枪械的膛口装置

小小白鼠 2023-12-14 13:07:58

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枪械分类在枪械基础知识中,是最为人所熟知的部分。一个初学者也能较好的区分出手枪和步枪。而枪械的膛口装置,则是枪械上的一个小部件,看起来十分不显眼。

膛口装置,大致可以分为制退器、助退器、防跳器、消焰器、消声器五类。它们都是通过控制后效期火药燃气流量、气流方向和气流速度,来达到某种目的的能量转换装置。通俗地讲,就是通过改变枪管末端(枪口)的燃气的流量、方向和速度,完成减小后坐、增加后坐、减小上跳等一系列目的的装置。

制退器

顾名思义,制退器就是用来“制止后退(后坐)的器具”。制退器的意义在于可以降低枪械射击时对射手或者载体(飞机、坦克)造成的影响,降低对载具强度的要求,也可以减轻射手的疲劳。

一般说来,后坐力较小的武器,比如手枪、冲锋枪等很少加装制退器。后坐力较大的武器才会加装,并且随着后坐力的增大,制退器的体积和重量也会越来越夸张。最典型的是12.7毫米口径的反器材步枪上,无一例外全部加装制退器,而7.62毫米的狙击步枪,只是部分加装制退器,且体积都很小。

一般读者容易对制退器产生一个疑问:制退器会不会降低枪械的射击精度?的确,枪械加装制退器后,制退器会改变膛口(枪口)处的气流分布,使气流朝着人为设定的方向改变。这种“非自然”的气流确实会对枪弹的运动产生不利影响,影响精度。但制退器更坏的影响是严重干扰枪管的振动规律。实际射击时,枪管并非像我们想像的那样一动不动,而是在高速颤动和弯曲的。此时在枪管最前方加“挂”了一个重达几十克甚至上百克的制退器,工作时会产生很大力量,除了减轻后坐外,也会恶化枪管的振动规律,对精度产生很不利的影响。尤其是对于连发射击或者追求高精度的武器影响更为显著。

但制退器的作用就是为了降低后坐。如果射手和载体根本承受不了枪械的后坐力,就别想有效射击,更别提精度了。此时加装制退器,枪械可以有效射击,精度反而是提高了。因此制退器到底是有利于精度,还是不利于精度,要辩证地看。就表现而言,同样追求高精度的狙击步枪,7.62毫米口径的往往是尽量不加制退器,而12.7毫米口径的则是非加不可了。

制退器的结构五花八门,在枪械上最常见的加工方法就是向斜后方对称开孔,让火药燃气向前冲击制退器前壁,抵消一部分后坐力。此外,让火药燃气对称向侧后方喷出,产生一个向前的反力,也可以降低后坐力。这种制退器加工较为简单,在各类枪械、火炮中常见,比如大名鼎鼎的M777榴弹炮,就采用了这种制退器。

助退器

从字面上看,助退器是“帮助后退(后坐)的器具”。许多读者可能會问:我们都希望减小后坐力,所以才有了制退器,那这个助退器又是干嘛的呢?其实,这个助退器多用于管退式原理的武器上。

管退式武器利用枪管后坐赋予自动机能量,而枪管本身又大又沉,非常笨重,运动不便,因此管退式的武器很难达到很高的射频(射速)。为了增加射频,许多设计师都会给管退式武器安装一个助退器,把膛口火药燃气的能量导出一部分,用来推动枪管后坐,以此增加射频。这种机构在管退式武器上较为常见,比如德国的MG34机枪,就安装有这种助退器。

助退器的原理较为简单。以MG34机枪为例,枪口的火药燃气在助退器内膨胀,而助退器固定在枪管外的散热套上不可移动,火药燃气就只能推动枪管运动。前后调节助退器,就可以调节枪管和助退器之间的空腔体积,进而改变火药燃气推动枪管的能量大小。MG34机枪射速可调,就是如此实现的。

此外,还有一种名为“空包弹助退器”的膛口装置,但它不能和制退器一概而论。众所周知,空包弹是用来演习、训练、拍电影时的一种特殊枪弹,为了安全起见没有装弹头。枪械发射这种枪弹时,火药燃气没有了弹头的阻碍,就顺着枪管畅通无阻的“溜出”枪口。枪械“泄了气、没了劲”,膛压很低,后坐能量严重不足。此时的枪械,没法完成正常的自动动作,射手只能手动拉枪机完成抛壳、进弹等动作。此时的枪械就只能打一发拉一发了。但这种做法无法很好地模拟现代自动武器的特征,自然让人不满。于是人们开发了空包弹助退器。它的基本思路就是把枪管堵住一部分,以此增大膛压。这类似大家用手指堵住水管,水管内的水外流受阻,压力增大,喷出的水就更“有劲”了。空包弹助退器正是采用这个原理,通过减小截面积,增大武器的膛压,利用更“有劲”的燃气使枪械完成和发射实弹时相同的自动动作,保证了枪械在发射空包弹时,也像发射实弹一样操作。

