在本文转载自handsomedevil《如何让子弹飞——远距离射击的奥秘》 在探讨怎样让子弹飞得更远之前,我们先要了解子弹是怎么发射出去的。子弹通常由弹丸、弹壳、底火和发射药组成。弹丸俗称“子弹头”,通常由被甲和弹芯组成。被甲主要作用是保护弹丸,避免其因火药燃烧的高温而产生形变,同时加强弹丸对目标的侵彻能力。弹壳内部装有火药,前端与弹头相连,后端装有底火。在弹壳底部有一个底火砧,作用类似打铁砧,其两侧有2个导火孔。底火通常装在底火巢里,上面掩盖着一层防潮锡箔。近年热播的战争题材影视作品中,有不少远距离狙击的情节。比如《永不磨灭的番号》中,团长李大本事用有效射程460米的38式步枪,击毙了1000米之外鬼子兵。文艺作品少不了夸张和虚构,往往源于生活高于生活。那么,实战中进行超远距离狙击有哪些方法?影视剧中的情节又是否有合理性呢? 子弹怎么飞 在探讨怎样让子弹飞得更远之前,我们先要了解子弹是怎么发射出去的。子弹通常由弹丸、弹壳、底火和发射药组成。弹丸俗称“子弹头”,通常由被甲和弹芯组成。被甲主要作用是保护弹丸,避免其因火药燃烧的高温而产生形变,同时加强弹丸对目标的侵彻能力。弹壳内部装有火药,前端与弹头相连,后端装有底火。在弹壳底部有一个底火砧,作用类似打铁砧,其两侧有2个导火孔。底火通常装在底火巢里,上面掩盖着一层防潮锡箔。
![]() 子弹依靠激发火药产生的气体飞行。根据子弹内火药不同的作用,可以分为起爆药和发射药2种。起爆药用来点燃其他火药,敏感性极强,通常用来做底火;发射药顾名思义,是用来发射弹丸,装在弹壳内部。一般情况下,子弹击发过程如下:枪支撞针在枪机撞针机簧的作用下,猛力向前撞击子弹的底火,弹壳内底火砧承受撞击力。撞针与底火砧夹击之下,底火的起爆药被触发,火焰通过导火孔进入装药室引燃发射药,发射药燃烧产生大量气体。这些气体向弹底和弹壳各方面施加压。但由于子弹后面被枪机紧紧闭锁,弹壳的弹壁有比较厚,只有弹丸方向的阻力较小,在气体压力推送下,弹丸在枪膛内迅速向前移动,直至飞出枪口。 出膛的弹丸飞行0.3至1.5米后,便不再受到火药推力的作用,在重力和空气阻力等作用下,做惯性作减速飞行,其运动轨迹是一条抛物线。而这条抛物线轨迹上,子弹水平方向上运动的最远距离就是枪支的射程。但由于子弹速度不断减小,因此飞行一段时间后子弹杀伤力便不足以摧毁目标。因此,便引入了有效射程这一概念:枪支能够有效命中目标并且能够有效摧毁目标的距离。有效射程会因枪支类型不同而不同,比如56式半自动步枪,发射的7.62mm枪弹虽然在1500米外还有杀伤力,但其实400米外对人体目标基本上就难于命中了,因此其有效射程只有400米;而是用同一弹种的56式班用机枪,作用是以扰乱性射击压制敌人。因此尽管其在800米距离上都难于命中人体,但800米也算有效射程。 在影响有效射程的诸多因素中,最重要的便是初速。初速是指,弹头脱离枪口瞬间的运动速度。初速越快,弹丸水平飞行时间就越长,射程也就越大。而影响初速的主要条件,则有弹丸重量、弹丸形状、起爆药和发射药的品质等。其中,起爆药和发射药很值得一说。
![]() ![]() 火药有门道 前文提到,起爆药是用来点燃发射药的。这种火药在弹丸底火上,含量有限,但敏感度很高。其受到外界轻微撞击或温度不太高时都可能被引燃甚至爆炸。按照组成分类,起爆药有单质起爆药、混合起爆药及复盐起爆药三类。按激发方式分类,起爆药有针刺药、击发药、摩擦药及导电药等。
