機(jī)械式變射速的嘗試

張迪+張嘉瑞

槍械射擊的速度一般以理論射速和戰(zhàn)斗射速來衡量。所謂的理論射速是指不考慮瞄準(zhǔn)、換彈等因素，只使用槍械自動(dòng)機(jī)完成一個(gè)循環(huán)的時(shí)間來計(jì)算的射速。戰(zhàn)斗射速則要考慮瞄準(zhǔn)、換彈等因素，所以戰(zhàn)斗射速更符合實(shí)際使用時(shí)的射速，并且肯定要比理論射速小很多。例如我國95式5.8毫米自動(dòng)步槍的理論射速為650發(fā)/分鐘（以下簡稱rpm），而連發(fā)時(shí)的戰(zhàn)斗射速只有100rpm。

那么是不是武器射速越低越好？答案當(dāng)然是否定的。因?yàn)榇蟛糠謽屝担ň褤舨綐尦猓┥渌偬惋@然無法保證對敵方的火力壓制能力。那是不是說武器的射速越高越有利于作戰(zhàn)呢？答案也是否定的。射速過高必然使抽殼、拋殼時(shí)間減短，有可能造成武器抽拋殼困難，從而造成武器故障。此外，武器射速如果過快會(huì)使得自動(dòng)機(jī)對機(jī)匣等部件的撞擊加大，加大后坐力從而提高了控槍的難度。這一方面比較典型的例子就是M16，它在越南戰(zhàn)場上出現(xiàn)了許多問題，如卡殼、拉斷彈殼等。造成這些問題的很大一個(gè)原因就是軍方換掉了5.56毫米槍彈的發(fā)射藥，使得M16的射速從每分鐘750發(fā)提高到了每分鐘850～1000發(fā)。

射速增高會(huì)提高火力壓制能力，而且如果射速增高到一定程度，射手射擊時(shí)在尚未感受到第一發(fā)子彈后坐力時(shí)第二發(fā)彈已經(jīng)出去了，也就是說第二發(fā)彈幾乎不受后坐力影響，這會(huì)大大提高點(diǎn)射精度。但是射速過高又會(huì)出問題，所以人們就想到了能不能對射速進(jìn)行控制，使槍械具有變射速的功能。為了實(shí)現(xiàn)槍械變射速，人們進(jìn)行了許多嘗試，其中雙循環(huán)變射速技術(shù)便是其中一種。

雙循環(huán)

現(xiàn)在的大部分槍械均為單循環(huán)槍械。以典型的導(dǎo)氣式武器為例，當(dāng)子彈擊發(fā)后，火藥燃?xì)膺M(jìn)入導(dǎo)氣室，推動(dòng)活塞帶動(dòng)槍機(jī)框以及槍機(jī)向后運(yùn)動(dòng)后坐，完成開鎖、抽殼、拋殼等動(dòng)作并壓縮復(fù)進(jìn)簧；當(dāng)后坐到位后，槍機(jī)框以及槍機(jī)會(huì)在復(fù)進(jìn)簧的作用下復(fù)進(jìn)，并完成推彈入膛、閉鎖等動(dòng)作，這就完成了自動(dòng)機(jī)的循環(huán)，此為單循環(huán)。

而雙循環(huán)則指除了自動(dòng)機(jī)循環(huán)以外還增加了一個(gè)浮動(dòng)循環(huán)。雙循環(huán)的武器在射擊時(shí)除了自動(dòng)機(jī)會(huì)在浮動(dòng)體上往復(fù)運(yùn)動(dòng)外，整個(gè)浮動(dòng)體也會(huì)前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。換句話說，雙循環(huán)的步槍類似與將單循環(huán)的步槍固定在滑軌上，并在單循環(huán)步槍和滑軌后方安裝彈簧。射擊時(shí)，自動(dòng)機(jī)會(huì)在步槍上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這是自動(dòng)機(jī)的循環(huán)。而整個(gè)單循環(huán)步槍又會(huì)由于自動(dòng)機(jī)的撞擊向后運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，當(dāng)向后運(yùn)動(dòng)到位后會(huì)由于彈簧作用向前運(yùn)動(dòng)，完成循環(huán)，這就是浮動(dòng)體的循環(huán)。

