改良小口径弹药的探讨:扩颈弹

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 20:48:50
菜鸟出没注意!
以下论述将基于初中物理和理想的活塞做功过程,并假定工作过程基本处于5.8mm子弹的稳定膛压的平台段。

    现有的小口径步枪弹(5.56mm/5.45mm/5.8mm)在用于缩短枪管的卡宾枪、紧凑版无托自动步枪和短突时,初速损失很大,动能损失更大,造成威力和有效射程严重下降。为了提高短管枪的威力,各方出现了不少解决方案,其中较好的是纯铅芯重弹MK262,但是这又存在成本高、产量低下和穿甲能力损失严重的问题。至于6.5mm和6.8mm弹药,性能虽好但相对有限,经济性较差且显著降低携弹量,难成正果。
    对于在短管枪上发射的小口径步枪弹来说,发射药并不是不足,而是白白浪费掉了,尤其是5.8mm轻弹。如果能提高发射药的利用率,那么不必改变弹壳的容量也能实现提升威力的目标。MK262的方案是成功的,它巧妙地利用了M16/M4的部分加重枪管和偏小缠距的潜在资源。但这对于受到低膛压桎梏的5.8mm和5.45mm弹药来说无法借鉴。
    5.8mm重弹被研发用来以提高5.8mm枪械的中远距离威力。虽然其穿甲能力较更好、存速能力更强和有效射程更远,但是必需依赖超长的枪管而且对杀伤力没有实质提高。所谓的轻弹与重弹的通用性只是一厢情愿的单向兼容:对轻弹枪械来说不但有害而且使用概率极低,而且拖累并葬送了重弹和重弹枪械的前途。5.8mm重弹和MK262一样,并不以牺牲携弹量为代价,这是它们的主要优点之一。
    对比轻弹机枪和重弹机枪的初速可知:二者的膛口动能其实是相同。重弹弹头凭借加长的弹体、加重的质量、优化的外形和较低的初速,获得了更好的存速能力,因此落点的剩余动能较大。加大弹头质量、适当降低初速和提高发射药的利用率,让原本消耗在长枪管后段的克服摩擦的能量和长枪管才能利用的加速能量发掘出来用于较短的枪管上,同时保持携弹量不变,这也许是条出路。
    在当前低膛压的限制下,5.8mm重弹的发射药已经优化得难有潜力可挖。如果适当提高弹头直径的话,就能提高同等膛压下的做功面积,从而让较短的枪管也能充分释放出原先长枪管才能发挥的发射药能量。弹头质量也随之提高,相同膛口动能下初速略低,风阻更小存速能力更强。如果通过对弹壳扩颈以增大口径的话(原弹壳主体基本不变,保持子弹总长度不变,口径增加不大,保持最大的兼容性),也许能快捷地实现扩大口径和增加弹头质量的目标。

1、5.8mm轻弹的扩颈弹方案
    5.8mm轻弹的名义口径为5.8mm,实际直径约5.95mm。将其弹壳扩颈,使弹径增大到6.2mm则实际直径增大到6.35mm(106.72%),那么子弹/活塞的有效做功面积就增大了13.9%。这样,原95式自动步枪的463mm枪管长度的理想做功就相当于原527mm的枪管,或者557mm的原机枪枪管相当于489mm的新枪管,短枪管下发射药的利用率相当于提高了。弹头质量如果按照弹径截面积的增长率提高的话,也仅仅能维持弹头的低速存速能力达到5.8mm枪弹的水平(音速之下的风阻与截面积成正比)。如果弹头质量按直径增长的三次方关系(1.2155)增加到5.05克时,并保证标在准枪管长度下弹头处速达到879米/秒的话,基本能做到同5.8mm重弹的枪口动能相等而存速能力略低。
    由于弹头的变动,需要重新匹配发射药、更换枪管和汽缸顶杆。为进一步提高短枪管的性能,如有可能就把最高膛压从2800放宽到3100(低于测试95式班机的强装药3100~3400,应当在钢弹壳的承受能力之内)。为此,需要相应加强闭锁系统、弹膛和枪管初始段。由于弹壳主体不变,所以携弹量也不变,弹匣和弹链不变,弹鼓可能要略作调整。

    如果扩颈弹的发射药提升到重弹发射药那个技术等级的话,扩颈弹的威力还能进一步提高。但是由于发射药的总能量有限,所以膛口动能增加有限,所以随着弹头质量的增加,初速也随之相应以方根速度降低。按照平方关系的话,重弹弹头质量将提高到5.7克,初速下降到838以上;按照三次方的关系的话,质量提高到6.08克,初速下降到812以上,初速低到不可接受的地步了。

