英国布拉西（Brassey）出版公司自80 年代以来，陆续出版了一套有关
现代兵器与技术的丛书，全套书共包括12 卷。为满足我军现代化和开展全民
国防教育的需要，我社出版了该套丛书。该套丛书的作者都是英国著名的皇
家军事学院的专家。该丛书是为军事院校受训的军官们编写的教材。所及内
容虽然是现代兵器的最新发展及所用的高技术，但却通谷易懂、并无复杂的
理论及计算公式；既有原理叙述，结构特点介绍、发展趋势分析，又有对战
士使用要求的评价。
本丛书对培养现代化军事人材和供从事兵器研究、教学、设计、生产的人员
是一套有价值的参考书；对任何想了解现代兵器与技术发展的人，特别是青
少年亦是良师益友。
每章后都有自测验题，每卷后都有各章自测验题答案，可用来检查自己
对重点内容的理解程度。
在编审本丛书中，对个别内容作了删节，对错误进行了更正，对不易理
解的词句作了注释。
编者 1989年4月
原书前言
这是一套系列丛书。它是写给那些希望对军用武器和装备有更多了解的
人们的。对於战士、武器的研制或生产人员、或是确实对现代军事技术有兴
趣的任何人都是值得一读的。
这套丛书在写法上，尽量做到通谷易懂，不涉及很深的数学知识，所及
技术内容的深度也不会比在学校中所获得的更为深奥。本书的目的是打算满
足那些正在就读深造的陆军军官或在指挥、参谋学校的学员们增加自己对兵
器技术知识的需要。
参加这套丛书编写的作者们都是由军事与科学专家组成的英国皇家军事
学陆军的参谋人员。他们不但是有关学科领域里的带头人，而且也熟悉军事
实践者所要了解的内容是什么，再也没有比这些人编写有关战场兵器与技术
应用图书更合适的人了。
本卷的目的是阐述对轻武器和机关炮的要求，并概述了设计者是如何满
足这些要求的。大多数轻武器方面的书藉都是按轻武器的分类来描述的，本
卷不依样画葫芦，只在介绍某一问题时才提出武器名称并配图。队了作者认
为专业人员应当掌握的有关知识外，本书对希望进一步了解轻武器和抽关炮
设计原理的人也大有裨益。
轻武器及机关炮
第一章军事要求概要
轻武器存在的基础
门外汉对轻武器和弹药的看法，常常是一种对传奇式人物手中使用的具
有神奇威力的武器的浪漫主义观点；有时候人们知道游击队使用的那些武
器，或者可能是笼统地称士兵携带的武器为“步枪”。除了可能听到作为某
些武器名称一部分的口径，人们对弹药是不可能有任何特别注意的，弹药很
少引起人们的想象力。然而正是枪弹才对目标造成毁伤，这也是轻武器有必
要存在的理由。枪除了向目标发射弹头外，没有其它用处。就轻武器而言，
弹头的主要目的是使人丧失能力。
证明
讨论保留轻武器的必要性，这是值得的，因为由轻武器引起的伤亡比例
毕竟是小的。从第二次世界大战的地中海战场上，当时装甲部队占支配地位，
枪伤约占15％，到美国和日本之间太平洋战场上展开的基本上是步兵式的战
争中，枪伤约占30％。但是，任何百分比也不能说明全部历史。有许多理由
可似说明，对于许多任务来说，轻武器还是至关重要的。当所有其它办法均
告失效时，那么步兵就会作为坚决的防卫者。尽管他还可能得到别的什么帮
助，但是，如果没有有效的轻武器，那么他就无法去尝试完成这样的任务。
一个士兵手里有了轻武器，就会大大提高他的上气。有时候他利用手中的枪
来进行回击，尽管对于某些目标来说这是无效的。如果他没有这样的还击手
段，那么当他受到攻击压力的时候，他就会象许多情况下那样，举手投降或
者逃之夭夭。在防御中，轻武器还是最后一道防线。如果敌人突破后方地域，
那么后续行政勤务部队中的士兵就必须丢夺回这些区域，这种情况是经常发
生的，这些士兵需要装备轻武器。
影响枪弹选择的因素
现在，军事参谋人员已经认识到，弹药在轻武器系统中是于系重大的，
尽管最近的轻武器史倾向于认为、参谋人员必须重新弄清楚轻武器艰难发展
历程的教训。50 年代，北约组织选择了7.62x51mm 枪弹，这可能不是对影响
口径的各种因素完全作出合理评价后的选择。
在第三章的某些细节中，会涉及需要考虑的一些因素。基本问题是弹头
必须完成什么任务以及能发射到什么样的射程上？为了获得全面的回答，在
制定军事要求时必须考虑战术领域，从早期冲突的数据分析，到考虑医学统
计，以及对辅助武器系统能力的评价。
战术使用要求
轻武器可以应用于战争的各个阶段，所有类型的冲突和各种不同的地形
中。不管士兵在战场上是干什么的——坦克乘员、炮手、驾驶员、装配工—
—士兵都有一支轻武器。步兵这数量最多的部队仍然把轻武器看作其基本的
武器。武器特性必须适应士兵可能存在的所有环境，若他们在狭窄的空间内
进行战斗，他们需要小巧玲珑的武器。若他们的主要任务要求他们双手可以
自由行动，那么武器必须是可以悬挂或甩枪套背起来的，但是一定要使武器
处于随时可以使用的状态。在雨雪、高低温情况下，”武器必须能无故障地
工作。尽管士兵的轻武器训练时间可能极少，但是武器的简单性和易操作性
应该使它在士兵手中是有效的。尽管有这样或那样的要求，但由于武器使用
的数量多，决定了它们不应太昂贵。
必须考虑敌人的战术以及已方的战术，战术的考虑将影响到对轻武器的
要求，因为这些武器是要被用于各种各样的环境中，去完成如此众多的不同
任务的。整个军事作战范围，从对外战争到国内治安，无一例外地要使用步
兵单兵武器，要求轻武器能打败进攻者，支援对目标的突击，并且在其它极
端情况下，杀死丛林环境中神出鬼没的恐怖分子，而不管丛林是热带的，还
是布满工事的。地形和气候的极端情况都对武器设计提出了各自的要求。在
灼热沙漠条件中，武器不得变得很热而无法握持，如果是潮湿环境，瞄准镜
不得生雾，弹药的初速不得有变化；在极寒冷的情况下，戴上手套的手要能
操作扳机，但是扳机又不得外露得太多，以致桂在矮树丛上而走火。武器必
须足够的轻，使得士兵在20 英里的行军携带中，不会太疲劳，但它又必须足
够坚固，以致匍匐行进、跳跃等行动和一般粗猛操作不会损坏它。
数据分析
从第二次世界大战以来，数据分析已成为一项重要工作。过去40 年世界
范围的无数次战争冲突已经提供了大量的数据，正是这些冲突促进了作战科
学研究的发展。拟定装备要求的军事参谋人员利用大量有用的情报来解决他
们的某些问题、可以对先前冲突的教训进行分析，并对今后装备所需的性能
特点提出意见。这样，士兵能在更好的情报基础上，提出他们能反应真实需
要的要求。
作为一个例子，对包括第二次世界大战、朝鲜战争和越南战争的统计分
析表明，所有的步枪交战有95％是发生在400m 或不到400m 的距离上。有关
设计方面的以下章节将表明，若步枪弹药的有效射程是如此之近，那么大口
径枪弹就没有必要了。
小口径枪弹
近年来，在轻武器领域，广泛从7.62mm 或0.3 英寸的口径转向较小的口
径。从广泛来源的证据清楚地表明，7.62MM 或0.3 英寸这样大的枪弹在许多
场合下是不必要的，近几年来，医学统计，加上对昏迷的动物和明胶块所做
的试验工作，使人们认俱识大量有关创伤弹道学方面的知识。由弹头造成的
破坏是随其口径、质量、速度、形状和稳定性的不同而异。倘若后面三个参
数可以调整到设计出一种有效的弹头来，那么质量或口径就可以减小，并且
可以根据其它因素来选择。
轻武器由较大口径转向较小口径，部分原因是因为更好地估计到武器系
统互相之间的关系，以及取代中等距离（600～1000m）轻武器火力的其它弹
头的能力。此外，它也是为了降低步兵的负荷。较小口径枪弹飞行距离较近，
允许设计者设计出较小和较轻的武器。这是一种很早就该实现的改进，因为
多年来，步兵负荷一直太重。在某些情况下，诸如长时间的丛林巡逻，步兵
负荷可能大大超过60 磅（27kG）。
专业技术兵，如报务员和迫击炮手，负荷可能还要重些。认真的战场研
究表明，最大负荷（超过该重量，步兵的效率迅速下降）大约是45 磅（21kg）。
而且，重量可能超过10kg 的如rAW（轻型反坦克武器）的新武器系统将服役，
并将由步兵使用。这种负荷的增加意味着需要减轻其它方面的重量。较小的
口径和较轻的武器允许步兵以较少的负荷而使火力不降低，或者保持现有的
负荷水平，可明显地提高其火力。
英国步兵的单兵武器历来采用单发瞄准射击，而近距离支援机枪历来采
用认真瞄准的短点射射击。美国步兵在近年来的冲突中采用所谓“面射概
念”，它纯粹地靠火力密度，而且是用不要怎么精确瞄准的火力来压制对方
的火力。尽管美国专家对上述这种概念还有其它想法，但是在许多场合用自
动武器对付暴动人群的这种作法恰好告诫英国，要赢得火力交战，一定要向
对方射击更多的枪弹，而不是让对方回手。因此，连发射击以及大容罩的弹
仓和弹链就成为必要的了，而为了获得高火力密度，需要许多的枪弹。这再
一次是指重量较轻的小口径弹药。正在发展中的较小的武器在现代战争中还
具有许多优越性。
大多数步兵是由车辆从一个战斗场所转移到另一个战斗场所，而且这些
车辆经常是空间有限的装甲车辆。迅速上下车是非常重要的，而一种短而轻
巧的武器是有利放士兵上下车的。
后勤保障
在战场上重新补给弹药是一项必要的琐碎工作，平时又不经常做，由于
战火纷飞、部队转移的特性以及携带问题，因此做起来经常是困难重重。对
于相同数量的弹药而言；较小口径将意味着校径的重量和较小的体积，当评
估整个军队时，这意味着减少大量的仓库与车辆。
武器勤务的另一重要方面是它们要易于保养维修。保养与修理是在不同
层次进行的，从士兵分解和擦拭武器，部队军械士进行的简单修理，到工厂
进行的大修。若武器的结构简单可靠、保养任务就轻而易举。现代轻型武器
的零部件本身比较轻，并且由于采用现代的优质材料，因此事故和故障的发
生应当少些。这些趋势将减少需要携带的备附件数量以及修理次数。
精度
在第五章中，我们将研究影响轻武器命中率的各种因素。精度是在对武
器提出要求而进行权衡时必须充分考虑的一种特性。精度可以通过采用长枪
管、长的瞄准基线以及发射具有低伸弹道的高速弹头而大大地提高，但这必
然导致武器的结构笨重。要考虑到采用重量较轻的枪，这种枪噪音小且易于
操作，后坐力也小，所有这些势必提高一般士兵的射击能力。考虑这一切以
及其它有利于小口径的因素，精度高是有可能成为合乎需要的。
轻武器族
“轻武器”这个通用木语包含了各种武器。在试图对它下定义时，许多
人将大到30mm 的机关炮也包括在轻武器之内了。英国陆军认为，该术语包括
到12.7mm 或0.5 英寸的武器。手枪是最小的轻武器，根据它们的动作方式，
也可分别叫做手枪、左轮手枪或自动手枪。尺寸再大些的轻武器是冲锋枪，
今天，它们当中有些不过比最大的手枪稍大一些而已，这些体积浪小的枪，
是供非常近的距离射击使用的，如同在反恐怖分子战斗中遇到的那样。
与许多冲锋枪尺寸相似的是卡宾枪，事实上，该词已与美国人所指的冲
锋卡宾枪混淆不清。卡宾枪是作为骑在马背上可以携带的小型步枪而出现
的，毫不奇怪，由于美国人有采用骑兵的传统，因此，他们宁愿用卡宾枪这
一名称。在欧洲大陆，该术语与冲锋手枪和突击步枪更加混淆不清，这两种
枪往往指的是英国人所谓的冲锋枪。真正的卡宾枪或小型步枪已由现代较小
的单兵武器所取代，英国现在正是用单兵武器（IW）这个术语来命名其新步
枪的。步枪历史，众所周知已近一百年了，今后还将存在。它们坚固耐用，
并且有效，在远射程上精度高，易于操作和保养，在某些情况下，它们是理
想的武器，例如狙击作用。人们可以看到象100 年前阿富汗人一个接一个地
瞄准打中英国士兵那样，今天他们从岩石的隐蔽处一个接一个地瞄准撂倒苏
联士兵。
最后是机枪，作为轻武器，它们所包括的口径直到12.7mm。目前，大部
分机枪是7.62mm 口径，它们分为轻机枪（LMG），.. 中型机枪（MMG）.. 重机枪（HMG），..
