如何制造出一枚好子彈
在很多裝備展覽會上,經常會出現這樣的鏡頭:槍械展台上人頭攢動,摩肩接踵。但子彈(也稱槍用子彈、槍彈)展台上卻少人問津。大概是子彈小得幾乎“逃離”了人們的視野,所以,在中國的詞語裡,“彈丸”主要是貶義地形容某地或某物太小了。如,彈丸之地或彈丸之體。然而,在內行人看來,各種槍械之所以能發揮殺傷威力,最根本的原因還在於子彈的終點效應。在子彈與槍械的關系上,彈決定槍,有什麼彈就會有什麼槍,彈才是主體,槍只是載體。隻有子彈在新原理、新結構、新材料、新技術方面取得根本性突破,槍才能隨之得到質的飛躍。由此可見,制造出一枚好子彈是多麼的重要。
好子彈的三要素
眾所周知,子彈是當今各類武器彈藥中應用最廣、消耗最多、生產最快的一種。一枚好的子彈主要取決於三大要素:
一是四個部分有機聯結。子彈通常是由彈頭、彈殼、發射藥和底火四個部分組成。其基本流程是:底火被撞擊后引燃發射藥,使彈殼內產生高熱、高壓氣體,從而推動子彈經過內襯膛線的槍管,以極高的初速度旋轉著射出槍口,飛向目標,最終殺傷或破壞目標。對於好子彈來說,不僅每一個組成部分都要性能優良,四個部分之間也要有序鑲嵌,緊密關聯,相輔相成,並形成利於殺敵的優美流線外形。隻有這樣,才能在同仇敵愾時,“怒火中燒”,“憤然出擊”,射向敵人。
二是形成完美的彈道軌跡。射擊者在瞄准目標時,採用的是經過修正的“三點成一線”方法,眼睛與目標之間是一條筆直的線段。然而,由於重力和風速的影響,彈頭不可能保持直線運動。在同樣的外部條件下,影響子彈外彈道彎曲程度的內部因素主要有子彈的初速度、彈頭的彈心材料與外形特征、彈頭的同軸度等。
提高初速可使子彈飛行時間變短,彈道變得更加低伸,接近直線,從而提高射擊精度。而提高初速度最直接的方法就是增大發射藥劑量或改善其燃燒質量,使高溫氣體增加。彈心材料的密度越大,質量越大,沖量也越大,可使彈頭飛行更加穩定,間接提高彈道低伸程度。所以,鎢合金和鉛的密度要比鉛合金和鋼心大得多,彈道優勢更加明顯。此外,彈頭船形尾錐和光滑的流線外形,有助於減少空氣阻力,使彈道彎曲度變小,提高射擊精度。影響彈道軌跡的還有彈頭殼、彈心、被甲等構成部件,它們自身的厚度必須非常均勻,幾何重心和質量重心保持在一條直線上,才會使彈頭飛行時更加穩定,速度損失更小,使彈道彎曲度降低。可見,子彈的卓越性能與彈頭的設計和制造密切相關。隻有降低外彈道彎曲的程度,才能提高槍彈的射擊精度,實現“讓10個彈頭從一個彈孔中穿過去”的完美理念。
三是具有優良外形特征。彈頭的外形特征對於克服空氣阻力、保持飛行穩定、提高殺傷能力非常重要。彈頭的外形通常有長頭、圓頭、平頭、凹(空)頭和箭頭等幾種,這些外形都與殺傷效果息息相關。長頭彈的頂部略尖,射程較遠,侵徹能力較強,射擊精度較高。圓頭彈的質量較大,停止作用好。平頭彈的質量較小,初速度低,停止作用好。凹頭彈又稱達姆彈、開花彈、榴霰彈、變形彈、炸子兒。其殺傷機理過於殘酷,已被海牙公約禁止使用。現在人們主要使用這種彈頭進行獵狩和警用,以求快速打倒獵物或避免過分穿透。箭頭彈的彈頭呈小箭形,飛行速度快,擊中目標后易變形,動能釋放迅速。
中國子彈獨樹一幟
我國的子彈制造技術是從蘇聯引進基礎上發展起來的,經歷了手工操作、半自動、自動化到數字化的發展過程。目前,我國子彈生產制造技術總體上已能夠媲美國外先進水平,許多性能指標甚至佔有絕對優勢,並且制造成本低廉。
中國子彈的主體是5.8mm標准子彈。該子彈於1987年研制成功,隻有我國裝備這種子彈。子彈可分為輕彈(普通彈)和重彈(機槍彈)兩大類。輕彈隻能作為單兵武器和班用輕機槍使用,重彈則可滿足有效射程1000米以上的QBB-95班用機槍、QBU-88狙擊槍等槍械的要求。