變射頻

此處的射頻即指槍械的射速。普通槍械一旦選定單發(fā)、連發(fā)模式，則射頻是固定的。如我國95式自動(dòng)步槍在單發(fā)時(shí)戰(zhàn)斗射速為40rpm，而在連發(fā)時(shí)戰(zhàn)斗射速為100rpm。變射頻指的是在射擊過程中射速可以改變。按現(xiàn)在的概念來看，變射頻有兩種，第一種比較典型的是指在連發(fā)射擊時(shí)前2發(fā)為高射速（高達(dá)1800rpm），從第3發(fā)開始即變?yōu)榈蜕渌伲ㄒ话銥?00rpm）。第二種變射頻是指點(diǎn)射時(shí)為高射速，全自動(dòng)射擊時(shí)為低射速。

雙循環(huán)變射速技術(shù)

雙循環(huán)變射速技術(shù)即指槍械將雙循環(huán)與變射頻技術(shù)融為一體。對于只有自動(dòng)機(jī)循環(huán)的單循環(huán)槍械來說，后坐力的產(chǎn)生是由于自動(dòng)機(jī)循環(huán)產(chǎn)生的，因此射速一旦過高勢必會(huì)導(dǎo)致后坐力增大，這對于控槍來說是不利的。而對于雙循環(huán)的武器來說，后坐力的產(chǎn)生是由于浮動(dòng)體循環(huán)產(chǎn)生的。而由于浮動(dòng)體的質(zhì)量要比自動(dòng)機(jī)大很多，自動(dòng)機(jī)循環(huán)多次浮動(dòng)體才會(huì)循環(huán)一次，因此射速提高，自動(dòng)機(jī)循環(huán)加快對浮動(dòng)體的循環(huán)速度影響很小，也就是說后坐力并不會(huì)急劇增加。基于這種原因，變射頻與雙循環(huán)結(jié)合可以很好地避免高射速帶來高后坐力問題，提高高射速時(shí)的射擊精度。

此外，雙循環(huán)與變射頻技術(shù)結(jié)合后，可以通過浮動(dòng)體循環(huán)與發(fā)射機(jī)構(gòu)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)連發(fā)時(shí)由高射頻向低射頻的轉(zhuǎn)變，因此現(xiàn)在一般認(rèn)為雙循環(huán)是變射頻技術(shù)的基礎(chǔ)，也是變射頻技術(shù)所必須的。

雙循環(huán)變射速武器發(fā)射模式

雙循環(huán)變射速武器在單發(fā)使用時(shí)為低射頻模式，也就是說射速在 600rpm左右，如果此時(shí)步槍處于浮動(dòng)狀態(tài)，那么單發(fā)射擊時(shí)后坐力的產(chǎn)生過程為：自動(dòng)機(jī)先后坐，然后自動(dòng)機(jī)撞擊浮動(dòng)體，浮動(dòng)體再緩慢向后運(yùn)動(dòng)進(jìn)而撞擊外機(jī)匣，從而產(chǎn)生后坐力。這種情況下射手要經(jīng)過較長時(shí)間才能感受到后坐力。

雙循環(huán)變射頻武器在點(diǎn)射時(shí)為高射頻模式，也就是說射速在1800rpm左右。此時(shí)的武器處于浮動(dòng)狀態(tài)，則自動(dòng)機(jī)會(huì)高速循環(huán)，而由于浮動(dòng)體質(zhì)量較重，循環(huán)速度較慢，所以在浮動(dòng)體完成一個(gè)循環(huán)的過程中，自動(dòng)機(jī)可能會(huì)完成多個(gè)循環(huán)。也就是說，槍械射擊出多發(fā)彈時(shí)浮動(dòng)體才會(huì)撞擊外機(jī)匣一次，此時(shí)射手才會(huì)感受到后坐力，進(jìn)而射手的動(dòng)作開始變形。由上述過程我們可以看出，在點(diǎn)射時(shí)，雖然一次點(diǎn)射會(huì)射出2到3發(fā)子彈，但實(shí)際上只會(huì)產(chǎn)生一次后坐力，在這之前子彈將不會(huì)受后坐力導(dǎo)致的射手動(dòng)作變形影響，這就提高了槍械的點(diǎn)射精度。

