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而在原始的火枪出现的时候,事实上冷兵器的作战效率已经相当高。
就好比是东方的军事体系,比如说唐朝以及宋朝,其弓弩的远程打击技术并非当其时的火门枪能够比拟的。
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只不过,真正让火枪成为战争主体武器,还有着两个方面的因素提升。
第一个是膛线,第二个则是定装子弹。
膛线(rifling,又译作“来福线”)是炮管及枪管内呈现螺旋状凹凸的线,下陷中空的地方称为阴线或阴膛,凸起的称为阳线或阳膛,枪支的口径就是一条阳线与对面阳线的距离。
膛线可说是金属管的灵魂,膛线的作用在于赋予弹头旋转的能力,使弹头在出膛之后,仍能保持既定的方向,更精准地射向目标。
枪管中下凹的部份称为阴线,凸起的部份称为阳线.一般而言,枪械的口径应是从来复线的阳线到阳线的距离,但是例外太多,已成不了一个原则.比如说.38和.357是一样的口径,只是一个量的是阳线到阳线的距离,一个量的是阴线到阴线的距离。当然,两者的弹头长度有所不同,但光以口径而言是一样的.膛线的数目,没有一个标准,从春田兵工厂的1903a3的2条到marlin所谓的microgroove的22条。
阴线的深度在现代的枪管中,大部份是在0.004到0.006寸之间.但是阴线和阳线的形状,又是一个公说公有理,婆说婆有理的情况。
膛线的的历史相当悠久,十五世纪就已经出现,但直到十九世纪才大规模装备各国军队。之所以出现这种情况,决定性的原因是前装线膛枪装填速度太慢。由于弹丸必须嵌入膛线才能随着膛线旋转,所以弹丸的直径必须大于膛线的阳线直径,这就使得前装线膛枪的装填非常费力,士兵往往需要用锤子敲击送弹棍才能将弹丸装进枪膛。射击速度也因此降低到滑膛枪的三分之一甚至更慢。这么低的射速,对于军队来说是无法容忍的。所以在膛线发明后的两百年间,线膛枪在军队中只是配角,直到法军奥尔良猎兵队上尉克劳德?爱迪尔内?米涅(claudeetienneminié)在十九世纪中叶发明米涅弹。
米涅弹的口径比前装线膛枪的阳线直径要小一圈,解决了填弹困难的问题。米涅弹的弹丸底部有一个圆锥形的小洞。发射时,火药燃气使弹丸尾部膨胀,嵌入膛线,随着膛线高速旋转出膛。由于米涅弹的直径小于枪管口径,使得装填更为容易,前装线膛枪的射速大为提升。解决装填问题后,前装线膛枪迅速在全世界范围内大规模普及。
丹麦的rasmussen和英国的metford(),这种圆形的阴线据说可以减少枪管的残留物,日本的99式步枪就是使用这种阴线。mannlicher是奥地利的兵工厂,这种阴线上宽下窄,据说弹头比较容易旋转,因此出枪口的初速会比较高而可以及远。另外常听到的有ballard膛线,它是一种黑火药时期有名的长射程步枪,这种膛线采用宽浅的阴线,和现代marlin的microgroove类似。
来复线旋转的程度,称为缠距.如果须要愈长的距离来完成360度的旋转,称为慢.较短者称为快.例如说在12寸之内完成一圈的要比9寸内完成一圈的慢.缠距的差别主要在于是否能使弹头稳定,不稳定的弹头除了沿着目标线旋转,还会翻跟斗,产生靶纸上产生keyhole的现象。
枪管的长度对射击的初速,有很大的影响.在一定的长度内,越长越好,这是人类很早就发现的事实.这也就是为什么在第一次世界大战时,各国使用的步枪枪管长达30寸以上,因为当时的战术想法是想要步枪兵能及远.但是在一定的长度之后,其所能取得的效益有限,只是徒然增加重量,而且使用不便.因此后来标准的步兵武器枪管长度,大多减少到20寸到24寸之间.
而在另外一个方面而言,定装弹的出现很有可能就是膛线的一种技术不足的补助产物。
有人开始使用合成材质如碳纤维等,包裹钢管,一来由于弹头仍需在高速和高压的情况下通过枪管,因此内部仍以各式各样的钢材最为理想,但是外部使用合成材质可以增加散热性,减轻枪管的重量,这样的枪管如今仍然十分稀少昂贵,而且直径远大于普通枪管.相信将来的发展应是朝此方向,以内外物理性质相异的材料,经由加工合成.
