步槍和機槍設計使用到底啥區別?看完這個,你就明白其中關鍵之一
在具備全自動射擊的連發槍械中,槍管過熱一直是個非常惱人的問題,它能把肉都烤熟了;但是在影視劇、遊戲中能表現出這一點的並不多,而這恰恰成為很多始終搞不清步槍和機槍設計使用區別一個重要原因——打一樣的子彈,都能連發,到底差別是啥?
圖:國外槍械愛好者的測試,槍管確實能把肉完全烤熟
遊戲中還好一些,因為對槍械施加過熱限制(出現槍管發紅、冒出大量熱氣,遊戲角色的另一隻手抽出來煽動,此時無法再發射)的話,是一種有效調節遊戲道具平衡性、控制遊戲難度並提升遊戲樂趣的措施。而在影視劇中,能準確還原這些細節的,無一不是各方面精益求精、整體成本相當可觀的精品製作。
圖片:國外槍械愛好者的破壞性測試,AK47連發數百發以後,護木因為槍管過熱而起火
首先從槍管發熱的直接原因說起,槍管發熱的大部分來自於火藥燃氣的沖刷,小部分來自於彈頭與槍管內壁的擠壓摩擦。從本質上看,在槍彈火藥燃氣的能量利用比率中,彈丸在飛出槍口時能夠獲得其中45%。其餘除了燃氣(還帶有很高熱量)自身噴發流散、通過各種方式驅動槍械抽出拋飛彈殼並推動下一發子彈上膛等情況要消耗一部分以外,幾乎全部能量都用在加熱槍管上了。
圖片:M16步槍採用氣吹式原理,燃氣從槍管上方的導氣管直接吹動槍機後坐。這是M16在熱成像儀下的溫度變化
而對於每分鐘射速達到600發(絕大多數步機槍不低於這個值)或者更高的自動武器來說,持續發射數百發、上千發子彈需要的時間相當少;即使是算上更換彈匣、彈鏈的時間,槍械的散熱也遠遠跟不上升溫。
機槍連續發射後槍管紅熱化
這種情況演變到最後,不僅會導致槍管的膨脹變形嚴重,槍彈與槍管膛線的嵌入和氣密效果變差;造成子彈的精度和射程嚴重下降;而且會導致子彈上膛以後,槍彈受槍膛高溫加熱引起自燃擊發,形成走火事故和槍械故障。自動步槍和機槍的關鍵設計差異之一,就是步槍其實絕大多數只打單發和短連發,因此步槍不需要過度的考慮散熱能力,而是能做的更輕巧、打的更精準。
安置在防禦要塞中時,水冷機槍還是有很大優勢的
以古老的馬克沁機槍為例,它採用的就是水冷式結構;只要裹著槍管的水箱(Water Jacket,直譯水護套)不被燒乾,槍管溫度就不會超過100度太多。水冷的效果毋庸置疑,但是它太笨重,而且很多時候根本不好找水——現在回頭看當時的戰場回憶錄,機槍手用尿來代替水是很普遍的事迹,但缺水到了那種程度,尿也不會有多少了。
日軍的歪把子機槍就是採用的風冷設計
為了改善戰場適應性,機槍也發展了風冷設計;槍管在外面布置了大量的鰭片——這和電腦CPU散熱器是一模一樣的道理,主要原理就是增大槍管質量,使之能容納更多熱量、減緩升溫速度的同時;將自身接觸外界空氣的表面積加大數十倍乃至於上百倍,極大的強化降溫速度。
鰭片風冷設計解決了水的問題,但沒有解決重的問題。於是後來機槍又發展了一些更有效率的散熱設計,比如引射冷卻——利用槍口的火藥高速氣流,抽動外界空氣從後方流經槍管表面。以及快速更換槍管的設計——打的太熱了就先換一根冷的,等新的打熱了再把那根已經冷卻好的換上,如此反覆。
M60機槍更換槍管
除了槍管上做文章以外,機槍和步槍在內部結構往往也差異很大。比如自動槍械可以做成閉膛待擊和開膛待擊兩種形式,閉膛待擊是指槍械先把子彈推進槍膛,然後射手需要擊時,直接釋放/敲打擊針就能打響子彈。這種方式下,子彈在槍膛內的位置穩定性好、擊發瞬間槍械部件運動衝擊小,因此精度上表現能做的很好。
FMK-3就是採用開膛待擊設計
但從缺點上說,閉膛待擊堵死了槍管,極不利於空氣流動散熱;而且在槍管高溫的情況下,子彈停留在槍膛中也會顯著增大走火和事故的概率。因此強調連發性能的武器——包括機槍和相當多衝鋒槍,往往會選擇開膛待擊而犧牲射擊精度;它們只在射手扣動扳機以後,槍機才會向前運動,推動子彈上膛並隨即擊發。
那麼有沒有機槍能兼顧散熱能力和精度呢?確實有,國外一些新型機槍已經實現了結構上創新,在全自動射擊時自動轉換為開膛待擊工作模式;而在半自動射擊時,自動採用閉膛待擊。不過這些槍械目前並沒有得到大規模的實戰考驗,其可靠性尚有待驗證。
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