或车载机枪（VMMG），主要取决于它们所采用的枪架型式以及它们在长时间
内可以持续射击的能力。从英国命名FN 公司设计的L7A2 式为通用机枪的这
种枪，可以看出枪架的影响，该枪装两脚架时、作为分排级的轻机枪；装三
脚枪架时，作为连级的中型机枪。
现在，负责制订军事要求的参谋人员必须在轻武器这个广泛的范围中进
行抉择。当轻武器的任务被确定时，在这么多的轻武器中，没有一种轻武器
会完成全部任务，或者甚至是完成大部分任务。但是有许多理由企图将多种
轻武器减少成只保留几种。这些理由包括各种后勤因素在内，例如，弹药品
种减少一些，携带铰少的备附件，零部件的互换性，训练时间可以减少，大
批量购买一种类型的武器的费用要比购买小批量、多品种武器的费用便宜得
多，因此，趋势是朝着符合军事要求，并且包括的种类与口径尽可能地少的
武器族方向发展。英国提出用单兵武器（IW）和轻型支援武器（LSW）这两种
几乎是相同的武器，去取代四种武器（服役中的半自动步枪、FN 公司设计的
通用机枪、布伦（Bren）轻机枪和冲锋枪），就是最好的说明。轻型支援武
器具有较重的枪管和两脚架。还有机构动作多少有些不同。但其它方面与单
兵武器相同。尽管这样满足了分排级的要求，但是对较远射程的持续火力的
需要却无法由单兵武器和轻型支援武器来满足。估计英国的单兵武器和轻型
支援武器将采用北约组织最近选定的5.56mm 口径。为了完成持续射击的任
务，较重的7.62mm 北约口径将保留。苏联已经研制了著名和广泛使用的卡拉
什尼柯夫（Kalashnikov）武器族。图1—1 显示了设计原理非常类以于英国
的单兵武器和轻型支援武器的AK47 式步枪和RPK 式轻机枪。
特殊任务仍然需要满足。若要保留狙击手的作用，那么将需要一支更具
有传统式样的步枪，但用量不多，此外还可能满足陆军对比赛打靶步枪的需
求。有些手枪将留作要员和专业人员个人的自卫武器。除非在专家手里，否
则在作战使用中，手枪无实际用处，但是它的确具有不碍事的优点，这对于
需要腾出双手来实施其主要任务的那些人来说是很有用的。可能需要若干其
它专用武器，以满足特种部队的特殊需要。除了这些特殊武器外，许多国家
的轻武器的大部分将是一个具有很大通用性的小族。
图1-1 苏联卡拉什尼柯夫枪族的AK47 和RPK 武器
北约组织正在进一步采取通用化的作法，不仅是新系列小口径武器的口
径标准化，而且采用标准规范。尽管有北约7.62mm 标准口径，但是该口径武
器使用的弹药的互相适用性是不可能的，因为长度、装药量、材料的规范以
及武器的供弹方式等实际上并未标准化。北约组织的所有弹药生产国，除了
部分5.56mm 北约口径在采用弹仓或弹链上会有所不同外，至少在其它规范方
面将会是相向的。
对要求的说明
我们已经大致地讨论了满足军事要求的某些方法所涉及的因素，某些考
虑过程，限制和平衡。现在是陆军必须提出其要求的时候了，这是非常关键
的时刻。必须尽可能多地进行上述分析，使遗留的问题尽可能减少。随着老
式武器变得陈旧而且昂贵以及维修保养困难，因此必须及时地对新武器提出
要求，使得在老式武器被淘汰前，就对新武器进行设计、准备生产线，进行
试验以及制造。
在英国，由陆军签发被称做总参谋要求（GSR）的文件。其他国家只是文
件名称不同、但目的类似。在美国，称为作战能力要求（ROC）。这些文件的
目的是，用以证明武器是需要的，说服财政拨款，并且对设计者设计武器进
行正确指导。对于轻武器而言，这基本上是一系列按优先度次序排列的性能
要求。设计者需要了解这些性能要求的排列，因为经常是，一个设计特点可
以提高武器的某一性能，而与此同时，另一种性能实际上却降低了。设计者
在这些准则范围内有进行相对选择的自由，这仅仅是相对的，因为设计者的
责任总是要保证他所设计的武器符合士兵的需要。
性能要求包括：
射程——指有效火力下的射程，对有效火力一词必须明确是与侵彻力有
关的。
侵彻力———般规定侵彻特定射程上的北纷制式软钢靶板。
创伤效应——以丧失战斗力的程度来表示，在第三章中详细解释。
精度——这是一个难以定义的术语；所以或者用与先前的武器系统相比
较来表示，或者以普通士兵应该达到的要求来表示。
密集度——是衡量武器将一系列射弹打在特定范围内的能力，因此是精
度的基础。
射速——不是指理论射速，而是士兵估计在极端战术情况下，以最小自
燃的危险和枪管几乎不磨损为前提时，他将要发射的枪弹数。
可靠性——以不出现故障而发射的枪弹数来表示。
重量——指一个不得超过的重量值，要说明是否含特定数量的枪弹或不
含枪弹。
长度——指要求达到的最大长度极限值。
武器的性能试验要在士兵必须经历的一组广泛和严格的环境条件下进
行。其它要求要明确规定，尽管它们对于武器系统来说可能不是那么根本性
的，但仍然是重要的，如易于保养，易于训练，瞄准的布置，使用弹种——
曳光弹，训练特点，应当如何包装，有无膛口装置，如刺刀、消焰器和榴弹
发射器以及其它部位的附件，枪背带、提把和工具等。
机枪
迄今，所谈的一切往往主要是指基本武器——步枪和轻机枪，或单兵武
器和轻型支援武器。对于其它轻武器和机关炮来说，也要进行类似的分析过
程，以便提出一份设计者要根据它来开展工作的书面文件。
对机枪的基本战术要求曾经谈到过。进行突击或提供最后掩护射击的轻
重量型武器一般是装两脚架的枪，是北约两种制式口径5.561mm 或7.62mm
中的一种。较重的支援武器则要求用来压制较远距离上开阔地带的敌人，或
者压制软皮车辆，这类武器几乎可能都是7.62mm 口径的，但枪架的型式应为
它提供较为稳定的基础，以便获得所需的精度。按预定时间间隔或射击一定
数量的枪弹后，用备份枪管更换，将减轻发热的问题。
车载机枪的口径正趋向一致。如老式的勃朗宁（Rrowning），50 英寸机
枪正被那些至少是考虑到弹药通用化的武器所取代。又如，大多数英国车辆
已安装基本上类似于通用机枪的FN 结构型的机枪。这些机枪在车下用（L37）
或车上用（L8）时，其能力是不同的。
图1-2 不能拆卸的L8 式通用机枪
正在考虑对车载机枪的改进包括：可靠性标准比地面步兵武器要高，因
为瞎火弹的退弹在炮塔内可能难以处理，大幅度减少在炮塔内生成的有害气
体；改进安装以方便如更换枪管这样的任务。旨在供装甲战斗车辆用的传统
导气式武器可能要经过长期努力才能符合这些标准，但并未符合全部标准。
趋势是寻找装在许多现代飞机上的武器的革新性结构，因为它们甲外部能源
驱动，所以达到了所需的目的。范例有米尼岗（Minigun）机枪、伏尔肯
（Valcan，）小高炮、休斯（Huges）链式枪炮以及多佛魔鬼（DoverDeril）
通用机枪。图1-3 的照片所示的是通用电气公司的7.62mm 米尼岗机枪。
图1-3 通用电气公司7.62mm 米尼岗机枪
外部能源枪炮无需用气体完成动作，因此气体可以通过沟槽排出车外，
如同弹壳一样。射速和可靠性据说非常好，并且活动机件数量少，在炮塔内
占据的空间小，可以用铰接松开，以便更换枪、炮管。这些武器的缺点是，
例如依赖于车上分出的动力（尽管可能有一些手动曲柄），从车上卸下作为
步兵地面武器使用的能方部分地丧失了。
口径大于7.62mm 的重机枪用以对付轻型装甲目标。轻型装甲目标，从易
于被击毁这个概念上说，已是过去的事情了。重机枪也是如此。取代重机枪
的武器则是机关炮。
机关炮的要求
步兵战车的广泛使用导致未来战场上前所未有的交通拥挤。广泛采用供
应本来已经不足的坦克饱和制导导弹来对付步兵战车，其费效比是不好的。
因此，对步兵战车提出了要用它们自己的手段来摧毁其对手的要求。随着装
甲的改进，要确保毁伤如苏联BMP 这样的步兵战车，只能用机关炮来完成，
若要击毁其前装甲板，口径要相当大。机关炮一般是20、25、30 和35mm 口
径，尽管北约组织甚至可能采用27mm 的口径，这是由于对安装在飓风战斗机
上的毛瑟（Mausen）航炮感兴趣，该炮正在改为车用。
在北约组织内，对采用机关炮通用口径的争论部分地是由于军事因素引
起的。商业上对机关炮弹药的兴趣如此之浓，是由于生产炮弹远比生产枪弹
能挣钱。尽管机关炮最大口径受到那些视毁伤力为武器主要性能的人的欢
迎，但是，对于象英国这样的国家来说，较大口径机关炮和弹药的尺寸大，
贮存问题成为困难，这些国家认为步兵战车最优先考虑的应是车内空间容
积。因此，北约组织下一步很可能选择较小的口径，拆衷的口径是25mm 或
30mm，它具有另外的好处是，那些关心对付飞机的人也倾向于喜欢这个口径。
