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核心提示:在热兵器时代来临后,子弹已成为战场上不可或缺的杀伤武器。从第一支火枪发明以来,已经有数以千万计的人被子弹杀害。世界上几乎所有的军事强国,都在努力提高子弹对人体的杀伤力,获得战斗中的优势。

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空尖弹的弹头中空

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步枪子弹和手枪子弹

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请注意达姆弹外露的铅质核心

在热兵器时代来临后,子弹已成为战场上不可或缺的杀伤武器。从第一支火枪发明以来,已经有数以千万计的人被子弹杀害。世界上几乎所有的军事强国,都在努力提高子弹对人体的杀伤力,获得战斗中的优势。在本文中,我们将了解到如何才能提升子弹的杀伤力,并介绍一些大杀伤力子弹及其原理。

在介绍相关知识之前,让我们先来了解一些概念。

侵彻力(Penetration)

子弹侵彻力又被称作贯穿力或者穿透力,是指弹头钻入或穿透物体的能力。其大小主要决定于弹头质量、弹头的截面密度以及命中物体时的速度,通常以穿透一定物体的深度来表示。现代步枪弹的侵彻力一般都比较强,例如北约7.62x51(7.62代表子弹的口径,51代表弹壳的长度,单位是毫米)子弹可以在100米内贯穿6毫米厚的匀质钢板。

停止力(Stopping Power

停止力是指弹头命中目标后,令目标失去活动能力的效力。停止力越强则目标失去活动能力的时间越多,停止力越弱则目标失去活动能力的时间越少。由于人体的结构比较复杂,命中不同部位会产生不同的效果。因此停止力与侵彻力不一样,无法用一个统一的标准进行衡量。

一般而言以下几个指标有助于客观认识停止力的大小:

达能效应

达能效应是指弹头射入人体后能量释放到达人体的效果,理论上来说达能效应越高,则弹头本身能量作用于人体的比例越高,那么停止能力就越好。

瞬时空腔和永久空腔

子弹进入人体后由于冲击波和自身动能的剪切作用,往往会形成一个大于弹头体积本身的空腔。由于人体的肌肉是有弹性的,在子弹通过之后肌肉就会收缩恢复,因此子弹通过瞬间所形成的空腔被称为瞬时空腔,而子弹穿透人体后所形成的创伤空腔则被称为永久空腔。一般来说瞬时空腔越大则停止力越大,而永久空腔越大则造成的人体伤害越大。空腔试验是研究弹头杀伤力的重要试验依据,在试验中一般射击明胶、肥皂、泥胶等与人体肌肉介质接近的物品来判定瞬时空腔的大小,因为此类实验物本身不具有弹性,射击后形成的空腔即为瞬时空腔。而要判定永久空腔,则需要使用猪、狗一类活体实验物进行试验,可以通过试验动物的创伤来判定子弹造成永久空腔的大小,以及对肌肉骨骼的伤害程度。

侵彻力和停止力的关系

侵彻力和停止力之间往往相互矛盾,如果侵彻力过强则可能在射中目标后穿透目标身体,并带走大部分能量,然而过度追求停止力则可能导致侵彻力下降严重。所以在设计子弹的时需要平衡两者的关系。

如何提升子弹的杀伤力?

一枚经过枪管发射的弹头会被发射药瞬时爆炸后的能力所推动,向枪管所赋予的方向飞行。而弹壳则会与弹头分离,留在枪膛内或随着后坐力被抛壳机构抛出枪膛。因此,如果要增加一枚子弹的杀伤力,一般是在发射药或者弹头上进行改进。

发射药的改进

发射药的作用是赋予弹头飞行能量,很明显,发射药所爆发的能量越大则子弹的威力就会越大。首先人们可以通过研发蓄能更多的发射药来提高子弹威力,然而,这是相当困难的,发射药的配方已经在很长一段时间内都没有革命性的改进。

此外,增加子弹的装药量是最简单的提升威力手段。除了霰弹枪以外,子弹的规格一般可以用两个主要参数描述,第一个是口径,也就是指线膛枪枪管内两条相对阳线之间的垂直距离。另外一个则是弹壳长度。如果增加装药量最简单的办法就是增加口径或者弹壳长度。以7.62弹为例,虽然北约部队和华约部队都使用口径为7.62毫米的子弹,但是北约部队的7.62弹弹壳长度为51毫米,而华约则为39毫米,因此,北约的7.62x51弹的威力就远在华约7.62x39弹之上。

