提到子彈,大家第一印象是什麽?冰冷而堅硬的金屬彈殼?
但現在, 中國開始用塑膠做子彈了。 一度是「劣質」代名詞的塑膠,真的能制成子彈嗎?又為什麽非要用塑膠制作子彈呢?
為什麽要采用塑膠彈殼
自從有了槍械,子彈乃至彈殼也在不斷革新演化。
最早是把火藥裝進槍管裏,再透過裝填發射的彈頭進行發射。隨後又慢慢演化成火藥與彈頭一體的包裝。 只不過早期的彈殼是紙質 的, 而且並沒有在其中加裝點火裝置。
再後來彈殼才慢慢金屬化,並且裝填和點火技術也逐步進行了革新。到19世紀中葉,子彈終於逐漸變成現在依然在普遍使用的中心發火槍彈。
此後的一百多年裏,子彈的結構乃至彈殼成分,基本上再沒有發生大的變化。
而現在,子彈似乎又要褪去金屬的外殼, 透過技術變成塑膠的了。
2022年的珠海航展上,有一款穿甲燃燒彈十分惹人註目。彈體長12.7毫米,彈殼使用的是高分子材料,也就是外界熱議的塑膠。
這款由兵器工業集團制造的全新子彈,顛覆了人們對子彈的認知。它的外觀是乳白色的,只有下半部份看起來是傳統的金屬。
在新技術的推動下,子彈要換「外衣」了,這是世界各國為提高作戰能力和靈活性,而在技術上采取的革新理念。
從整體來看,一顆子彈大多數的質素都集中在外殼和底火上。尤其是彈頭的質素和裝填火藥的多少,都會影響彈道效能。
所以一款子彈最初的設計是什麽樣的,之後不會進行隨意的改動。比如美軍使用的一款5.56毫米步槍彈,一顆子彈的總重量為12.4克,彈頭重量4克,彈藥重量1.7克,底火和彈殼的重量6.7克。
從占比來看,彈殼重量的占比較大。而且在不影響彈道效能的前提下,要想盡可能的讓子彈的重量減輕,就只能從彈殼上入手改進。
傳統的彈殼材料是黃銅或者鋼材質,以黃銅為例,子彈設計發明之初,就在使用它為彈殼材料了。
因為黃銅有很好的抗腐蝕性,其延展性也夠好,子彈發射時能貼緊槍膛,擁有良好的氣密性,也提高了射擊的精度。 而且,黃銅彈殼外表光滑,彈殼抽殼順暢,對槍械內部的磨損比較小。
雖然有這麽多的優勢,但黃銅彈殼的短板也很明顯。 它的質素很重, 所以在攜帶和使用上來說,對士兵一直是很大的體能考驗。
其次黃銅的價格並不便宜,對世界各軍事大國來說,制造的槍彈都是數以億計的,因此這其中的成本相當高昂。
也正因為如此,隨著技術的不斷革新,如果能將彈殼的材質換成更輕便的, 不但能給士兵減負,也能節省很大的成本。
這也是為什麽,塑膠彈殼能逐步出現的緣故。不過在使用塑膠材質之前,各國也都進行了長期的探索。
最早的思路是取消彈殼
既然彈殼很重,那能不能再將它取消呢?還在二戰的槍林彈雨中,德國的技術人員就開始思考這一問題了。
士兵和工程師們都察覺到,子彈太沈不但嚴重影響軍隊的作戰進度,而且大戰後彈殼都被拋棄在了戰場,也根本無法回收。
於是,技術人員開始思考如何減負且不浪費資源。只可惜德國的技術人員思考的太超前,他們構想中的無殼子彈還沒有發明出來,德軍就戰敗了。
這一設計思路就此被束之高閣, 直到20世紀70年代,西德的技術人員,才又開啟了無殼子彈的研究。
彼時,德國的一家公司發明出了無殼子彈,且先後研發出了14款,到上世紀80年代定型為G11步槍彈。
聽起來這一設計理念很前衛,其實也不復雜。簡單來說就是沒了彈殼的包裹,裏面的彈藥不是粉狀的,而是直接壓縮成柱狀。沒有了金屬外殼,重量自然減輕了不少。
剛一設計出來,個人的彈藥攜帶量確實提升了。傳統的M16步槍彈,士兵最多攜帶210發。而新研發出來的步槍彈,則可以攜帶500發。
如此一來,個人在戰場上也能擁有持續性的火力輸出,這樣的毀傷力變大大增加了。可是,沒有子彈殼同樣也存在著巨大的缺陷。
彈藥暴露在外容易潮濕不利於儲存,直接和槍膛接觸降低了槍械壽命,連續射擊後的槍膛溫度更高,容易發生走火甚至炸膛。
為了解決這些問題,技術人員又進行了改進,比如采取隔熱圖層等措施。但最終無殼子彈並沒有大規模推廣開來。
進入21世紀,美國也開始研發重量更輕的子彈。美軍提出了「輕量化機槍」計劃,要求各類槍彈的重量至少減去四成以上。
技術人員在剛開始研發時,也是順著無殼的思路推進的,但他們很快發現,現有的技術很難擺脫短板的限制。於是美國人轉變思路,把去掉彈殼,變成為改變彈殼的材質。
就這樣,塑膠子彈的理念應運而生。可雖然研發在推進,但近20年的時間,美軍並沒有大規模推廣塑膠子彈。
一直到2020年,其海軍陸戰隊才跟一家公司,訂購了1000萬美元的槍彈合約。這些槍彈全部使用了高分子聚合物材料,相比於傳統的金屬彈殼,重量減輕了四分之一。
而在使用測試中,塑膠子彈的效能和傳統的子彈沒有差異。尤其對重機槍來說,整體重量減輕,彈藥的攜帶量提升顯著。
具體來看,塑膠子彈比傳統的子彈還有哪些優勢呢?