北约组织制造的防空机关炮显然是用35mm（西德）或40mm（美国）口径来获
得威力。相反，苏联主要生产23mm 口径，以数量来代替口径取胜。
不同的要求
结束本章时，认识到不同国家中甚至在盟国中的要求是彼此不一致的，
这不一定是坏事。聪明的做法是应当同一下，为什么盟国，或者甚至是敌人
对轻武器有不同要求，是我们错了，还是他们错了？只有冲突（设计的轻武
器是供这种冲突使用的）发生了才能作出肯定的回答——但永远不能指望这
么做。经常可能的情况是，两者的要求都错了。在对一种性能表示赞同或反
对的争论中，当双方势均力敌时，要贬低对方是很容易的。历史经验的一定
影响惯例，设计者的诡辩，或者高级官员的嗜好都可能足以影响平衡的势态。
其中，牢记最近的军事史可能是至关重要的。例如，据说德国人非常不情愿
传向小口径，并且一直坚持所有分排级武器采用7.62mm，因为在第二次世界
大战中，他们与苏联红军进行过消耗战。热嘲冷讽的人可能认为这是商业上
的原因。西德是所有北约组织伙伴中最接近于采用无壳弹技术的国家。在今
后10 年年，他们会在世界上率先采用革新性的轻武器，今天又为何要急急忙
忙地转到5.56nlm 口径呢？
战术的基本观点可能使各国作出不同的抉择。苏联和中国军队仍然可能
是依靠大量使用步兵，并且整个社会主义集团都是如此。人数较少的西欧步
兵则非常倾向于使用火力和机动战术，而支援这些战术的步兵武器必须是不
同的。
当大家提出要求并实施要求时，国家的经济因素经常在作出决定时占主
要的地位。轻武器，如前所述，是一个国家的根本要求，以致无一国家愿意
放弃生产轻武器的能力。若这些国家拥有那样的生产能力，财政动就业受益
也是非常重要的。军队规模小的国家可能拥有相当规模的军械工业，在轻武
器领域内，瑞典和比利时就是最好的例子。这些国家的参谋人员所提出的要
求的影响，与FFV 公司和 FN 公司工业界的影响相比就微不足道了。工业康
采恩不厌其烦地对市场进行研究，因此，世界范围潜在用户的观点反映在他
们的设计上。折衷是不可避免的，尽管对一种特定武器的缺点，表达出强烈
的有时是极端的观点，但现代武器无一不是先进的，若不是这样，也就卖不
出去。
至少曾听到一位轻武器制造商说过，如果有顾客购买他的弹药，他将奉
送武器。所以，我们从士兵认识到弹药重要性；又转向到制造厂商知道弹药
是他赢利之本。轻武器是发射弹药的工具。
自测验题
1.既然轻武器在战争中造成很少的伤亡，为何还要保留它们？
2.数据分析为制定轻武器要求提供什么主要教训？
3.列举有利于使用小口径的部分因素。
4.列举你能列出的轻武器的多种性能。
5.轻机枪与中型机枪之间的差别是什么？
6.将设计供步兵地面用途的轻机枪安装在车辆炮塔内有什么缺点？
7.设计的轻武器必然要经受哪些恶劣环境？
8.医疗统计与经验如何影响轻武器的需求参谋和设计
者？
9.重机枪为何陈旧？
10.各国之间对完成类似作用的轻武器的要求为什么可以有不同？
第二章基本科学原理
§2.1 引言
设计武器时，首先要考虑的是预计的目标以及决定应如何对付它。当这
个问题已由士兵解决时，武器设计者就要决定需要用什么样的弹头才能对目
标造成所需的损伤。在有些情况下，最有效的弹头可能是最难以发射的。这
样一来，可能要对已选定的弹头结构方案进行修改，使它能由合适的发射装
置准确地发射到所要求的距离。然后可研究范围越来越缩小的可行的弹头结
构方案，以便设计出最有效的发射装置。首先是各种物理规律有限效应对弹
头的互相作用，其次是发射药，最后是发射装置对弹头的互相作用，实际上，
它们是不可能分别考虑的。然而，本章的主题将从对目标所期待的效应开始，
回过头再介绍逻辑程序的各个阶段。
§2.2 目标效应
轻武器弹药的一般目标是人体。对这种目标所要达到的效应是造成杀伤
或使人丧失战斗力的创伤。创伤的致命程度取决于创伤的部位与创伤本身的
性质。士兵需要的弹药是不管打在目标何处均能迅速见效的弹药。弹药没计
者的任务之一是研究不同类型弹头所造成的创伤。要与那些熟悉解剖学与生
理学的学者协作研究有关人体作用的不同创伤效应。设计者应用这一研究成
果，设计出一种既能产生丧失战斗力的创伤，同时又满足武器设计者提出的
形状、尺寸和重量的设计要求的弹头。
表达目标效应的企图已经导致使用“丧失战斗力概率”和“能量传递”
这样的一些术语。本章以下各节将研究这些术语的含义。
丧失战斗力
造成丧失意识、双目失明或瘫痪的任何创伤必然是丧失战斗力的创伤，
因为受伤者既不能继续执行其任务，也不能还击。其它创伤，可能也属于丧
失战斗力的，但要取决于与任务有关的受伤部位。受伤者由于为完成他的任
务所激发的动力以便他可能克服看起来是丧失战斗力的创伤。因此，需要考
虑任务和士兵的动力。下述例子是最好的说明：脚部受伤使进行突击的步兵
比之固定的防御者更可能丧失战斗力。若进攻者手臂受轻伤，他可能仍顽强
地继续殊死突击，而防御者受到类似的创伤，可能感到难以继续回击。若防
御者停止战斗，那么进攻者就有可能占领阵地，将受伤的防御者杀死或俘虏。
为避免此般厄运，防御者在刺激下会继续战斗。脚部受伤的进攻者不会受到
类似的刺激的，因为他若停止进攻，他不会直接造成死亡或被俘。因此，若
科学家在从事创伤弹道的任何研究时忽视动机这些主观因素，那么人们对其
研究成果提出质问是完全合乎情理的。
从创伤到丧失战斗力的时间是一个重要因素。人体只有部分部位一旦受
伤就易于立即丧失战斗力。这些部位限于头部、心脏以及第三脊椎以上的脊
椎骨。由于这部位的面积约占人体的15％，所以随机命中一各站立者，使他
在几秒钟内丧失战斗力的机会充其量只不过15％。因此，对随机命中而言，
有85％的机会是处於弹头击中和丧失战斗力，两者之间将有一定的间隔。延
迟丧失战斗力的时间取决于创伤的严重程度，部位以及受伤士兵的动力。当
然，战场上的士兵总是愿意使他的射击效果立竿见影。对随机命中而言，要
想保证这一点，弹药的尺寸和重量将会很大，以致无法设计出发射这种弹药
的轻武器。作为折衷，30s 是评估弹头战场创伤性能的最短时间间隔。
有14 种正式的战场创伤标准，其中，在弹头效能研究中最经常引用的是
防御时丧失战斗力和进攻时丧失战斗力各为30s。由于考虑到目标的大部分
是隐蔽的，暴露部分基本上是由铜盔保护，而且士兵怀有强烈的动机要继续
战斗，以防止其阵地被对方占领。因此防御时丧失战斗力为30s 的标准是最
难以达到的。
能量传递
人体被弹头命中的效果已经到周密的研究。已经发现，因为人体不能随
时吸收能量，肌肉才破裂。人体损伤程度取决于弹头传递能量的大小以及传
递速度。能量可以用弹头质量乘其速度平方（mv2）来表示，数学上，从弹头
而不是从人员目标来评活能量传递要容易得多。当弹头击中目标时，它损失
了速度，能量就传递给了目标。可用下列公式计算传递的能量值：
E =12 m(u21 -u22)
式中：
F＝传递的能量
M＝弹头质量
u1 =命中速度
u2 =弹头离开目标的速度
低速钝头弹头，如飞行的碎片和棍棒，有可能造成撞伤、溢血和骨析、
被防弹衣或其它装备阻挡的弹头也有可能引起类似的效果。对弹头而言，弹
头内尺寸要引起有效损伤，它必须穿透人体。当弹头以不到400m/S 的速度进
入人体时，只能造成弹头侵彻轨迹性的损伤。弹头以较高速度命中人体时形
成激波，激波可使由弹头产生的轨迹空腔扩大30 倍。
图2-1 高速弹头产生的激波
图2-1 的照片显示一个在空气中的激波。当类似的激波通过人体时，受
伤部位大大地扩大，丧失战斗力的机会也增加了。这种效应称为“爆炸性创
伤”，并且是大部分现代高速弹头的一个特征。
下表显示几种现代武器发射的弹头初速。表2-1 各种现代武器发射的弹
头初速
在企图分析创伤效应时，工作集中干将不同形状、重量和速度的弹头射
入模拟人体肌肉的材料中，并且记录其结果。医学专家则跟踪弹头穿人人体
的大概轨道，并且评估损伤效果。在创伤效应和弹头质量、速度及形状之间
有可能建立一种关系。为了解释过些试验结果，已经提出比mu2 更为完善
mu 2(3) 的公式。但是，为简便起见，本书仍采用数值偏大的mu2
§2.3 弹头的设计
弹头为了传递最大的能量，命中能量应当大，并且不应穿透目标。通过
高初速，以及弹头的物理特性使其飞行速度衰减小的弹头来取得高的碰撞能
量。在下列条件下，弹头将滞留在人体中，或者加大其减速作用。首先，若
弹头在目标内破裂，弹头的破片质量较小，侵彻力就比原来的弹头要小，其
次，弹头命中时变形，威为非流线形；再次，弹头进入比空气稠密的介质时.
