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身管短行程后座式

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定义

身管短行程后座式动作示意图 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节
身管短行程后座式动作示意图 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节

身管短后座式自动原理(Short Recoil System):击发后身管与枪机共同后座,并完成一系列抛壳复装填动作的自动原理称为身管后座式,其中身管后座行程小于枪机后座行程的称为身管短后座式自动原理。

自动循环过程

自动循环开始时,弹在膛内,枪机闭锁身管。

①联合后座过程:击发后火药气体压力推动弹丸出膛,同时身管与枪机保持闭锁并向后共同运动一小段距离。

身管短后坐自动原理中加速器额作用示意图(图源网络)
身管短后坐自动原理中加速器额作用示意图(图源网络)

②加速过程:设置在身管与枪机之间的加速器开始作用:身管撞击加速器(可理解为杠杆的短臂),加速器作用于枪机(可理解为杠杆的长臂),加速器将身管的速度传递给枪机,身管减速而枪机获得进一步的加速。

③枪机后座过程:加速完毕后枪机继续以很高的速度后座,抽壳、抛壳直至运动到尾座末端撞击反跳板。而身管经过身管簧的一小段减速作用后,被身管卡笋挂住而静止。

④枪机复进过程:撞击反跳板后枪机开始复进,抓取下一发弹,其复进途中通过机械装置的作用解脱身管。身管在枪机尚未追上时提前开始复进。

⑤减速过程(称为“速度中和过程”或许更为易懂):枪机与身管再次回到加速器的作用范围内,这时枪机速度大于身管,加速器的作用是将枪机的速度传递一部分给身管,最终使之速度大致相等,以减少身管与枪机再次闭锁时枪机对身管尾端面的撞击。

⑥联合复进过程:枪机与身管再次闭锁并向前复进直至撞击缓冲器或提前击发下一发弹(前冲击发)。

GIOCK17采用的身管短后坐开锁方式示意图(图源网络)

此外,一些手枪和步枪中采用的枪管与枪机(套筒)共同向后运动少许以打开枪机(套筒)闭锁的方式虽没有加速器的结构,但亦可归类为身管短后座式自动原理。具体自动循环过程与上述大同小异,在此不再赘述。

原理分析

关于加速机构:

身管短后座式自动原理中加速器是最为有特色的设计,其在整个武器的自动过程中起着非常关键的作用,故在此对加速器的作用与特性做简单探讨。

开锁后身管的速度的变得没有任何意义,若仅通过撞击而耗散不免有些浪费。而枪机运动速度又是“再高也不为过”(设法提高枪机运动平均速度是提高武器整体射速的有效方法),此时加速器的意义变得十分明显,其可以将身管速度的“无用能”转换为枪机速度的“有用能”。

而加速器在设计中应注意以下问题:

1 加速器的工作时间很短,而其需要传递的能量又很大,故减速器必须非常坚固。

2 加速器工作时应尽量柔和,力求加速过程平稳,否则其传递能量时“强硬敲打”零件(加速力过大),长久以往势必造成零件的结构损坏。

3 加速器的效率(增益系数)应尽量大。但过大的增益系数又会使得加速过程过于剧烈,实际中增益系数大约只有1.5左右。

4 加速器工作时间需精心安排,加速时间太短将使加速力过于猛烈,加速时间太长又势必会降低射速。

加速器有如长短臂杠杆式、弹射弹簧式、凸轮式等多种形式。

弹簧弹射式加速器示意图 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节
弹簧弹射式加速器示意图 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节
长短臂杠杆示意图加速器 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节
长短臂杠杆示意图加速器 图源George M Chinn《The Machine Gun 》第四卷第二章第二节

对于长短臂杠杆式加速器,常对身管和枪机在加速过程中的速度变化曲线做一个合理的“预判”,而后根据两者任意一瞬时速度之比,再考虑与身管和枪机的接触点拟合合适的加速器形状。

由于减速过程(速度中和过程)枪机与身管的速度依然是根据加速臂的形状而变化的,故减速过程开始时身管与枪机速度之比应与加速过程结束时两者速度之比相同,以求减速过程的平稳。

优点

1 工作可靠。尤其闭锁机构的作用较其他自动方式的闭锁机构更为可靠。

2 后坐力较小。因身管簧的设计与开始一小段的联合后座过程,后坐力的峰值大大减小。

3 射击精度较好。各机构工作时撞击较小而且平稳。

4 理论射速高。通过加速器的作用大大提高了枪机的平均速度,活动机构的行程也较短。再加之以膛口助退器等机构的作用,可以获得很高的射速。

缺点

1结构复杂,导致故障率较高。

2加工难度高(以加速器尤为明显)。

应用举例(持续增补中)

身管短后座式原理在各类武器中均有较为广泛的应用。因其具有后坐力较小、射击精度好、理论射速高等突出优点,尤其常应用于各重机枪、高射机枪等威力较大的机枪。

手枪

美国M1911系列手枪

前苏联托卡列夫系列手枪

奥地利GLOCK系列手枪

步枪

沙俄Federov M1916步枪

机枪

勃朗宁M1919系列轻机枪

狙击枪

美国巴雷特M82系列大口径狙击步枪

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