不大,其貌不扬,平日里或深藏于枪械“腹”中,或收纳于包装箱、携行装具内,远不及枪械那般有威慑力

枪弹,俗称子弹。别看它个头不大,其貌不扬,平日里或深藏于枪械“腹”中,或收纳于包装箱、携行装具内,远不及枪械那般有威慑力,但枪械威力却最终要靠它体现。没了它,枪械设计得再好也不及烧火棍好用。枪弹由弹丸、发射药、弹壳和底火这四部分组成,各部分的设计均颇有讲究,且对枪弹乃至枪械的诸项性能指标有重要影响。

枪弹由弹丸、发射药、弹壳和底火这四部分组成

弹丸

弹丸俗称弹头,负责对外输出杀伤力和破坏力。其外径通常要比枪械标称口径大一些,等于或略小于枪膛内两根对应阴线间的距离,否则不足以在枪管中运动时嵌入膛线。

手枪圆头弹头(9mm 主流)

弹丸长度与其外径的比值称作长径比,这是决定其性能并确定膛线缠距的一项重要参数。通常,长径比越大的弹丸,在适配膛线缠距加持下,具备更好的飞行稳定性,射程更远,射击精度更高。不过,凡事过犹不及,日本有坂步枪弹弹丸长径比为5,配以200毫米小缠距,获得了良好的射击精度,但在200至600米中等距离上却因弹丸飞行过于稳定导致对有生目标的杀伤力锐减。

除长径比,弹丸头尾部的外形设计也很有讲究。早期枪弹弹丸头部均设计成钝圆状,以尽可能增大弹丸容量,获得更大的弹丸重量,即圆头弹。然而,经实践检验,若将弹丸头部设计成尖头,可极大降低风阻并改善射击精度。同时,尖头弹丸在命中有生目标后翻滚得会更剧烈,杀伤效果较圆头弹更理想。因此,除手枪弹因弹丸长径比严重受限,绝大多数采用圆头弹外,其他枪弹弹丸都改成尖头设计。

弹丸尾部有“船艉形”和“非船艉形”两种。所谓“船艉形”是指,弹丸尾部像现代轮船船艉那样向内斜切,其作用是改善弹尾流场,降低弹丸飞行中首尾风压压力差,利于弹丸提高射程和远距离威力,因此现代步机枪弹弹丸多采用这种设计。“非船艉形”是指,弹丸尾部呈平直状,其优点是尾端面积更大,气密性更好,发射药燃气对弹丸做功面积更大。其多用于有效射程相对较短,且须在较短枪管内获得更多能量的手枪弹。

步枪尖头弹头(5.56/7.62 制式)

至于弹丸材质,早期多为密度高的纯铅,但铅弹丸对有防护的目标侵彻效果较差,且熔点不高,在与膛线高速摩擦过程中会发生局部熔化,从而在膛线上挂铅,若不及时清理,严重时易发生炸膛事故。所以,当弹丸出膛速度越来越高后,纯铅弹丸就要披上一层由黄铜或覆铜钢制成的“外套”,称作被甲,以防止挂铅现象发生,并令弹丸保持良好的气动外形。

有些枪弹强调对有防护目标的侵彻能力,而黄铜、覆铜钢和铅的硬度都不足以担此重任,因此只能在弹丸内部装入一枚经淬火工艺处理的钢芯,由其负责“凿”穿硬目标。为让钢芯在弹丸内部准确定位,并尽可能增加弹丸重量,内置钢芯的弹丸还要在钢芯与被甲间灌注一层铅,称之为铅套。

此外,不同用途的枪弹,其弹丸内部构成也不同。曳光弹内铅套包裹的是曳光管,燃烧弹弹丸内部装有燃烧剂,大口径机枪配用的瞬爆弹弹丸内部从前至后分别是侵彻管、雷管和曳光管,弹丸头部还“罩”有一顶由轻质材料制成,主要用于气动阻力的弹帽。为增加对有生目标的杀伤效果,一些枪弹将弹丸头部的铜被甲切开,露出铅套或铅芯,这就是达姆弹。

发射药

发射药的作用,是在枪弹击发时将自身贮存的化学能量释放出来,赋予弹丸动能。

早期的枪弹普遍用黑火药作为发射药。黑火药的原料来源广泛、制备工艺简单、价格相对低廉,但配比却无一定之规。人们熟知的“一硫二硝三木炭”,只是黑火药配方之一。其缺点是能量密度不高,易吸湿受潮,即便燃尽仍会产生不少残渣,不及时清理干净易堵塞和腐蚀枪管内膛。不仅如此,黑火药燃烧过程中会产生大量烟雾,在影响射手视野同时,还易暴露射击位置。因此,当无烟火药出现后,黑火药便只能在引火药领域发挥自己的“余热”。

长条管状步枪发射药(面条状硝化棉发射药)