变得非常不稳定。
今日推荐
标经常得到某些必须被侵沏的人造材料或天然材料的保护。一枚稳定
得足以侵沏覆盖物的弹头若以足够的速度击中目标，将侵彻并穿透目标。高
速弹头在其离开目标前，仅将其能量的一小部分传递给了目标。尽管如此，
传递的能量大小仍应是高到足以造成有效创伤。
§2.4 武器
当一发枪弹在轻武器弹膛内发射时，发射药燃烧并产生气体，它可以膨
胀成原来发射药体积的14000 倍左右。这种气体燃烧完，火焰温度可能高达
2000C。如图2-2 所示，产生的压力使弹头脱离弹壳并被推入坡膛。
图2-2 压力对弹头的作用
坡膛使弹头对准膛线，并使弹头与膛线的起始部分保持接触，直到压力
上升到足以迫使弹头进入枪膛为止。图2-3 示出了枪管内部的压力、弹头速
良，从撞击底火到弹头飞离枪口的时间间隔内的变化规律。
随着弹头沿枪管向前运动，弹头后面的药室容积增大。在发射药“全部
燃尽”前不久，药室容积增大的速度要比气体生成的速度快得多，所以压力
开始下降，英国LIAI 式半自动步枪，当弹头飞离枪口时，压力大约是
90MN/m2，约2.5～3ms 后，该压力下降到大气压。图2-4 详细示出LIAi 式步
枪的压力/时间关系曲线。
图2-3 压力、速度与时间的关系
图2-4 英国L1A1 式步枪枪管的压力/时间曲线
后坐力
如图2-2 所示，发射药燃烧时，它向弹膛各个方向施加压力。该压力迫
使弹头沿着枪膛向前运动，并推动机枪向后。若枪机固定在枪管或枪身上，
那么整个武器被推动向后，产生所谓后坐力、弹头的前进动量用其质量（M）
乘其速度（U）表示。步枪的后坐动量可相应地写成MV。弹头和步枪两者的
动量必然是相同的7 因为它们在相同的时间内承受相同的方。并且两者都是
从静止开始运动的，所以当弹头飞离枪口时，两者必然具有相同的动量。因
此，mv= MV。值得重视的是，武器的动量取决于枪弹所含的动量。枪弹赋予
弹头越来越大的动量，它将向样地增加武器的动垦。若发射药气体酶质量忽
略不计，那么武器的自由后坐速度可用简单公式V =
mM
u
表示。这意味着，
对于给定初速和给定重量的弹头而言，武器的后坐速度是由其质量控制的。
较重的枪发射后，它的后坐速度较慢。当然，弹头的初速和重量是由武器的
战术要求决定的。武器重量和其速度之间的比率，受到士兵肩部估计所能吸
收的能量值的影响。武器的动能是
12
MV2 ，但实际上，后坐力上限必然在15J
左右。给出弹头质量及其初速，设计者可用下列公式来决定武器的质量。
若后坐能量R 用R =
12
MV2
而速度V =
mM
u
2
代入后可得R =
12
M(
mM
u
)2 =
12
(
mM
u
)2 或M =
21 (mR
u)
因此，所有重量相同，并发射同样枪弹的武器产生的后坐能量是相同的。
也可明确他说，若武器过分减轻重量，那么增大了的后坐能量将会使武器难
以操作和操作起来会感到非常不舒服。
枪管
枪管越长，弹头初速越高，因为枪膛压力作用的时间就越长。但是，如
图2-3 所示，在发射药“全燃尽”点之后，枪管长度的增加也只能使初速接
比例地增加一小部分。初速增加的优点可能被武器变长的缺点所抵销，因为
枪管太长难以操作，尤其是在出入车辆时。另方面，枪管可以缩短，而弹头
相应降低少量的初速。这会导致梢为减轻武器重量，但缺点是增加后坐能量。
枪首长度一般是通过权衡这些因素而加以控制的，第三章中将详细讨论这些
因素。
枪管壁的强度必须大到足以承受膨胀气体的压力，并且厚到将过热问题
降低到最小。它们也必须坚实到能承受住野蛮的操作，某些步枪还须具有发
射枪榴弹和用刺刀进行肉搏战所要求的强度。
当发射弹头时，有两种主要应力作用在枪营材料上，如图2-5 所示。径
向压应力向外作用在枪管壁上，这种应力在枪营内表面最大，沿壁厚向外而
减小。也出现圆周拉应力，因为枪管材料是周向地伸张的，伸张作用沿壁厚
向外减小，在枪管外表面消失。圆周拉应力总是比径向应力大些，而且在理
论上是枪营强度设计的一个限制因素。显而易见，最靠近枪营内侧的材料受
应力最大。可以借助预应力的方法，使枪管壁上的应力均匀地分布。这种工
艺叫做自紧工艺，但在制造轻武器时不能随意采用自紧工艺，因为枪管壁要
厚到足以耐住士兵使用，并且为克服过热问题也要求使枪管壁足够厚以承受
射击应力。本丛书的第皿卷，《火炮及火箭》第四章中将详细介绍自紧工艺。
图2-5 枪管应力
表2-2 示出几种武器的恰好位于弹膛前的枪管内外直径。它说明为了解
决速射引起的发热问题枪管壁应多厚。那些枪膛与枪管直径比率（相对壁厚）
最低的武器是不具备连发射击条件的。
弹头是由枪管内侧的膛线赋予它旋转而保持飞行稳定的。膛线缠度系弹
头旋转一整圈所需的长度。一般说来，缠度是30 倍口径长，但高速弹或短弹
头可以缩短缠度。缠度过小，弹头壳应力可能过大。缠度过大，会降低可能
的稳定作用。膛线方向，如同在大多数武器中那样左旋或右表2-2 备种武器
的枪管直径
旋是无关紧要的。图2-6 示出线膛枪管的主要特点。金属螺脊叫阳线，阳线
之间的沟槽叫阴线。图中还包括英国LiAl 式半自动步枪内部尺寸，以便表示
尽管它的标称口径为7.62mm，但并不表明其枪膛尺寸是如此。
图2-6 枪管膛线剖面图
磨损
枪管的强度必须高到足以防止弹头通过枪膛造成的摩擦磨损以及灼热高
压气体的烧蚀作用。所有军甲武器均采用钢质枪管，目的是廉价地提供必要
的强度。
摩擦磨损出现在整个枪膛，但最明显的是出现在膛线的起始部。当弹头经过线
膛枪管时，膛线的阳线嵌入弹头壳，使阳线和弹头的表面之间出现450MN/m2＊的高
压。一旦弹头壳完全碳入膛线，压力就下降。枪管钢的强度大到足以防止枪管变形，
直到温度达到约500℃时，这时钢的硬度可能降低到包含弹头壳在内的金属的硬度
以下。这会造成阳线严重损伤。正如第五章中详细叙述那样，弹头底部膨胀以充填
膛线的阴线。从而使整个枪膛与弹头接触，以致整个枪膛表面出现磨损。倘若气体
从弹头和枪膛之间的任何窄缝逸出，它会产生严重的局部发热，甚至可能融化枪膛
表面。这种作用叫做气体冲刷烧蚀。在弹头完全嵌入膛线之前，可能育一部分气体
逸出，受到这种类型烧蚀的正是膛线的起始部。
高压灼热气体还可能使枪膛表层金属转变成脆裂层。金属中的热应力使
这一表层龟裂，然后下一发弹头通过时将龟裂层擦掉。当沧连发射击时，形
成脆裂层所需的时间要比单发时各发射弹之间的间隔长些，因此，当以一定
间隔单发射击时，这种损伤就会出现。
发热
枪管发热可能是自动武器设计中的一个主要问题。当武器发射时，逸出
的灼热气体将其热量传递给枪管。由于枪管的传导，弹膛最后会变得灼热，
但开始时由弹壳将弹膛与热源隔开，因此，经常被叫做“自燃”的发射药早
点燃仅在热量有时间从枪管扩散到弹膛时才会出现。若采用无壳弹，灼热气
体与弹膛壁直接接触，会使弹膛壁更快发热，导致更多的机会出现“自燃”。
能量分配
发射药能量仅有1/4 是用于推动弹头沿枪管向前运动的。其余能量的消
耗取决于如武器重量、枪管质量和枪管长度等许多相互联系的因素。以下是
能量的大致分配。
供弹大的动20～30％
使枪管发热30％
膛口冲击波高达40％
上述尚未列出用于供弹头旋转或克服摩擦的少量能量。值得注意的是，
仅约0.1%的有效能量看来是作为后坐能量的。
§2.5小结
本章概括叙述了轻武器所要求的目标效应和指导其设计的基本科学因
素。既然随机命中机率的85％是非致命的，那么设计者的目的是设计出能造
成丧失战斗力的武器，或者涣句话说，使受伤者无法完成他的任务。将医学
效果应用到统计中，计算出一名受伤士兵仍有一段时间可以活动的机会。破
坏性最大的弹头是那种穿过人体时创伤效应扩散远远地超出其轨迹的那种弥
头。高速弹头形成激波，造成“爆炸件创伤”。命中时翻滚的弹头也能引起
严重损伤，但不能侵彻覆盖物，看来侵沏覆盖物正是弹药设计上的主要因素。
对目标引起损伤的大小取决于弹头传递能量的多寡。弹头的动量不仅影响弹
头的有效射程，而且还影响到武器的重量以及射手的后坐感觉。
自测验题
1.什么物理特性影响弹头的创伤效应？
2.丧失战斗力指的是什么？
3.什么因素影响创伤效应？
4.你对“爆炸性创伤”一词是如何理解的？
5.缩短枪管的结果是什么？
6.决定枪管允许最小厚度的根据是什么？
7.减小枪管膛线缠度的作用是什么？
8.枪管哪一部位的磨损最引人注目，为什么？
9.“自燃”意味着们什么？
10.为何无壳弹易于引起“自燃”问题？
第三章影响口径选择的因素
§3.1 背景
弹头所能够发射到的距离，取决于发射药的装药量和弹头的存速能力。
装药量取决于采用的药室容积、火药力以及用于制造武器的材料质量。按广
义的规则，相同材料制成的弹头的存速能力与其直径成正比。考虑到这些基
本事实，既然现代兵器的设计不可避免地受到历史因素的影响，因此追溯轻
武器的发展是有意义的。
早期的武器
最早的手枪是由低质材料制作的，而且无法承受相当大的气体压力。为
了获得足够的初速，以便在合适的战斗射程上具有杀伤力，需要口径大的弹
