美國新小口徑步槍：威力超過95步槍四倍，僅有M4一半尺寸重量
美國陸軍實驗室最近的一次公開信息披露，給出了美國下一代步槍發展的驚人指標：能夠在600米外穿透4級防彈衣，初速比現有M4這樣的短管步槍高出一倍，但尺寸和重量卻僅有M4步槍的一半左右。
這種尚未正式公布計劃名稱和細節的新武器原型，目前正在阿伯丁試驗場進行測試。美方表示這種槍械僅需要10英寸（635px）長的槍管，就能推動彈頭加速到883米/秒；如果採用標準長度的24寸錐形槍管，能夠加速到1402-1752.6米/秒。
膛壓測定原理展示
老式膛壓測定工具，通過銅柱或者鉛柱的壓縮程度推算燃氣壓力
而這種巨大的初速提升，無疑需要遠超現有標準的燃氣壓力作為支撐，美方披露的數據是新武器的膛壓將提升到60-80ksi——即4218-5625公斤/平方厘米。現役中俄的步槍設計中，膛壓標準低於美國現有步槍標準，都是2900公斤/平方厘米。
美國軍方人員明確表示，這是要在步槍上實現120坦克炮級別的膛壓，而且明確指出這種設計是為了強化遠距離射擊能力、尤其是對付身穿防護裝備的目標，是基於對抗中俄這樣的大國對手而進行的性能規劃。
目前美軍披露，這種新武器並沒有採用美國陸軍下一代武器的6.8毫米口徑，是下下代裝備的技術。口徑的選擇上，除了技術成熟程度帶來的研發進度和生產成本問題之外，這很大程度上，也源於它強調要同時滿足室內近戰的需求。
圖：美軍下一代槍彈樣品
美軍現在公布的6.8毫米埋頭彈，從彈頭重量上看，實際上是原有7.62大威力口徑的變形產物（彈頭拉的更細更長，彈體採用先進技術的埋頭設計）。如果將其初速提升到1400-1750米/秒，其彈頭出膛的巨大動量，會使得槍械連續射擊的後坐力遠比當年M14還要猛烈；如果沒有外骨骼一類的技術輔助，這不是人的身體能力所可以控制的。
圖：95步槍
因此最有可能的情況是，這種新式武器的口徑本身不大，在傳統的5.x毫米級別，甚至可能更小；彈頭相較於現有槍彈更為細長，重量應該不會超過5.56毫米MK262彈頭的5克。若按此估算，這種武器的槍口動能可以達到7680焦耳的驚人水平——相當於傳統7.62x51或者7.62x54這樣大威力中間口徑的兩倍乃至於更高，達到95步槍的四倍左右。
美軍的發展方向，完全符合筆者在2013年文章《5.8mm功與過》中的論斷；雖然這個論斷，當時是用來否定5.8毫米通用機槍的設計理念基礎（傳統中口徑的威力在戰場上過剩）的：
「無數的實戰經驗一次又一次的證明：對於戰場上的槍械，威力永遠都是不夠的，從來不存在什麼過剩——過剩的只是後坐力和重量。」
嚴格來說，美軍的這種思路並不新鮮，實際上依舊是上世紀60-70年代彈道學研究的直接延續：
俄制6毫米槍彈，初速1150米/秒，僅論性能確實很強悍
圖：上中下分別是俄制5.45、6、7.62毫米彈
槍彈後坐力的基礎在於動量，重量或者速度增大一倍，動量都是增大一倍。但槍彈威力的基礎在於動能，彈頭重量加大一倍，動能也增大一倍；但如果速度增大一倍，動能就是原來的四倍。
因此要兼顧連發武器的低後坐力、高穿透和殺傷力，最好的辦法就是減輕彈頭重量，而大幅度提高槍口的初速。
但對於多數槍械來說，接近1000米/秒的初速已經是可以接受的極限。這背後存在兩個環節的疊加制約：
1. 傳統槍炮現在使用的固體火藥發射葯，爆燃時的燒蝕作用非常厲害。初速要上去，膛壓就要高；膛壓高了，爆溫也高；而溫度和壓力高了之後，槍管內部的壽命撐不住——特別是線膛槍炮的膛線起始部分。
2. 槍彈要打得准，最便宜、最可靠的途徑，是彈體像陀螺一樣自旋穩定；這就要依靠彈體變形、嵌入槍管的膛線中來實現。獲得穩定性的同時，槍彈與槍管的摩擦、燃氣對槍管的燒蝕破壞作用也大大加強了。
圖：雙35高炮
在線膛槍炮中，確實存在極少數初速千米以上的產品；比如中國從瑞士引進的雙35高炮（初速視炮彈種類而定，最高1175米/秒）；但這種高指標，除了瑞士本身極其優異的槍炮身管製造技術、火炸藥技術作為基礎以外，依然有極大程度是因為高射炮用途特殊，對成本的容忍程度極高才能容許的。
在步兵槍械上，此前所有千米以上初速的小口徑方案研究，沒有一種投入實用化。比如俄國在蘇聯時期就開始研究的6x49毫米槍彈，初速達到1150米/秒。
圖：英國二戰坦克，40毫米炮上外接了一段錐形炮管附件，用於發射強化初速和穿透力的特殊彈種
目前美軍這種下下代技術，公開的技術措施只有一條，就是採用錐形槍管。這種身管在前端會逐漸收緊，變得越來越狹窄。這種設計其實早在一二戰期間，就投入戰場使用了，但其顯而易見的弊端——炮彈要從更狹窄的炮管里擠出去，帶來的磨損燒蝕必然要厲害的多，因此後來沒有主流型號使用它。
多數現代坦克使用的滑膛炮，取消膛線以後雖然能獲得更高的初速，但是高膛壓高燒蝕帶來的壽命問題依舊非常嚴重——只有幾百發。這樣的壽命對於坦克或許還能接受，但是對於步槍是完全不行的。
現在國產步槍的壽命在一萬發，西方產品在兩到三萬發之間。而且坦克火炮和高炮一樣，都是炮管計價上不惜工本的昂貴產品；步槍的用料做工，絕無可能按照同樣的成本標準去做以求得更高的壽命。
有一些方法可以做到高能量、高膛壓、低爆溫、低燒蝕，但種種缺陷會使得它們無法實用化。比如含水20%的LP1846液體發射葯，通過水的蒸發過程，可以吸收大量的熱量，產氣的同時有效降低爆溫和燒蝕。
圖：一種液體發射葯火炮的結構原理
由於槍械上不可能有複雜的發射葯噴注系統和點火控制系統，因此液體發射葯槍彈，只能直接把液體封裝在定裝的彈殼中。這就無法避免液體發射葯的核心弊端——點燃過程中，由於氣泡生成/潰滅所引發的膛壓波動劇烈，不可能得到抑制，這是足以引發炸膛的致命隱患。
在彈道學等槍炮基礎研究上，美國當之無愧是代差性領先的全球第一。但美國這個下下代步槍，要實現性能與壽命的極端衝突的有效克服，其要求之高是前所未見、甚至是超越現階段彈道學常識的。
這個項目前景到底如何？只能說有待於時間的證明了。
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