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中美俄中小口径枪弹发展思路探讨

 合金弹头 2024-01-13 发布于北京

 几年前,美国人公布了新一代枪弹——6.8×51mm枪弹。通过超高膛压、铜-钢复合弹壳等手段,实现了美国人核心目标——高穿透/侵彻力。大胆而激进的枪弹设计,让世界为之震惊。

几天前,俄国人也公布了自家的新一代枪弹——6.02×41mm弹。尽管具体手段不同,但俄国人同样用尽心机,以实现核心目标——高穿透/侵彻力。俄国新枪弹的性能丝毫不亚于美国6.8mm枪弹。

我国一向重视枪弹的高穿透/侵彻力。中国特色5.8mm枪弹向来以穿透/侵彻力一绝群雄而闻名。如今美俄都公布了下一代枪弹计划,且穿透/侵彻力或潜力优于我国的5.8mm枪弹。

美俄为何需要猛然提升枪弹穿透/侵彻力?美俄,尤其是俄国新枪弹设计有哪些独到与可取之处?对我国的枪弹设计有何启发?在我看来,我国枪弹设计该何去何从?本文将一一为您揭晓答案。

注:新技术向来有争议。本文作者及老王对美俄新枪弹持高度赞同态度。文中观点无论如何客观,终究是一家之言,请大家不要太上头。


本文包括但不限于以下内容:

全员恶人,啊不是,是全员钨芯:钨芯穿甲弹遍地走的时代到来了;
什么叫做世界唯一超级大国啊?枪、镜、弹,我全都要搞最牛皮的,要的就是一个豪迈;
都说毛子科研不行了,但这次真是俄国人给我们开了个大眼:6.02×41mm性能之强,令人震惊;
感谢俄国人第一时间共产主义了他们的新专利:这下终于能把6.02×41mm弹看光了;
逆天属性:1000米还能超音速,外弹道好,才是真的好;
相比于老一代初速1150m/s的6×49mm逆天弹,俄国的新弹思路其实更合理一些,前者纯·大力出奇迹;
中美俄三大小口径枪弹的今天:5.45mm、5.56mm弹潜力基本上挖掘完毕,5.8mm弹还有潜力可挖;
关于70/80年代我国专家就尤其青睐6mm口径这件事,确实很有前瞻性;
面对美俄的新举措,我们可能会怎么做?答:个人建议步枪轻机枪继续深挖5.8,通机上8.6/.338吧;
防弹插板确实能拦住.338/.50,但你拦不住:真以为.338/.50弹头传递给插板的冲击就相当于心肺复苏术?


古有矛盾之争,今有弹甲对抗,人类总是千方百计地想要干掉对手并全身而退,从而促使这两类装备在悠久历史中不断发展、螺旋形上升。

美帝有M995、M993钨合金穿甲弹,近期又宣布6.8×51mm通用弹及与之配套的枪械赢下了NGSW项目。

俄罗斯也有7N24、7N39,上周还高调公布了性能惊人的6.02×41mm高侵彻力枪弹。

相比之下,我国的5.8mm枪弹性能又如何?又该以何种举措响应美、俄的动作?


正文

 

随着小口径化浪潮席卷轻武器领域,单兵轻武器的战斗效能有了很大的提高,各型自动步枪和轻机枪变得又轻又准,相较于使用7.62×39mmM43弹的武器有明显优势。

又随着个人防护设备的飞速发展,防弹衣在甲、弹之争中占尽优势,枪弹的发展于是就遇到了非常矛盾的问题:

主流的小口径枪弹如5.45×39mm和5.56×45mm,它们的潜能基本已被开发殆尽,终点效应已经不可能有大幅度提高。为了可靠杀伤穿有现代防弹衣的敌有生目标,必须在使用高侵彻力弹头的情况下,增加枪弹的动能和块头;而过大的动能往往意味着更大的后坐冲量和重量,又会使武器的可控性下降,且一定程度上丧失了小口径的轻便优势。

面对迅速发展,性能强悍的单兵防护器材,中俄美都相继推出了表现不俗的步枪和机枪用高性能枪弹:

财大气粗的美帝在SEP计划里为5.56×45mm和7.62×51mm口径研发了M995及M993钨合金穿甲弹,极大地提升了5.56和7.62mm枪弹对单兵防护器材和轻装甲车辆的威慑力。近期美帝宣布6.8×51mm弹及与之配套的枪械赢下了NGSW项目,鉴于新6.8mm枪弹在保持高膛口动能情况下还拥有初速、存速、断面比能等诸多优势,可以预计美帝下一代班组武器将对当前的单兵防护器材造成威胁。

△ NGSW竞标企业及样品

俄罗斯也在强化枪弹侵彻力方面绞尽脑汁,将5.45×39mm枪弹由7N10、7N22一路加强到钨合金的7N24及神秘的高性能7N39弹,并在其它方案上积极探索不曾懈怠,几天前又高调公布了外弹道表现和穿甲能力极其耀眼的6.02×41mm高侵彻力枪弹,顺带把AK-12升级成了AK-22。

△ AK-22自动枪

我国的5.8×42mm枪弹作为后起之秀,是站在美、苏肩膀上所摘取的小口径化硕果,我们当年竞争的方案多、论证的时间长、考虑的因素全,拥有后发优势。在成功挖掘出5.8mm弹的口径和能量储备潜力后,我们也推出了性能优异的DVC12式钨合金穿甲弹,其侵彻力甚至优于性能本就强悍的53式7.62mm穿甲燃烧弹。


美帝下一代班组武器

 

2017年美帝启动了NGSW(下一代班组武器)计划,旨在寻找新武器系统来替代已有数十年历史的5.56mm武器系统;去年4月,美帝授予SIG Sauer(西格·绍尔公司)合同,SIG将制造NGSW(XM7步枪、XM250自动步枪、6.8mm通用弹)以取代美帝近战部队的M4A1、M249 SAW和5.56mm枪弹。我不想对美帝的选择发表评论,但是6.8mm弹的后坐冲量和膛压的确过大,个人的主观看法是这种弹药不能令人满意,参数上有优化的空间。

△ 有一说一,NGSW的颜值很行

美帝的新武器系统确实非常的先进——既配有将激光测距仪、光学瞄准镜、数字显示叠加和弹道计算系统等融为一体的集成火控系统(Vortex Optics公司的XM157),用装备把大量普通士兵变为人均神枪手;又使用具有超高膛压、高弹道系数的6.8×51mm通用弹,让短枪管(330mm)武器拥有了相当高的枪口初速和动能,保证了甲弹对抗中弹的潜力。美帝的每一项技术措施都很有前景,明显增加了枪械的有效射程和杀敌效率。

△ XM157

△ 民用版.277 SIG Fury弹的尺寸数据

.277 Fury弹的整体尺寸与7.62×51mm枪弹接近,但口径较小,斜肩部也有明显的不同。早期它的弹壳由“三件套”组成,即弹壳主体、底座和固定垫圈。其中黄铜弹壳囊括了弹壳的口部、斜肩部和大部分体部;由不锈钢制成的底座则是带有小部分体部的弹壳尾部,可对弹壳后端进行加强,有助于抵抗该区域过高的燃气压力;铝制固定垫圈则将不锈钢底座和黄铜弹壳机械联结在一起,击发时弹底压力会让它们锁的越来越紧。


△ SIG公司的2020年产品图册

2022年另一种弹壳被公开,其重大变化是取消了固定垫圈。

△ 弹壳剖视图

.277 Fury弹的膛压非常高,而且所装配弹头的弹道系数也很高,故在短枪管上能获得很好的外弹道表现。根据SIG公开的数据,这种枪弹使用G1弹道系数达0.508的140gr(9.07g)弹头时,可以在406mm枪管上打出914m/s的初速度,弹头在300码的落速为747m/s,存能足有2533焦耳。当然铅心的.277 Fury弹药不可能击穿高等级防弹衣。