然而一味增加弹壳长度或者弹药口径并不是好办法,因为更大的子弹意味着士兵携带弹药量的减少,或者后坐力太大以致无法承受。从上个世纪60年代开始,美国酝酿小口径武器改革,开始使用5.56x45规格的M193小口径步枪弹。因此,单纯靠增加装药量来增加子弹威力是难以满足现实需求的。

弹头的改进

除了装药之外,弹头的改进也一直是增加子弹杀伤力的重要措施。改进弹头的成本远远低于改进发射药和增加装药量——因为同一种枪械无法在不经修改的情况下发射不同口径或弹壳长度的子弹,所以一旦更改,就意味着整个军队必须更换枪支及弹药储备来配合,这个成本是很大的。事实上,自二战以来,北约和华约国家统一了各自的弹药制式之后,只进行过一次弹药口径的更改。因此在弹头上挖掘子弹的潜力,是增加现有弹药杀伤力的最低成本途径。

增加弹头对人体杀伤力的途径有以下几种:

增加弹头的质量

从理论上而言弹头质量越大,在同等速度下的能量就越高,对人体的停止力也会越高,远程飞行后的存速也会越好。因此使用重弹头是增加子弹杀伤力的必须手段。在伊拉克以及阿富汗战场上,美军特种部队就换装了新的M262 5.56步枪子弹,这种子弹的弹头重量为77格令(相当于4.98克)比原来使用的ss109弹的4.02克的重量增加了接近24%。对目标的停止力有明显的提高,经常被用于城市清剿作战中。

改变弹头形状

弹头的形状对于杀伤力是有直接影响的,例如要想提高侵彻力就必须提高弹头的截面密度,简单而言就是子弹越尖、弹头使用的材料越硬则侵彻力越强。因此需要长射程并且要求具有一定射穿防弹衣、掩体等物体能力的步枪子弹,都必须是流线型尖头弹,并且往往通过使用钢芯等硬质金属增加弹头密度以达到更高的侵彻力。而与尖头弹相反,圆头弹或者平头弹的侵彻力比较弱,但是停止力很强,达能效应更好。所以对弹头的形状进行改变,在同样的口径及装药量下,可以改善子弹的杀伤力。

改变弹头的材质

一般来说使用密度更高、硬度更高的子弹有助于增加子弹的侵彻力,使用软质材料则可能可以增加子弹的停止力。然而,因为子弹大部分为被甲弹,所以即便是软质材料可能因为被甲的缘故无法发挥其材料特性。总而言之使用不同的材质制造的子弹,会对子弹的杀伤力造成不同的影响。

使弹头进入人体后爆裂、扩张或者粉碎

这种设计的子弹纯属为了增加子弹的停止力而产生,如果侵彻力过强,子弹可能穿过人体,有大量的能量并未作用于人体。而若子弹进入人体后爆裂、扩张或者粉碎则可以把子弹所蕴含的动能大部分释放与人体内,加速被击中目标的失能。

增加子弹碰撞物体后的不稳定性,使之进入人体后翻滚和失稳。

此类设计的子弹同样为了增加子弹的停止力而产生,其原理是通过子弹进入人体的翻滚和失稳,获得更强的达能效应。所谓子弹翻滚是指子弹运动时弹头沿前进方向为轴,做螺旋状转动。而失稳则是指子弹进入人体后不再沿原抛物线运动,变得极为不稳定,碰到任何物体都会改变运动方向。翻滚的子弹会造成人体更大的创伤,失稳的子弹则必然造成在体能的行程更长,因为两点间运动最短线路为直线。而失稳的子弹往往会进行S状线路的运动,子弹通过人体的途经距离更长,并且可能造成更多的器官、内脏、组织伤害。

典型的增加杀伤力子弹:达姆弹

这是一种臭名昭著的弹药,1899年第一次海牙公约严令禁止其在战争中使用。美国国家步枪协会(NRA)对其定义是:“达姆弹(Dum-Dum Bullet)是一种在印度达姆地区达姆兵工厂发展出来的英国军用弹头,曾经于1897和1898年在印度西北边区和苏丹使用。它的口径是.303英寸(7.7mm),金属外壳没有完全包覆弹头前端,弹头的铅质核心外露,以增加弹头效率。”因此,事实上达姆弹是指一家特定工厂生产的特定弹种,但是被越来越多的媒体报道后,这个特定弹种的名称已被约定俗成作为进入人体后会变形膨胀子弹的统称,中国的民众俗称其为“炸子儿”。