防跳器

防跳器则是减少射击时枪口跳动的装置。它和制退器的思路基本一样,制退器是为了“抵消”一部分后坐,而防跳器则是抵消一部分的枪口上跳。它们的作用都是一样的——对精度,尤其是连发精度都十分有益。

正因为防跳器和制退器的目的基本相同,所以哥俩大多组合成防跳制退器使用。防跳器的布置方式同样多种多样,最“简单粗暴”的做法就是在枪口上方打洞,让一部分燃气上喷,产生的向下反力就可以减小枪口上跳。

如今,防跳器中最广为人知的就是AKM的制退器了。这个制退器斜向右上方斜切口,火药燃气会向右上方喷出,产生一个反向力,迫使枪口向左下方修正。但这是针对AKM步枪的特点设计的。更多国家的防跳器,只是向上方开孔/槽,或者对称布置,而不像AKM这样斜置。

消焰器

消焰器是减弱或消除枪口火焰的装置,现代枪械的标配,同时也是最容易被“误会”的一种膛口装置。许多人把枪口焰的成因简单化地理解为——“枪械射击时,尤其是连发射击时,枪口不完全燃烧的火药燃气,遇到空气会发生剧烈燃烧,发出明亮的火光”。这种观点实际上并不科学。

枪口焰的成因,一般而言有三个方面。

1.在设计枪械内弹道时,火药燃气燃烧终点在膛口外。简单说就是,弹丸飞出枪口时,火药还没有燃烧完,在膛外继续燃烧,形成火焰。这个现象是由设计造成的,一般在短枪管步枪上出现。即使燃烧终点在膛内,有时仍有部分未燃尽的药粒在膛外燃烧形成火星,这是由火药质量造成的,不是普遍现象,有一定的偶然性。

2.负氧平衡。火药在膛内的燃烧生成物,有大量的一氧化碳、甲烷、氢气等氧化不完全的气体,占到膛口总气体量的60%左右。这些高温高压气体喷出枪管后,和空气中的氧气混合,混合后的气体达到点火温度后,立刻燃烧形成火焰。

3.高温的固体、液体粒子和气体分子产生热辐射,形成光亮。这其中的粒子,部分是火药残渣,部分是枪弹和枪管摩擦产生的金属微粒,这些微粒降温很慢,向外喷射时,就会形成明亮的火星。

此外,我国还将枪口焰划分为前期焰、一次焰、枪口辉光、中间焰、二次焰五部分,在此就不詳细介绍了。

枪口焰轻则暴露射手的目标,黑夜条件下,甚至会造成射手的短暂性致盲。想要减小枪口焰,简单说就是“膨胀、遮蔽”。具体说来,一般有三种方法。

第一,屏蔽前期焰和一次焰。这种做法大家可以理解为,消焰器通过自身体积“遮”住了一部分枪口焰。

第二,降低膛口或压燃气温度。降低温度,多用膨胀的方法来解决。燃气出膛口前,先经过一段膨胀室,和较冷的空气充分混合降温,就可以降低燃气温度,失去了产生火焰的条件,起到降低枪口焰的作用,

第三,降低出口处的火药燃气压力。降低压力的做法,同样也可以通过膨胀来解决。气体进入膨胀室后,体积增大,压力自然减小,起到减压的作用。

除了膨胀室外,枪管最前方的“喇叭口”也是一种降压降温手段。气流流经喇叭口后,会被进一步扩散、分离,起到降温降压作用。此外,长枪管本身就是一个巨大的膨胀室和遮光罩,具备良好的消焰能力。二战时日本的三八式步枪枪口焰极小,就是拜超长枪管所赐。因此,消焰器虽是现代枪械的标配,但并非都是“刚需”。而短枪管枪械,由于枪管短,膛口(枪口)膛压较高,气体扩散得比较厉害,甚至火药根本来不及耗完(即燃烧终点在膛口外),短枪管枪械的枪口焰通常让人难以忍受。因此,消焰器是“刚需”。

消焰器中,较为著名的就是AKS-74U的这种带膨胀室的“喇叭口”消焰器了。这个膨胀室的功能还有很多。一般气体进入消焰器后,先在圆柱形膨胀室内膨胀,完成减压、降温的目的,再进入喇叭口中,气流进一步分散、喷出。同时,膨胀室串联喷口(喇叭口)长度很长,也能较好地遮蔽一部分的枪口焰。由于膨胀室体积大、消焰器长,外观并不讨喜,但效果很好,因此我国95式短步枪上也采用了这种消焰器。不过,由于枪管太短,即使加装了这种制退器,AKS-74U的枪口焰还是较为明显的。