雙循環(huán)變射速武器在連發(fā)狀態(tài)下會(huì)變射頻，具體過程為：在連發(fā)時(shí)前2發(fā)彈會(huì)與點(diǎn)射時(shí)的狀態(tài)相同，即以1800rpm的射頻射擊，而從第3發(fā)開始則會(huì)以低射頻（600rpm）進(jìn)行射擊，這是由于浮動(dòng)體與發(fā)射機(jī)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。具體體現(xiàn)為，在射擊前2發(fā)時(shí)槍械可以在浮動(dòng)體循環(huán)過程中進(jìn)行射擊，即只要自動(dòng)機(jī)完成一次循環(huán)就可以射擊；但是從第3發(fā)彈開始，如果浮動(dòng)體沒有復(fù)進(jìn)到位，即完成一次循環(huán)，那么槍械則不會(huì)擊發(fā)。也就是說，前2發(fā)或3發(fā)彈的發(fā)射速度，即高射速時(shí)與自動(dòng)機(jī)循環(huán)有關(guān)，而第3發(fā)或4發(fā)彈及其后續(xù)子彈的發(fā)射速度，是低射頻速的與浮動(dòng)體循環(huán)有關(guān)。顯而易見的是浮動(dòng)體循環(huán)的速度要比自動(dòng)機(jī)循環(huán)的速度慢，因此雙循環(huán)變射頻武器在連發(fā)射擊時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)從高射頻到低射頻的變化。

雙循環(huán)變射速武器

目前世界上比較典型的雙循環(huán)變射速武器有德國HK公司的G11步槍和俄羅斯的AN94步槍。大部分單循環(huán)槍械的發(fā)射速度也主要與自動(dòng)機(jī)循環(huán)速度相關(guān)。因此要想提高射速，就必須提高自動(dòng)機(jī)循環(huán)速度，減小自動(dòng)機(jī)循環(huán)時(shí)間。使用的提高射速的主要措施有以下幾點(diǎn)：一是增大導(dǎo)氣室內(nèi)的火藥燃?xì)膺M(jìn)入量，具體措施包括有增大導(dǎo)氣孔直徑、導(dǎo)氣孔位置后移等；二是增大導(dǎo)氣活塞的面積；三是在槍械中設(shè)計(jì)輔助供彈系統(tǒng)，在射擊時(shí)使用輔助供彈系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)推彈等；四是減小自動(dòng)機(jī)行程。

◎德國HK公司G11步槍

該槍采用的是4.73毫米微口徑（口徑在5毫米以下稱為微口徑）的無殼彈槍，以及雙循環(huán)變射速技術(shù)。

上世紀(jì)60年代末，西德軍方?jīng)Q定研制無殼彈/槍系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)的HK公司負(fù)責(zé)研制槍械系統(tǒng)，諾貝爾火炸藥公司負(fù)責(zé)研制無殼彈系統(tǒng)。1990年西德防衛(wèi)技術(shù)與采購署確認(rèn)無殼彈/槍系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到裝備水平，但是由于同年柏林墻倒塌，東西德合并等原因，德軍決定不再裝備G11。G11步槍的生產(chǎn)、采購和裝備計(jì)劃全都被取消了。

前面講到了變射頻武器必須要提高射頻并列舉了一下提高射頻的方法，但是實(shí)際上G11步槍采取的提高射頻方法并不是上文提到的，而是由于其采用了無殼彈。

我們都知道，普通的有殼彈槍械射擊時(shí)，自動(dòng)機(jī)在后坐復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)完成抽殼、拋殼、推彈上膛等動(dòng)作，由于本身子彈長度的限制，自動(dòng)機(jī)的行程不能太短，至少要保證能夠?qū)⒆訌棧ǘ皇菑棜ぃ伋?。所以自?dòng)機(jī)本身行程有一個(gè)最小值，通過減小自動(dòng)機(jī)的行程來提高射速的方法有一定的限制。而G11步槍由于采用了無殼彈，那么就沒有了抽拋殼這個(gè)步驟，因此G11步槍通過設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)特的轉(zhuǎn)膛槍機(jī)提高了射速。