由于已经被国际法所禁止,达姆弹在公众心目中与生化武器一样是邪恶的化身。然而,事实上达姆弹类的子弹并非是一种十恶不赦的武器,其发明及使用有着深厚的历史背景和技术原因。

在高速火药和线膛枪等技术出现后,前膛枪所用的铅丸型弹头无法使用了。因为铅的熔点较低,融化后具有沾粘性,当线膛枪发射弹丸时,子弹会由于热力作用膨胀,被挤压进枪管。直接使用铅弹会残留大量的铅在枪管中(俗称挂铅),而过度挂铅有炸膛的危险。为了避免此类问题,后膛枪使用的子弹会在铅弹外面增加一层铜或覆铜钢材质的外壳,这种外壳被称为全被甲(Full Metal Jacket)。加了被甲之后,挂铅的麻烦降低了很多。而且子弹的硬度有所增加,侵彻力会变大。然而,军用被甲弹虽然威力大、侵彻力强,但是停止能力会相应降低。

在19世纪最头疼这个问题的是英国军队。当时英国是世界上最强的国家,号称日不落帝国,拥有大量的海外殖民地。英国军队的任务是镇压殖民地的暴乱或者反抗运动。在此类战斗中,英军方面往往只是少量守备部队,而暴乱群众虽然武器落后但是人数却远多于英军。作战地点多在城镇中,英军部队无法利用远程火力的优势消耗敌军。然而,英军装备的李恩菲尔德步枪采用.303步枪弹(.303 British),这种子弹的初速只有600m/s,全被甲的.303步枪弹侵彻力强,可以轻易穿透犀牛等大型猛兽的头骨,但对于人体目标来说好过头了,弹头能量不能有效传递给肌体,近距离命中多枪也不会马上倒下,虽然最后目标还是会死,但是也许死前能拉上两个英军垫背。

到了19世纪末期,驻印度和阿富汗殖民地的英军士兵经常被数量和勇气都远超自己的敌人所包围,在作战中吃了大亏。所以才在印度加尔各答附近的达姆兵工厂(Dum-Dum arsenal)发明了 “臭名昭著”的达姆弹。

事实上达姆弹的所谓进入人体爆炸并不是靠炸药实现的,之前也说过高速步枪弹必须有一层被甲才能避免挂铅,但是这层被甲正好是导致侵彻力过大但停止能力不足的元凶。达姆弹的原理是削掉弹头前端被甲露出小部分铅芯,这样较软的弹尖部在进入肌体后会比较容易膨胀变形,这种软尖弹式的设计其实跟原来无披甲的铅弹类似,利用铅容易变形的特性,使枪弹有效地把能量传递给人体。后来英国人又对这种子弹进行了升级,制造出了达姆弹2.0版。这种子弹被称为Mk.III弹,其实就是在弹头前端开一段空腔而改成空尖弹。

随着媒体对达姆弹的报道,导致达姆弹这个名称成了约定俗成的一个弹种,凡进入人体会膨胀、严重变形的子弹都被统称为达姆弹。此类子弹的种类非常多,主要分为两类:

裸铅弹

裸铅弹又名软尖弹,这是达姆弹类的最初形态,削去前端被甲露出内里的铅芯。现在军用武器已经禁止使用这种子弹,但是还有一些猎人在狩猎大型动物的时候喜欢使用裸铅弹增加杀伤力。事实上这种子弹的扩张效果并不理想,进入人体后只有在非常特定的情况下才会膨胀。后来也有一些改进措施,是在后面的被甲上面刻出预制槽,这种新的弹头在打入人体后,开始扩展的时候,它的被甲(metal jacket)也会跟着翻起来,并且有非常锋利的尖。因此这种变种弹被称为鹰抓弹。

空尖弹的弹头中空

由于裸铅弹是英国为了应付殖民战争临时设计的一种子弹,其效果还有很多不太理想的地方。由此,英国军队遂对其进行改进,且研制出空尖弹作为替代产品。空尖弹与裸铅弹同样利用了子弹进入人体后变形膨胀的原理,但空尖弹的弹头尖端中空且内凹,命中目标时可以让弹头快速延展开, 以此提高达能效应。而且与裸铅弹相比,军用步枪的空尖弹往往有被甲,故又被称为被甲空尖弹,也因此其侵彻力几乎不受影响。虽然国际法已经禁止了在战争中使用空尖弹,但是并未禁止在国内执法中使用这种子弹。不少国家的警察装备这种子弹以增加停止力,因为警察在执法中往往需要和罪犯在近距离枪战,如果停止能力不足则很容易遭到罪犯反击。