△ 弹道平直度和存速能力颇佳

军方试用的6.8mm XM1186通用弹利用了EPR技术,是一种类似M855A1和M80A1结构的增强侵彻性能型弹药,有如下特点:

1、相较5.56mm弹药,大大提高了对硬目标的侵彻能力;

2、对软目标和近距离作战性能提供更好、更稳定的效果;

3、对所有类型目标的稳定有效射程均明显提高;

4、对大多数目标都非常有效,是真正的“通用”弹;

5、弹头无铅。

△ XM1186通用弹

△ 通用弹、M80A1、M855A1弹头对比

EPR弹毕竟不是穿甲弹,故6.8mm通用弹不能击穿NIJ4防弹衣,即便采用钢心穿甲弹头,这种弹药也未必能对NIJ4构成有效威胁。而一旦用上了精心设计的钨合金穿甲弹头,该弹将在近距离对高等级防弹衣造成破坏。


新型AK-22和6.02×41mm枪弹

 

苏联和俄罗斯作为轻武器大国,自然也在提高弹药效能方面进行了很多研究,此前的苏联试验型6mm嗑药弹就是很有想法,却又用力过猛的典型代表,结局自然是显而易见的。

△ 6mm枪弹

可能是由于轻武器领域人才的流失,俄罗斯在新枪和新弹方面没有太大建树,可以说是吃了30年苏联老本。新型AK-12自动枪就是很好的例子,不提也罢。

今天(其实是12月15日写的)早上刚打开电脑,就看到一群俄罗斯网友激烈讨论着新式AK-22自动枪和新型的“高侵彻力轻武器弹药”,即6.02×41mm枪弹。细看之下,这种枪弹具有很多非常突出的性能,属性之强甚至令人感到震惊,更加符合我对20年代完美步枪弹的预期。

△ 毛子的大新闻

△ AK-22及新弹

根据卡拉什尼科夫杂志的介绍,俄罗斯武器制造商尝试探索一种具有新弹道性能的枪弹方案。早在2020年,图拉弹药厂和卡拉什尼科夫集团就对该课题进行了研究。

在第一阶段,他们对6.7×45mm、6.5×39mm和6.02×41mm这些有发展前途的弹药规格进行了大量计算,后续试验表明6.02×41mm口径是最理想的,故选定了后坐冲量和侵彻力综合最优的6.02mm枪弹。

△ 6.7×45mm、6.5×39mm和6.02×41mm枪弹

卡厂在AK-12的基础上研制出了使用6.02mm枪弹的AK-22,该枪弹匣与5.45/5.56/7.62版本都有肉眼可见的不同。除自动枪外,还研制了使用6.02mm枪弹的半自动狙击步枪,美其名曰Mini-SVCh(мини-СВЧ)。迷你SVCh的结构与7.62mm SVCh类似,但明显更轻便、紧凑。

△ SVCh与Mini-SVCh

鉴于毛子朋友还第一时间共产主义了该枪弹的新专利(12月12日注册),因此可以准确而详细地分析这种枪弹方案,在翻译和研究了半天之后,结果如下。


总述及思路

 

弹药为穿甲弹,长度为55-63mm,采用锥度为1-1.5°的瓶型弹壳。弹壳尺寸参数为:长度39.5-42.5mm、底缘直径10.7-10.9mm、斜肩处弹壳体部直径为10.1-10.4mm、弹壳口部直径为6.6-6.9mm,弹壳内部容积不小于1.9cm³。弹头带有穿甲弹心,其弹尖+弧形部长度等于2.5-3.5倍口径,圆柱部长度为0.8-1.5倍口径,加上尾锥部,弹头全长合计3.4-5.5倍口径,质量为4.5-8g。专利技术成果是创造出了一种供轻武器使用的低冲量中间威力弹药,(注意这个词,后文会反复出现)具有高侵彻力、高外弹道性能和破防(单兵防护设备)距离,同时能保证舒适的后坐冲量和武器尺寸。

△ 专利首页

发明所述轻武器弹药,设计用于杀伤300米内有单兵防护和未受防护的敌方有生力量,以及位于轻装甲和非装甲技术设备中的人员。

随着单兵防弹设备的发展,俄罗斯联邦的制式口径中间威力弹药不足以有效地杀伤身披新甲的敌方人员。原因是弹药效能受现有口径的几何尺寸所限,以及不可能制造与制式弹药有不同内、外弹道值的新弹药。

货真价实的大威力步枪弹可以对付常见的防弹衣,但通常只能以单发模式射击,然而毛子就是想要用发射低冲量枪弹的单兵自动武器进行突击行动,故对单发步枪和连发不可控的自动枪无感。

无论是9mm、5.56 NATO或者是采用硬质合金弹心的新型5.45mm7N39,它们后坐冲量+穿透力的综合数值均令毛子失望。毛子意识到,7N39已经将5.45×39mm枪弹的潜力挖掘到差不多极限了,5.45mm的小身板没法办实现更高穿的愿望,因此只能采用更大的枪弹。

△ 俄罗斯的防护标准

此外,子弹的首选口径为6.02mm。

相比之下,我们国家的5.8×42mm枪弹是不是显得很有先见之明?


技术特点

 

如下文图1、图2所示,1-15为枪弹的各组成部分。枪弹全长在55-63mm范围。

△ 图1是高侵彻力轻武器弹药的装配图

全长低于55mm的枪弹难以装配下必要的高侵彻力元件,因为满足高外弹道性能和破防距离的弹头会比较长。而长度大于63mm则会增加后坐冲量,使人体感不适,也影响到射击精度。


△ 6mm Creedmoor弹很长,和6.02mm弹自然不属于同一概念

瓶型弹壳1最有利于提高弹头4的初速度,1-1.5°的锥度能确保抽壳的可靠性。

如果弹壳的长度小于39.5mm,就无法装填下足够多的发射药3,如果长度大于42.5mm,则会导致火药过量消耗。

弹壳底缘7的直径不足10.7mm会使退壳机构的设计难度更大,或降低该机构的工作可靠性,直径超过10.9mm将不必要地增加弹壳的重量和内部容积。

弹壳体部6在斜肩部8上的直径小于10.1mm会扩大其“瓶形系数”,从而部分降低了弹头4底部必要的火药燃气压力,并将它重新分配到弹壳的体部6内壁,最终降低了弹头的初速,外弹道和穿甲性能。直径超过10.4mm会影响到武器自动机的动作,因为弹壳外壳的锥度很小,可能会导致出现不理想的状况,如卡壳等。

弹壳口部(颈部)9直径小于6.6mm会减小子弹的口径,从而使其性能参数下降,而直径大于6.9mm则会增大口径,导致武器的后坐冲量增加。

弹壳的内部容积低于1.9cm³则不可能装下必需的发射药,弹头就没有足够威力,无法保证高外弹道特性和破防距离。

△ 图2是图1所示弹药的标准穿甲弹头装配图

带有穿甲弹心5的高侵彻力弹头4有一个细长的弹尖+弧形部10,如果它的长度小于2.5倍口径,会增加空气阻力;如果它大于3.5倍口径,则显得过度“锐利”,增加了与倾斜障碍物接触时发生偏转的可能性。专利在此处的措辞是с бронебойным сердечником,即BS。

如果弹头的圆柱部11小于0.8倍口径,会降低在出膛时的弹道稳定性;如果大于1.5倍口径,则会加剧枪管磨损并降低初速度。注:圆柱部也叫导转部,是密封枪管,保证弹头沿膛线获得正确旋转运动的部位。