2、5.56mmSS109/M855的扩颈弹方案
    扩颈弹有助于提高M4和M249威力的同时不降低供弹具容弹量和单兵携弹量,但是任何扩颈弹也不可能超越MK262的性价比,所以没有存在的价值,除非MK262的产量受到高科技的发射药产量有限的局限而不能满足美军各兵种日益增长的需要。虽然MK262的穿甲能力较弱,但是在小口径步枪弹普遍都能穿透防弹头盔和三级防弹衣、都不能穿透四级防弹衣的大环境下(连穿甲能力第一的5.8mm重弹也不能例外),这算不了什么弱点。而软杀伤能力最强反而是MK262的绝对优势所在。

3、5.45mm弹药的扩颈弹方案
    5.45mm的弹头质量过低(3.44克),而且初速偏低,所以其有效射程较低。RPK74的机枪枪管长达600mm,比自动步枪的440mm枪管长度增加这么多,其初速仅仅从900提高到960。受到自动步枪的枪管长度和低膛压的限制,5.45mm弹药很难通过改良发射药来提高初速的同时不增大膛口噪音和制退器的枪口焰。
    如果将5.45mm弹药实施扩颈弹方案的话,也许能提高自动步枪和短突的膛口动能,也能缩短RPLK机枪的枪管长度。扩颈估算采用RPK74的初速。
    将5.45/5.59mm扩颈到5.8/5.95mm,按照三次方的增长关系,3.44*1.206=4.148克,476mm枪管下初速可达874;将将5.45/5.59mm扩颈到5.66/5.8mm,按照三次方的增长关系,3.44*1.117=3.84克,效果很有限。

4、奇妙的参数
   从以上的数字游戏中可以发现一个奇妙的参数:质量与口径的三次方的商。按照5.45/5.59/3.44克、5.8/5.95/4.15克和5.66/5.80/4.0克的数据计算,可得:5.45mm弹头的常数为0.0197,5.8mm弹头的常数为0.0197,5.56/5.66mm弹头的常数为0.0205,至于更加强大的5.8mm重弹和MK262(5.8/5.95/5.0克和5.66/5.80/5.0克),其参数分别为0.02374和0.02563。
    从以上数据可知,5.45mm与5.8mm的弹头常数相等,而5.56/5.66mm的弹头弹头常数略微偏高;普通的小口径弹药的弹头常数约为0.02,增强版的小口径弹药的弹头常数约为0.25。这个参数到底能反映什么?我不知道,也许与内弹道特性和技术难度有关吧。
    再加上这个弹头常数,5.8mm轻弹与7N6看起来越来越像了,莫不是克隆后放大并整容的产物?
   
bullet.jpg菜鸟出没注意!
以下论述将基于初中物理和理想的活塞做功过程,并假定工作过程基本处于5.8mm子弹的稳定膛压的平台段。

    现有的小口径步枪弹(5.56mm/5.45mm/5.8mm)在用于缩短枪管的卡宾枪、紧凑版无托自动步枪和短突时,初速损失很大,动能损失更大,造成威力和有效射程严重下降。为了提高短管枪的威力,各方出现了不少解决方案,其中较好的是纯铅芯重弹MK262,但是这又存在成本高、产量低下和穿甲能力损失严重的问题。至于6.5mm和6.8mm弹药,性能虽好但相对有限,经济性较差且显著降低携弹量,难成正果。
    对于在短管枪上发射的小口径步枪弹来说,发射药并不是不足,而是白白浪费掉了,尤其是5.8mm轻弹。如果能提高发射药的利用率,那么不必改变弹壳的容量也能实现提升威力的目标。MK262的方案是成功的,它巧妙地利用了M16/M4的部分加重枪管和偏小缠距的潜在资源。但这对于受到低膛压桎梏的5.8mm和5.45mm弹药来说无法借鉴。
    5.8mm重弹被研发用来以提高5.8mm枪械的中远距离威力。虽然其穿甲能力较更好、存速能力更强和有效射程更远,但是必需依赖超长的枪管而且对杀伤力没有实质提高。所谓的轻弹与重弹的通用性只是一厢情愿的单向兼容:对轻弹枪械来说不但有害而且使用概率极低,而且拖累并葬送了重弹和重弹枪械的前途。5.8mm重弹和MK262一样,并不以牺牲携弹量为代价,这是它们的主要优点之一。
    对比轻弹机枪和重弹机枪的初速可知:二者的膛口动能其实是相同。重弹弹头凭借加长的弹体、加重的质量、优化的外形和较低的初速,获得了更好的存速能力,因此落点的剩余动能较大。加大弹头质量、适当降低初速和提高发射药的利用率,让原本消耗在长枪管后段的克服摩擦的能量和长枪管才能利用的加速能量发掘出来用于较短的枪管上,同时保持携弹量不变,这也许是条出路。
    在当前低膛压的限制下,5.8mm重弹的发射药已经优化得难有潜力可挖。如果适当提高弹头直径的话,就能提高同等膛压下的做功面积,从而让较短的枪管也能充分释放出原先长枪管才能发挥的发射药能量。弹头质量也随之提高,相同膛口动能下初速略低,风阻更小存速能力更强。如果通过对弹壳扩颈以增大口径的话(原弹壳主体基本不变,保持子弹总长度不变,口径增加不大,保持最大的兼容性),也许能快捷地实现扩大口径和增加弹头质量的目标。