![]() 近现代枪械中,常用的单体起爆药是雷汞。雷汞是一种呈白色或灰色的晶体,对火焰、针刺和撞击有较高的敏感性,是最早大规模应用的起爆药。近代以来,其一直是雷管装药和火帽击发药的重要成分。但雷汞有剧毒,安定性相对较差。含雷汞的击发药容易腐蚀枪膛。因此,其逐渐被叠氮化铅等所代替。 叠氮化铅,简称氮化铅,其常见的有ɑ、β两种晶体型态。ɑ 型氮化铅是一种短柱晶体颗粒,耐压性和安定性良好,起爆能力强。β型氮化铅是针状晶体,在晶体形成过程中存在不安定的自爆现象。为了让氮化铅性能更加稳定,工程人员选用良好的晶形控制剂以改善晶体形状,相继开发了胶体氮化铅、糊精氮化铅、羧甲基纤维素氮化铅等,以适应各种武器的要求。 三硝基间苯二酚铅,又称斯蒂芬酸铅,也是一种常用起爆药。其是黄棕色棱柱形晶体,对火焰敏感性和起爆性都小于雷汞。其腐蚀性很小,也被称为无腐蚀击发药,常与四氮烯混合代替雷汞。不过,其容易因静电引发事故,需作钝化处理。四氮烯,又称特屈拉辛,是一种淡黄色楔形晶体的弱起爆药,对机械激发较敏感,常与三硝基间苯二酚铅混合,用作针刺药组分和无腐蚀击发药的敏感剂。二硝基重氮酚,即DDNP。其呈黄绿色或棕紫色,有针状、片状和球形3种聚晶体形态。其密度低,耐压性差,但对机械激发敏感度比雷汞低,起爆能力强。
![]() 上述起爆药都是常用的单体起爆药。为了适应各种不同武器,工程人员还开发了混合起爆药和复盐起爆药。前者由两种或多种单体起爆药混合组成,也可混入氧化剂、可燃剂、钝感剂和粘合剂。后者则由两种或两种以上单体起爆药,通过共沉淀等方法制成。复盐起爆药既有原单体起爆药的性能,又有综合的效果,如氮化铅与斯蒂芬酸铅共沉淀后,新起爆药威力大且敏感度良好。目前,复盐起爆药的发展前景较广阔。 说完了起爆药,再说发射药。前文提到,发射药为子弹提供动力,因此其通常敏感度较低,在正常条件下被引燃后不爆炸,仅能迅速发生高热气体又不破坏枪膛内壁。常用的发射药是各种无烟火药,按其成分又可分为单基火药、双基火药、三基火药等。现代军用枪弹的发射药大多为双基火药。工程人员又将物理技术引入发射药的制作过程,通过改变发射药的形状和内部结构(如将发射药内部制成疏松多孔的结构),加快发射药的燃烧速度。根据不同的弹道性能,发射药可制成管状、带状、片状、球状、粒状、梅花状等不同形态。要让子弹飞得更快、更远,就需要研究起爆药与发射药对弹丸的作用,以及在起爆药和发射药推动下的弹丸如何在枪膛中运动。这就产生了一门专业的学科——内弹道学。
![]() 内弹道的奥秘 内弹道学是弹道学的一个分支,其主要是研究枪炮发射过程中枪炮膛内的火药燃烧、物质流动、能量转换和枪炮弹丸的运动等规律以及其他有关现象的学科。射击时,枪炮膛内包含多种运动形式:在火药作用下的弹丸、燃气及药粒沿身管的运动,线膛武器的弹丸旋转运动,密闭类型身管武器的身管后坐运动,半密闭类型身管武器火药燃气从尾喷管流出的运动,身管的后坐运动等。因此,内弹道学是一门涉及化学热力学、传热学、燃烧理论、气体动力学及固体力学等领域的综合性应用学科。 理论山的内弹道学如此复杂,我们不妨简而言之。前文提到,弹丸飞离枪口的初速是影响射程的重要因素。内弹道学就是研究弹丸在枪管里怎么飞,说白了就研究影响初速的条件。上文提到,起爆药和发射药燃烧产生气体(燃气)推动弹丸前进。弹丸前进时,弹丸后的空间逐渐变大,燃气体积变大,弹丸所受压力逐渐变小。因此,火药转化成燃气的速率与弹丸后空间增加的速率,是一组矛盾的变量。前者使燃气压力增大,后者使燃气压力变小。可是,弹丸要获得高初速,就必须在长度有限枪管内迅速从静止状态加速到最大,因此弹丸后空间增加的速率极快。这就对火药转化为燃气的速率提出很高的要求。火药燃烧过快,弹丸还没飞出枪管火药就烧完了,燃气压力也随之降低;火药燃烧过慢,燃气压力还没达到可用的最大值,弹丸还未来得及加速就已飞出枪口。
