世界轻武器弹药发展方向追踪

时间:2020-08-27 栏目:轻兵器

苏国晓 王鹏 王湛 郭显成

美国PCP公司7.62×51mm枪弹,其采用聚合物壳体和轻合金壳底

由兩种金属材料冲压在一起的9×19mm手枪弹弹壳

枪弹技术重点关注质量和终点威力

目前,军用轻武器枪弹设计中最关心的不是口径问题,也不是弹道问题,而是以下两个方面。一是减轻枪弹质量,提高单兵携弹量,尽可能减轻单兵负重;二是提高终点威力,解决防弹衣和新型装甲材料大量使用后枪弹不能穿透的问题。

在枪弹质量方面

多年来,步兵下车作战负重的问题一直是欧美国家军方关注的重点,负重行军会使机动能力大大降低,并且长时间在艰苦环境下负重作战可能会导致身体机能受损。因此,军方对用更轻的材料取代传统的铜弹壳来减轻枪弹质量有着极大兴趣。

在枪弹减重技术上,美国原来一直进行的“轻量化轻武器技术”(LSAT)项目,现在更名为“下一代班组武器”(NGSW),仍在持续研究中。美国的马克公司(MAC LLC)、PCP公司和真速度公司(True Veloclty LLC)等采用的技术手段大致相同,他们结合传统弹壳设计,将聚合物材料的壳体与不同尺寸的金属壳底结合起来,用于现有的制式枪弹,能够使质量减轻大约20~25%,这取决于金属壳底的尺寸和材料。从各家的方案看,既有采用黄铜材料的,也有采用钢或铝合金材料的。

美国阿瑞斯防务系统公司所属的战斗精英工业公司(FightLite)在常规步枪弹(最初为5.56×45mm)轻量化方面迈的步子更大一些,研制出完全由聚合物材料制成的弹壳,使枪弹的整体质量减轻了大约30%,非常接近实现有壳埋头轻武器系统项目枪弹的目标。然而,不使用金属底壳的聚合物壳体底缘承受较强抽壳力的能力还需画一个问号,对自动武器而言,枪弹能够承受较强的抽壳力是基本要求。

此外,还出现了一些其他手段来减轻枪弹质量,目前最成熟的是利用壳体冲压技术将两种轻型金属材料组成的弹壳,这种弹壳结合了铝合金壳底和镍合金壳体,相比传统的黄铜弹壳,质量减轻了约一半。这项技术首先用于9×19mm手枪弹,现已投入生产,目前有12家专业公司已经开始生产这种复合弹壳的手枪弹,步枪口径的弹壳尚在研发中。

在枪弹威力方面

枪弹除了质量外,另一个突显的问题是如何对付穿着防弹衣的对手。高性能、强防护的防弹插板不断涌现,使如何打穿防弹衣的问题越来越突出。目前有两种不同的路径正在解决这个问题,当然也可以结合使用。一种路径是改进现有枪弹的弹头设计,另一种途径是选择威力更大的枪弹。

自左至右:7.62×51mm穿甲弹、7.62×51mm M948脱壳穿甲弹、7.62×51mm CBJ弹、.300 CBJ弹、6.5×25mm CBJ弹

自左至右:9×19mm普通弹、俄罗斯9×19mm穿甲弹、6.5×25mm CBJ脱壳弹、6.5×25mm CBJ HET(高能量转移)弹、5.7×28mm弹、4.6×30mm弹

不断挖掘枪弹弹头的潜力,提高侵彻威力 目前钨心穿甲型枪弹可能是唯一能够击穿高级防弹衣的现役步枪弹,如美国5.56mm M995弹和7.62mmM993弹,但由于成本较高,可能不会批量生产。最近,美国陆军表示,作为先进穿甲枪弹(ADVAP)项目的一部分,已经研发出一种新的穿甲弹,先期重点研制7.62×51mm枪弹,命名为XM1158。该弹以7.62mm M80A1增强性能枪弹(EPR)为基础,但采用钨合金弹心,主要配用于M240机枪。尽管该弹成本较高,但目标计划是取代M993弹。

如果再进一步提高枪弹穿透防弹衣的能力,以现有的技术,大概就只有脱壳穿甲弹了。几十年前,美国温彻斯特奥林公司研制出一种7.62mm口径的反轻型装甲脱壳穿甲弹(SLAP),定型时命名为M948,据说瑞典陆军装备的PSG90狙击步枪也使用过这种枪弹。瑞典部队当时感兴趣的是这种超高速钨心次口径弹头的弹道低伸性能和飞行时间更短的特性,而不是其在穿透高防护性能防弹衣方面的能力。瑞典的CBJ技术公司最近正在研制的钨心脱壳穿甲弹,降低了初速,但增加了弹头质量,目前还只有7.62×51mm口径和.300布兰克(Blackout)口径,这些枪弹也适用于打击穿着防弹衣的目标。

虽然较高的初速、落点动能与侵彻能力直接相关,但提高侵彻威力是一个复杂的问题。俄罗斯则独辟蹊径,为提高枪弹近距离穿透防弹衣的能力,研发出发射9×39mm枪弹的突击步枪,该枪发射的枪弹采用重型弹头,初速为亚音速。尽管速度较低,但这种枪弹却有很强的穿透防弹衣能力。9×39mm枪弹以7.62×39mm枪弹的弹壳为基础,减小了收口部位的锥度,弹头质量17.3g。由于采用亚音速飞行,9×39mm枪弹的微声效果很好,也被俄罗斯作为9mm微声狙击步枪的配用弹。