头。例如，滑膛枪原来是10 号（，79 英寸），以后减小到11 号（.753 英寸），
1700 年出现布郎·贝斯《Brown Bess）滑膛枪，它发射重约32g 的弹头，发
射药重约4.5G。当时的发射药是黑火药，这种火药产生大量烟雾，以致步兵
不得不采用齐射的方式。初速是如此之低，并且变化无常，以致超过80m 的
交战是希罕的。布郎·贝斯枪1824 年从第一线部队中撤装。
膛线、威力更大的发射药以及质量上乘的枪钢问世后，武器的口径逐渐
减小，与此同时，作战距离却增大了。贝克（Baker）步枪（1800 年）采用
与布郎·贝斯枪相同量的发射药，发射.612 英寸的铅弹.瞄准射程为100 和
200 码。这表明贝克步枪之所以改进，在很大程度上是采用了令人满意的膛
线而获得的。但是应当注意，瞄准具武器性能的。1853 年，恩菲尔德
（Enfleld）P/53 线膛枪口径是，577 英寸，瞄准距离达800 码。当P/53 改
为枪尾装填、并重新命名为斯亲德步枪（1864 年）时，发射的是31g 重的弹
头，并且采用约4.5g 的改性发射药。马丁尼·亨利步枪（1871 年）口径为，
45 英寸，瞄准距离达1000 码，它也采用31g 重的弹头，但是装药量增加到
5.59。
近代武器
到19 世纪末，将弹头发射到相当远的距离上才成了可能。对步兵的要求
是能对远距离的目标交战。机枪作为主要的远射程轻武器的作用尚未波人们
充分地认识，因此希望步沧手夫对2000nt 以远的目标交战。例如，李·麦特
福德（LeeMetford）Mkl 步枪瞄准距离为2800 码，尽管这个数据是有点过於
乐观的。
原先，李·麦特福德步枪发射的弹药是由14G.303 英寸口径铅合金弹头
加上4.5G 火药组成的。黑火药不久由诞生的第一种无烟药所取代。在博尔战
争中使用的李。恩菲尔德（LeeEnfield）长步枪被证明很笨拙，1902 年，将
其枪管截短，出现了李·恩菲尔德No。1 式弹仓式矩步枪。不久大家明白，
在远距离上，机枪远比步枪要成功。但是，又认为步兵用的步枪和机枪两者
需要通用弹药。303 英寸弹头重11.3G 一直保留到由目前的北约7，62.mtn（300 英寸）弹取代，后者的瞠头重量则减轻到9.35％g。
§3.2 导致枪弹选择的分析
对枪弹的选择既取决于战术因素，又取决于技术因素。起初，战术宴求
只说明对弹头所要求的性能（技术因素的应用导致了可以满足此战术性能的
多种选择。接着进行评估，使得有可能拟定弹药的技术条件，并且给出发射
这种弹头的武器设计概要。
图3—1 是选择枪弹过程中涉及到的技术和战术因素的略图。为清楚起
见，该图在某些方面将过程作了较大的简化。
设计者必须得到有关目标、武器要求的射程以及精度的情报。然后，根
据弹头在所要求的射程上具有必需命中能量的初速，计算出弹头的效应、弹
膛和枪管设计。根据有关的初始军事要求，经常在某些方面作些折衷。在最
后这个阶段上，将枪弹口径确定下来。
标称口径相同伪武器不山定能发射相同的枪弹。例如’北约和华约军队
均采用7.62mt11 口径的武器，但其弹药是不能互换的。
因此，为避免含糊不清，最好既标明武器所发射的枪弹的标称口径，又
标明弹壳长度，北约军队使用的武器，发射无凸缘式7.62X51nlm 枪弹。苏联
中型机枪发射凸缘式7.62x54（R）mm 枪弹，而AKM 式突击步枪则发射较短的
7.62x39mm 枪弹。当武器能发射几枪种弹时，它们的型号也应当表明。例如
美国ARi5 阿玛菜特步枪发射的枪弹中有一种是叫做M193 式5.56×45mm 枪
弹。本章以下四节将细述设计过程的某些方面，开始是叙述目标所要求的效
应。
图3-1 枪弹选择过程略图
§3.3 杀伤力
杀伤力是用以描述弹头效能的一个术语。弹头必须将其部分能量传递到
目标上才算有威力。要使目标在受伤30s 内丧失战斗力，公认最少能量级是
80J。如第二章所述，大部分轻武器评估使用防御时30s 内丧失战斗力这个标
准。
图3-2 示出几种弹头在不同射程上所具有的能量，并且指出对付无防护
目标的那些弹头的杀伤距离。无防护目标是指穿戴普通军服和装备，而不穿
戴防弹衣和铜盔的士兵。
图3-2 存能与距离
应注意曲线图中下列各点。首先，北约7.62×51mm 枪弹的弹头在2000m
以外存能还超过80J。其次，苏联7.62x39MM 枪弹比较轻，比北约7.62 枪弹
初速低些，杀伤距离近得多。这种枪弹的杀伤距离与M193 式5.56x45mM 枪弹
的相似。80J 以上并不是弹头本身真正的最小能量极限，因为它必须至少能
将这个能量级传递给目标。在战斗射程上，轻武器枪弹的弹头的能量必然大
大超过80J，以致即使它们直线贯透人体，能量传递有可能大大超过80J。
毁伤目标
使未加防护的人丧失战斗力相对来说是简单的。然而，一但目标有覆盖
物或穿防弹衣，要使他丧失战斗力就比较困难了。下表说明两种不同口径弹
头毁伤几种目标所需的撞击能量。表中的数字假定弹头是垂直撞击材料表面
的。
表3-1 侵彻各种目标所需的大致能量
注：这些被字未包括需要使由这些材料保护的人丧失战斗力而附加的80J。
由此表可以推寻出，随着口径增大，使弹头侵彻覆盖物的能量也增加。
换句话说，弹头越大，它必须在材料上冲出的孔也就越大。且显而易见，Ml93
式枪弹的枪口动能仅1800J.决不能期望它去穿透4’/2 英寸的房屋砖墙；而
北约7.62Mm 枪弹到100m 左右还具有所要求的3000J 能量。理论上，有可能
制造出能穿透砖墙的5.56mM 弹头，但是，弹头质量的增加可能导致稳定性的
问题，而将初速提高到大大超过1000tn/s 可能会使磨损过分加剧。后坐力和
武器重量也可能增加到超过允许的水平。
大多数士兵可能在战场上戴钢盔，因此丧失战斗力的要求经常与某些穿甲能力的要求相联系。在试验中、用约3mln 厚的软钢代表目前的铜盔材料。
能够侵彻3mm 软钢的弹头也完全能够穿透在战斗中穿戴非常舒服的防弹衣。
一般宁愿放弃武器可能用于侵彻野战工事中的砂、木这类材料的要求，而保
持一支易于操作的武器。用侵彻钢盔所需的能量来决定弹药的最大杀伤距
离。对于高速流线形弹头而言，该距离与曳光剂燃烧完毕和命中概率的射程
极限是完全吻合的。
既然杀伤力的要求对于武器及其弹药的设计是最为重要的，那么士兵必
须明确地确定目标及其射程。有时候要对目标和射程综合拟定要求。例如，
可能要求武器用以对付1000tli 上未加防护的人和600xt1 上有防护的人。这
些标准应当根据下列战术要求制定，例如武器用途，在特定地形上一般火力
范围，以及有可能用其它武器，诸如迫击炮或火炮进行人力支援等。
§3.4 武器射程
步枪
对第二次世界大战、朝鲜战争和越南战争中步枪作战所作的分析，证实
步枪人力在作战中的射程是有限的，一般比想象的要近得多。图3-3 是累积
的频率曲线图，从中可以看出：
所有作战中的30％是出现在100m 或不到100m 的射程上。
所有作战中的70％是出现在200m 或不到200m 的射程上。
所有作战中的90％是出现在300m 或不到3001n 的射程上。
所有作战中的95％是出现在400m 或不到4001T1 的射程上。
应当注意的是，这些数字是根据近距离夜战与较远距离的昼战而平均得
出的。此外，这些数字也不反映由于地形差别引起的作战距离变化。
有人可能对需要步枪能杀伤400n1 以远的少数目标表示疑问。北约组织
轻武器试验中曾验证过，采用轻型小口径弹头有可能有效射击400m 以远的目
标。这些枪弹可以由后坐力很小的轻型武器来发射。由于弹头可以制成使它
沿低伸弹道飞行，因此这种武器总的命中率是高的。
图3-3 步枪作战射程
机枪
机枪的射程要求不是那么容易规定的。经常要求中型机枪提供对间隔可
能达2000M 的防御阵地进行压制射击。目标可能是开阔地的一群人，虽然他
们可能戴钢盔，但身体的大部分并未加以保护，所以他们是比较易于击败的
目标。因此，具有稍微超过80J 存能的弹头可能是有效的。为了达到2000m，
弹头需要很重，如本章下面所述，这可能导致口径超过7mm。
分排机枪经常是指轻机枪。要求轻机枪在较近距离上提供密集火力。目
标可能是突击中的步兵，或者是匍匐状态的敌人。大部分突击中的步兵是无
防护的，因此80J 存能级应当是合适的。另一方面，匍旬状态的敌人代表一
个较小的目标，且其大部分还是由钢盔防护的。对轻机枪射击有防护和未加
防护的步兵的射程要求，各国军队之间是不同的。凡是轻机枪和步枪两者对
防护目标射击的射程要求是类似的，那么两种武器可以使用相同口径的弹
药。但是，如果轻机枪的射程要比步枪远，那么宁愿采用不同口径的枪弹是
非常合理的。
有些军队用同一种武器来完成轻机枪和中型机枪的作用。这种武器经常
叫做通用机枪。图3-4 中的美国M60 式就是一例通用机枪。图上示出的是作
为轻机枪用时的情况，安装一个三脚架才能将它改为中型机枪。
图3-4 美国M60 式通用机枪
