【枪械基础知识补全计划(1)】枪管是如何影响子弹精度的

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【枪械基础知识补全计划(1)】枪管是如何影响子弹精度的

2024-07-12 04:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

本文作者:EVIANNAIVE

感谢弦上的月、Jeanne Valkyrie Leithian提出的建议和提供的资料。

吉利服,狙击枪,只身潜入,孤胆英雄,狙击手总是精准,致命的代名词,而在我们对其的普遍印象中,他们总是携带者一支消声狙击步枪出现,或是孤身一人,或是伴随着观察手,而观察手手中则通常是一把精准射手步枪。无论是狙击步枪或是精准射手步枪,与普通步枪相比更长的枪管是其重要特点之一。故本文将简单探寻枪管对于枪械射击精度的影响。

在此之前,我们要知道枪械的射击精度是由多方面因素共同决定的,比如子弹型号和加工水平,枪械零件加工水平,枪械本身设计(机匣连接方式,自动方式等等),枪管设计与加工水平等。当然了,我们今天只简单探讨枪管的因素。

首先,研究枪械精度就要从理解子弹出膛过程开始。子弹位于弹膛内由击针或击锤击发,弹壳内的火药燃气迅速膨胀推动弹头飞行出膛,而枪管在此过程中承担着赋予弹头旋转出膛的能力,稳定弹道,提供弹头初速的功能,所以本文将从这几个方面解析。

枪管内部就这个样子

现代枪管的构造大致分为内管和外管两部分,外管通常不影响精度,但可能会被加工为螺旋状以提高散热效果和刚度,或是贴上碳纤维或其他材质防止枪管损伤。内管是直接与子弹接触的部分,加工有膛线,击发后弹头顺着膛线旋转形成弹道。缠距则是枪管中膛线旋转一周前进的距离。 比如1:7缠距的枪管就是说膛线旋转一整周前进7英寸。 而后面的数值越大,旋转的就越慢。 比如1:16缠距射出的子弹要比1:7缠距射出的子弹旋转的慢。通常缠距影响子弹的稳定性,不稳定的弹头,自然打不中目标。这有与枪管材质有关,枪管不仅必须有相当的硬度,还需要有一定的韧性,才能在高膛压的情况下产生较小形变,以稳定子弹的弹道平稳。这就要求枪管材料必须过关,现代枪械膛压通常在50000psi或以上,枪管都能支持数千发甚至数万发的射击,挂个砖头或是水壶其实问题不大。

而其中最直接关系精度的,是子弹的初速,也就是出膛速度,发射药燃烧充分后,推动子弹出膛,明白这个简单过程后,我们不难得出,发射药燃烧越充分,弹头的出膛速度越快的结论,所以很容易就能得出枪管越长初速越高,枪械精度越高的结论。

可事实如此吗?

大部分情况下当然不错,不然也不会有无托设计了,但需要加上一些限制条件才能成立。在此基础上,长枪管确实能使发射药燃烧更充分,但是,随着发射药在枪管内的进一步燃烧,假设枪管过长,就一定会在某一点时弹头前方的空气阻力与后方的火药燃气的推力相当,而超过了这一点,弹头遭遇的阻力就会大于推力,子弹的初速也就因此下降。故此,因为口径和装药量的不同,超长枪管的子弹初速会不同程度下降,这就是我们见到VSS狙击步枪的枪管总是小一号的原因,因为VSS使用的9×39mm亚音速弹装药量为了消声低于普通子弹,所以不需要那么长的枪管,发射药便能燃烧充分,再加长枪管反而会起反作用。当然了,枪管长度主要取决于弹药种类,并不是越长越好。当然了,这也于枪管本身的质量和工艺相关。引用一个Tac Ops公司的研究结论:城区作战选用457-508mm长的枪管最佳,首选长度457mm。Tac Ops公司以一根660mm的枪管研究发现,每次削减一英寸,减到508mm时发射药可以完全燃烧充分而初速不减,减到457mm时子弹初速也只减少9.8m/s。

刚才讲了通常情况,现在讲一些特殊情况,就近距离来说,枪管长度和射击密集度形成的函数图像是波动的,存在多个拐点,总体而言呈上升趋势即密集度变差,这也与自动方式和机匣连接方式有关。而在实际上,一百米距离左右,短浅管和长枪管精度相差甚少,实际使用相差不大,增长枪管还会影响携行和部署,最重要的,增加成本。 

回归到枪管本身的设计和制造,长枪管相较于短枪管射击时振幅相对大,对精度的影响也更大,枪管厚度也有影响,通常来说,厚枪管的振幅则更小。但在设计时考虑到枪械整体设计和人机功效,设计师会做出权衡以达到最佳的作战效能。而普通的猎枪或竞赛步枪,设计上则可以更激进,不比向军用步枪一样追求平(成)衡(本)。不过即便是普通军用狙击步枪,其枪管的制作工艺也高于普通枪管,首先是材料不同,如同上文提到的,硬度,韧性要求都更高,不仅是加工精度,在生产环节的工艺也相比普通枪管要求更高,通常会采用冷锻加工,在热处理环节也有差别,通常是高度保密的。

而在枪械或者火炮的使用过程中,枪管状态也会不断下降,通常表现为内膛表层金属材料磨损导致的内膛截面阴线、阳线半径的扩大,即膛线磨损。或者是由于所受机械压力作用、火药烧蚀作用及热 应力作用等不均匀,导致局部裂纹、烧蚀坑及镀铬层剥落等,即內膛烧蚀现象。这会随着枪械不断使用而累积,通过影响子弹与膛线的贴合程度来影响子弹飞行的弹道,最终导致枪械精度下降。其次枪管内火药积碳也会对子弹出膛状态产生影响。总结下来,枪管烧蚀主要由热,化学和机械三个方面引起的,其中热和化学因素影响较大,研究表明,内膛沿径向温度梯度很高,因此存在很大的热应力,从而容易导致内膛开裂或加剧裂纹展开。化学因素方面,由于火药燃气中大量存在的CO,CO2,H2,H2O,N2等物质与相关材料发生反应,加剧枪管烧蚀,内膛可能产生渗碳现象从而加剧枪管磨损。

总结一下,枪械作为一整个系统,精度问题不只是取决于枪管,还有枪械设计,子弹,甚至是使用方面的因素,总之,对于我们来说,软弹,水弹,就算是6mm反物质步枪,都不用考虑这个问题。主要看风速和风向。

参考资料

枪管寿命技术研究-石立雄

沈超,周克栋,陆野,乔自平.内膛损伤枪管对内弹道性能和弹头出膛状态的影响研究.兵工学报

轻兵器

维基百科

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数据好会出后续的(大概)

可以催更,舰船战史不行(波波沙开学了)



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