此外，G11步槍的雙循環(huán)變射頻并不是上面提到的第一種比較典型的變射頻（指連發(fā)時(shí)射速會(huì)由高變低），而是屬于第二種，即在點(diǎn)射時(shí)為高射頻，連發(fā)時(shí)為低射頻。

G11步槍有高頻點(diǎn)射、低頻連發(fā)和低頻單發(fā)。當(dāng)處于高射頻點(diǎn)射時(shí)，G11步槍處于浮動(dòng)狀態(tài)，而且只要自動(dòng)機(jī)完成一個(gè)循環(huán)即可進(jìn)行擊發(fā)，也就是說可以在浮動(dòng)體運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行射擊。由于G11步槍采用了無殼彈，因此射速極快，可以達(dá)到2000rpm。根據(jù)HK公司的調(diào)查研究與計(jì)算，如果3發(fā)點(diǎn)射時(shí)的射速可以達(dá)到2000rpm以上，那么就可以實(shí)現(xiàn)在第一發(fā)彈射出后還未出現(xiàn)槍口跳動(dòng)前第二發(fā)彈就已經(jīng)射出了。第二發(fā)彈射出時(shí)射手的動(dòng)作還沒有變形，因此第二發(fā)彈幾乎不受后坐力影響。這樣就提高了點(diǎn)射時(shí)的命中概率。

G11步槍在單發(fā)和連發(fā)時(shí)為低射速模式，此時(shí)G11步槍雖然仍處在浮動(dòng)狀態(tài)，但是如果浮動(dòng)體在運(yùn)動(dòng)，那么將無法擊發(fā)。也就是說，只有在自動(dòng)機(jī)循環(huán)和浮動(dòng)體循環(huán)都完成以后才能擊發(fā)。上文提到過浮動(dòng)體循環(huán)速度較慢，因此射頻也就隨之降低，G11在低射頻時(shí)的速度大概只有460rpm。

◎俄羅斯AN94自動(dòng)步槍

1981年，俄羅斯軍方啟動(dòng)了新一代步槍選型計(jì)劃，名為“阿巴甘計(jì)劃”。當(dāng)時(shí)的要求是研制一支更好機(jī)動(dòng)性、更好操作性且比AK74步槍作戰(zhàn)效能高1.5～2倍的步槍。最終軍方選定了俄羅斯伊孜瑪什兵工廠的方案，定型為AN-94自動(dòng)步槍。

AN94自動(dòng)步槍采用的雙循環(huán)變射頻原理即為上文講到的典型的第一種變射頻原理，即點(diǎn)射時(shí)高射頻，連發(fā)時(shí)前兩發(fā)為高射頻，從第三發(fā)開始為低射頻。

AN94在連發(fā)時(shí)由高射頻向低射頻轉(zhuǎn)換的過程為：首先裝彈上膛以后，扣動(dòng)扳機(jī)，第一發(fā)子彈射出，而后自動(dòng)機(jī)后坐，浮動(dòng)體也后坐，此時(shí)擊錘隨自動(dòng)機(jī)一塊后坐，自動(dòng)機(jī)循環(huán)以極高的速度完成。當(dāng)自動(dòng)機(jī)完成一次循環(huán)后，浮動(dòng)體仍在循環(huán)，此時(shí)由于發(fā)射機(jī)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，擊發(fā)杠桿被扳機(jī)固定板擋住不起作用，因此擊錘繼續(xù)運(yùn)動(dòng)擊發(fā)，第2發(fā)彈射出。這兩發(fā)彈的射出速度僅取決于自動(dòng)機(jī)的循環(huán)速度，所以射速較高，為1800rpm。當(dāng)兩發(fā)彈射擊完成后，擊發(fā)杠桿回到原先位置，此后從第三發(fā)彈開始的每一次射擊。擊錘就會(huì)被擊發(fā)杠桿抓住，此后便以低射速（600rpm）進(jìn)行射擊。也就是說，高射頻時(shí)擊錘不受阻礙，只要自動(dòng)機(jī)循環(huán)完成即可射擊，低射頻時(shí)每射擊一次擊錘就會(huì)被抓住，只有當(dāng)浮動(dòng)體循環(huán)完成，才可以射擊。這樣就實(shí)現(xiàn)了由高頻到低頻的轉(zhuǎn)換。