技術更好,價格更便宜
首先從技術上來看, 復合材料制成的彈殼,無論是耐磨性和耐高溫都能達標,其最高能承受500℃以上的高溫。
技術上,聚合物的熔點在不斷提高,熱塑性聚合物材料取代了熱固性聚合物材料,效能增強的同時,它的重量並沒有增加。
就材料的使用上來看,金屬彈殼無論是黃銅還是鋼,消耗量都非常大,而且整體的造價也居高不下。
相比之下,聚合物材料各方面的優勢更明顯,它的品級很多,成本低廉,可塑性相比於金屬又很強。
價格方面, 聚合物材料制造子彈,成本比金屬子彈低了30%到50%。 在制作過程中,塑膠子彈不需要像金屬那樣進行鍛造等深加工。
它只需要根據設計要求進行填充即可,而且加工過程中一次就能成型,制作工藝和流程要簡單很多。
雖然有上述優勢,但塑膠子彈同樣也存在相應的短板。
不容忽視的四個問題
傳統的金屬子彈為何能使用至今,不是靠測試來取得優勢的,而是透過一次次的實戰,透過一條條的人命才檢驗出來的。
塑膠子彈效能究竟如何,它現在還未經過實戰,所以一切都還是未知數。而在優勢之外,塑膠子彈也面臨著四個不容忽視的問題。
首先,相對於金屬子彈,塑膠子彈的強度不夠好,一旦連續射擊,火藥燃燒產生的高溫,對於槍彈整體的抗壓能力要求極高。
塑膠硬度不夠,抗沖擊力比不過金屬,連續射擊下溫度升高,子彈整體的硬度便可能會下降。這樣一來,就會出現脹殼、抽殼困難等一系列問題。
其次,連續射擊槍械整體的溫度會升高不少,高溫情況下, 塑膠的殘留物一旦附著在槍膛的內壁,一般常用的槍械防護材料,都不能將其清理。
在不能及時清理槍械的情況下,火力輸出的穩定性便會隨之下降。據說美國的研發人員為了解決這一問題,在塑膠中又加入了陶瓷等成分。至於耐高溫的特性如何,還有待於檢驗。
再者,金屬彈殼的熱傳導性好,連續射擊的情況下,可以帶走槍膛內的一部份熱量。但塑膠彈殼並不具備這一特性。
一旦槍械連續使用,溫度快速升高的情況下,槍械的溫度又變得不可控。溫度過高,反過來又會進一步影響到塑膠子彈的效能。
最後還有一點,金屬材料的子彈,雖然成本高,而且戰爭後彈殼被遺棄存在浪費。但金屬本身會在自然環境中分解,整體上對生態不構成嚴重影響。
可塑膠子彈就不一樣了,作為復合性材料,這類成分它難以自然分解,子彈使用後留下的彈殼,即使深埋在土裏依然存在,這對環境來說反倒成為了沈重的負擔。
或許正因為如此,也有觀點認為,現在更換塑膠子彈為時尚早。
不確定性還有很多
從生產上來看,國外一些企業此前一直在宣傳,塑膠子彈的生產快速高效,在戰爭狀態下還能隨軍部署,哪怕是不同口徑的彈藥,生產器材也能在半天時間內完成切換。原料充足的情況下, 塑膠子彈每年可生產3000萬 發。
但是, 塑膠子彈整體構造上還有金屬部份,火藥的供給也要專門對接,這樣在實際生產中,由於需要的材料多了,反倒增加了部門間的協調難度。
再有,現在國內外研發的塑膠子彈,只經過了測試而沒有經過實戰。這樣一來,即便測試的效能再好,戰場上真正的發揮如何還是未知數。
換言之,這種不確定性會一直制約塑膠子彈的真正推廣。而要想看其真正的效能,必須得經歷一場戰火的洗禮才行。
結語
技術在進步,軍事裝備也在不斷革新。相比於其他武器,子彈是更像是各種火力輸出的基礎。
正因為如此,子彈就更不能有任何閃失,得適應全部的戰場環境才行。可這種適應,需要經歷戰爭的考驗才能達到,不管是缺陷的暴露,還是優勢的體現,都得上了戰場才能看的一清二楚。
未來, 塑膠子彈可能會有限裝備一些部隊,而真正的效果也不會一蹴而就,不斷革新和改進,才是武器進步的常態。
參考資料:
【告別黃銅彈殼?】 中國國防報 2021年5月26日
【彈殼技術新發展——塑膠彈殼槍彈】 輕兵器 2009年1月20日