◎AKS-74U并非只要“喇叭口”,還有一段圆柱形膨胀室

消声器

消声器是可以消除或减弱枪械射击时枪械噪声的装置。不同于大家耳熟能详的消“音”器,消“声”器才是这类膛口装置的正确名称。毕竟,“声”才是“声光热电力”五大物理现象之一,而“音”则不是。但如今,“消音器”这个名字更加普及,比消声器更广为告知了。相形之下,消声器貌似成了错误名称。但严谨地说,还是应该称呼为“消声器”。

提起消声器,就不得不说现在的“抑制器”,抑制器来自消声器的英语“suppressor”,直译就是“抑制器”。很显然,这个直译的结果并不好,因为抑制器没有说明抑制的到底是什么。是枪口上跳?或者是后坐力?指代并不明显。而消声器这个名字就非常的精确、生动。

消声器体积都比较庞大,内部设计颇为复杂,其基本思路就是让膛口的“焦躁”气体在消声器内多膨胀、多做功,以便“平淡”地走出消声器。由于消声器巨大的体积,气体在其内可以很好的膨胀,因此一个消声器的消声效果可能并不佳,但消焰、消烟效果还是会很好的。

这里面就牵涉到一个认知误区了,以为消声器只能消声。消声器最大的任务固然是消声,但同时也要消焰、消烟,最好达到无声、无烟、无焰的“三无”效果。一支良好的微声枪械,它的“三无”特征往往都要很好。比如我国的85式微声冲锋枪,就可以做到夜间单发射击时,距枪口50米处看不到光;白天单发射击时,距枪口50米处看不到烟。

关于消声器还有一个误解,就是“消声器完全没有声音”。其实,除了使用专用特制微声枪弹的专用微声武器,大部分加装消声器的普通枪械,枪口噪声还是相当可观的。一般说来,普通枪械加装消声器后,可以把枪口噪声降低20到30分贝左右,这已经是一个相当好的效果了。

因此,许多人说道,枪声高达140分贝,降低20分贝又有何用?消声器岂不是没有什么效果了?其实,造成这个“误解”的原因,就是大家对声音响度的量纲——分贝的误读。

分贝单位不是简单的十进制运算。理解分贝值需知道高中学到的lg函数。分贝的定义是声源功率(P)与基准声功率(P0)比值的常用对数乘以10。简单说来,分贝本身表示的是倍率,声源功率相比于基准声功率大10倍,则分贝数为10,大100倍,则为20分贝,大1 000倍,则是30分贝。也就是说,分贝每增加10,声源功率相比于基准功率增加10倍。

因此,50分贝相比25分贝的噪声,绝对不止大了一倍,消声器降下来20分贝是极其有意义的。消声器绝不像有些人所说的那样,加不加都一样。

消声器的具体结构多种多样,但基本思路大同小异,都可以概括为“多级减速、多级耗能”。以消声器结构图为例:从枪口喷出的火药燃气经过消声碗时,受到阻力,在碗内膨胀、减速,把气体的能量消耗掉。火药燃气依次经过每个消声碗,流出消声器时,气体的速度、压力已很小了,气流对大气的冲击减小,达到了消声的目的。当然,这仍然是最简单化的消声过程。

同时,由于火药燃气在消声器内减速,火药残渣外排受阻,消声器内极易“藏污纳垢”。因此,消声器的清理向来很麻烦。为此,各国多用防锈蚀的合金材料制作消声器,即使如此,消声器的寿命仍然很难达到枪械本身的寿命。

多功能膛口装置

前文介绍MG34的助退器时,细心的读者可能会发现,燃气除了推动枪管向后运动,还冲击了助退器前壁,起到缓冲后坐的作用,事实就是如此。MG34的膛口装置是一个助退、制退、消焰器,是典型的多功能膛口装置。实际上,绝大多数的膛口装置,都不止有一个功能,都是多功能的膛口装置。文中为了讲解,把许多膛口装置的功能剥开了。

但所谓的多功能膛口装置,并不是功能越多越好。一个膛口装置,可能有消焰、防跳、制退等多个功能,但实际上,能完成一个功能就颇为不易。比如前文出现的AKS-74U的消焰器,气流冲击膨胀室前壁,也可以起到一定的制退作用,但由于没有侧壁开孔,制退效果微乎其微,因此仍认为AKS-74U的膛口装置只是一个消焰器。

此外,近些年国外也出现了一些新的膛口装置,比如非常流行的“攻击头”,可以用来破窗,应急时还可以进行格斗。一些枪械的膛口还加装了一圈“太阳环”,用来配合安装消声器。但这些显然只是辅助功能,并不能从5种膛口装置中再独创一个类别来。

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简介:阿成浅讲军事装备