1、5.8mm轻弹的扩颈弹方案
    5.8mm轻弹的名义口径为5.8mm,实际直径约5.95mm。将其弹壳扩颈,使弹径增大到6.2mm则实际直径增大到6.35mm(106.72%),那么子弹/活塞的有效做功面积就增大了13.9%。这样,原95式自动步枪的463mm枪管长度的理想做功就相当于原527mm的枪管,或者557mm的原机枪枪管相当于489mm的新枪管,短枪管下发射药的利用率相当于提高了。弹头质量如果按照弹径截面积的增长率提高的话,也仅仅能维持弹头的低速存速能力达到5.8mm枪弹的水平(音速之下的风阻与截面积成正比)。如果弹头质量按直径增长的三次方关系(1.2155)增加到5.05克时,并保证标在准枪管长度下弹头处速达到879米/秒的话,基本能做到同5.8mm重弹的枪口动能相等而存速能力略低。
    由于弹头的变动,需要重新匹配发射药、更换枪管和汽缸顶杆。为进一步提高短枪管的性能,如有可能就把最高膛压从2800放宽到3100(低于测试95式班机的强装药3100~3400,应当在钢弹壳的承受能力之内)。为此,需要相应加强闭锁系统、弹膛和枪管初始段。由于弹壳主体不变,所以携弹量也不变,弹匣和弹链不变,弹鼓可能要略作调整。

    如果扩颈弹的发射药提升到重弹发射药那个技术等级的话,扩颈弹的威力还能进一步提高。但是由于发射药的总能量有限,所以膛口动能增加有限,所以随着弹头质量的增加,初速也随之相应以方根速度降低。按照平方关系的话,重弹弹头质量将提高到5.7克,初速下降到838以上;按照三次方的关系的话,质量提高到6.08克,初速下降到812以上,初速低到不可接受的地步了。

2、5.56mmSS109/M855的扩颈弹方案
    扩颈弹有助于提高M4和M249威力的同时不降低供弹具容弹量和单兵携弹量,但是任何扩颈弹也不可能超越MK262的性价比,所以没有存在的价值,除非MK262的产量受到高科技的发射药产量有限的局限而不能满足美军各兵种日益增长的需要。虽然MK262的穿甲能力较弱,但是在小口径步枪弹普遍都能穿透防弹头盔和三级防弹衣、都不能穿透四级防弹衣的大环境下(连穿甲能力第一的5.8mm重弹也不能例外),这算不了什么弱点。而软杀伤能力最强反而是MK262的绝对优势所在。

3、5.45mm弹药的扩颈弹方案
    5.45mm的弹头质量过低(3.44克),而且初速偏低,所以其有效射程较低。RPK74的机枪枪管长达600mm,比自动步枪的440mm枪管长度增加这么多,其初速仅仅从900提高到960。受到自动步枪的枪管长度和低膛压的限制,5.45mm弹药很难通过改良发射药来提高初速的同时不增大膛口噪音和制退器的枪口焰。
    如果将5.45mm弹药实施扩颈弹方案的话,也许能提高自动步枪和短突的膛口动能,也能缩短RPLK机枪的枪管长度。扩颈估算采用RPK74的初速。
    将5.45/5.59mm扩颈到5.8/5.95mm,按照三次方的增长关系,3.44*1.206=4.148克,476mm枪管下初速可达874;将将5.45/5.59mm扩颈到5.66/5.8mm,按照三次方的增长关系,3.44*1.117=3.84克,效果很有限。

4、奇妙的参数
   从以上的数字游戏中可以发现一个奇妙的参数:质量与口径的三次方的商。按照5.45/5.59/3.44克、5.8/5.95/4.15克和5.66/5.80/4.0克的数据计算,可得:5.45mm弹头的常数为0.0197,5.8mm弹头的常数为0.0197,5.56/5.66mm弹头的常数为0.0205,至于更加强大的5.8mm重弹和MK262(5.8/5.95/5.0克和5.66/5.80/5.0克),其参数分别为0.02374和0.02563。
    从以上数据可知,5.45mm与5.8mm的弹头常数相等,而5.56/5.66mm的弹头弹头常数略微偏高;普通的小口径弹药的弹头常数约为0.02,增强版的小口径弹药的弹头常数约为0.25。这个参数到底能反映什么?我不知道,也许与内弹道特性和技术难度有关吧。
    再加上这个弹头常数,5.8mm轻弹与7N6看起来越来越像了,莫不是克隆后放大并整容的产物?
   
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轻弹和重弹不能通用吧?不是说换用会磨损枪管吗?
我就得还是像m7一样,开发一种用于手枪和冲锋枪的子弹比较好,
这样直接扩颈不太现实吧?膛压,摩擦系数,内弹道都变了。弹壳、枪膛、枪管材料、活塞等也都得变。这和从新设计一套枪弹系统也没多大区别。可行性值得怀疑。