通用机枪的口径势必是由中型机枪的远射程要求来决定的。中型机枪广
泛采用有助于识别射弹落点的曳光弹。大口径枪弹的弹道性能相对地不受曳
光弹的曳光剂燃烧缓慢的影响，所以通用机枪的口径一定在7～8mm 左右。
存速能力和稳定性
现在必须考虑控制弹头射程的科学要素。初速和使弹头减速的运动阻力
或制动力一样都是非常重要的。阻力大小明显地受弹头形状和尺寸的影响。
弹头的存速能力在数学上可由下列公式表示：
1m
=
CO Kd2
O
式中
CO 标准弹道系数（存速能力）
m 弹头质量
d 弹头直径
KO 弹形和稳定系数
只要初速保持相同，CO 值越高，弹头将飞得越远。因此，设计者想方设
法提高M/D 的值。为了精确射击，弹头须要稳定飞行。旋转稳定弹有可能在
稳定性、弹头形状和旋转速率之间建立下列关系：
22
AN
S =
4
式中
S 稳定系数
A 极转动惯量
B 赤道转动惯量
N 旋转速率
u 对弹形敏感的空气动力系数
弹头稳定系数值应在1.6 和2 之间。欲取合适的S 值，A、B 和U 三个系
数必须仔细地予以平衡。U 值随弹头长度增加而迅速增大，但与弹头直径增
加关系不大。长径比（1/d）大,将使A 值降低和B 值增大，这将降低S 值，
但可以通过增大旋转速率来进行补偿。然而，旋转速率有一个上限。因为它
要是大大，无论是弹头还是枪膛都有可能损坏。因此，要采用切合实际的长
径比（L/d）。
为了稳定，理想的弹头应当是恒而钮。但这会使M/D 下降，导致降低存
速能力。拆衷的方案是取长径比（1/d）为3～5 左右。
根据年弹道测量曾经发现，童的弹头吸收更多的发射药能量。根根外弹
道研究又表明，当重弹头在空气中飞行时，它们比起径弹头来，能更好地保
存能量。这从表3- 2 可以说明，表中是口径和初速保持不变而弹头重量增加
时的情况。
表3-2 随弹头重量变化的性能变化
弹头重量（g）7.1 8.4 9. 7
可以毁伤特定目标的距离（.. M ）590 660 730
大多数弹头是由复台材料制作的。弹头密度取决于些材料的比例。下列表中
显出弹头中可能采用的部分林的密度。
表3-3 弹头材料密度
尽管曳光弹比普通弹长一些，但它们仍然比较轻。从图3-5 中可以看出，
7.62×51mm 普通弹与曳光弹的长度和密度差别是很大的，两者只有弹径和头
部形状是相同的。
图3-5 北约7.62×51mm 弹头
随着曳光剂的燃烧，弹头重量改变。这样一来，曳光剂在飞行中的存速
能力和稳定系数不断变化。因此毫不奇怪，普通弹与曳光弹的弹道性能是不
可能一致的。令人高兴的是，在需要用曳光弹来观察弹着点的一般作战距离
上，两种弹的不一致是最小的。
弹头重量上限是由下列事实控制的。首先，曳光弹长度需要比普通弹长
一些：任何枪弹的长度是由其稳定性控制的（L/d 小于5），其次，较重而因
此较长的弹头其稳定性减小，必然要减小膛线缠度（增加缠角），这本身又
导致了磨损问题。
要求弹头具有侵彻远距离处钢盔的能力的结果形成了由钢尖或钢芯组成
的小口径弹头。这种趋势可从下表中几种枪弹的组成看出来。
表3-4 弹头结构
注（1）弹头壳一般由铜金或覆铜钢制成。
§3.5 命中概率
命中概率的某些方面与武器口径的选择有关。三个最重要的方面是弹道
高、风偏和后坐力。下面将从弹道高开始依次叙述。命中概率的其它方面将
在第五章中叙述。
弹道高
若空气阻力忽略不计，并认为重力是弹头在飞行过程中唯一作用在它上
面的力，那么弹头降落的距离可用下式表示：
12
S = gt
2
式中
S 弹道降
g 重力加速度
t 飞行时间
瞄准具装定要考虑到这方面的问题，以便使弹头是以一个向上的角度，
而不是沿平行于地面的方向发射的，弹道高是地面与弹道最高点之间的距
离。图3-6 表示从射手到目标的瞄准线与对弹道降调整后弹头所经弹道之间
的关系，该图故意作了一些改变，以便夸大两者之间的差别。
图3-6 弹道高与瞄准线之间的关系
从T 到下的实线是武器的瞄准线。虚线是弹头的弹道。若目标朝向武器
方向移动，那么尽管目标总是处在射手的瞄准范围内，但在A 和B 之间，目
标是不会被命中的，因为弹头会从其头上飞越而过。提高初速可以降低弹道
高。低的弹道高对于具有单一表尺、射程装定在300～400m 以下的现代武器
来说是很重要的。倘若射手的意图是不给敌人立锥之地，那么最好的方法是
使弹头的弹道远远低子人的高度，空气阻力不仅使弹头水平运动减速，而且
还加速了其垂直降。图3-7 显示的是当考虑到空气阻力时，弹头在近距离上
的下降量。
若假定人体目标平均高为1.6m，并且瞄准点是中心，那么垂直误差是
0.8m。图3-6 显示，发射初速大于750m/S 的弹头，具有单一表尺、射程装定
在300m 的武器应当是图3-7 不同初速的弹头在不同距离上的垂直降
合适的。该图还显示，随着初速下降，为何对射程的正确估计变得如此
重要。
风偏
横凤会使弹头偏离其正确的弹道。风偏大小取决于风向和风速，而且也
取决于弹头的尺寸及飞行时间。
当风与弹头的弹道成直角时，风偏是最大的。斜交风引起的风偏小一些。
风对弹头作用时间越长其影响将越大。因此，风偏大小随距离的增加而增加。
同样原因，高速弹头的风偏有可能比低速弹头小些。弹头表面积越小，凤偏
应当越小一些，但种优点必然会被减小质量的小弹头这个缺点抵销掉。轻型
弹头比重型弹头更易偏向。一般说来，高速、重型的弹头受横凤影响可能是
最小的。
后坐力
人们承认，当连发射击时，后坐力影响命中率。迄今尚无真凭实据可以
认为，单发射击也是如此，当武器开始后坐时，弹头恰好仍在枪膛内。正确
进行归零校正能消除这种影响，但每种射姿的归零不同，在战斗中是无暇这
样做的。第五章中将详细叙述这方面的问题。若士兵在射击时肩部不会受到
不舒服的冲击，那么他是不可能怯枪的。因此，低后坐力会提高命中概率。
通过考虑武器和弹头离开枪口瞬间的动量变换，可以建立武器重量与后
坐能量之间的关系式。
在第二章中，已经说明后坐能量可以闲数学式表示：
1
(mu)2
2
R =
M
式中
R 后坐能量
M 武器质量
m 弹头质量
V 初速
这是一个简化公式，当考虑到发射药气体质量时，可以更加精确地表达
后坐能量。这增加了系统的向前的动量。于是公式可以重写成：
1
u2 (m + kc) 2
2
R =
M
式中
C 装药质量
k 与系统效能有关的常数一般在1.5～1.7 之间，并且是由试验得到的
弹头质量数值与速度数值乘积的趋势是加大的。这些但是由侵彻特定距
离上特定目标的战术要求所决定的。士兵要的是一支低后坐力的轻型武器。
可以看出，上述公式是不易平衡的。表3-5 示出若干武器的后坐能量值。
表3-5 各种武器的自由后坐能量
对命中概率互相矛盾的影响
要士兵对命中概率提出明确的技术说明是不容易的。下列事实是互相矛
盾的：首先，高速弹头能提高命中概率，因为其低伸弹道能对射程作出精确
的估计，而且瞄准具装定不是那么关键；其次，轻重量和低速的弹头也能提
高命中概率，因为发射这些枪弹的步枪重量轻，后坐力小，使射手能保持稳
定的瞄准；再次，重而高速的弹头不易受风和丛休的影响而发生偏离，因此
命中概率较高。对于士兵命中概率的要求根据现有装备的性能来表达，比之
用数字来表达更为简单。例如，对步枪及其弹药的命中概率要求可以用下列
方式表达：弹道高不应大子北约7.62x51mm 枪弹；后坐力应与美国阿玛莱特
步枪的后坐力相似；风偏应小于M193 式5.56x45mm 枪弹。
§3.6 膨胀比
有一个非常重要的准则影响到口径的选择，这就是武器的膨胀比。膨胀
比的定义为：
枪管体积+ 弹壳体积
弹壳体积
该式用于测量发射药燃烧产生气体体积的公式。若该值太低，那么膛口
压力太大，效率降低，并且枪口火焰太大。英国在第二次世界大战中使用的
No5 式步枪比N04 式步枪的枪管短163mm，但两枪发射的是同一种枪弹，因此，
No5 式步枪必须加装一个大的消焰器。
一般宁愿要求在诸如装甲车辆和建筑物这些有限空间内使武器操作自
如，这个对枪管长度的限制确定了膨胀比（ER）的上限。只要不期望武器提
供大的火力密度，尽管切合实际的膨胀比（ER）是7，但大多数现代武器取
膨胀比为8。
对于既定的枪管长度和膨胀比而言，要仔细地限定弹壳容积和口径。假
设膨胀比保持不变，随着口径减小，弹壳容积必须减小。这导致装药量减少，
反过来降低了枪口动能。因此，膨胀比确定了特定口径枪口动能的上限。
图3-8 简图示出后坐能量、弹道低伸性、风偏和膨胀比之间的关系。
图3-8 影响枪口动能的要素
这四个要素的位置可以改变，但该图示出它们之间的关系是根据“对命
中概率互相矛盾的影响”一节所述细节而建立的。当考虑较小口径时，可以
看出，凤偏和弹道低伸性指出允许的最低枪口动能级。此外，在此情况下，
风偏比起弹道低伸性来限制不是大严格，枪口动能的上限是由允许的后坐能
量和膨胀比ER（枪管长）决定的。若允许枪管长和后坐能量增加，那么，枪
口动能较大是切合实际的，且弹头在较远距离上将是有效的。还可以着出，