典型的增加杀伤力子弹:小口径子弹

小口径步枪弹是现代军队普遍列装的一种军用枪弹。在轻武器的定义中,口径在6mm以下的子弹都被视为小口径步枪弹。军用小口径步枪弹的杀伤力相当惊人。各种试验都证明,军用小口径步枪弹在400米有效距离内使用军用制式步枪发射的威力在中口径步枪弹之上,无论是侵彻力还是停止力超过了它的前辈。军用小口径步枪的截面密度比较大,普遍改用钢芯作为弹药内芯,所以侵彻力很强。这种弹药穿入人体后,一般会发生翻滚和失稳。所造成的瞬时空腔和永久空腔都非常惊人。

步枪子弹和手枪子弹

最早用翻滚原理杀伤的是英军的Mk.VII子弹,这是一种全被甲尖头弹,初速为740m/s。它最大的特点是在弹头壳里包裹的并非传统的单一铅芯,而是铅铝复合弹芯——其弹头尖部为铝材,占弹头全长的1/3,在铝弹尖后面才是铅制的柱形弹芯。这样的设计首先保证了弹头重量,即使在较远距离上仍存有足够的动能;其次是使弹头质心偏后,增加撞击目标后的不稳定性和容易翻滚。当然这种子弹口径7.7mm,并不是小口径弹。

小口径弹与中口径弹相比的缺点是远距离存速不足,在400米之外的杀伤力衰减严重。但是,很多调查表明现代步兵的作战距离很难超过400米,所以小口径步枪弹重量轻威力大的好处体现出来了。从60年代开始,北约部队装备了小口径子弹,70年代以苏联为首的华约国家也开始装备小口径步枪弹。

现在国际上共有三种主要的小口径军用步枪弹:5.56×45mm北约标准弹、5.45×39mm华约制式弹和中国制5.8×42mm步枪弹。世界主要强国已经换装了小口径弹作为步枪和机枪子弹使用。

很多人认为小口径步枪弹的停止力不如达姆弹类强。因为小口径弹的翻滚必须依靠720m/s以上的速度才能实现。事实上,即便是空尖弹或者软尖弹也不能保证必然扩张,所以小口径弹的停止能力在其有效射程内并不必然低于达姆弹。以2006年5月发生香港尖沙咀人行隧道三警枪击案为例,殉职警员曾国恒在头部中弹的情况下仍然能够拔枪反击,并且击毙凶手徐步高,而枪战中三方所用的子弹都系.38警用空尖弹。由此可见达姆弹类子弹的停止力也许被高估了。

典型的增加杀伤力子弹:其它弹类

易碎弹

易碎弹最初主要用于训练使用,击中比较坚硬的物体或者防弹衣就会破碎,侵彻力很差。但是其停止能力非常强,因为子弹进入人体后会破碎,其全部能量都留在目标体内,达能效应非常高,可以说几乎是百分之百。最麻烦的是弹头破碎后,要想通过手术清理干净创伤非常困难。所以很少有人使用这么不人道的弹种作为执法、作战使用。这种子弹的弹头一般由金属颗粒和金属粘合剂混合而成,一旦受到撞击就会成为原来的金属颗粒状。

双头弹

双头弹就是一次发射两个弹头的枪弹,其目的是增加命中率和停止力。这种子弹与前面的几种利用膨胀或者翻滚的原理杀伤目标的弹种不一样,完全是靠多发弹丸命中同一目标来提高杀伤力的。很少有国家使用这个弹种,只有少数装备部队的大口径机枪用来对空射击提高命中率。

低侵彻子弹

在某些特殊环境下,要求子弹必须有非常低的侵彻力。比如在应对劫机的时候,反劫机部队的成员就需要装备侵彻力低到无法击穿机身的子弹。低侵彻子弹在各国都有研制。以中国装备反劫机部队的9mm低侵彻手枪弹为例,该子弹采取空尖弹的设计,前端凹空。但是为了降低风阻增加精度加装了塑料的风帽。最特别的是该子弹内嵌入三颗铅珠。一旦被射入人体后,空尖设计的子弹会迅速扩张,而内藏的铅珠也会被抛散出来。这样大部分能量都会作用在人体,而无法穿透人体。因此这种子弹的停止力是非常可观的。该子弹在射中机身的时候子弹会爆裂开,同时铅珠抛出也能保证其截面密度无法穿透飞机机身。从理论上来讲这是一种空尖弹和易碎弹的混合设计弹种。


本文内容于 2010/9/29 18:00:18 被小编a7编辑

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