影响膛压的因素有哪些?
作者 杨俊红 沈永辉 杨文靖 罗志明
发表于 2024年1月

膛压是火药燃气对枪(炮)膛内壁产生的气体压力。发射时,枪管承受的主要作用力就是火药燃气对枪膛内壁的压力,通常以兆帕(MPa)为计量单位,1MPa约等于10个标准大气压。枪械的膛压直接关系枪械的安全与性能,对枪械质量和使用寿命都有重要影响。

影响膛压的主要因素

影响膛压的因素主要是弹头质量和发射药燃速。在发射药燃速等其他因素相同的情况下,弹头质量越大,弹头加速越慢,火药燃烧空间由小到大变化慢,在有限空间内对枪(炮)膛内壁产生的压力就越大;在弹头质量等其他因素相同的情况下,发射药燃速越快,一定时间空间内释放的火药燃气越多,对枪(炮)膛内壁产生的压力就越大。手枪弹发射药燃速高于步枪弹发射药,因此同等体积手枪弹发射药在瞬间产生的压力通常高于步枪弹发射药。同理,霰弹一般采用高燃速发射药,而霰弹枪由于口径较大,为了减轻枪管质量,枪管壁制造得较薄,为了保证射击安全,因此膛压设计得也较低。

在弹头质量和其他条件相同的情况下,发射药燃速越高,膛压就越大,膛压峰值形成的就越早。和步枪相比,由于手枪枪管短,需要发射药在很短时间内释放大量能量,所以一般情况下手枪发射药采用初始燃烧面积大、后期燃烧面积小的形状,且单个发射药颗粒小,以便在短时间充分燃烧,释放大量气体,弹头加速较短的距离即达到膛压最大值,尔后随着发射药颗粒减小,燃烧面积减小,待弹头飞出枪口时膛压降低,在一定程度上降低枪口噪声和后坐力。而步、机枪由于枪管较长,给发射药燃烧释放能量预留的时间、空间相对较多,为了降低对枪膛内壁的压力,要求发射药燃烧时间长且燃速均衡。

一种扁球状发射药。相比于球状发射药,扁球状发射药燃速更均匀,且可以直接由球状发射药压扁制成,制造工艺相对简单,在步、机枪上应用较多
美軍M995穿甲弹。相比于SS109/M855普通弹4.02g的弹头质量,其弹头质量仅有3.37g,即便装药量略大,其膛压也低于SS109/M855普通弹

除了弹头质量和发射药燃速,发射药量、发射药颗粒形状、膛线角度(缠距)、膛线数量、弹头与膛线的嵌合深度、枪管长度等也与膛压有一定关系。

一是发射药量。在燃速相等或接近的情况下,发射药质量越大,释放的能量就越大。由于从击发到弹头出膛时间很短,能量释放越大,对枪膛内壁造成的瞬时压力就会越大。如.308 Winchester弹(中口径步、机枪弹)的发射药质量为3.11g,其最大膛压为344.6MPa;.50 BMG弹(重机枪或反器材狙击步枪使用)的发射药质量为15.55g,其最大膛压为379.5MPa。

二是发射药颗粒形状。发射药颗粒形状是影响发射药燃速的重要因素。发射药颗粒的几何尺寸和形状直接决定了发射药的燃烧时长以及火药燃气的积聚速度,从而决定膛压。现代枪弹使用的发射药主要是硝化纤维单基或双基发射药,也就是俗称的无烟火药。单基药主要成分是硝化纤维,燃速较慢,在步、机枪弹上应用较多,双基药的主要成分除了硝化纤维还有硝化甘油,相比单基药储能多、燃速快,在手枪弹上应用较多。此外,为了保证发射药能够在枪膛内充分燃烧,硝化纤维根据枪弹适配枪型被制成不同形状和大小,常见的有球状、扁球状、粒状、片状、柱状等,一些发射药颗粒还被额外预制通孔,以增加燃烧面积,均衡燃速。

典型的柱状发射药颗粒。一些柱状发射药颗粒内有通孔,便于均匀燃烧
膛线示意图。凸起部分为阳线,凹下部分为阴线

三是膛线角度。在枪管长度相同的情况下,膛线角度越大,即缠距越短,等距离上弹头旋转的次数就越多,弹头飞行就越稳定,同时膛压就会越大。如比利时FNC步枪发射5.56mm枪弹,但其有两种型号。一种是发射北约SS109枪弹的型号,枪管缠距为178mm;另外一种为发射美国M193枪弹的型号,枪管缠距为305mm。由于发射SS109枪弹的178mm枪管缠距较短,因此其膛压大于发射美国M193枪弹的枪管。再如,M16/M16A1的膛线缠距为305mm,枪管长度为508mm,M4A1的膛线缠距为178mm,枪管长度为368mm,而二者的枪口初速都在880m/s以上,由此可以说明,M4A1的枪管制造工艺更好,能承受更大的膛压。

四是膛线数量。95式自动步枪和95-1式自动步枪相比,两种枪的枪管长度几乎一样,95式自动步枪的膛线为4条,枪口初速达900m/s以上,而95-1式自动步枪的膛线为6条,初速与95-1式步枪几乎相同。

本文刊登于《轻兵器》2024年1期
龙源期刊网正版版权
更多文章来自
订阅