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自由枪机式

来自火器百科
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定义

枪机自由后座系统(Plain blowback system ),又称惯性闭锁。指枪机与身管之间无扣合,仅依靠复进簧与枪机本身的惯性限制弹壳的运动并完成复进动作的自动原理。

是最为基础的自动原理。

自由枪机式工作原理结构示意图


工作原理分析

在此,对自由枪机式工作原理的特点做简要分析。

自由枪机工作时应注意限制弹壳后退速度

武器击发后,弹头与火药燃气向前运动,同时给予弹壳一向后的力,因自由枪机原理下枪管与身管没有刚性闭锁,故弹壳会直接推动枪机后座,如图所示,若此时弹壳退出枪膛距离过多,弹壳底部便会失去弹膛支撑,此时在弹壳内部高温高压的火药燃气作用下,弹壳可能发生膨胀甚至尾端炸裂等事故。故必须对弹壳的运动加以限制。    弹壳受到火药燃气的作用常以冲量的形式体现出来,在粗略估计时可认为弹头与火药燃气质心运动的动量与弹壳底部收到的冲量相等,而弹壳后退的距离等于枪机打开的距离。又由F=ma可知,枪机越重,则弹壳向后退的加速度越小。同样,复进簧越强硬,弹壳后退作用也越小。

因此,在自由枪机原理的武器中,常采用较重的枪机和较为强硬的复进簧。

20mm武器膛压曲线 图源George M Chinn《The Machine Gun》第四卷第一章第一节


同样应当看到,在后效期中(即弹头出膛后),虽然压力相对击发后第一时期与第二时期中已经有大幅度的下降,但后效期压力作用下弹壳仍显得十分脆弱。故采用较短的身管以将弹头出膛时间提前,从而加快后效期压力衰减,防止弹壳变形。

若执意要采用大威力大装药弹,为保证安全,通过计算估计,将得出一极大的枪机质量与复进簧参数。

在George M Chinn 编著的《The Machine Gun》第四卷第一章中,作者假设了一“荒唐的”采用20mm枪弹的自由枪机(炮闩)武器:通过计算,武器能达到的最大射速仅为48 RPM(为最大限度保全射速,枪机的复进距离仅取10inch即25.4cm),但此时满足设计要求的枪机重量是惊人的500磅 (即约226Kg,约为三个半成年男性的体重),可见是相当没用的设计。

另外,假设弹簧缓冲作用是理想的,即枪机以什么样的能量离开“闭锁”位置,便会带着同样的能量回来(只不过速度反向了而已),而回到击发位置的枪机具有的能量仅能通过撞击身管尾端面而消散。对于大威力大装药弹来说,因其后座能量极为巨大,这一撞击将十分猛烈,甚至能直接造成身管与枪机结构上的损坏。

特点

优点:

1.结构简单。主要工作部件仅枪机与复进簧。

缺点:

1.仅适用于威力较小(装药量少)的枪弹和身管较短的武器。通常用于发射手枪弹(冲锋枪弹)的武器。

2. 枪机重量较重。

3. 枪弹威力越大,射速越低。(这一点可由简单理论推导得出)

应用举例(持续增补中)

虽然自由枪机原理不适用于大威力武器,但凭借其较为简单的设计和手枪弹较低的能量,自由枪机原理广泛应用于各大冲锋枪与手枪。

手枪

中国64式手枪

中国77式手枪

中国84式微型自动手枪

日本新南部M57B自动手枪

美国英特拉泰克Tec-9系列手枪

冲锋枪

中国CS/LS2冲锋枪

中国64式微声冲锋枪

中国85式冲锋枪(枪族)

德国瓦尔特MPL冲锋枪

德国MP40冲锋枪

苏联PPSH-41冲锋枪

英国STEN(司登)冲锋枪

日本新南部M66冲锋枪

捷克斯洛伐克ZB-47冲锋枪

乌克兰7ET9 / 7ET10冲锋枪

意大利TZ-45冲锋枪

阿根廷FMK-3冲锋枪

霰弹枪*

美国AA12霰弹枪早期版本