如果口径较大，那么不可能由低后坐力武器来获得所需的低伸弹道所需要的
枪口动能的。这些准则之间的关系必须通过调整每个要素的数值才能改变。
§3.7 小结
在武器设计中，建立对目标要求的效应是重要的。这导致需要规定战场
上可能存在的目标和防护程度。从这种分析中，有可能决定弹头所需撞击能
量的大小。这种能量级不仅随口径，而且还随不同类型的防护而异。另一个
重要因素是弹头必须具有有效的射程。由此，有可能规定特定弹头设计所需
的初速。弹头初速是由另外这样一些军事因素决定的，如弹道低伸性、后坐
力、允许的凤偏和武器长度。由于士兵的理想要求经常是难以满足的，尤其
是对于较大口径的武器，因此，必须进行折衷。
自测验题
1.什么因素影响弹头杀伤力？
2.什么因素影响弹头侵彻力？
3.7.62×51mn 弹头的最大有效射程是什么？
4.采用重型弹头的优点是什么？
5.采用大口径弹头的缺点是什么？
6.长弹头会引起什么问题？
7.短枪管的优缺点是什么？
8.曳光弹存在什么问题？
9.你认为影响弹头性能要求的主要因素的顺序应当是什么？
10.在选用通用机枪的口径时，什么因素是互相矛盾的？
第四章发热
§4.1 引言
武器发射时，由两个来源产生热量：一小部分来自弹头和枪膛之间的摩
擦，其余部分来自燃烧的发射药气体。开始时，部分热量被枪管吸收，然后
缓慢地扩散到全枪，但大部分热量流向枪营外表面。枪管可以通过对流和辐
射两种方式将热量散向其四周，但是，枪管热量势必要槽加，因为吸热远比
散热快得多。
理论上，枪管可能变得如此之热，以致它无法再吸收更多的热量。这是
因为从枪膛传递到大气的热量会等于从发射药气体传递到枪膛的热量。但几
乎可以肯定的是，在未到达这个阶段之前，武器已经变得大热而无法握持，
会损坏，并且射击不准确。
本章是研究过热对轻武器的影响以及可以消除该问题的方法。首先涉及
热量流动的过程。
§4.2 热量输入
高温发射药气体和弹头与枪膛之间的摩擦，是两个热量来源。要精确地
确定每种来源的热量大小是困难的。曾经用可能产生不同摩擦力的枪弹进行
了试验。每种枪弹射击类似的次数后，枪管温度几乎是上升相同的度数。这
证明了大量热量是来自发射药气体的观点是正确的。
发射药的火焰温度约2000℃。底火击发5Ms 后，热量通过对流和辐射传
递给枪膛。在这期间，枪膛表面温度可能达700～1000℃之间。一旦该灼热
气体扩散，枪膛温度下降，但下降速度相当慢。
图4-1 显示射击若干发枪弹后，枪管内、外表面的温度。
图4-1 枪膛和枪管表面温度
不同枪弹产生的热量大小主要取决于发射药量（装药量）、发射药燃速
以及人焰温度。该热量随后传递给枪管的多少，这取决于枪管材料种类、发
射药气体成份、枪膛面积以及枪膛和灼热气体之间的温差。随着枪膛表面变
热，该温差变小，热量输入减小，温升越来越慢。
如同下述亦样，枪膛表面的冷却速度相对于发热速度来说是非缓慢的。
它是如此之慢,以致在一般战斗射速情况下，其影响是微不足道并且可以忽略
不计。因此，本章下面的所有图将示出连续的热量线，而不是更加严格精确
的锯齿形曲线。
热量输入在膛线起始部后面是最大的，并向膛口逐渐减小。管壁越厚，
热量到达外表面的时间越长。枪管厚度一般是朝膛口方向减小的。因此外表
面温度沿枪管不可能是均匀的，枪膛温度大约比外表面高出30℃，这只是一
个原则。
若枪膛较长时间保持高温，武器会损坏。因此，非常重要的是研究可以
散热的方法。本章下节将说明枪管是如何散热的。
§4.3 来自枪膛的热流
金属是优良导热体，而液体和气体则是不良导热体。热量相对迅速地传
导到枪管外表面，并且逐渐传导到武器的其它所有部位，除非这些部位是绝
热的。一旦热量到达武器外表面，它只能通过对流和辐射来散失，这个过程
要比传导慢得多。
传导
从试验可以看出，圆柱体热传导速度与表面面积以及内、外表面之间的
温差成正比，而与圆柱体壁厚成反比。因此，从理论上说，从枪膛向枪管外
表面迅速传热最好是将枪管壁制得非常薄。即使这是切实可行的，但从枪管
外表面向四周散热还是非常缓慢的，武器还是会过热的。为了避免这种情况，
枪管必须成为贮热器，然而这只有将枪管壁制得很厚才能做到。实际上，枪
管壁厚到足以经得起粗猛操作与发射压力的步枪枪管，在合理的战斗射这情
况下，也足以成为一个合适的贮热器。诸如用以提供密集的连发射击和持久
射击人力的轻机枪和中型机枪这些武器，需要厚壁枪管才能解决产生较大热
量的问题。
对流
当气体或液体接触灼热物体时，如同空气接触热枪管那样，部分热量传
导到紧挨着物体的一层。随后，这一层密度下降，因此该层向上升，而其紧
挨热物体的位置则由较冷的流体层占据。这种过程叫做自然对流。着有任何
的外界帮助，例如风扇，用于加快流体层的运动速度，这个过程叫做强制对
流，它是交换热量的更为有效的方法。
从试验可以发现，通过对流的散热速度直接取决于温差、热物体的面积
以及流体的某些特性。例如，液体的传热要比气体诀得多。
辐射
第三种散热方法是辐射。热辐射以电磁波形式出现。所有的物体发射且
接受辐射能。当一个物体比其周围要热时，它是辐射的基本发射体。从试验
发现，通过辐射的散热取决于热物体的温度和某些物理特性，即其面积及辐
射能力。易于吸热的材料，也易于发热。对热反射的材料既不吸热，也下发
射热。经氧化处理的金属制成的枪管，辐射能力比发亮表面的强，因此它能
更加有效地辐射热。因为散热速度取决于绝对温度的4 次方（T4），随着热
物体温度的上升，辐射散热逐渐变得更加有效。
枪管热传导
试验曾经验证，随着口径加大，高速武器平均热吸入量增加。这是合乎
逻辑的，因为枪膛表面积较大，而且装药量一般也随口径增大而增加。下表
给出两种不同口径枪弹在发射100 和200 发后的平均热输入。从表可以看出，
随着枪管变热，热输入减少。
表4-1 两种枪弹热输入
图4-2 枪管温度
图4-2 说明，发射表4-1 中所述两种枪弹时枪管所达到的温度。
可以用数学方法计算武器的潜在散热。在下面引用的例子中，武器的枪
管长51cm，外径为20mm。这些测量值既代表5.56mm 又代表7.62mm 分排武器，
当枪管温度为200C 以及周围温度为15°C 时，对流散热的理论值是39w，辐
射散热的理论值是57W，总计96W。为了保持96w 的热输入，7.62×51mm 武
器的射速需要每分钟3 发。在非常适中的射速情况下，尤其是机检，温度就
可以达200°C。战场上，200°C 不仅容易达到，而且肯定要超过，因为武器
几乎肯定是以大于每分钟3 发的射速发射的。
当枪管温度达到500°C 时，对流散热的理论值是150W，而通过辐射散
热胸理论值则增加到506W。比起200°C 时，后者增加近10 倍，这显示，随
着温度上升，辐射成为主要的散热过程。总散热是656W，它是7.62×51mm
武器以每分钟18 发的射速所产生的热量。在战场上，一般他说，500°C 只
是由机枪以远远超过每分钟18 发的较快射速射击时才能达到。但是，枪管温
度一旦达到500°c，是很容易保持的，因为每分钟18 发是机枪的中等射速。
这些例子强调这样一个事实，枪管的热输入远远超过通过自然对流和辐射的
散热。在满足战场火力密度要求的情况下，是难以设计出不会遇到过热问题
的器的。
§4.4 过热问题
枪管到达高温会产生一系列影响：首先是武器变得过热而无法操作；其
次是武器可能损坏，且射击不准确；再次是弹药可能早发火。这些影响将分
别予以叙述，首先是叙述一般称作“自燃”的早发火。
自燃
发射药一般是由位于枪弹底部的底火被击针击发后产生的火焰来点燃
的。发射药吸收弹膛壁的热量而达到发火温度时，出现自燃。枪药的发火温
度在180°C～200°C。但是，弹膛达到发火温度后是不会立即发生枪弹自燃
的。铜壳能给发射药某些保护，因为热量从弹膛壁传递到铜壳需要一定时间。
现在半自动武器在发射的几毫秒内就将铜壳抛出，以致几乎没有时间供热量
从弹壳传递到弹膛。弹膛通过枪管逐渐传导间接地获得热量。因此，弹膛达
到发火
表4-2 5.56mm 轻机枪自燃时间
温度要有些时间，然后才能将该热传递给发射药。上表说明有关的时间延迟。
只要枪弹是临时留在弹膛内，甚至武器变得非常灼热，也不会有自燃问
题。正因如此，机枪才采取开闩待击，开闩待击是指扣压扳机前，活动机件
被控制在后面。扣压扳机，使活动机件复进，并从供弹系统中推出一发枪弹，
将它推入膛内，并且自动击发它。只有出现故障的才会使未击发的枪弹在膛
内留几毫秒以上。细心操练武器。将防止枪弹在膛内逗留太久而自燃。
采用开闩待击的武器精度要稍逊于闭闩待击的，第五章介绍命中概率时
将解释这个原因。步枪要求精度高，所以它们必须采取闭闩待击，这有可能
使一发未击发的步枪弹在膛内停留太久而出现自燃。在采用闭闩待击武器的
情况下，必须确立温度上限。要考虑的因素，首先是战斗射速，其次是弹膛
达到发射药发火的温度，再次是在某些情况下，军事上是否允许自燃的危险。
膛线起始部前面枪管外表面温度为250℃就是这样一个准则。若武器温度达