无烟火药有单基、双基和三基之分。将棉花等植物纤维用硝酸进行化学处理,使之变成火药棉,再将其融入乙醚或乙醇中,令火药棉变成凝胶状的硝化纤维,待乙醚或乙醇挥发干净后,就制成单基无烟药。同黑火药相比,单基无烟火药燃烧产生的残渣和烟雾几乎可忽略不计,能量密度也较黑火药明显提高。不过,人们对此仍不满意,又将单基无烟火药溶入硝化甘油中,制成了双基无烟火药。因能量密度过大,双基无烟火药必须加入能控制燃烧温度的抑制剂后才能充当枪弹发射药。至于三基无烟火药,通常由硝化棉、硝化甘油(或其他硝酸酯)和固体炸药(硝胍、黑索今等)混合而成。其能量密度对枪弹来说过大,因此多用作火炮发射药,鲜有枪弹采用。

为控制发射药燃烧速度,以适应不同弹种、不同长度枪管的需要,现代发射药都会制成特定的形状。

对以手枪为代表的短管枪械而言,其配套子弹采用的发射药一般多制成球状、带状、方片状和杆状。其特点是,燃烧开始时发射药的燃烧面积最大,随着燃烧进行,其燃烧面积呈逐渐缩小之势。制成这类形状的发射药,能在短时间内产生大量气体,令枪械膛压急剧升高,且发射药能尽快燃尽。弹丸出膛后鲜有未燃尽的发射药颗粒紧随其后出膛,二次燃烧现象几近于无,利于抑制枪口焰。

以机枪为代表的长管枪械,配套子弹采用的发射药一般制成圆柱多孔状。这种形状的发射药,外表面和内孔表面会同时发生燃烧反应。尽管随着燃烧进行圆柱外表面面积会逐渐减少,但内孔表面面积却越烧越大。因内孔数量可观,两相抵消后,总趋势仍是燃烧面积越来越大,膛压呈持续上升之势,弹丸得以持续加速,出膛速度可观,因此能达到较大的动力射程。

颗粒状手枪发射药

枪管长度介于手枪与机枪间的枪械,其配套子弹采用的发射药多为圆柱单孔或管状。这类发射药在燃烧过程中,燃烧面积鲜有波动,因此相应枪械的膛压变化没有手枪和机枪那么剧烈。

弹壳

弹壳的作用之一,是固定弹丸并容纳发射药和底火,将枪弹的四个组成部分联结成一个整体。正因有了弹壳,才保证同一型号各发枪弹的弹丸及发射药重量差异得以精准控制在公差范围内,从而令各发枪弹保持性能一致。正因有了弹壳,发射药才拥有了一个良好的储运环境,保质期大为延长。正因有了弹壳,射击前装填枪弹及射击后清理弹膛等动作才变得简洁,枪械射速得以大为提高。当击针撞击底火时,弹壳还起到支撑作用。枪弹击发时产生大量高温高压的发射药燃气,从而令弹壳受热膨胀,紧贴膛壁,封闭枪膛后方,发射药只能推动弹丸从枪管前方喷出。在某些枪械上,弹壳还要承担传递开锁动力的作用。

弹壳按外形不同分为直筒和瓶形两大类。直筒弹壳结构简单,便于制造,但为拔壳方便,其长径比不宜过大,故多为威力较小的手枪弹采用。瓶形弹壳不仅长径比较大,能容纳更多的发射药,且拥有瓶肩,便于在枪弹装填入弹膛过程中引导定位,故威力较大的步机枪弹大都采用瓶形弹壳。

枪弹击发后,枪械的抽壳钩要将空弹壳从弹膛里抽出来,就得要有着力的地方。早期军用枪弹多在弹壳底部加工出一圈凸出来的边缘,称作凸缘。退壳时,枪械的抽壳钩就钩出这圈凸缘,完成抽壳动作。这类枪弹统称为凸缘弹,其优点是工艺简单,弹壳底缘强度大,抽壳时不易被拉断,且凸缘可帮助枪弹在弹膛中稳固定位。其缺点是凸缘会令供弹具内相邻枪弹发生互相钩挂,影响供弹可靠性,还会增大供弹具弯曲度。

手枪黄铜弹壳(直筒型)

鉴于此,现代自动武器大多采用无底缘弹。其特点是,弹壳底缘与弹壳底部直径一致,并在两者间加工出一道凹槽,称作抽壳沟,供枪械抽壳钩着力之用。因没有凸缘,故无底缘弹之间不会产生互相钩挂现象,利于提高供弹可靠性,但其加工工艺较凸缘弹复杂。

当然,还有更复杂的。有一些枪弹底部既加工出了抽壳沟,其底缘直径又大于弹壳底部,称作半凸缘弹。理论上,半凸缘弹可兼具凸缘弹和无缘弹的优点,但现实却是将缺点集于一身。故如今半凸缘弹越来越罕见了。

缩缘弹弹底同样加工有抽壳沟,但底缘直径小于弹壳底部直径。该设计在不改变枪机和供弹具的情况下,仅靠更换枪管就能令枪械变换口径,且在一些采用自由枪机自动原理、前冲击发的自动武器上,枪机在推弹进膛后还有一段向前冲的行程,并在前冲过程中完成枪弹击发。因枪机要伸入枪膛中,故配用的枪弹必须缩缘才行。

