導氣式

定義

導氣式（Gas operation），利用導氣箍從膛內導出部分火藥燃氣進入氣室，作用於活塞或者槍機框上，使活動機件後座完成自動動作的自動方式，稱為導氣式自動原理。

自動循環過程

導氣式原理自動循環過程示意圖圖源George M Chinn《The Machine Gun》第四卷第三章第一節

彈在膛內，槍機與身管閉鎖。

擊發後彈頭被火藥燃氣推動而前進，但槍機與身管仍保持閉鎖。當彈頭經過導氣孔（通常靠近槍口）時，火藥燃氣經由導氣孔進入氣室，推動活塞向後運動。活塞帶動一系列機構使槍機開鎖（此時彈丸已經飛出槍口，或者膛內火藥燃氣壓力已經下降到可以安全開鎖的程度，故不需要擔心開鎖時彈殼炸裂的問題）。同時（考慮到對槍機後座作用的利用，這個動作可能是同時的，也可能延遲於開鎖動作）活塞通過各種方式直接或間接作用於槍機，賦予其一個能量，使槍機完成抽殼、拋殼並完成後續動作。

主要分類

導氣式雖都是設法將火藥氣體引出，但利用其能量的方式有所不同。下面列出幾種最為常見的導氣式武器結構與能量利用實現方式。

氣吹式

美國AR/M4系列武器採用的氣吹式原理示意圖（圖源網絡）

將火藥燃氣經由導氣管直接噴射到槍機上（槍膛內）。這樣做結構簡單，但是直接將污濁的火藥燃氣吹入槍膛，長久以往勢必造成槍膛內部積累大量的火藥殘渣，進而影響機構可靠性。

長行程活塞式

AK系列步槍採用的長行程活塞示意圖，可以清楚的看到與槍機一同進退的活塞（圖源網絡）

活塞與槍機剛性連接，活塞的復進行程與槍機相同，這樣結構相對簡單，但槍機運動相對更為劇烈。

短行程活塞式

短行程活塞工作示意圖，可見活塞向槍機傳遞能量之後便於槍機斷開連接。（圖源網絡）

活塞與槍機不固定在一起，活塞通過撞擊或者短距離推動的方式賦予槍機能量，隨後便與槍機分離。這種方式下火藥氣體不會直接進入槍膛，保證了槍膛內的潔淨，同時槍機運動也較為平緩。

膛口集氣式

File:Garandpatents.gif

美國M1加蘭德步槍早期型採用膛口集氣方式的示意圖（左），右為後期採用導氣孔導氣的示意圖

並不直接在槍管內側鑽孔，而是在槍口增加附加裝置，收集膛口伴隨彈丸噴射出的氣體用於驅動槍機組件。

在導氣式武器中傳遞能量常見的是活塞，在一些武器中這個活塞亦可以是向前運動的。同時這個活塞亦可以用套筒、滑板或者其他裝置代替活塞。如下圖中的「浮動彈膛（Floating chamber）」原理。

Colt ACE採用的浮動彈膛示意圖，圖源http://www.thedailytop.com/look-floating-chamber-recoil-booster-colt-ace-fascinating/

原理分析

導氣式自動武器是將火藥氣體按設計所需從膛內導出並加以利用，。從導氣裝置可以獲得大量的能量，無需在火藥作用初期破壞槍機對彈殼的支撐，以承擔彈殼橫斷或者彈殼尾端炸裂的風險。從導氣裝置獲得的能量大小主要取決於下述參數：

1膛內壓力

2導氣孔位置：通常導氣孔位置距離槍膛越近，則槍機開鎖時間越早，槍機運動速度也越大，武器射速也更高。如捷克ZB26輕機槍與英國布倫輕機槍，布倫輕機槍的導氣孔離槍膛更近，相應射速也稍高。中國79式衝鋒鎗的導氣孔距槍管尾端面的距離僅有53.7mm，使其擁有着近1000RPM的連發理論射速。但是應當注意到，離槍膛更近的導氣孔，其燒蝕現象也更為嚴重，故導氣孔距槍膛的距離應有一個限度。

導氣孔距彈膛距離很短的79式衝鋒鎗（圖源網絡）

英國布倫式輕機槍（圖源網絡）

捷克ZB26輕機槍（圖源網絡）

3導氣孔形狀、大小：由於節流效應的存在，火藥燃氣進入氣室內時會受到一定阻力，其單位時間內傳遞的能量勢必有一定程度的損失，故導氣孔越大，同等時間下其傳遞的能量也越多。

4活塞面積、質量：當氣室內壓強一定時，活塞面積越大，其受到的力也越大，傳遞的能量也越多。而火藥氣體能量的傳遞主要以衝量的形式體現出來，活塞越輕，其工作速度也越大。

通過對上述參數的調節可以很容易的選擇導氣裝置提供的能量與之作用的時間。事實上，上述任意一參數發生微小的變化，導氣裝置提供的能量便會有一個顯著的改變，增加活塞能量是十分容易的一件事（若不注意控制氣推作用，會使活塞工作能量十分巨大，以致損壞閉鎖機構）。故導氣式武器設計起來相對自由度較大。

與身管後座式武器不同，雖然其也是將火藥氣體能量「短暫儲存」後加以利用，但其承受氣體作用力的部件質量相當大，導氣式自動武器從很輕的活塞中獲得能量明顯更有效率。

導氣孔的位置最好位於一條陰線的正中間，若其位於陽線上，彈丸經過時其後的高壓氣體會將金屬碎屑吹入導氣孔中，長此以往勢必造成導氣孔堵塞。同時避免節流效應的危害，在設計中應對導氣通道的尺寸和形狀做精確的設計。

可以這樣理解，槍機後座作用帶來的能量是「白得的」，而導氣裝置的能量還需要經過複雜的引出和傳遞，故對槍機後座作用能量的有效利用是提高槍機工作速度的一個有效途徑。導氣式武器中活塞運動時往往先將槍機開鎖，讓彈殼自由將槍機向後推動一段距離（安全範圍內），而後才去撞擊槍機使之速度顯著提升。

導氣式武器在擊發的最初時刻槍機與身管剛性閉鎖，並不像其他自動原理一樣有槍機或者身管的後退來緩衝其強大的作用力，故在一些大口徑導氣式武器中常將基座設計為可以前後活動的形式，以便通過緩衝器的作用緩解後坐衝擊。

優點

1結構較簡單，工作可靠。

2進入氣室的火藥燃氣量可進行調節，能保證在各種條件下工作的可靠性。

3理論射速較高。

缺點

1活動機件慣性較大，撞擊較大。

2外形尺寸相對較大，重量大。

3相關工作機構易被火藥燃氣熏黑，需要經常擦拭保養。

應用舉例（持續增補中）

參考書籍

1.《The Machine Gun》第四卷第二章第二節，[美] George M Chinn

2.《自動武器原理與構造學》國防工業出版社，ISBN 978-7-118-06182-6，易聲耀、張競等

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