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感谢美国人斯通纳:大陆台湾,首先在步枪设计理念上完成和平统一

发表时间:2020-01-18

图:一体式拉机柄,这一点还是有所坚持的,也是和AR家族的显著差别

在最近半年中,中国大陆的新一代步枪正式亮相,其核心设计思路非常接近于德国HK-416;是在基于AR-15家族的基本结构布局上,采用可调式的活塞导气系统——也就是笔者以前文章中说的,03与AR15家族的混血。

很巧合的是,这种使用活塞设计改良AR-15家族的设计,最早是出自中国台湾T-64步枪;只是中国台湾的身份特殊,而且轻武器行业的设计制造水平也缺乏足够的竞争力,T-64步枪没有在国际市场上有什么作为。最终风靡全球的,是德国改良版的HK416。

AR-15的设计出自于斯通纳之手。斯通纳本人有一个非常特殊的地方,就是他自幼深受美国的航空文化感染,青少年时代就是航空爱好者;在二战之前、以及结束后的一段时间,都是搞飞机的工程师。

图:斯通纳和卡拉什尼科夫互持对方作品。只有在个人发展非常自由、航空工业强盛的环境下,才能诞生斯通纳这样的设计师,才能诞生出AR-15这样的作品。

斯通纳在二战时期负责战机及其军械的维护修理——比如机载的机枪、机炮。这样的武器较少遭遇劣质弹药,几乎遭遇不到在出现在泥沙中打滚的情况,同时也能得到高水平技术人员的定期及时维护。

这种履历对斯通纳的枪械设计风格形成了两个方面的巨大影响。其一是对于枪械在原理和基本结构设计取舍上的观念差异,其二是枪械在材料工艺上的选择。

从原理和结构上,斯通纳非常强调对于空间的利用、通过简化运动部件数量来同时实现高射击精度、减重、提升可靠性设计。AR-15采用枪托中的空间容纳复进簧和缓冲筒,直线吸收枪机的后坐,尽可能减小枪身机匣的尺寸;采用气吹式设计,取消了相关的活塞。同时还采用上下机匣机构,枪管刚性固定在上机匣。

在材料和工艺上,AR-15大量采用了航空铝合金一类的材料和相关工艺,成本在当时是相当高的。而且当时的传统出身的枪械设计师,通常只认可优质钢材才是王道正统,对铝件的歧视很严重。

图:温彻斯特M70步枪在美国从高端精品的神坛上跌落,被客户认为偷工减料的地方之一,就是在改款中用冲压铝件替代了原来的优质钢部件。

所以假设AR-15安装在飞机内部,会发生什么情况?枪身机匣的尺寸非常小巧,占用最少的机身或机翼内空间,便于安排布置;重量轻巧,射击柔和精准,枪械后坐力传递给飞机结构没有烦人的上跳力矩——对负责飞机相关承力结构的设计师来说,这才是最让他们舒心的武器。

图:战机的枪炮矫正非常烦人,某些奇葩的机种——比如中国歼八,装填弹药还要拆下机炮,装回去又得重新校准

在定期维护、使用优质弹药的情况下,枪械的自动机由于结构最简单活动部件最少,可以取得最低的故障率。由于枪管固定在上机匣,只要把上机匣也设计成安装结合部位,多数情况下直接把下机匣拆开就足以维护全枪。而不用劳师动众的先把枪拆下来又装回去,还得重新校正飞机瞄准具——对负责军械维护的地勤人员来说,这才是最让他们舒心的武器。

AR-15的结构设计中,隐含了斯通纳作为飞机设计师的观念——枪械平台不是单独的武器,它是更大的武器系统的一部分。这种观念,奠定了AR-15家族后来优异的附件扩展能力。

斯通纳又是飞机设计师,又当过地勤——于是他搞出了这么一把让自己觉得特别满意舒心的武器。

但步兵是要地面打战的,步兵能得到的也是最廉价的武器和弹药——在60年代,这带来了M16早期在越南战场上的故障率高发。

M16实际上是基于航空工业标准的产物,材料、加工、质量控制水平要求,都超出了传统的枪械企业水平——特别是在限定成本、大批量生产的情况下。早期投入越南战场的M16,普遍存在制造水平达不到设计要求的现象。