枪管的要求不只是坚硬,抗压和高温.另一个必备的特性是韧性,也就是说枪管还要具有一定的弹性.否则太硬会造成金属太脆的结果.有一些早期生产的m1903a1,其枪管即有这样的问题,如果持续射击,有造成炸毁枪管的结果.
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膛线的制作方式主要有以下几种:
刮刀法:
用一根比手枪内径略纫的钢棒,在它的特定部位刻挖一个槽,安装一块硬质合金钢片,钢片上有一条或二条凸出的有一定倾斜角的带状体,前端有利削部,并可调节凸起高度。在一条膛线位置上来回拉动数十次,就切副出一条阴膛线,然后调节位置再切刮下一条。这种方法切奇数或偶数的膛线一般用单刮刀,切偶数的膛线可以用双向刮刀。也可以在相对的位置安装单刮刀,双刮刀或三副刀,一次切出2至6条膛线。
钩刀拉削法:
把钩状切刀安置在比枪膛直径略细的钢拉杆上,钩形刮刀刃口的高度可以通过调节拉杆层部的螺丝来调节。每拉动通过枪管一次,拉杆移动几微米,随着枪管的匀速旋转,拉削出一条有一定缠度的阴膛线,达到预定宽度后,再换位置拉第二条膛线。早期的线膛枪拉一条阴膛线只要拉削二十次左右,而一支较好的枪拉削同样的阴膛线要拉削一百次左右。拉的次数越多,形成的拉槽越细,越精密。
早期美洲殖民者制造膛线就采用了钩刀拉削法,其采用的工具是很简单的手动木质机械,殖民者自己就能制造。
组合环形刀拉削法:
在一根拉杆上固定25至30个硬质合金钢环,每个钢环之间的距离相等,每个钢环上加工有与阴膛线数量相同的等距的刮刀,每把切刀可循其缠角与下一个环上的切刀相连,从头连到尾部即可视为一条螺形线。每一个环上刀刃的突出量略大于前一个环,形成一组系列切刀,所开的槽具有稳定的宽度,深度和间隔,这种组合环形拉削刀通过枪膛次.则可切削出全部的阴膛线,缩短工作时间,提高了产量和质量。
顶锥(或膛线冲子)挤法:
用一个中段截面形态与线膛内截面形状相同的硬质合金(如碳化钨)无尖弹头形顶锥,通过内径比顶锥略小的枪管光膛时,枪管金属在顶锥的强力顶压下,通过枪膛,使膛内径略有增加,顶锥外表凸出部挤过膛内壁形成变形,即阴膛线,凹入部沿枪膛并紧贴内影挤过形成的变形,卯阳膛线。并因承受的大压力使膛内壁表面金属密度增加,硬度加大.同时完成了铰除疵点和制作膛线二返工序。膛内壁由于顶锥的坚硬与平滑的表面挤过而变得光滑。使得枪管的寿命成倍延长。这种方法最早是由德国人发明,70年代以后各因在生产枪管时已普遍采用。
冷精锻法:
枪管径向冷精锻成型技术实质上是属于精密旋转锻轴工艺类型,是无切屑精密成型的方法。冷精锻工艺是在专业精锻机上,将枪管毛坯件一次锻打出线膛和弹膛,其内膛的精度有芯轴保证。由于精锻工艺可以提高枪管的强度、射击精度,进而提高枪管的寿命,减少初速下降,对提高枪械性能起到了关键作用。西方发达国家普遍采用精锻工艺,我国也于80年代后引进了这一技术。
无论用哪种方法制作膛线,在足够大倍数的显微镜下观察,都有很多裂纹留在凹槽的拉沟内,像锯齿形指向刮刀前进的方向。即使经过抛光成镀铬,仍然可以观察到。而切削加工过程的平移会产生随机的拉沟距离变化,形成稳定的特征。枪管钢材的材质也不是绝对均质的,管内壁上必然有些地方要硬一些,刮刀加工到此时会有不同的效果产生。金属的碎屑会有微观下直径的变化,在发射时就会检:弹头软金属上产生重复的痕迹。即使用顶锥加工后再抛光到摩氏8级,达到镜面效果,也会有其家族特征(同一顶锥制成所留下的特征),因为顶锥之间都有因加工形成的微小差异。而随着射击次数的增加。会产生随机性的磨损.锈蚀斑和化学气体腐蚀痕,形成个体差异。工厂在生产中,会在一台挤压机上备置二个以上的顶锥,通常是随机交替使用,并不特定一个顶锥一次挤压出几根枪管的膛线。一个工序车间会有多台挤压机同时运作。虽然一个顶锥理论上可以挤出上千支枪管的膛线,但每一个批号的枪管会有细微的膛线差异,只要放大到足够的倍数,是可以区别其家族特征的。