無論是輕彈還是重彈,其形狀、彈殼、底火都相同,能夠互換使用,從而實現了各型輕武器子彈的通用化。這種通用化對於簡化后勤補給,以及戰場上子彈的相互支援具有重大意義。
在重彈研制過程中,我國博取眾長,大膽借鑒國外成熟彈種的優秀設計,採用了“長尾椎、雙弧形的彈頭外形,尖頭硬鋼心、厚底鉛套和空腔”的結構,設計十分巧妙。彈殼由鋼制造,表面涂裝褐色油漆,以免腐蝕,並且採用了結實的彈殼底緣和伯丹底火。子彈的長尾椎,雙弧形彈頭外形,可以減少空氣阻力,提高彈頭飛行的穩定性,改善遠距離散布。尖頭硬鋼心加厚底鉛套結構有利於保証彈頭裝配的對稱性,提高彈頭飛行的穩定性,並且具有很強的侵徹力。重彈採用了蘇聯5.45mm彈頭的空腔結構,重心后移,利於提高彈頭的穩定性。擊中硬目標時,空腔處的被甲容易變形,有利於減少鋼心的能量消耗,進一步提高侵徹力。
5.8毫米子彈(DBP-87)與北約5.56毫米子彈(SS109)、俄羅斯5.45毫米子彈(7N6)相比,具有初速度高,直射距離遠,穿透率強的優長。因此,中國子彈飛行時受外界影響小,戰斗射速大,命中精度高。而俄羅斯子彈對人體的殺傷力最大,有人認為是一種變相的達姆彈。北約子彈的直臂式彈殼有利於射彈的准確性,但中俄的斜肩式彈殼更利於供彈和退殼。
殺傷力是子彈的靈魂。美軍常規配置的M855(ss109)型5.56mm子彈卻存在著殺傷力不足的問題。在海灣戰爭、阿富汗戰爭和伊拉克戰爭中,這些子彈不能給士兵帶來安全感。所以,戰士們深惡痛絕,強烈要求增加步槍子彈的威力。作戰時,他們寧可選用口徑大、彈藥重的7.62mm武器。為此,北約多年來一直在尋找合適的替代品。目前,正在推出7.62毫米子彈(M43)作為臨時補充,但這畢竟不能最終解決問題。因為M43彈的遠程性能不好。一些人認為,最終很可能會採用6.5毫米中等威力子彈,才能在威力、后座和重量之間達到最優平衡。因為口徑過大,會引起后座過大、連發控制困難的問題。
國產子彈的四大差距
受子彈設計水平、原材料、工藝水平和加工精度等因素的影響,我國子彈的生產效率和質量還有待進一步提高。與國外先進子彈及研發水平相比,我們還存在四大明顯差距。
一是種類不夠齊全。“沒有先進的彈藥,就不會有先進的武器。”這是輕武器行業內流傳的一句話。盡管新型國產大口徑狙擊步槍QBU10配用了專門設計的狙擊彈、多功能彈,射擊密集度和殺傷效果得以明顯提高。但也應當看到,我國狙擊子彈與國外同類產品差距還比較大,並且沒有專門開發QBU-88狙擊步槍的專用高精度子彈,配備的是高射機槍用的12.7毫米普通彈,這對該狙擊步槍的使用造成較大影響。
二是性能不夠優良。為了提高子彈的性能,我國對95-1式步槍發射的DBP10式5.8毫米普通彈進行了改造,將其改為H90銅彈頭。這一改動,卻使彈頭與槍管線膛尺寸不匹配,易導致槍管對彈頭旋轉一側壓力變小,降低了子彈旋轉速度。另外,與覆銅鋼(F11)彈頭相比,銅彈頭受熱后硬度降低幅度較大,易出現散布增大的缺陷。可見,我國還沒有根本解決全銅被甲彈頭(H90)影響射彈散布的問題。而美國利用其先進的設計和加工技術,使現代達姆彈能夠精確地控制彈頭變形方式和大小,更加有效地利用自身能量,達到最好的侵徹和殺傷效果。
三是發射藥材料性能欠佳。國外已經採用了無腐蝕發射藥,而我國採用的發射藥卻對彈殼有腐蝕性,發射后槍管留下的殘渣也較多。為此,使用者不得不頻繁保養槍管。
四是研發新型子彈能力不足。幾十年來,我國在子彈理論研究方面,借鑒、學習國外的研究成果較多,自主創新的理論較少。子彈研發基本沿用了成熟技術,創新和變化少。特別是近年來,由於和平時期對子彈的訂貨量不大,為了節省開支和成本,子彈生產企業規模不大,技術改造積極性不高。但美國等發達國家卻在積極探索並研發新型子彈。目前,美國正在測試一種可在飛行途中改變方向的新型機動子彈,也叫制導子彈。該子彈具有特殊尾翼,可在飛行途中搜尋和追蹤移動目標,讓子彈根據風速條件等因素調整方向並擊中目標。一旦這種技術得到完善,不僅可以拓展射程,提高狙擊效率,還可以提升有風情況下的射擊精度。