弹头尾锥部12为截断的锥形,向后端逐渐变细,这样可以将穿甲弹心和护套13(如果有的话,也没说是不是铅套)约束在弹头壳14中,而不会使弹头在射击时因惯性载荷的作用而解体,而且由于弹头尾端15的空气紊流减少,还可以增加直射距离。注:弹头以亚音速飞行时,尾部涡流阻力占飞行阻力的很大部分,为减小涡流阻力,一般将弹头尾部制为截锥体,半锥角约为6-9°,半锥角过大将使空气附面层和弹尾分离,产生涡流。

因此,弹头全长应为3.4-5.5倍口径。长度小于3.4倍口径会减小穿甲弹心5的尺寸和重量,无法确保弹头达到必需的射程,而长度大于5.5倍口径则会导致弹壳的药室容积过小,无法装填足够的发射药以确保弹头的最佳飞行速度及其外弹道特性,因此,在击中防护装置(无论是防弹背心还是包括轻装甲在内的各种外部技术设备)时,会降低杀伤敌人的概率。

弹头的质量在4.5-8.0g之间。如果质量低于4.5克,其撞击冲量将无法保证所声明的技术效果;如果超过8.0克,则需要使用威力更大的特殊发射药,这将是其下一阶段发展和继续改进的事。

因此,这种高侵彻力轻武器弹药应当能在5.45mm和7.62mm口径弹药之间占有一席之地。与前者相比,它的外弹道和破防能力明显更强,与后者相比,它的后坐感更舒适,所用武器的尺寸和重量要小得多。

首选口径虽为6.02mm,未来也可能会朝着其它几个方案调整,但弹药的几何参数和其他参数仍将维持在上述范围内。


逆天属性

 

为了证实该技术的优越性,毛子进行了一系列的综合试验工作,结果如下表所示:

△ 300米能85%击穿10mm 2P装甲钢板

需要注意的是,2P并不是普通的钢板,而是一种性能相当不错的高硬度类装甲钢板,其HB值明显优于美标RHA,接近HHA。毫无疑问,2P装甲钢的抗弹性能也是大大优于美标RHA的。根据MIL-DTL-12560K规范,厚度为6.35-15.85mm的1级RHA的HB=340-390,而10mm厚度2P装甲钢的HB值一般在450左右,优于美帝标准;薄2P钢板的硬度更大,可以达到500+

△ 2P:RHA就是个渣(370S为瑞典产装甲钢)

中间威力弹(指6.02×41mm新弹)在300米对10mm 2P钢板有85%的击穿率——这是一个很恐怖的数据,事实上已经优于7.62×54mmR B-32弹的穿甲指标——大屁股穿燃弹的指标为200米击穿率≥80%。但指标是一回事,实际又是另一回事,B-32的实际表现能优于指标值,因此不宜说6.02mm弹的穿甲(装甲钢板)性能优于7.62mm B-32。如图,B-32在试验中对300m射程,HB=453的10mm 2P钢板的击穿率亦为85%,对HB值为439的稍软钢板则全数贯通;对200m射程,HB=474的10mm 2P钢板的击穿率也有90%。7.62mm全威力穿甲弹依然能大力出奇迹。

△ B-32:2P也是个渣

我想6.02mm弹的真正优势在于击穿高等级防弹衣,因为其特殊穿甲弹心的硬度很高,故面对防弹插板时会更有希望破防。例如在国外up主的测评中,俄6B23-1防弹衣能挡住极近距离发射的.30-06 M14A1 API、.308 P80 AP,但却被短枪管发射的5.45mm钨合金穿甲弹击穿。

△ 6B23-1使用6.3mm防弹钢插板,6B23-2使用陶瓷插板故更轻

真正值得吹嘘的是6.02mm弹逆天的外弹道性能:

△ 图3是拟议和现有制式枪弹的弹头存速-射程曲线图

△ 图4是拟议和现有制式枪弹的弹头存能-射程曲线图

5.45×39mm枪弹的外弹道性能是不错的,这得益于弹头优秀的空气动力学形状。6.02mm枪弹则继续在弹形系数和弹道系数上优化设计,将弹头的存能和存速实力堆到了一个恐怖的境界——900米存能500+焦耳,1000米仍明显超音速!!我知道这不公平,但我还是想用88式狙击步枪(重弹)和SVD狙击步枪(LPS/7N14)与之相比,因为这很直观:

△ 5.8mm重弹和大屁股弹的存速曲线图

△ 存能曲线图,5.8和LPS弹为射表值,7N14狙击弹为试验值

显见6.02×41mm在存速存能方面狠狠碾压了全威力的大屁股弹,1000米处弹头的动能甚至优于LPS弹,接近7N14狙击弹!6.02×41mm虽然和我国的5.8×42mm枪弹在弹壳尺寸上较为接近,但6.02mm弹针对性地特别优化了很多属性,因此两者不宜相提并论。

有很多网友看到6.02mm弹出色的外弹道性能,马上联想到了霍纳蒂出品的6mm ARC(Advanced Rifle Cartridge)。6.02mm弹和6mm ARC解决外弹道性能的思路类似,都在“小巧玲珑”的基础上采用高效、高弹道系数的重弹头提高飞行性能,但6.02mm弹的表现更胜一筹。除此之外,6mm ARC的定位是“理想的狩猎、比赛射击和个人防卫弹药,也适用于军事和执法领域等”,都是些Target/Match型高精度弹药,暂无高侵彻力弹药,这和6.02mm致力于穿甲破防形成鲜明对比。6.02mm枪弹也更加修长,从颜值上战胜了6mm ARC。

△ 6mm ARC的尺寸图

根据弹道计算器粗略估算(参照毛子射表取750mm汞柱),6.02mm弹在700米内的G7弹道系数达到了约0.269,700米外由于速度衰减太大,弹道系数自然发生了一定改变,导致实际落速明显高于计算值;同样的,计算其G1弹道系数在1000米内约达到0.53(吻合度不说99%也有99.9%),优于霍纳迪公司官网公布的同等格令数6mm ARC弹数值。103、105和108gr ARC弹头的G1(G7)弹道系数分别为0.512(0.258)、0.530和0.536(0.270)。

△ 4种不同ARC弹的参数

△ 3种ARC弹的外观

正因6.02mm弹有非常优秀的外弹道和终点弹道性能,故专利称:“可见,这种发明克服了此前技术水平的局限性,创造了一种6.02mm新口径高侵彻力中心发火式轻武器用中间威力枪弹,通过其外形尺寸可将其归类为小口径中间威力弹,这使其有可能用于卡拉什尼科夫自动枪等自动武器。”


参数分析和猜测

 

已知该弹实锤为6.02×41mm,则弹壳长度约为41mm。根据实物图,利用测绘手段可保守反推其弹头直径D≈6.185mm、体部与斜肩部交汇处的直径D1≈10.1mm、底缘直径D2≈10.8mm。弹壳的半锥角≈0.5度。

△ 根据照片估算参数

根据专利图,也能反推弹头直径D≈6.187mm、体部与斜肩部交汇处的直径D1≈10.37mm、底缘直径D2≈10.87mm。弹壳的半锥角≈0.5度。

△ 根据图纸估算参数

因此所谓6.02mm口径指的是阳线直径,而非阴线直径或弹头直径,弹头的直径应该接近6.2mm。对于小口径枪弹如5.45或5.8mm,弹头直径比口径约大0.2mm是正常的,如7N6的弹头直径为5.65-0.03mm,AK74的阳线直径为5.40+0.05mm。

以弹头直径D=6.185mm代入计算,同样也能反推出弹头、弹头壳、铅套(假设是铅制)、穿甲弹心的尺寸数据:

弹头:

长度L≈28.81mm,长径比L/D≈4.79。

弧形部的半径非常巨大,目测就远远超过了7.62mm LPS/7N1的55mm,也超过了7N6的70mm。故一开始我打算按R=75mm试试符合性,结果发现弧部无法与图纸拟合,遂放弃猜测,利用3点定圆多次测量确定该弹的弧形部半径R≈85mm!