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而膛线步枪的崛起,就在与定装子弹的出现:
无论是什么样式和形状的子弹,它都是由弹丸,药筒(弹壳),******和火帽(底火)四个部分构成的。对于子弹来说,无论是用于什么用途,国际上通用的******都大多为无烟火药:无烟火药可分为(单基,双基,三基)(其主要成分为硝化棉),枪械多用单基药。对于不同的枪械用弹有不同的要求。如:手枪多采用多孔速燃单基药。步枪为表面采用加光并钝化的单孔颗粒单基药。
底火是由:传火孔,发火砧及击发剂组成。其作用是击发时产生火焰,迅速而确实的点燃******。击发时,击发剂受击针与发火砧的冲击而发火,火焰通过传火孔点燃******。
当发射时,击针激发火帽(底火)。底火迅速燃烧引燃药筒(弹壳)内的******,******产生瞬燃,同时产生高温和高压,将弹丸(弹头)从药筒内挤出,这时的弹丸在******产生的高压的推动下,向前移动,受到膛线的挤压,产生旋转,最终被推出弹膛。
弹头是枪弹上的杀伤部件,除对尺寸、精度有很高要求以外,还必须有完善的结构与外形,以保证对目标有良好的侵彻和毁伤效果。弹头的种类很多,不同类型的弹头其加工过程也不一样,《战争之王》片头中安装到弹壳上的已是成品弹头,没有展现弹头加工的过程。
56式普通弹头由被甲、铅套和钢心三部分组成,各部分均单独制造,经检验合格后装配成弹头。枪弹的主要零件如弹头壳、弹壳、底火壳和曳光管壳等,形状都呈带底的杯状,其加工需要用到枪弹生产中应用最广泛的一种工艺“引伸加工”,生产不同形状和壁厚的零件,只要改变模具的形状和尺寸即可。由于枪弹生产有对精度和一致性要求极高的特点,零件的尺寸基本上是靠模具来保证的,而且批量很大,一旦出现偏差就会造成大量废品,因此对模具的制造和安装都有很高的要求,每一环节都要严格把关,及时剔除不合格品并调整机床。
国产枪弹一般选用覆铜钢带做为弹头壳(或称弹头被甲)的毛坯材料,国外也有使用黄铜或圆钢做毛坯的。以覆铜钢带为毛坯料的弹头壳生产过程为:下料冲盂→外观检选→退火、酸洗→引伸→冲尖→挤口兼扩口。退火处理是为了消除加工中毛坯因剧烈变形产生的冷作硬化,酸洗则是为了去掉退火时毛坯表面的氧化皮。引伸加工使从覆铜钢带或圆钢上下料成的钢盂直径变小、壁厚减薄,单模引伸工艺一次加工变形量小,广泛采用的是多模引伸,在一个冲程内即可获得比较大的变形量。冲尖是弹头壳生产中的另一种特种冲压工艺,目的是为了冲出弹丸尖部的弧形尺寸。由于加工后弹头壳尾部留有一定的余量,需要用切刀对其进行切除,或用挤口模去除多余部分,后者同时还可以利用冲头上的斜面对弹头壳尾部进行扩口,方便以后装配弹心,提高了生产效率和产品尺寸的一致性。原苏联这部分的工艺需要冲尖4次,挤口和扩口是两道工序,而且以前挤口采用切口工艺,比较繁琐。国内在生产56式步枪弹的过程中,逐渐积累形成了一套适合我国国情的加工方法,弹头壳的冲尖次数改为现行的2次,并由以前的单模引伸改为多模引伸。经过上述工序并经检验合格的弹头壳,即可用来装配弹头。