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近期曝光的一张美国陆军特种部队的照片中,一名特战队员使用了一款奈特军械公司(KAC)的轻型突击机枪(LAMG,Light Assault Machine Gun)。2020年2月,美国国防部已经授予KAC公司的5.56mm口径轻型突击机枪编号NSN 1005-01-686-3803,表明这是军队正规采购的装备——
LAMG的前身斯通纳96轻机枪是著名枪械设计师尤金·斯通纳生前最后的设计作品,渊源则可以追溯到世界上第一支模块化轻武器——斯通纳63轻机枪。而LAMG采用的恒定后坐原理,则要从更早期说起。
苏利文及其恒定后坐原理
詹姆斯·苏利文(James Sullivan)1933年出生于美国阿拉斯加州,后随父母移居华盛顿州西雅图。苏利文1953~1955年在美国陆军服役,退伍后在华盛顿大学取得机械工程学位。1957年加入阿玛莱特公司工作担任绘图员,在斯通纳的领导下参与了AR10和AR15步枪项目。离开阿玛莱特公司之后,又参加了众多知名枪械的设计工作,如Ultimax 100轻机枪、鲁格Mini 14步枪等。
在阿玛莱特公司工作期间,苏利文通过研究德国的MKb42突击步枪、MP18冲锋枪发现,采用开膛待击、加长枪机组件后坐行程,能够降低射手的可感后坐力。
射手所感受到枪械射击时的后坐力(后坐力=力×时间)是枪弹发射时向后产生的作用力,当枪机组件后坐撞击机匣尾部(如AK步枪)或缓冲器(如AR15步枪)时又产生第二个作用力,同时撞击的作用力又会反作用到枪机组件上。所以射手射击时通常感受到的是高速、突然地撞击。针对上述问题,苏利文分别提出了解决方法。
要实现恒定后坐,首先要消除枪机组件与机匣尾部撞击产生的冲量。在给定复进簧簧力和枪机质量条件下,只有延长枪机后坐距离(运动时间)才能消除枪机组件与机匣的撞击。枪机组件理想的后坐距离是,在枪机后坐到达供弹口尾部位置后,再继续向后运动枪弹长度的1.8倍距离。枪机组件后坐过程中逐渐压缩复进簧,直至枪机组件完全停止,此时复进簧并未完全压缩到底,枪机组件不与机匣尾部发生撞击,由此消除了枪机组件撞击带来的额外冲量。由于加长枪机组件运动距离,因此恒定后坐枪械的特点就是机匣和复进簧比一般枪械的更长。
苏利文的方案除了消除枪机组件撞击机匣尾部的现象,通过延长枪机组件后坐距离,还降低了枪械射速,提高了全自动射击的可操控性,有利于提高命中精度。
恒定后坐的另一个优势则是为枪械采用大容弹量弹匣/弹鼓提供更高可靠性。枪械自动射击过程中,在枪机复进时需要为弹匣/弹鼓供弹提供足够的时间,保证弹匣/弹鼓中的枪弹在枪机到位之前到达抱弹口。弹匣/弹鼓容弹量越大,供弹速度变化范围越大,供弹故障的可能性越大。如果枪机后坐和复进的时间比枪弹到达抱弹口的时间短,枪弹没有在枪机到位之前到达抱弹口的位置,那么,枪机就不能正常地从弹匣/弹鼓中提弹,继而出现供弹故障。另一方面,固然大容弹量弹匣/弹鼓可以通过使用更大簧力的托弹簧/驱动簧保证升弹时间,但是增加簧力的同时也增加了枪机、枪弹、托弹簧/驱动簧之间的摩擦力(枪弹在托弹簧/驱动簧作用下在抱弹口被夹得更紧,枪机需要更大力量提取枪弹)。而恒定后坐机理,由于后坐时间长,弹匣/弹鼓的托弹簧/驱动簧有足够时间将枪弹提升至抱弹口,可以让枪械使用大容弹量弹匣或弹鼓,同时又保证供弹可靠。
恒定后坐的第三个优势是自动机工作更可靠。导气式恒定后坐枪械由于需要驱动枪机组件运动的距离更长,需要提高导气量赋予枪机组件更大的能量完成自动循环过程,所以其比一般导气式自动枪械的导气量更大(相当于时刻保持在大气孔)。导气式恒定后坐枪械在恶劣的工作环境下,比如枪支被火药残渣、外部异物(沙尘)污染严重时依然可以正常工作;在理想环境下(枪机干净、无外物异物进入),多余的能量则会被复进簧吸收。