△ R=75mm的弧线与弹头不契合(请放大观看,看弧形两端)

△ R≈85mm的弧形部

对于超音速飞行的弹头,弧形部的阻力在总飞行阻力中的占比很大,对弹道的影响较大。一般而言,R=40-65mm是比较常见的,而6.02mm弹却达到了惊人的85mm左右,改善了弹头的弹形系数,这便是其外弹道性能非常卓越的一大因素。

△ 一骑绝尘的R85弧形部

穿甲弹心:

长度L≈17.55mm

直径D≈3.38mm

头部直径D1≈0.86mm

圆柱部长度L1≈15.35mm

体积V=146.3344mm³

△ 弹心体积由CAD计算,应该不会出错

弹头壳:

圆柱部L≈5.5mm

尾锥部L≈3.48mm,半锥角θ≈6°

厚度T≈0.52mm(这与俄5.45和7.62mm枪弹均十分接近)

体积V=216.8499mm³

△ 计算弹头壳

铅套:

体积V=170.8681mm³

△ 计算铅套

同样的,也能估算出弹壳的内部容积W≈2.15cm³,药室容积W0≈1.87cm³,比5.45×39mm弹更有料。

△ 7N6弹的药室容积为1.56cm³,装填密度为0.929g/cm³,装药1.43-1.45g

以穿甲弹心材质为碳化钨合金、弹头壳材质为铜(钢更轻些,走动不大)、铅套为铅、其余部分为新鲜空气考虑,则弹头的计算重量为6.168g(2.287+1.943+1.935),实际上位于专利的正中间范围(4.5-8g,平均6.25g)。即便6.2g的弹头对于6.02mm口径而言很重,但并没有达到卡拉什尼科夫杂志宣称的6.7g,当然也没有达到专利公布的水平(V0≈801m/s,Ek≈2130-2140J,m≈6.6-6.7g)。所以6.02mm枪弹成品的尺寸数据极可能比上述估算值更大,例如:弹头更长、弹心更粗壮等等。

事实上,我们利用实物图测量和对比,可以发现该枪弹弹壳和专利图基本一致,弹头却明显比专利图更“凸出”,导致弹药全长更长,约从60mm增加到了62mm,弧形部半径更是疑似达到了R≈90mm!!这意味着弹头长度极有可能更长,预计比专利图长2.1mm,达到30.91mm左右。将专利的弹头重量按比例线性放大,则弹头的重量预期能达到6.62g左右,这就相当接近实际的6.6-6.7g水平。

△ 实物图对比专利图

但不管怎么说,6.02mm高侵彻力弹必定是钨合金穿甲弹,否则它根本不可能达到或接近6.7g的成品质量,也不可能获得如此惊人的弹道系数,更不可能获得如此离谱的穿甲能力。我知道7N24 BS贴脸也难以击穿10mm 2P钢板,必须用新型7N39才能做到,6.02mm钢心穿甲弹想要在300m击穿10mm 2P简直是天方夜谭。

鉴于该弹目前的数据是目视初速稍稍高于800m/s,膛口动能和M43差不多,因此后坐冲量很有可能是不高于M43弹的,当然具体要看发射药的性能。专利称弹头质量超过8g才有必要使用强力的特殊发射药,故6.7g左右的弹丸基本使用的是现有的常规发射药,按弹壳尺寸及专利宣称的弹壳容积判断,其内部容积和药室容积都没有超过M43弹,故6.02mm弹的装药量并不高,即便采用更大的装填密度,发射药质量也是很难突破1.8g的。以V0=800m/s、弹头质量M=6.67g、发射药重量m=1.8g、枪弹A值=1275m/s暂估,则后坐冲量I=0.778kgf·s,稍低于以415mm枪管发射的M43弹。预计膛压也不会太高。

△ 7.62mm PS弹的药室容积为2.01cm³,装填密度为0.796g/cm³,内装1.58-1.6g发射药,国内资料记载的56普弹数据与之有些差异

比较奇怪的是,依据该弹专利图计算出来的弹心质量为2.3g,相对6g+的弹头而言是偏低的,仅占弹头质量的37%(弹头壳及铅套的质量占比都偏大,不太正常),理论上对穿甲不利。而弱了2个等级的7N24弹头质量为3.93-4.27g,其中弹头壳重1.15-1.3g、填铅0.73-0.77g,即弹心达到了2.1g,质量占比超过50%。故专利图所示尺寸可能并不是很准确,实际增加弹心直径至4mm以上是有可能也是更合理的。

△ 7N24弹头的大致构型和6.02mm类似


苏6mm黑科技与俄6.02mm

 

相信有很多人会由6.02mm高侵彻力弹联想到苏联6mm枪弹,猜测它们可能存在某种联系。依我看,这两者之间的相似之处很小,关系就如同.22lr和.223那样疏远。因为6.02mm高侵彻力弹是从6.7×45、6.5×39和6.02×41中优选出来的,专利表明它自始至终都是中间威力弹,能在轻型自动枪上可控射击,从概念上说和6mm嗑药弹有很大差异。

△ AK-22自动枪

6.02mm弹的思路是依靠高弹道系数钨合金重弹头,以稍高的枪口动能获得极佳的外弹道和侵彻力表现,兼具不错的泼水可控性和射击舒适度。在研究完了阿巴坎计划后,我的感悟是大多数射手仍然是缺乏经验的射手,精锐只是少部分人,武器应被设计给(或充分照顾)缺乏经验的射手使用,低后坐力不仅能大大提高连发射击精度,也有助于射手打准单发,有助于改善射击体验,我是低冲量弹的坚决拥护者。

反观苏联6mm VSS枪弹,它的全长达到了76mm仅比大屁股弹略逊一筹,重量也有18g与正经的小口径枪弹并不相称,装药量高达3.3g甚至令大屁股弹汗颜。在嗑足了药的情况下,该弹能把5g的“轻质”弹头加速到V25=1020-1040m/s(V0≈1080m/s)的程度,后坐冲量也达到了0.96kgf·s,基本与步枪的全自动模式无缘,武器的枪管寿命更是令人堪忧。6mm弹的枪口动能约为2916焦耳,它实际是挂着“小口径”名号的全威力步机枪弹。

△ 几种苏联试验型弹药(修复及3D打印模型)

尽管6mm弹是比较极端的嗑药弹,直射距离、800m内存能及抗风偏能力均明显优于大屁股弹,但6mm弹头的弹道系数实际上并不高,有些白白浪费了如此猛的装药量。

△ 试验数据

查阅当年的试验记录,可以看到7.62mm LPS弹以PKM机枪发射时的V25=824m/s,此时弹形系数ic=0.50,弹道系数Cc=3.00m²/kgf。6mm枪弹以TKB 0150机枪射击,V25=1048m/s,弹形系数ic=0.41,弹道系数Cc=2.94m²/kgf。这组数据实际已表明6mm枪弹的存速能力相对LPS有优势,但并不明显。

△ 试验型ТКБ-0150А № 6通用机枪,枪管材质为30ХН2МФА

依据射表数据计算,7.62mm LPS弹在600米内的G1弹道系数约为0.397,G7系数约为0.2。在试验的特定条件下,LPS弹实际取得的弹道系数约为0.385和0.198;而6mm枪弹在试验中取得的G1弹道系数约为0.396,G7系数约为0.195,再次表明6mm弹头的空气动力学参数仍不够理想,明显不如新6.02mm弹头。