到250℃，并在冷却到200℃以下前，只保持几秒钟，那么自燃是不可能出现
的。但是，若枪管保持在250℃以上达一分钟以上，这时若膛内有一发枪弹，
出现自燃的可能性则是很大的。
磨损与烧蚀
使用磨损与烧蚀这样一些术语时可能引起混淆。磨损是机械摩擦的结
果，是从枪膛内丢掉几层金属。烧蚀是灼热发射药气体冲刷枪膛粒子。第二
章中已经叙述了所有枪管中产生的逐渐磨损。烧蚀与快速磨损发生在枪管温
度较高时。严重的枪管磨损与烧蚀使弹头偏离武器的瞄准线，在极端情况下
会使弹头变得如此不稳定，以致使它无目标地飞行。
不准确射击
枪管高温单纯的瞬时影响是，每100℃枪膛直径膨胀0.028mm。这可能使
弹头难以庄膛内定位。第五章中要对定位过程作进一步详述。若弹头与枪膛
之间的配合在膛口很松劝，那么弹头可能出现不能允许的章动。一般影响是
增大射弹在目标四周的散布。
枪管高温时的另一个瞬时影响是降低枪管钢的强度。这可能导致永久性
的变形和损坏。图4-3 示出随着温度增高，典型枪管钢的硬度是如何降低的。
水平虚线示出在大气温度下典型弹头壳的硬度。
可以看出，枪管温度约600℃时，冷弹头壳的硬度要比膛线阳线的硬度
大。在膛线起始部出现的大机械力将使较软的阳线磨损，这种损伤的开始出
现是突然的和永久性的。
图4-3 硬度随温度的变化
当膛线起始部的阳线已经磨损时，弹头的转速要比弹道稳定所需的转速
小。此外，弹头必须经过较长距离去嵌入膛线和获得较高速度，这使弹头和
阳线受到较大的应力。
随着枪管钢的硬度下降，发射药气体压力的作用更加明显，在极端情况
下，枪管在靠近压力最大的膛线起始部可能膨胀。枪管这个部位的变形使弹
头更加难以定位，并引起初速下降。另一影响是在弹头定位前，且在极端情
况下弹头留在膛内较长时间，气体经过弹头泄出。灼热的高压气体通过狭窄
缝隙泄出，造成局部严重发热，可能融化膛面。这个过程叫气体冲刷烧蚀，
它所引起的损坏是永久性的。
枪管温度高加速了磨损，并引起烧蚀。由于磨损与烧蚀，弹头会出现不
同的初速，且转速下降。用损伤的枪管发射，是不会准确的，在极端情况下
会使弹头变得完全不稳定。为了避免这种情况，枪膛温度必须保持在大大低
于550℃，枪管外表面温度不得超过400～450℃，以便留有安全系数。磨损
与烧蚀形成永久性损伤，但是这种损伤的影响在低温时可能不是那么明显，
此时弹头有可能有效地定位。然而随温度的上升，枪膛由于热力和气体压力
的膨胀减少了弹头有效定位的可能性。用这种武器发射是不会准确的。
操作
热量是从灼热枪管传导到武器其余部位的。在战场的正常交战中，这个
过程缓慢得足以避免士兵需要操作武器的那些部位发生过热。但是部分武器
的确因为操作困难限制了火力密度，尽管这些问题多半权在紧急的情况下出
现。要对过热问题说得更准确是不容易时，精心设计和使用绝缘材料会减少
这方面的问题。
§4.5 减少过热问题
有两种减少过热问题的基本方法。可以设计具有专门特点的武器，这些
特点或者是专门用于改善枪管向其四周散热，或者是可以将过热影响降低到
最低程度。在前一类特点中有液体冷却套筒和开槽枪管；在后一类特点中是
采用枪管衬套、重型枪管、冷燃发射药和使诸如扳机和护手精心定位。更换
枪管可以归入以上任何一类。这些特点将予讨论，首先是讨论那些旨在改善
枪管表面散热条件的措施。
开槽枪管
理论上，增加枪管表面面积可加快向四周散热的速度。一种方法是加大
枪管直径，从而增大枪管周边，但这样可能会使枪管太重。另一种方法是使
用如图4-4 所示的散热片。
图4-4 开槽枪管
散热片可以是纵向的或者是环形的，其效能取决于它们的深度、厚度与
间距。这三个尺寸也示于图4-4 中。这三个尺寸对散热的作用是互相矛盾的，
以致设计者必须寻找一种折衷方案。例如，间距越小，散热片数目就可能越
多，从而表面面积也越大。但是，间距小，空气间隙小，散热片势必彼此辐
射，而不是通过对流成辐射使热量散失到空气中去。
实际上发现，除非散热片上方有气流，否则对散热改善是微不足道的。
在枪管上方创造人工气流是困难的。第一次世界大战中对路易斯机枪曾经进
行过成功的尝试。
当该机枪射击时，冷空气通过套筒向前抽走，以平衡枪口冲击波后膛口
处的压降。由于枪体积庞大和特别笨重，所以开槽枪管和强制性空气对流系
统只用于车载武器。虽然对车载系统重量不是一个非常重量的指标，但还是
有其它更加有，效的防止过热的系统。
水套筒
改善散热的另一方法是用液体而不是用气体包覆枪管。液体比起气体
来，不仅通过传导与对流吸热要快，而且若允许蒸发，还能吸收更多的热量。
一般使用的液体是水，这不是因为水有任何特殊的吸热特性，而是因为水随
时可以获得。
一种著名的水冷式武器是维克斯中犁机枪。其水套筒容纳41 水，以每分
钟200 发的射速射击600 发后，水就沸腾。若枪继续射击，每射击1000 发弹，
水蒸发0.61。大部分蒸汽被收集到一个冷凝罐内，并用以重新装入水套筒。
这种冷却系统的主要问题是：水的重新补给问题，在寒冷气候条件下结
冰会冻裂水套筒，水套筒被击中有可能损坏，水套筒和水增加了武器重量。
维克斯中型机枪不带22.7kg 的三脚架时重为18.2kg，其中1/3 重量可能是
冷却系统。液冷枪不可能在步兵分排中看到，因为它们重量大，但是可以作
为车载或中型机枪。鉴于上述种种问题，车载机枪可以寻求其它冷却方法。
重型枪管
重型枪管的主要优点是它起到贮热器的作用。对于到达既定温度而言，
重型枪管要比轻型枪营吸收更多的热量。因此，较重枪管允许武器以特定射
速射击较长时间，或在相似时间内以较高射速射击。重型枪管还会更快散热，
因为它们与相同材料制成的轻型枪管相比，表面积较大。但是直径的增加是
有限度的。过大会导致出现无法接受的武器重量。
图4-5 显示了预测的不同重量的5.56mm 枪管的性能。该预测性能是以计
算机分析为基础的。轻重量枪管的分析
图4-5 各种5.56mm 枪管的性能的预测结果非常接近于试验数据。
增加枪管重量似乎是防止过热的一种引人瞩目的方法，但它的确有缺
点。首先，重型枪管的冷却时间要比轻型枪管长些。在长时间火力交成中，
枪管较重的武器暂停射击是没有什么好处的。
重型枪管一个不易看到的缺点是枪管重量的增加会导致武器其它部件的
重量相应地增加。不仅是枪架强度必须大些，而且为了保持对枪曾的正确重
量比率，枪机也必须较重。该比率的任何失调均能导致第七章和第八章中将
要叙述的循环动作的故障。
实际上，枪管最小重量是由枪管承受射击和操作的应力，以及避免在要
求的战斗射速情况下过热这两种能力控制的。在分排武器中，枪管厚到足以
承受前者时，一般也重得足以对付后者。只要枪者或是车载，或者仅近距离
携行，那么枪管增加重量可能是一种防止过热的有效措施。
可更换的枪管
在枪管到达临界温度前，射手可以用冷枪营将它换下来。这种方法通常
用以避免磨损与烧蚀问题，但是，枪管很容易达到并保持250℃，从而用这
种方法避免自燃是不切实际的。图4-6 示出用两根枪管，每发射250 发后进
行更换的5.56mm 斯通纳轻机枪的温升情况。尽管每根枪管逐渐变热，但即使
发射20min 后，温度也不超过400℃。图4-2 显示了仅用一根枪管的斯通纳
轻机枪，以每分钟50 发的相同射速发射时，10min 内可达400℃。
图4-6 斯通纳轻机枪用两根枪管更换发射的温升情况
武器：5.56mm 63A 式斯通纳轻机枪
弹药：FN9/66 普通弹（球形药）
试验：甩两根枪管，以每分钟50 发的射速，在40m 内射击2000 发，每
250 发后更换枪管。
最大温度：枪管1395℃..
枪管2410℃..
扳机40℃..
护木18℃..
令人感兴趣地注意到，更换枪管对扳机和护木也带来好处。当以每分钟
200 发的射速射击，并仅采用一根枪管时，护木在10min 内到达40℃。着超
过此温度，护木会变得握持起来非常不舒服。
可更换的枪管增加武器的重量，因为设计者必须将提把以及将枪管固定
到武器上的部分机构的重量也包括进去，这种重量的增加约为0.5kg。
在理论上，一根固定枪管比两根总重与其相当的可更换的枪管能更好地
防止过热问题。然而，可更换的枪管系统的确允许射手在他认为不会发生过
热危险时，例如在夜间巡逻时，只携带一根已装在枪上的轻重量的枪管，而
不再携带供更换的枪管。
枪管衬套
通过提高枪膛表面硬度，可以推迟磨损与烧蚀的影响。图4-7 显示了高
温下各种用于制造枪管衬套的材料的硬度，使用较硬约材料将推迟磨损与烧
蚀的开始。
所有现代枪管都经某种处理方法以提高其高温强度。这些方法的一例就
是镀铬，它就是在枪膛表面沉淀一层薄薄的铬，这是一项既昂贵又麻烦的工
艺，但却可以大幅度地提高枪管寿命。
另一方案是在枪管后部几厘米处装入钨铬钻合会衬
图4-7 不同枪管材料硬度随温度的变化套。钨铬钻合金是一种主要由钨、铬
和钻组成的很使的台金。目前美国M60 式通用机枪内装有钨铬钻台金衬套。
MAG58 式通用机枪英国型的重枪管内曾经装过钨铬钻台金衬套。