当代战争对轻武器轻量化提出了新的需求,而技术的进步也给轻武器的轻量化提供了可能性。轻武器的减重问题是一个“系统工程”,涉及武器结构优化设计、系统功能集成,以及发射器、弹药、各种附加部件及它们之间的相互综合匹配等因素,必须从系统的角度去综合考量。常常需要多种手段和方式的综合运用才能最终解决问题。轻武器的轻量化可以从两个方面来考虑,即发射平台(主要包括发射器、脚架及各种附加部件)的轻量化和弹药的轻量化。
1.发射平台的轻量化
(1)优化发射器结构。优化结构,减少零部件数量,一件多能(即功能集成)是减轻轻武器系统质量的有效手段。具体应用时,可改进枪管结构(如在枪管上加工出散热凹槽、采用轻质材料的复合结构等)、减轻枪口制退器质量(如采用钛合金等轻质材料)、改进枪机组件、采用可卸式枪托等措施,以实现轻武器系统减重。
(2)采用高效减后坐装置来减轻武器系统的质量。凡依靠火药燃气能量的武器,都会产生或大或小的后坐力。为了保证射击精度和射手的安全,经常要靠增加发射器的质量、安装脚架等措施来减小武器后坐,这使武器系统的质量有所增加。因此,可采用弹簧缓冲器、液压缓冲器、膛口制退器、膛内制退器、膨胀波原理、前冲击发、磁流体缓冲、浮动原理等单一(或复合式)减后坐装置来减小后坐力,进而减轻轻武器质量。
(3)采用新材料。在轻武器设计和制造过程中,采用新材料和新工艺无疑是减轻质量、提高武器性能的有效途径之一。工程塑料、合金材料(包括硬铝合金、超硬铝合金及无声合金材料等)、碳纤维、玻璃纤维、纳米材料等高分子材料因具有质量轻、强度高、耐腐蚀、耐磨损等特点,都在轻武器上获得了广泛的应用。
(4)采用新工艺。工艺的不断创新和进步,为轻武器减重提供了可靠保障。先进的注塑成型技术、镶嵌金属工艺、枪管精密锻造技术、表面处理技术、并行工程技术、柔性集成制造技术、精密和超精密制造技术的广泛应用,不仅有利于减轻武器质量、增强防腐性,还可降低成本、缩短轻武器研制周期,从而更加经济有效地满足各种用户复杂多变的需求。
2.弹药的轻量化(www.xing528.com)
弹药减重,在同等条件下可以使士兵携弹量更多,提高火力持续性。增加士兵携弹量的先决条件是减轻弹重,因此采用小口径弹药是最有效的一项措施。另外,就是减轻弹壳质量或去掉弹壳,因为弹壳的质量几乎占全弹重的一半。
(1)弹药小口径化是轻武器系统减重的革命性变革。枪弹的变革,特别是弹药口径的变化是轻武器系统减重的关键举措之一,但其受制于弹药储备量及国家经济、政治、军事等宏观条件的制约,各国在采用这种手段时都非常慎重。20世纪50年代初期美国研究发现,用高初速、小口径的轻弹头代替大威力弹头,可提高杀伤效果,并可提高经济性。与中间威力型(指口径为6~8 mm)枪械相比,小口径枪械系统的质量大大减轻,士兵携弹量增多,火力持续性增强。
(2)研制轻质、高效的弹壳或药筒是弹药减重的方向之一。传统的金属材料弹壳(铜弹壳和钢弹壳等)已不能满足作战使用要求,铝弹壳、铝合金弹壳及塑料弹壳的研究和研制成为工程研究的课题之一。澳大利亚、英国、德国和美国均对铝弹壳进行了研究。2003年,美国纳蒂克公司研制出一种5.56 mm聚合物弹壳枪弹。该弹不但能使部队的基本弹药负荷减轻20%,而且能延长枪管的使用寿命,还能有效地减小武器的后坐力和膛口焰,使用效果与标准弹药相同。
(3)可燃药筒、半可燃药筒以及无壳弹是轻武器弹药轻量化的有效途径。由于可燃药筒在弹药发射时燃烧,从效果上可代替部分火药。所以可燃药筒在不增加装药量的情况下提高了弹头初速,减小了药筒的体积,减轻了弹重。此外,药筒完全燃烧,省去了抽壳、抛壳动作和相应机构,简化了发射器的结构,对减轻系统质量大有好处。半可燃药筒弹药结构可减少弹壳的长度和质量,既可以保证弹药的可靠闭气,又可以避免弹药的自燃等问题,对开展弹药的轻量化研究具有重要意义。无壳弹彻底摒弃了常规的金属弹壳,它将发射药压成药柱、点火药装在发射药柱底部、弹头结合在发射药柱中。虽然无壳弹在具体使用上存在一些难题(如弹的自燃、弹膛烧蚀、退出瞎火弹、生产过程的安全隐患、价格昂贵等),但随着技术的进步,这些难题将会得到解决,因此无壳弹仍是枪弹轻量化的一个重要方向。
(4)新型高能发射药为枪弹进一步轻量化创造了条件。改进发射药,减少装药量并提高燃烧效能是减轻弹重的又一条途径。在轻武器枪弹发射药发展进程上,用无烟药代替黑火药、用双基药代替单基药都曾给弹药减重创造了条件。利用纳米技术可制成使火药燃烧速度更高的催化剂,将其加入发射药中可以大大提高燃烧效能。通过这种途径,不但可减轻枪弹的质量,而且会大幅度提高弹头的初速。
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