△ 第三个弹药为苏联神针,以后有机会再介绍

△ LPS和6mm弹的存速存能曲线

至于侵彻力,6mm枪弹也并不惊艳。尽管6mm枪弹的断面比能和飞行速度相较7.62mm LPS有很大提高,但试验表明6mm普通弹对钢板、木板的侵彻力不及LPS,这一定和很多人的预期有差距。将低碳钢心进行热处理,使之硬度达到HRC 25-40后,6mm普通弹对4mm及6mm ST3钢板的穿透力才优于LPS,但优势不明显。

△ 都是普通弹,公平的对比

苏联的试验型6mm枪弹有很多型号,大家熟知的黑科技VS-3弹(6×49mm)只是其中的一个版本。VS-3弹的弹壳较小,发射药的成分及装配工艺也有变化,使之装填密度达到了约1.2g/cm³,在采取一系列复杂的技术措施后,苏联精英成功将6mm枪弹的初速提高到了1150m/s,当然枪管寿命又是另外一回事了,虽然精英宣称他们能造出15000发寿命的枪管。由于6mm枪弹的终点效应与7.62mm大屁股弹相当,又由于确实缺钱,因此苏联6mm枪弹在理论和实际层面均绝无可能取代7.62mm枪弹。

△ 所谓的“黑科技”

△ 各种试验型弹头

从俄6.02mm弹和苏6mm弹的对比中不难看出,为改善弹药的综合属性而给小口径枪弹嗑药,这并不是很好的解决方式,通过技术手段优化弹头的内、外弹道和终点效应才是更有效且可行的途径。6mm枪弹可以说是有想法的,但在牺牲了尺寸、重量、膛压和武器寿命等条件下,并没有利用好“全威力弹”的优势(当然这可以通过更换弹头来解决);相较之下,6.02mm枪弹做得更好。6.02mm枪弹实际上是在保证尺寸较小、后坐冲量可控的情况下,利用稍高的枪口动能和极佳的弹头设计,将穿甲或破防的距离提高至5.45mm枪弹的数倍,使之在步枪常见交战距离内(300m)能击穿较高等级防弹衣。


中俄美小口径穿甲弹对比

 

俄罗斯正式采用的最强5.45mm穿甲弹是7N39,该弹于2013年接收入役,枪弹重量为11.1g,弹头重4.1g,枪口初速为820-840m/s。得益于5.45mm弹优秀的弹形,7N39可以在动能相当有限(1412焦耳)的情况下,于550米击穿5mm装甲钢板,亦可在100米击穿10mm装甲钢板或6B23-1防弹衣。

△ 7N39及方案构型

7N39的弹心为VK8合金,更准确地说材质是碳化钨(В)和钴(К),数字8则代表钴的比例约为8%。弹心由钨钴粉末分两个阶段烧结而成,钴将赋予材料更大的韧性,从而提高合金的整体强度,钨则提供高超的硬度。

7N39在应力波的相互作用、绝热剪切、弹心断裂韧性等领域下足了功夫,凭借真正的技术使其侵彻力明显超越了同为VK8弹心的7N24穿甲弹。

△ 科技

正如毛子所坦言的那样,7N39之后,5.45×39mm枪弹再无潜力可挖掘,毕竟7N6弹诞生于上世纪70年代,对标的只是美帝M193弹。相信大多数人都不否认5.45mm枪弹是特色鲜明的优秀小口径泼水弹,但它在防弹衣性能愈发离谱的当代已显露颓势。

美帝的同类产品为M995穿甲弹。根据美帝MIL-PRF-71208A规范,5.56mm M995穿甲弹在垂直射击的条件下,对12.7mm RHA板的击穿率≥50%。侵彻力试验所用12mm装甲钢板之布氏硬度值为HB≥300;6.35mm、9.53mm及12.7mm RHA钢板符合MIL-DTL-12560规范。

△ M995对不同目标的侵彻力要求

M995穿甲弹的弹头由披甲、弹心和铝杯组成,碳化钨弹心质量约为1.93g,弹头质量约为52gr(3.4g),初速度为1030m/s,很明显走的是高初速穿甲路线。但由于M995弹头的质量偏小,再加上其外形粗短,弹形系数好不起来,它的远距离外弹道表现自然不容乐观,对装甲钢板的侵彻力不及毛子的7N39。

M995虽不行,它的老大哥M993却很行。凭借着7.62×51mm全威力弹较大的口径和高得多的枪口动能,M993能在100米击穿18mm RHA装甲钢板,也能在近距离击穿NIJ4级的防弹衣。根据MIL-PRF-32317规范,M993穿甲弹可全数贯通500米距离7mm厚度,符合MIL-DTL-46100规范的HHA(高硬度装甲)钢板,655米处的贯通率不低于50%。

△ M993弹的侵彻力要求

我国的5.8×42mm枪弹由于块头更大,侵彻潜力会优于5.45和5.56mm枪弹。在网络上能搜索到的《5.8毫米穿甲弹工程研制》论文中,载有5.8mm穿甲弹的设计指标——“X米处能穿透10mm厚616型均质靶板加两层25mm厚松木板目标;Y米处能穿透2mm厚50号冷轧钢板加两层25mm厚松木板目标”。

△ 616钢板的抗弹性能要求

616型钢板为高硬度装甲钢板,10mm厚度板材的HB=388-495,故5.8mm穿甲弹击穿616靶板加松木板的要求“与53式7.62毫米穿甲燃烧弹对装甲靶板的作用效果相当”。论文还称,“要求5.8毫米穿甲弹的穿甲威力超过53式7.62毫米穿甲燃烧弹的穿甲效果,具有较大的难度”。

△ 53穿燃弹的穿甲(装甲钢板)性能,与毛子B-32弹相当

为了实现穿甲指标,5.8mm穿甲弹尽可能减薄铅套壁厚,采用了体积较大,形状参数经过优选的钨钴合金弹心,故弹头的重量特别是穿甲元件的重量相对很大,弹心的硬度、抗压强度、冲击韧性和抗弯强度都很高,甚至在入射角为30°时也保证了很(了)可(不)疑(起)的穿透率。在采用弹头内尖部填铅丸的技术措施后,有效避免了因应力波反射导致穿甲元件断裂的情况,试验型穿甲弹实现了既定的穿甲威力指标(对X米处10mm装甲钢板+松木板穿透率≥85%),而且交出的是满分答卷。可以说,5.8mm弹相对美5.56mm、俄5.45mm有一定的口径优势,有力地保证了穿甲元件的重量(≥3.2g),这对提高侵彻力功不可没。

△ 5.8mm穿甲弹结构

△ 小铅丸大作用

正因为5.8mm弹潜力较大,故在枪口动能提高不多,尚未嗑药的情况下就达成了穿甲目标,而弹药的平均最大膛压可以维持在294Mpa以内。又考虑到穿甲弹为了实现外廓尺寸、弹道一致性、飞行稳定性、射击密集度、对枪械的适应性等战术技术指标,并没有将穿甲性能堆到极致,预计5.8mm弹的穿甲能力仍有提高的空间。

有趣的是,我国也曾进行过6mm口径研究,并得出了相当超前的结果,我们当时的结论实际上与当前6mm弹潜能更足的观点高度重合。

△ 6mm口径好

马老在《中国步枪的仿制与研制》著作里披露,我国的5.8/5.81mm和6mm枪弹方案曾在上世纪70年代进行过相当激烈的角逐,1974年4月在861厂进行了枪弹选型试验,各枪弹诸元如下:

△ 各枪弹方案诸元

1977年9-10月又进行了第二次对比试验,结果表明6.0mm枪弹的内弹道性能好,表现在低温下初速和最大膛压变化比较小,燃烧完全性好;5.8mm枪弹的外弹道性能好,表现在弹头质量比6.0mm弹头轻7%,弹形系数、600米飞行时间、末速和侵彻力优于6.0mm枪弹。总评综合性能:5.8mm枪弹稍好于6.0mm枪弹,但火药的稳定性略差。

即便结论是5.8mm略好,部分专家在当时也提出了有前瞻性的观点,即6mm的潜力更高。

△ 不得不佩服我国专家的智慧

我曾在上古《轻兵器》看到过一篇对208所前所长李伟如的专访,虽然杂志已经找不到了,但至今仍记得李所长提到6.0mm左右的口径是理想结果。在ADPA第5届国际轻武器学术交流会上,李所长宣读了《弹道设计的效益评估方法》一文,提出了包含内外弹道、冲量、质量等效益在内的数学物理模型,用于评价方案的利弊、得失,投入与产出是否合理,并将6.0mm枪弹、56式7.62mm枪弹、美帝M193 5.56mm枪弹、比利时SS109 5.56mm枪弹和毛子5.45mm枪弹按所提出的效益评价指标,进行量化——打分——排序,结果是6.0mm枪弹和美国M193弹分别排名正数与倒数第一,引起了包括斯通纳先生在内的各国同行的较大兴趣。

△ 李所长以前的观点

同样的,在几十年前,当面对孱弱的单兵防护设备时,因5.8mm轻弹或重弹的能力绰绰有余,故6.0mm轻型普通弹并没有任何优势;现在时代已经变了,小口径穿甲弹面对当前的单兵防护设备已经力不从心,势必要适度加大枪弹威力以更好地配合和利用新材料新技术,提升侵彻力这一重要指标。展望6.02mm高侵彻力弹药,又不由得让人感慨起我们的6.0mm枪弹史。


一些拙见和畅想

 

面对美俄的新举措,我们可能会怎么做?

美帝和俄罗斯的新枪弹方案,实际上代表了未来步枪的两种发展思路。一是选用新型“全威力”步机枪弹,使之各项属性能超越现有的7.62mm步机枪弹,以满足当前和未来对轻武器系统的性能要求(美国思路)。二是继续在步枪上贯彻小口径和“中间威力”弹概念,但利用新技术、新方案发展出性能明显更好的弹种,解决燃眉之急(俄国思路)。

以上两种思路都有其可取之处,我认为都有值得我们去借鉴的地方。放眼俄罗斯人所做的工作,我们有理由相信5.8mm穿甲弹的潜能尚未挖掘完毕,在外弹道和侵彻力方面仍有提升的空间;从美帝的大动作中我们也能得知,各国已意识到当前的小口径枪弹甚至7.62mm全威力步机枪弹性能存在不足,有想取而代之的趋势。我们正处于全威力武器系统更新换代的时期,这何尝不也是一个契机?

从装备换装的角度而言,换甲容易而换枪换弹明显要困难许多,因此更新制式弹药是一件需要慎重对待的事情。从甲弹对抗的局面来说,胜利的天平暂时向甲倾斜,以击穿高等级防弹衣为首要目标的新步枪弹可能会继续陷入被动。即便强如美帝6.8×51mm通用弹,有很优秀的综合属性,有着比5.8和6.02mm弹更强的潜力,谁又能保证6.8mm plus弹能稳定击穿未来的单兵防护器材?

当前的NIJ4+防弹衣已经让很多步枪弹望洋兴叹,未来的新装备或许是自动步枪的叹息之墙,倘若真的如此,自动步枪的携弹量和射击质量或许比穿甲能力更重要,小口径武器仍有其独到的优势。防弹衣不是万能的,做不到全向防护,战场中步枪弹命中目标的位置在概率学上又是较为随机的,轻武器的杀敌效力一直很低,主流制式枪弹很可能会继续使用很长时间。

△ 反正大家都打不穿甲,那就以量杀伤

所以继续在自动步枪和班用轻机枪上使用5.8mm枪弹是较为稳健的做法,当然可以继续提升穿甲弹的性能,尽可能增加武器的杀伤概率。而对于通用机枪,可以考虑换用更大的口径如.338,充分发挥机枪的火力优势,.338级别的穿甲弹绝对是正常防弹衣所不能承受的存在。

△ 高动能高穿高弹道系数的.338 LM AP

我知道市面上已经出现了可以不被高动能枪弹击穿的防弹衣,这些插板的抗弹性能确实很强,甚至能抗下.50 BMG级别的民用弹,预计也能接下远距离的.338穿甲弹。但问题是,甲是死的可人是活的,甲只有被击穿和不被击穿两种结果,且结果会相对稳定,而受之影响的有生目标却有各种各样的可能,人体的复杂性和脆弱性决定了敢硬接.50或.338 AP的勇士不可能拥有无敌外挂。

有很多人会曲解动量守恒定律、牛顿第三运动定律和心肺复苏术,认为过凹的防弹衣不会对受保护对象造成明显伤害,断肋骨更是上古谣言,然而他们忘了速度的影响——高速撞击的.338级弹丸不会传递很多动量给受保护对象,但由于弹丸速度极快作用时间很短,冲击力是非常巨大的,瞬间变形的过凹插板足以击断大量肋骨或造成其它的严重创伤,这和慢吞吞的心肺复苏根本不是一个概念。

第三军医大学多篇论文表明即便是动能和动量较低的56式7.62mm弹或小口径步枪弹,即使防弹衣被击中后的变形量不大,生物体亦出现了胸腹腔多脏器损伤、脊髓挫伤、远达脑损伤等伤情。据分析枪弹与防弹衣碰撞后产生的压力波与防弹材料的快速变形挤压是导致脏器损伤的主要原因,“依据模型推测xxmm步枪弹以1802J动能致伤胸部后,可导致作战人员在进攻作战5min内战斗失能,失能可能性最高为80%……相同动能水平下,7.62mm步枪弹致伤后失能可能性及失能程度大于xxmm步枪弹……”

△ .50面前众板平等

△ .50 BMG铅心弹打出的恐怖凹陷

最后,如何继续挖掘5.8mm穿甲弹的性能?

为了保证穿甲弹与10式普通弹有良好的弹道一致性,以及在步、机枪上使用的飞行稳定性等指标,5.8mm穿甲弹并不能放飞自我将侵彻力拉满。其弹头的外形、重量和初速实际上受到了很多因素的约束,经过了有针对性的控制和调整,弹头的长度约为25mm、重量约为5.5g,标准气象条件下G1弹道系数约为0.43,明显是不如俄6.02mm枪弹的。所用发射药也与10式普通弹相同,最大平均膛压只比普通弹高约10MPa,亦没有嗑药。假如采用加长型重弹头(6g级别)的思路去改进穿甲弹,并适当提高发射药的性能和装药量,5.8mm弹头也能达到0.5左右的G1弹道系数,配合稍高的膛口动能,枪弹的外弹道表现或许会接近6.02mm枪弹,穿甲威力自然也能进一步提高。当然,其它的参数也将有所牺牲。


结语

 

实际情况已经表明,在现代战争中,对于实力相当的对抗双方而言,自动步枪或轻机枪的性能优劣对战局的影响是微乎其微的,它们的杀敌效率也是非常低下的。仅从武器角度考虑,大口径机枪弹、地雷、小口径榴弹、各式火炮、小飞棍、航弹/导弹甚至是简单的无人机,哪一个都比步枪弹更加可怕更为高效,尤其是大威力爆炸物的面杀伤能力让单兵防护器材的作用大大减弱,甚至能无视防护杀伤有生目标。

尽管如此,甲弹之争依然会继续进行下去,依然会是很多人津津乐道的话题。因为抛开战争和杀戮,甲弹之争是人类科学和智慧的一个缩影,也抒写了人类挑战技术高峰的激情和努力。

初速1150m/s的6mm枪弹,是黑科技还是黑坑技?