改進提高任重道遠
要提高我國子彈生產水平,使我們造出更多的好子彈,必須針對自身的不足,尋求突破和改進之道。
一是大力開發新型子彈。要加強新型子彈理論研究,尤其要在激光、電、磁、化工等領域加強研究。通過系統開展相關技術和裝備的研究,力爭在關鍵技術上有所突破。比如,美國最近研制的雙芯子彈、無毒穿甲彈,以及巴西研制的無鉛整體膨脹子彈等,都代表了新型子彈的發展方向。除此之外,無殼彈的研發也是一個成功的例子。為了減輕子彈重量或體積,增加作戰時的攜帶量,人們將常規彈殼的作用由槍體相應的改造部分替代,從而節省了金屬材料,使其質量隻有同類子彈的一半,體積隻有同類子彈的三分之一。無殼子彈的后坐力小,可使射擊精度大幅度提高,比一般小口徑步槍精度提高1倍以上。該子彈的發射藥用火藥柱體代替,就是將調配好的顆粒狀或條塊狀發射藥粘合、模壓成圓柱體,彈頭部分全部鑲嵌在火藥柱體的一端,底火鑲嵌在火藥柱體的另一端。加上工藝簡單、成本低廉、便於攜行,很受士兵歡迎。據統計,生產一枚7.62mm銅殼子彈至少需要13道工序,而相同的無殼彈隻需要4道工序。
二是創新工藝水平。我國制造子彈時,基本都是採用的傳統工藝,從后方將彈芯擠入被甲,然后在彈尾收口。目前,國外比較流行的一種工藝方法剛好相反,是將被甲由后向前包覆收口,最終在彈尖處留下一個小孔。這種彈被稱做開尖彈,其彈芯變形將大大減小,有利於提高射擊精度。對這種新的工藝水平,我們可以大膽借鑒,並結合我國子彈生產工藝,不斷創新。
三是加大發射藥技術改進力度。目前,德國的無殼彈採用高燃點的“奧克托岡”來替代硝化棉發射藥,使子彈的重量減輕很多。我們可以充分借鑒這些先進的發射藥技術,可嘗試將納米技術運用到發射藥上,盡快制造出使火藥燃燒速度更快的催化劑,以提高燃燒效能,減輕子彈的重量,提高彈頭初速。由於納米技術制作的發射藥遇到空氣就能發生反應,所以,新的擊發機構就是一個控制發射藥與空氣接觸的機構。這將使擊發機構的設計更為簡單。
四是強化用戶的最終決定地位。在子彈的試驗改進中,設計者與使用者的意見不統一是常見問題,使用者認為設計者沒有實用經驗,設計脫離實際,而設計者認為使用者不懂科學。究其原因,還是設計與使用的脫節,武器設計人員往往隻管設計,很少實際使用和操作武器。為此,應更加重視用戶的意見與建議,並建立“代入”機制,使設計人員深入用戶單位,實地體驗子彈使用者的操作環境和需求,最大限度把相關意見體現在產品的改進過程中。
五是整合子彈研發和生產資源。針對一些子彈廠家規模小,生產任務不飽滿等問題,可進行橫向整合。通過整合大、小口徑子彈廠家,減少管理成本,增大設備的利用率,提高企業競爭力,從而提高子彈生產的集成化、自動化、數字化、網絡化和智能化水平。
六是加強軍工企業的競爭力。目前,美國隻有一家生產子彈的國有彈藥廠,即湖城陸軍彈藥廠。該廠能夠生產各種口徑的子彈。2003年至今,美國國防部共撥款數億美元,使該廠的生產能力從原來的年產子彈3億發增加到14億發,平均每月可生產1億多發子彈,每秒生產2000多發子彈。相對而言,我國對子彈生產企業的撥款則少之又少。這也是我國軍工企業競爭乏力的原因之一。為此,要給予子彈研制與生產廠家一定的優惠政策和財政補貼,加強其自動化生產線、試驗場所的設施建設。同時,應當克服“關起門來自己搞”的陳舊觀念,讓大多數從事子彈論証、設計的人員有機會真實感受到世界軍事強國的子彈生產水平,推動國產子彈真正走向國際市場。
(作者姚子謙 李偉 單位:國防大學)
(來源:中國青年報)