苏利文要解决的第二个问题是,如何让枪械产生恒定的后坐力。苏利文对枪械后坐力来源做了细致分解。理论上,在自动机一个完整的循环过程中:(1)枪机开膛待击状态,假设在复进簧压力下向机匣尾部产生0.5单位的向后冲量;(2)扣压扳机,复进簧驱动枪机组件向前运动、撞击闭锁节套,此时产生0.5单位的向前冲量;(3)枪弹在弹膛内被击发时,假设在前后两个方向各产生1单位冲量,向前的1单位冲量作用在弹头上,不传导到枪身,向后的1单位冲量传导到机匣;(4)当弹头经过导气孔时,火药燃气进入导气室,导气室内的火药燃气产生向前和向后的冲量。首先,0.5单位向前冲量通过导气室传导到机匣,之后0.5单位向后冲量通过活塞、枪机传导至机匣,0.5单位向后冲量在枪机组件后坐过程中转化为复进簧向机匣尾部产生的0.5单位向后冲量【注:火药燃气产生的0.5单位向后冲量通过枪机组件后坐,转化成了(1)中复进簧产生的冲量,就是重新压缩复进簧,复进簧产生压力】。自动机一个完整循环过程中产生的冲量,通过各部分的抵消,最终射手感受到的只有枪弹在弹膛内发射时产生的1单位向后冲量,因此形成恒定的后坐力。这需要精确计算使枪机质量、复进簧簧力、导气量各部分产生冲量和时间刚好相同。
苏利文设计的恒定后坐机枪
1978年,受当时的新加坡特许工业公司(现新加坡科技动力公司)邀请,苏利文到新加坡参与新型突击步枪的设计。 他邀请了鲍伯·沃德菲尔德(Bob Waterfield)和他一同参加该项目。 实际上,苏利文到新加坡后并没有参与步枪的设计,而是参加了机枪的设计工作。 他把恒定后坐原理运用到新机枪上,该枪于1981年定型并命名为Ultimax 100轻机枪。 Ultimax 100轻机枪空枪质量仅4.9kg,加上100发弹鼓质量也仅6.8kg,这个质量只相当于其他同口径轻机枪的空枪质量。 但该枪独特的结构使射击时的后坐力极低,点射命中率极高。 在美国海军陆战队的“非研制5.56mm步兵自动步枪”项目测试中,质量较轻的Ultimax 100 MK4轻机枪比质量较大的M249和MK46 MOD 0/1轻机枪的命中率高出3倍,此外弹鼓供弹的Ultimax 100轻机枪比弹链供弹的M249在战斗中能更快、更容易装填,尤其在边移动边射击的模拟试验中,Ultimax 100轻机枪容易装填的优势极为明显。Ultimax 100 轻机枪发展出不同型号,图为Ultimax 100 MK2轻机枪
SureFire公司的MGX机枪,图中配用大容弹量弹匣
2002年,苏利文又设计了一支采用恒定后坐原理的机枪,2008年SureFire公司购买了相关专利。SureFire公司制造了两支样枪,命名为MGX。MGX机枪以斯通纳63轻机枪为蓝本,全枪质量4.1kg,有292mm、406mm和508mm三种长度枪管。该枪采用闭膛待击,有单发、连发射击模式,射速550发/分。其采用模块化设计,可以转换使用5.56mm NATO弹或6.8mm SPC弹。苏利文还为MGX设计了60发和100发大容弹量弹匣。
斯通纳的恒定后坐机枪:斯通纳86(ARES LMG1)轻机枪
1971年,斯通纳和Robert Bihun合伙在美国俄亥俄州创办了ARES武器公司。 1986年,斯通纳设计了一支采用恒定后坐原理的简化版斯通纳63轻机枪,新机枪被命名为斯通纳86(Stoner 86)或ARES LMG1。斯通纳86轻机枪去掉了斯通纳63大多数的模块化设计,只保留了在弹链供弹和弹匣供弹两种模式间转换功能,不能变成突击步枪或其他型号。由弹链供弹转换为弹匣供弹时,将受弹器替换为AR15的弹匣座,即可插入弹匣。枪管有标准型的长枪管和较短的突击型枪管两种。
斯通纳86轻机枪弹匣供弹状态。该枪的受弹器可以替换成AR15的弹匣座以配用弹匣供弹
斯通纳86轻机枪左视图,红色箭头所指的是枪管解脱钮,蓝色箭头所指是驱动拨链器运动的联杆,联杆受枪机组件控制。绿色箭头指的是发射机组件解脱钮。斯通纳86的基本布局和结构与最新的KAC LAMG区别不大
斯通纳86轻机枪局部特写,可见机匣上方的枪管解脱钮,其结构和LAMG基本相同
斯通纳86轻机枪铭文,可见其名称为LMG1
斯通纳86枪机组件两侧特写,其枪机组件类似反转放置的AR18(斯通纳86的枪机框设在枪机下方)
斯通纳86轻机枪,下面3个零件是受弹器分解状态,左侧是受弹器盖,中间上方是拨链器,右侧是受弹器
斯通纳86轻机枪采用导气式活塞长行程工作原理,枪机回转式闭锁机构。导气装置位于枪管下方,导气量不可调节。在标准结构中,斯通纳86轻机枪由9个主要部件组成,包括枪管、机匣、枪机组件、复进簧及其导杆、护手、扳机、受弹器、枪托、两脚架。武器分解结合非常方便,无需任何工具即可完成。(待续)
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