苏联6mm枪弹是一种某些属性极其夸张的试验型枪弹,被很多网友惊呼为“黑科技”。当毛子新型6.02×41mm枪弹公布后,不少人将其与苏联6mm弹相提并论,认为新6.02mm弹是在老6mm弹影响之下形成的产物。事实是否如此?苏联6mm枪弹的属性又如何?

很久之前,毛子就觉得7.62mm大屁股弹的性能不够好,故机枪和狙击步枪的综合属性不能令人满意,因此设计师们的任务是研发新枪弹,使之性能超越7.62mm大屁股弹。精英毛子们曾尝试去优化7.62mm口径,但效果不够明显,遂决定采用更激进的解决办法——研发高技术新口径枪弹。

△ 60年代的高初速(955-970m/s)7.62mm步机枪通用弹

苏联6mm枪弹就是在这样的背景下诞生的,准确地说,6mm枪弹于1976-1980年,在НИР «Перспектива»(前景科学研究工作)中被研发出来。起初设计师是想在大屁股弹的基础上缩小口径,利用极高初速的小口径弹提高机枪的直射距离等指标。这种枪弹的全长与7.62mm弹接近,弹壳的尺寸约为6×54mm,不过没有凸缘,枪弹的代号为VSS,就是VSS狙击步枪的那个VSS。

△ 几种苏制枪弹尺寸对比

VSS弹使用3.3g单基发射药,弹头的重量为5g,初速约为1080m/s,后坐冲量约1kgf·s。测试表明6mm枪弹的精度良好,可以达到R50=6-7.5cm@300m水平。该弹优点则是弹道非常平直,对0.5m高目标的直射距离达到了540米,比7.62mm弹远了120米,800米距离上的风偏量只有其62.5%。但是,6mm枪弹的威力并没有毁天灭地,比如对薄钢板的侵彻距离不如大屁股LPS弹,对25mm松木板的侵彻数量亦不理想。300m距离上LPS弹可以半数击穿10.5块木板,而6mm弹只能击穿8块。

△ 对木板的侵彻数据,100/23/92啥的,指的是穿透概率

即便后来6mm枪弹换用硬度达HRC=25-40的热处理钢心,对薄钢板的穿透力仍不够理想,比软钢心的LPS弹强的有限。

△ 不热处理就更惨了。第一个是另一种高科技枪弹,第二个是6mm热处理钢心弹,第三个是LPS弹,对3种厚度ST3钢板的击穿距离

后期的黑科技VS-3弹(6×49mm)则采用尺寸和容积更小的弹壳,发射药变更为某种多孔状СФ牌号火药,发射药分2次压入弹壳,将装填密度提高到了1.2g/cm³。因此VS-3弹的发射药属于增面积燃烧火药,气体燃烧产物将沿着孔洞渗透到发射药孔隙深处,随着燃烧的进行,燃气的补充量较大,膛压下降的较慢,在长枪管上火药燃气可以较充分的膨胀。

此外根据毛子的介绍,发射药在燃烧分离成残片后将发生对流燃烧,因此发射药的燃烧速度赫然加快,虽增大了发射药推力,但可能导致爆轰...另一种VS-6弹(6×60mm)的新型发射药燃烧温度更高,很伤枪管。总之6mm枪弹与LPS的各项性能互有胜负,但两种口径武器的枪管寿命就不在一个层次上了。

△ 论外弹道,箭形弹更为平直

△ 几种枪弹的存速曲线图

从以上发展历程不难看出:

1、苏6mm枪弹是全威力步机枪弹,设想用于取代7.62×54mmR枪弹;俄6.02mm枪弹是小口径中间威力穿甲弹,因此两者没有关系。

2、就6mm枪弹的定位和表现来看,它是比较失败的,6mm口径不适合驾驭3000+焦耳的膛口动能并干好通用机枪的活;俄6.02mm枪弹的表现与“低冲量,300米穿甲破防”的定位及思路相称,因此做得更好。

3、口径并不是越小越好,反之亦然。口径的选取应该与枪械的定位和战斗特点相匹配,并与膛口动能等因素息息相关。对于小口径自动步枪而言,6mm及6mm以下都是相当不错的选择;对于3000+焦耳的全威力枪弹而言,6.8mm要比7.62mm优秀;我国曾研发过10.5mm重机枪弹,某些属性甚至比12.7mm枪弹更强,但显然不代表它更适合用于大口径机枪

俄罗斯现役的7N39穿甲弹,到底什么水平?

众所周知,毛子的5.45×39mm枪弹是三大主流小口径步枪弹中最小的,虽后坐冲量低,非常有利于全自动射击,但枪弹的动能也较低,改进潜力有限。

为了提高5.45mm弹的侵彻力,毛子相继推出了改进型普通弹(热处理高碳钢心)、增强侵彻力弹(优化形状的热处理高碳钢心)、钢心穿甲弹(U12A工具钢)、钨心穿甲弹(VK8合金),并时不时地把枪弹“M”一下……如同挤牙膏般一点点榨取5.45mm弹所剩无几的穿甲潜力。目前,毛子官方公布的最强穿甲弹是7N39,据称其侵彻力明显优于7N24钨心穿甲弹。

△ 7N6、7N10、7N22、7N24(从左到右)

我注意到从俄乌冲突中流传出一种代号为ППБС,被称为7N39的增强侵彻力钨心穿甲弹。这种ППБС枪弹的重量约为11.1g,弹尖涂有黑色标记,弹心大致为圆柱+圆锥体,长度约为14.8mm,直径约3.8mm,重约2.2g,形状类似于M995弹心的拉长版。尚不清楚这是7N39的定型成品还是进一步改进型号还是一种新的发展型号,故下文仅依据专利、论文等资料解析7N39,不涉及这种ППБС。

△ PPBS穿甲弹及弹心

7N39和7N24同为钨心穿甲弹,为何7N39的侵彻力明显更强?又能强到何种程度?

钨合金穿甲弹虽然非常坚硬,但在射击靶板时仍然会出现弹心断裂的情况,这会降低弹头的侵彻能力。有时弹心尾部也会断裂,而尾部显然并没有直接撞击障碍物——造成这种现象的原因是应力波的反射。

高速弹丸在撞击和侵彻障碍物时出现强烈冲击波(应力波)。当压缩加载波和随后的卸载波所组成的压力脉冲入射到介质自由表面时,压缩波部分首先反射为卸载拉伸波,它与入射压力脉冲中的卸载波部分相互叠加后,将产生拉应力,会在某些时刻导致弹心破碎。弹心表面呈阶梯状或有角部等,会加剧这种效应。故我国的5.8mm穿甲弹在弹头内尖增加了一枚铅丸以防钨心断裂。

△ 12式穿甲弹结构图

7N39则采用了截然不同的设计模式。

如图,弹头仍由覆铜钢弹头壳、硬质合金弹心和铅套组成。弹心由头部8.1和尾部8.2组成,其中头部8.1由圆锥体8.1.1和类圆台体(剖面图中,侧面为弧线)8.1.2构成;尾部8.2由圆柱8.2.1或截锥体8.2.2或由彼此相连的圆柱8.2.1和截锥体8.2.2构成。