此外，AN94實(shí)現(xiàn)高射頻射擊的方法是設(shè)計(jì)了輔助推彈機(jī)構(gòu)，可以預(yù)推彈。

AN94的輔助推彈機(jī)構(gòu)為一繩索滑輪組供彈機(jī)構(gòu)，其工作原理為繩索一頭接槍機(jī)，一頭接一推彈隨動(dòng)器，此隨動(dòng)器可以推動(dòng)子彈運(yùn)動(dòng)但是不能打擊底火。滑輪起變向作用。當(dāng)射擊一發(fā)子彈后，槍機(jī)向后運(yùn)動(dòng)，繩索會(huì)拉著推彈隨動(dòng)器向前運(yùn)動(dòng)，先將子彈推于位于彈匣和槍管后端中間的供彈板上，然后槍機(jī)復(fù)進(jìn)。推彈隨動(dòng)器會(huì)在彈簧作用下后退，槍機(jī)復(fù)進(jìn)過程中會(huì)將供彈板上的子彈推送到槍膛中，完成推彈入膛動(dòng)作。由于使用了輔助推彈機(jī)構(gòu)，所以AN94步槍的自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)行程較短，使得射速提高。

AN94步槍由于獨(dú)特的雙循環(huán)變射速設(shè)計(jì)，使得點(diǎn)射及連發(fā)射擊時(shí)的前兩發(fā)精度較高，因此性能較好，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且人機(jī)工效并不是很好，再加上成本過高，所以從1994年定型以來，并沒有廣泛裝備，只是在少數(shù)精銳部隊(duì)中裝備。

不可否認(rèn)的是，雙循環(huán)變射速的應(yīng)用可以從理論上很好的解決短時(shí)間連續(xù)火力的射擊精度，是一種具有非凡實(shí)用意義的槍械設(shè)計(jì)技術(shù)。但實(shí)際情況卻不得不讓人感到詫異，舉例來說：在參加ACR項(xiàng)目最后的射擊測試時(shí)，G11優(yōu)秀的高速三點(diǎn)射在射擊精度上完敗給了作為對照組的M16A1。復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和高昂的成本再加上雙循環(huán)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜性，讓這款步槍失去了最后列裝的機(jī)會(huì)。

所以說，即使雙循環(huán)變射速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)明顯，但實(shí)際上真正能夠?qū)嶋H應(yīng)用的例子如此至少也就不難理解了。在德國放棄G11后，AN94也在俄羅斯遭遇到尷尬的情況：一方面是其優(yōu)秀的首發(fā)精度；而另一方面，高昂的造價(jià)，復(fù)雜的制作和保養(yǎng)流程以及一些突破俄軍傳統(tǒng)的射擊思路給這款步槍的換裝帶來重重壓力。同時(shí)期的俄軍也在總結(jié)歷次車臣戰(zhàn)爭中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。他們認(rèn)為，步槍的射擊精度固然重要，但是在現(xiàn)在步兵作戰(zhàn)體系下，精確射擊的任務(wù)多交由狙擊手和裝備高精度步槍的特等射手來完成。所以對于俄軍步兵來說，花費(fèi)大量精力和資金換裝AN94實(shí)際上并不會(huì)得到較之AK74系列更好的效果。

伊熱夫斯克機(jī)械廠后來還針對國際市場推出了AN94的一系列衍生型號(hào)，但較高的價(jià)格實(shí)在無法激起國際買家的欲望。雙循環(huán)變射速技術(shù)的未來方向，目前還是很難做出推斷。但優(yōu)秀的技術(shù)肯定不會(huì)被時(shí)代的特點(diǎn)所埋沒，一旦時(shí)機(jī)成熟，雙循環(huán)變射速技術(shù)一定能為未來自動(dòng)武器的發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。