导气式

定义

导气式（Gas operation），利用导气箍从膛内导出部分火药燃气进入气室，作用于活塞或者枪机框上，使活动机件后座完成自动动作的自动方式，称为导气式自动原理。

自动循环过程

导气式原理自动循环过程示意图图源George M Chinn《The Machine Gun》第四卷第三章第一节

弹在膛内，枪机与身管闭锁。

击发后弹头被火药燃气推动而前进，但枪机与身管仍保持闭锁。当弹头经过导气孔（通常靠近枪口）时，火药燃气经由导气孔进入气室，推动活塞向后运动。活塞带动一系列机构使枪机开锁（此时弹丸已经飞出枪口，或者膛内火药燃气压力已经下降到可以安全开锁的程度，故不需要担心开锁时弹壳炸裂的问题）。同时（考虑到对枪机后座作用的利用，这个动作可能是同时的，也可能延迟于开锁动作）活塞通过各种方式直接或间接作用于枪机，赋予其一个能量，使枪机完成抽壳、抛壳并完成后续动作。

主要分类

导气式虽都是设法将火药气体引出，但利用其能量的方式有所不同。下面列出几种最为常见的导气式武器结构与能量利用实现方式。

气吹式

美国AR/M4系列武器采用的气吹式原理示意图（图源网络）

将火药燃气经由导气管直接喷射到枪机上（枪膛内）。这样做结构简单，但是直接将污浊的火药燃气吹入枪膛，长久以往势必造成枪膛内部积累大量的火药残渣，进而影响机构可靠性。

长行程活塞式

AK系列步枪采用的长行程活塞示意图，可以清楚的看到与枪机一同进退的活塞（图源网络）

活塞与枪机刚性连接，活塞的复进行程与枪机相同，这样结构相对简单，但枪机运动相对更为剧烈。

短行程活塞式

短行程活塞工作示意图，可见活塞向枪机传递能量之后便于枪机断开连接。（图源网络）

活塞与枪机不固定在一起，活塞通过撞击或者短距离推动的方式赋予枪机能量，随后便与枪机分离。这种方式下火药气体不会直接进入枪膛，保证了枪膛内的洁净，同时枪机运动也较为平缓。

膛口集气式

File:Garandpatents.gif

美国M1加兰德步枪早期型采用膛口集气方式的示意图（左），右为后期采用导气孔导气的示意图

并不直接在枪管内侧钻孔，而是在枪口增加附加装置，收集膛口伴随弹丸喷射出的气体用于驱动枪机组件。

在导气式武器中传递能量常见的是活塞，在一些武器中这个活塞亦可以是向前运动的。同时这个活塞亦可以用套筒、滑板或者其他装置代替活塞。如下图中的“浮动弹膛（Floating chamber）”原理。

Colt ACE采用的浮动弹膛示意图，图源http://www.thedailytop.com/look-floating-chamber-recoil-booster-colt-ace-fascinating/

原理分析

导气式自动武器是将火药气体按设计所需从膛内导出并加以利用，。从导气装置可以获得大量的能量，无需在火药作用初期破坏枪机对弹壳的支撑，以承担弹壳横断或者弹壳尾端炸裂的风险。从导气装置获得的能量大小主要取决于下述参数：

1膛内压力

2导气孔位置：通常导气孔位置距离枪膛越近，则枪机开锁时间越早，枪机运动速度也越大，武器射速也更高。如捷克ZB26轻机枪与英国布伦轻机枪，布伦轻机枪的导气孔离枪膛更近，相应射速也稍高。中国79式冲锋枪的导气孔距枪管尾端面的距离仅有53.7mm，使其拥有着近1000RPM的连发理论射速。但是应当注意到，离枪膛更近的导气孔，其烧蚀现象也更为严重，故导气孔距枪膛的距离应有一个限度。

导气孔距弹膛距离很短的79式冲锋枪（图源网络）

英国布伦式轻机枪（图源网络）

捷克ZB26轻机枪（图源网络）

3导气孔形状、大小：由于节流效应的存在，火药燃气进入气室内时会受到一定阻力，其单位时间内传递的能量势必有一定程度的损失，故导气孔越大，同等时间下其传递的能量也越多。

4活塞面积、质量：当气室内压强一定时，活塞面积越大，其受到的力也越大，传递的能量也越多。而火药气体能量的传递主要以冲量的形式体现出来，活塞越轻，其工作速度也越大。

通过对上述参数的调节可以很容易的选择导气装置提供的能量与之作用的时间。事实上，上述任意一参数发生微小的变化，导气装置提供的能量便会有一个显著的改变，增加活塞能量是十分容易的一件事（若不注意控制气推作用，会使活塞工作能量十分巨大，以致损坏闭锁机构）。故导气式武器设计起来相对自由度较大。

与身管后座式武器不同，虽然其也是将火药气体能量“短暂储存”后加以利用，但其承受气体作用力的部件质量相当大，导气式自动武器从很轻的活塞中获得能量明显更有效率。

导气孔的位置最好位于一条阴线的正中间，若其位于阳线上，弹丸经过时其后的高压气体会将金属碎屑吹入导气孔中，长此以往势必造成导气孔堵塞。同时避免节流效应的危害，在设计中应对导气通道的尺寸和形状做精确的设计。

可以这样理解，枪机后座作用带来的能量是“白得的”，而导气装置的能量还需要经过复杂的引出和传递，故对枪机后座作用能量的有效利用是提高枪机工作速度的一个有效途径。导气式武器中活塞运动时往往先将枪机开锁，让弹壳自由将枪机向后推动一段距离（安全范围内），而后才去撞击枪机使之速度显著提升。

导气式武器在击发的最初时刻枪机与身管刚性闭锁，并不像其他自动原理一样有枪机或者身管的后退来缓冲其强大的作用力，故在一些大口径导气式武器中常将基座设计为可以前后活动的形式，以便通过缓冲器的作用缓解后坐冲击。

优点

1结构较简单，工作可靠。

2进入气室的火药燃气量可进行调节，能保证在各种条件下工作的可靠性。

3理论射速较高。

缺点

1活动机件惯性较大，撞击较大。

2外形尺寸相对较大，重量大。

3相关工作机构易被火药燃气熏黑，需要经常擦拭保养。

应用举例（持续增补中）

参考书籍

1.《The Machine Gun》第四卷第二章第二节，[美] George M Chinn

2.《自动武器原理与构造学》国防工业出版社，ISBN 978-7-118-06182-6，易声耀、张竞等

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