△ 弹头结构图

弹头长度为3.52-4.6d。

弹心全长L0=2.36-3.48d;质量为0.34-0.62倍弹头质量;碳化钨含量为85-96%,硬度为HRA≥85。

弹心头部长度L1=0.52-2.41d,尖端曲率半径R2<0.3mm;8.1.2部分半径R1=0.31-10.28d。

弹心尾部圆柱部分长度L3=0.01-3.58d;截锥体大端直径D1=0.7-0.86d,小端直径D2=0.69-0.86d。

弹心表面完全或部分研磨至粗糙度不高于Ra 1.6。

△ 7N24(平头弹心)与装甲的相互作用及撞击阻力

由于弹心尖端的锥体很尖锐,在击中装甲时,接触部位会出现高度集中的局部塑性变形区域,即绝热剪切带。随着弹心的进一步侵彻,弹坑在高温下塑性膨胀,较小的锥角此时有利弹心的侵彻。通过锥体形状的优化(锥顶角较小而高度较大),在塑性变形过程中,它与装甲的接触时间更长、放热也大得多。部分热量传给装甲,部分传至弹心尾部,尾部被加热后它的断裂韧性提升,这样一来不会因冲击波的作用发生破裂。另外,专利所示弹心头部的几何参数减弱了冲击波,故减少了其负面影响。弹心表面的高光滑度可显著降低弹心尾部穿过弹孔时的载荷,将显著提高其对表面微裂纹形成和发展的抵抗能力,未破碎的弹心在侵彻障碍物后仍具有高动能。这就是7N39拥有高侵彻力的秘密。

△ 7N39(锥形弹心)与装甲的相互作用及撞击阻力

根据中央精密机械制造科学研究所公布的数据,7N39可以在100米击穿10mm装甲钢板或6B23-1防弹衣。专利记载的试验数据同样显示,新型穿甲弹的性能大大优于7N24,与中央精密机械制造科学研究所给出的数据一致。

△ 专利公布的侵彻数据(击穿率)

△ 7N39无法击穿中国制造的NIJ4级插板

尽管如此,7N39也只是达到了1400焦耳级穿甲弹的顶尖水平,根本无法与7.62×54mmR的B-32弹相提并论,显然也不如我国的DVC12穿甲弹。所以毛子才会在提高侵彻力方面尝试新口径,即6.02×41mm。

未来是全员穿甲弹时代?能防.50的防弹衣你怕不怕?

有人提出:6.8×51mm枪弹能否用钢心弹打穿NIJ4级防护?SIG的7.62×51mm嗑药弹如何?钢心弹的能力是否足够?未来会是全员钨心穿甲弹的时代吗?
目前,防弹衣的防护性能日益夸张,市面上已经有太多(旧)美标4+级的超标板,有理由相信NIJ4级防护并不是终点。
关于单兵甲弹对抗问题,国外有个插板狂魔up主进行过一系列试验,具有相当的参考价值。他在试验中使用.300 WM弹将M2弹的AP弹头加持到961m/s,射击极近距离(13.7m)的4级板;接着故技重施将M80A1的弹头加持到1056m/s,结果是2发枪弹均被插板挡住,且凹陷量符合标准。综合插板狂魔的诸多试验,可知不用钨心的M993弹很难打穿这类插板。

△ 嗑药不是万能的

这不是最离谱的,更惊人的是,此人还进行过数次插板对抗.50的测试。
比如在一次试验中,AR-50使用弹头重量为42.8g的M33钢心弹,以772m/s初速射击200码处的4级插板,12.7mm钢心弹头居然被插板成功拦下!而弹头重48.6g,初速778m/s,势大力沉的A-Max高精弹也未能击穿插板,虽然凹陷量更为致命。

△ M33弹和A-Max弹(14726焦耳动能)均无法击穿插板
故相较于动能和初速,弹心的结构设计及材质更为关键,钢心的全威力穿甲弹对4+级插板还是很无力。
在未来,即便小口径自动步枪做到了全员标配钨心穿甲弹,我也不认为能对4或4+级插板构成威胁(即便在常见的近战条件下),故这样做得不偿失,虽然我们的钨储量倒是个不值一提的长处。费尽心思去补自身短板,再用之与别人的长处攀比,这种做法堪称不务正业,基本没有出路,倒不如致力于发扬自身优势——反正都打不穿插板,反正插板远不是全向防护,那就以射击的数量(量大)和质量(精准)取胜。


如今防弹衣太强了,要大规模装备脱壳穿甲弹吗?

脱壳穿甲弹是常见且十分有效的反坦克弹种,尤其是尾翼稳定超速脱壳穿甲弹。在防弹衣性能越来越强的今天,步枪的钢心甚至钨心穿甲弹(普通结构)都不太够用,因此不少人畅想:将脱壳穿甲弹技术用于步枪弹是否有希望?

美帝在齐射及后续计划中研发过箭形枪弹,其本质是种尾翼稳定的脱壳弹;毛子自上世纪60年代起也研发过箭形弹武器系统,相较于美帝的“钢针”,他们的几种箭形枪弹更像是“钢钉”。因此从技术层面上说,制造7.62mm及更小口径的箭形枪弹是没有问题的。箭形弹难以规避的缺点是精度较差,而且不能用于线膛枪。当然有得就有失,箭形弹的几个优点也很突出,比如穿透力确实不容小觑。

△ 美帝神针和毛子神钉

当年毛子还没丧心病狂到用货真价实的4.5mm脱壳穿甲弹去对付装甲钢板或防弹衣,不过就测试数据来看,普通的箭形弹侵彻力确实明显优于7.62mm大屁股弹,故预计尾翼稳定脱壳穿甲弹可以进一步提升步枪弹的侵彻力。

△ 苏联神钉确实神,LPS是大屁股弹的一种

比起俄国人的箭形弹,以美帝12.7×99mm M903和7.62×51mm M948为代表的SLAP(Saboted light armor penetrator,一种普通脱壳穿甲弹)看起来更具备可行性,而且穿甲效果同样很好。

△ 12.7×99mm M903 SLAP

△ .50 M903 SLAP(左侧),右侧是M962曳光脱穿

如MIL-C-70663规范规定,M903弹需击穿1370米处的19mm高硬度装甲钢板;或击穿250m处,带57°倾角的相同靶板,这比常规的12.7mm钨心穿甲弹明显强得多。民间也有人测试过7.62mm M948弹的穿甲能力,确实非常强悍,可以不费力地击穿NIJ4级防弹插板并在第二块插板上打出大坑。

△ 普通12.7mm钨合金穿甲弹(第一列就是)无法与SLAP相提并论,其中数据900的意思为,仅能在900米80%击穿20mm 2P装甲钢

△ 被M948弹击中的第一和第二块插板

说到底,脱壳穿甲弹技术提供了再一次挖掘步枪弹穿甲潜力的可能性,不过用于小口径枪弹的效果是否足够明显尚不好说,也可能会遇到安全性等一系列问题。相比于更换口径,脱穿是值得一试的。

△ 脱穿的恐怖穿深

关于“反正都打不穿插板,反正插板远不是全向防护,那就以射击的数量(量大)和质量(精准)取胜”,这句话的意思并非是鼓励用小口径泼水弹修手、修脚或洗脸;而是换一种思路去提高枪械的杀伤概率。

△ 毛子提高枪械射击效力的思路

要知道在实战条件下,射手会承受巨大的身心压力、敌人也不是固定靶、战场情况更是复杂多变的……因种种条件所限,瞄准误差会非常大(将在阿巴坎计划文章中深入讲解),近距离的连发射弹和稍远些的单发射弹通常难以命中瞄准点,大量射弹都会描边或“较为随机”的散布于人体范围,而插板所保护的区域占比很有限。提高单位时间内命中目标的次数,即提高了杀伤概率。至于这个思路的具体分析,详见未来的文章啦。

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