更致命的问题来自于两个方面:弹药的劣化和士兵维护的不足。

气吹式结构直接从枪管中引出燃气,去推动枪机后坐。燃气管道的内径是非常有限的,因此火药燃烧的残渣颗粒沉积问题,就对气吹结构的可靠性影响巨大——特别是相较于12.7和7.62毫米口径步机枪来说;5.56毫米这样的小口径步机枪,燃气管道的内径更小,更易堵塞。

另一方面,气吹式结构在省去了活塞之余,高温燃气直接吹动枪机的过程,会让润滑油脂迅速蒸发干涸、并且吸附大量火药残渣。它需要的清理、上油等清洁工作的次数和频率,大大高于M1、M14之类的导气活塞步枪。

而在越南战场上,大多数美军基层官兵在初期完全没有意识到,新步枪对于清洁润滑的需求要比以往高得多。而他们得到的弹药,由于高能量低残渣的新型发射药产能不足,也换成了火药残渣较多的老式发射药,实际上对M16来说是不合格的劣质品。

这些问题造成了M16在越南战场早期的糟糕口碑,也对中国台湾军队形成了困扰——他们同样拿不出好的高能量低残渣发射药。

中国台湾在T-64上,对斯通纳的原始设计进行了折衷;增加了活塞环节,让燃气先推动活塞,再通过活塞去推动枪机;以精度等性能损失为代价,解决了M16发射劣质弹药的问题。当然随着后续的枪械弹药改进,M16家族的可靠性也在不断提升,现在一些新的高端AR-15产品,甚至创造除了无任何保养维护情况下,超过3万发无故障射击的可靠性记录。

而德国HK-416在后来的兴起,已经和M16家族的常规可靠性无关,其实是斯通纳原始设计中,完全没考虑过的缺陷:

图:高端气吹AR可靠性现在已非常惊人

在特种部队作战中,近距离室内交战的比例极高,而且对消声器的依赖极重。消声器要把枪口燃气的爆发抑制在腔体内,这必然导致枪口排气不畅——因此气吹结构在“短管+消声器”的状态下,吹动枪机后坐的燃气压力和流量,都大大偏离了原始设计的范围,导致故障率的高发。

HK-416通过与T-64类似的活塞结构,解决了很多装备M4的西方特种部队的最大痛点,声名大噪,又得以反过来赢得了很多国家的常规部队主力订单。当然现在的气吹AR-15也解决了这个问题,现在又夺回不少市场。

对于中国大陆来说,步枪的西化,其实是在80年代发端的。最早目的是为了展示形象,证明自己已经可以甩开苏联的设计框架。于是出现了87A步枪这样专改外观件的应急阅兵工程型号,出现了无托布局的兴盛一时。

特别是近二十年来,中国大陆对西方的战术射击理念,接触和掌握的越来越多;对于枪械的射击需求,也和西方越来越靠拢。

图:03步枪的理念进步不够彻底,但比95要先进得多。95在设计思想上,和AK47没有本质区别。

03步枪上,完成了枪械基本结构布局向上下机匣结构、枪管刚性安装在上机匣的突破,实现了拆枪维护后,对瞄准具等附件的免校准能力。但它依然是以机械瞄准具为主,对枪械的附件安装扩展性,枪身尺寸的控制、对一些传统功能的取舍上,还是没有能走的更远。

中国大陆新步枪的出现,代表大陆军队的观念上形成了巨大的突破。以光学瞄准具为主,强调通用化的附件安装能力,舍弃枪托折叠功能......最终选择参照AR15构架进行设计,并不令人意外。

图:T91步枪

从M16到中国台湾T-64/91,再到HK-416,最后到中国大陆新枪;斯通纳的基本设计,直到今天依然充满了生命力。这其中非常主要的一个原因,就是斯通纳的履历,使他在机械结构设计上的技能和观念,一直是基于他所在时代的最前沿。

感谢斯通纳先生,是他的设计基础,让中国大陆和中国台湾,已经先一步在步枪设计理念上,成功完成了和平统一。



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