因枪弹是消耗品,故弹壳的制作材料既要考虑满足枪弹性能要求,又要考虑经济性。早年间,曾出现过用硬纸简制作的纸弹壳。其经济性有了,但即便用于小威力枪弹,弹壳都会在枪弹击发后发生烧蚀,令击发后清理弹膛变得无比麻烦。因此,近代以来多用黄铜制造弹壳,其制备工艺也从最初的卷制发展为拉伸成型。黄铜既可保证弹壳强度要求,且延展性好,还具备一定的热容量和自润滑性能,因此是颇为理想的弹壳材料。

步枪瓶型弹壳(带缩颈,装药更多)

然而,铜在全球分布极不均衡。因此,一些国家改用钢材制作弹壳,并在钢弹壳表面上用化学处理工艺覆上一层薄薄的铜,以保留黄铜弹壳的自润滑性能。这种覆铜弹壳的生产成本较黄铜弹壳明显降低,但钢材延展性不及黄铜,且较黄铜要硬得多,因此抽壳不易。为改善抽壳性能,覆铜钢弹壳通常要采用较黄铜弹壳更大锥度才行。甚至有一些贫铜国在钢弹壳上涂覆油漆来取代覆铜,这种涂漆钢壳的综合性能较覆铜钢壳又有所下降。

底火

底火,通常位于弹壳最底端,其作用是引燃发射药。底火按作用原理,可分为撞击底火、针刺底火、电底火、激光底火等。无论是哪种底火,外界赋予的击发能量得首先引燃安装在底火中的起爆药,才能由起爆药产生的火焰引燃发射药。

起爆药是火炸药家族中的一个分支,其特点是极为敏感且爆速高。近代枪弹多以雷酸汞为主,再加上少量硫化锑、玻璃粉、氯酸钾和黏合剂,混合制成枪弹的起爆药。然而,含汞的起爆药存储期间会逐渐锈蚀底火。进入新世纪后,在环保背景下,枪弹起爆药所采用不会锈蚀底火的四氮烯、斯蒂芬酸铅、硫化锑等的份额越来越大。

按外界赋予枪弹击发能量位置不同,枪弹又分为边缘发火枪弹和中心发火枪弹两大类。

边缘发火枪弹的弹壳底缘向外突出。突出的薄薄底缘内填充起爆药。击发时,枪械击针撞击这个突出的底缘,就能依靠挤压引燃起爆药,继而点燃弹壳内的发射药。边缘发火枪弹出现得很早,其优点是适合枪械发展早期各国机械加工水平不高、制造工差大的实际情况,只要枪械击针能撞击到弹壳的边缘,就能成功击发枪弹。其缺点是弹壳底缘不能太厚,否则难以击发成功。因薄薄的底缘承受不了较高膛压,且在枪弹击发后易引发弹壳变形,因此现代军用枪弹已放弃这种边缘发火构型。

左22LR 边缘发火弹:无独立底火帽,击发药在夹层; 右9mm 中心发火弹:正中有独立铜底火帽,击针击打圆心。

为提高射击精度,防止枪械击针撞击后令弹壳变形,现代军用枪弹皆在弹壳底部中央安装底火(又称作火帽),故又称为中心发火枪弹。其底火根据内部结构不同,又分为伯尔丹式底火和博克塞式底火两大类。

伯尔丹式底火最早出现在美洲,在亚欧大陆盛行。其底火壳一般用铜或钢冲压而成,具备一定延展性。起爆药装入底火壳中,表面盖上盖箔片后嵌入弹壳底部的底火室内。为防潮和防腐蚀,底火壳内部、盖箔片上和底火与底火室配合缝隙内,一般还要涂一层虫胶漆。伯尔丹式底火本身不自带底火砧座(又称火台),因而要在弹壳底火室中央加工出一个突起,或嵌上一颗钢珠,击发时配合击针将起燃药挤燃,产生的火花冲破传火孔的封装,冲向弹壳里的发射药。因底火室中央有突起的底火砧座,故底火室通向弹壳内部的传火孔只能设置在底火砧座两侧,一般是对称的两个。伯尔丹式底火的优点是,其自身结构简单,但要在弹壳底火室内加工出火台,从而令弹壳生产工艺变得复杂。

博克塞底火(欧美民用复装弹) 伯丹底火(我国、俄军制式弹药) 边缘发火(.22 小口径专用,无独立底火)

博克塞式底火则自带底火砧座,其一般用金属薄片冲压而成,外形呈向内凹陷的三爪形。起爆药先压入底火室,再装上底火砧座,然后盖上盖箔片涂上密封漆。有了内置底火砧座,采用博克塞底火的枪弹弹壳底部不必另行加工出底火砧座,传火孔位置也位于底火室正中央。这种底火的结构与加工工艺比伯尔丹式底火复杂,但却令弹壳的加工工艺得以简化。