![]() 为了解决上述问题,工程人员采用多种方法,尽可能使火药转化成燃气的速率与弹丸后空间增加的速率达到平衡。前文提到多种起爆药和发射药。工程人员依据枪械设计指标,选择不同的“起爆药+发射药”的搭配,同时将发射药设计成不同形状,以保证火药充分燃烧。他们通常对两大技术指标进行考量。一是弹道效率,即弹丸飞出枪口瞬间,“燃气完成的总功”与“火药燃气总能量”的比值。二是示压效率,即弹丸飞出枪口瞬间,“燃气完成的总功”与“炮膛工作容积和枪膛内最大压力的乘积”间的比值。枪炮类身管武器的弹道效率一般约为20%至30%,示压效率则在0.5至0.75之间。同时,工程人员还在枪管上下功夫,通过加长枪管长度、设计不同类型的膛线、改变枪械口径等方式,增加燃气在枪管内对弹丸的作用时间,以提高弹丸初速。另外,子弹的体积、形状、重量,也是影响初速的因素。弹壳体积较大,就能容纳更多的发射药,保证燃气供应。如何设计弹丸,则涉及到了外弹道学的相关理论。 如何让子弹飞远 外弹道学主要研究弹丸或抛射体在飞行中的受力状况,弹丸质心运动、绕心运动的规律及其影响因素,外弹道规律的实际应用等。其涉及理论力学、空气动力学、大气物理和地球物理等基础学科领域。简而言之,外弹道学就是研究子弹出膛后怎么飞的学科。
![]() 弹丸的空气动力与空气的性质(温度、压力、粘性等)、弹丸的特性(形状、大小等)、飞行姿态以及弹丸与空气相对速度的大小等有关。反应弹丸受空气影响的重要指标,叫做弹道系数。弹道系数越小,弹丸阻力也越小,对增大射程越有利。决定弹道系数的指标有弹径、弹重、弹丸所受空气阻力等。在相同条件下,弹丸口径较大,弹头的质量也越大,其出膛后受横风等自然条件影响也就越小。同时,增加弹丸的长细比、选用高比重材料制造弹丸,也减小弹道系数。例如枣核型弹,其改善了弹头、弹尾形状,减小了空气阻力。采用底部排气技术的底部排气弹,进一步提高了弹底压力。采用钨、铀等高比重材料的弹丸,不仅增加了初速和射程,还提高了穿甲能力。 综上所述,在技术上实现“提高射速,增大射程”的效果,需要在子弹和枪械两方面下功夫。一是改进枪弹,选择性能可靠良好的发射药和起爆药,同时采用大型化的弹药。二是选择与大型弹药相匹配且性能稳定的枪械。目前,各国用于远程射击的枪弹,往往都是大型化的细长型弹药。世界上几种主要远程射击枪弹: 0.375/0.408型CheyTac枪弹、勃朗宁0.5型枪弹、巴雷特0.416型枪弹、斯太尔0.46型枪弹,弹径都在9毫米以上,弹头重量都超过了24克。各国采用的远程狙击步枪,也都是大型化、大口径、长身管的反器材武器。例如,美国的M107式12.7毫米狙击步枪,全枪长1.45米,枪管长737毫米,空枪重12.9千克,有效射程1800米。英国的AS50式12.7毫米狙击步枪,全枪长1.37米,枪管长692毫米,空枪重14.1千克,有效射程1500米。
![]() 既然选择弹药对增加射程很重要,那么像电视剧《永不磨灭的番号》里那种通过在弹头上刻螺纹、同时抬高射击角度,来增加射程的办法是否可行呢?我们不妨逐条分析。在弹头上刻螺纹,目的无非是想增加弹丸在枪管内的旋转以提高初速。但制式武器不是手工作坊的产品,其设计需要经过严格计算,加工也有严格的工业标准。因此,用手工在制式弹丸上刻画,只能破坏事先设计好的弹体,不仅影响弹丸在枪管内的受力,还让弹丸飞行轨迹更加不规则,反而影响射程和精度。抬高射击角度虽可在一定程度上增加射程,但精度损失却很大,是得不偿失之举。电视剧中八路军用射程460米的38式步枪击毙1000米外鬼子兵的情节,在现实中极难出现。当然,进行“超有效射程远距离狙击”的战例是存在的。
![]() ![]() |
|