理论上,如果威力较大的步枪弹很难穿透现代防弹衣,那么手枪弹则更难做到。近些年来,北约的研究证实了这一点。北约于1990年重新定义了替代9×19mm手枪弹的技术要求,其核心要求是能够穿透规定级别的防弹衣(CRISAT靶板),即在150m距离上,使身穿1.6mm厚钛板和20层凯夫拉的人员丧失行动能力,据说CRISAT目标靶与当时俄罗斯陆军防弹衣的防护能力相当。

随M17/M18模块化手枪系统研制的4种9mm手槍弹, 自左至右:XM1152普通弹、XM1153特种用途弹、XM1156教练弹、XM1157空包弹

这一要求导致在1990年代末单兵自卫武器的出现,有两款典型的武器:一种是比利时FN公司5.7×28mm枪弹,在P90单兵自卫武器和其后的FN57手枪上使用;另一种是HK公司4.6×30mm枪弹,在MP7冲锋枪上使用。这两种武器都是通过高初速的小口径钢心弹头来提高穿透能力。对选用哪种武器,由于北约一直未达成一致,于是这两种武器都被采用,但使用范围均受到限制。类似的武器其实还有中国的5.8×21mm手枪弹,配用于5.8mm冲锋枪和手枪。这一类小口径高初速枪弹应该说都是失败的,面临的最主要问题是新出现的防弹衣防弹性能已变得更好,对新型防弹衣却无能为力,而且由于口径减小后,杀伤效果也受到了影响。到目前为止,在手枪和冲锋枪方面,依然是9mm口径更受欢迎,比如被美军选型的M17/M18模块化手枪系统(MHs),仍然保留了9mm口径。

M17/M18模块化手枪系统配用一系列新型枪弹。在竞标过程中,按照要求,每家参与竞标的枪支制造商都需要提出用于新枪的枪弹,包括XM1152全金属被甲弹(FMJ)和XM1153特种用途弹。温彻斯特公司被选为中标西格绍尔公司M17/M18手枪的枪弹供应商,XM1152全金属被甲弹定型后命名为M1152手枪弹。该弹采用铅心被甲弹头,全弹质量7.45g,弹头采用小平头结构,初速400m/S,将替代9mm巴拉贝鲁姆手枪弹,作为主用弹种。尽管随手枪研制特种用途弹的技术要求在签订合同时未公开披露,然而,某公司为了竞标美国模块化手枪系统,与格洛克联合研制的9×19mm增强型障碍弹(EBR)的相关信息还是传了出来。为了增强枪弹的杀伤力,它将侵彻钢心裸露在弹头外,采用弹头开花结构,类似达姆弹。

6.5×25mm CBJ亚音速穿甲弹局部剖视图

自左至右:西格-绍尔公司、通用动力公司、德士隆公司推出的参与美国下一代班组武器竞标的枪弹方案

在提高传统9mm枪弹侵彻防弹衣能力方面,俄罗斯陆军研制并装备了9mm穿甲弹。其弹头内部有一个侵彻钢心,命中无保护的目标时,弹头和钢心保持在一起;在打击有防护的目标时,侵彻钢心从弹头内分离出来,持续作用,这种枪弹结构能够穿透软质防弹衣,但对硬质防弹衣的穿透能力则值得怀疑。

几年前,瑞典CB J技术公司提出一种不同的解决方案,而且仍在研制和改进中。该方案是研制新型6.5×25mm CBJ弹,采用钨心脱壳穿甲弹结构,弹头质量8g。该弹与9mm巴拉贝鲁姆手枪弹的总长度相同,通过更换9mm手枪枪管就可以使用,甚至不需要更换9mm枪弹弹匣。相比于5.7mm和4.6mm枪弹,它有许多优点,与9mm武器的兼容性意味着不需要完全新研武器。这种缩小口径的枪弹采用大容积锥度弹壳,能够容装更多发射药,可使弹头获得更大的动能,钨弹头的侵彻效果也很明显。

在提高枪弹穿甲威力方面,另一种解决措施是选用新口径及能量更大的枪弹,进而提高终点威力

2017年8月,美国陆军宣布一项计划,即过渡型制式作战步枪(ICSR)计划,使用新的7.62mm步枪替换前线步兵部队中的5.56mm M4A1卡宾枪,主要是为了更好地穿透防弹衣,然而,该计划在1个月后就被取消。与此同时,美国特种作战司令部(SOCOM)的行动就比较确定,美国特种作战司令部管辖所有的美军特种部队,负责测试多种不同口径的轻武器。近几年来,美国特种作战司令部一直计划采购一种先进狙击步枪,能够替代现装备的各型狙击步枪,发射的枪弹在6.5mm克里德莫弹、.300诺玛马格努姆弹及.338诺玛马格努姆弹中进行选择,美国特种作战司令部考虑的这3种新枪弹,最初都是为民用远距离射击市场研制的。

美国特种作战司令部也在对奈特公司生产的M110狙击步枪进行改造,通过更换上机匣、枪管等零部件,将发射7.62×51mm弹的枪支更换为发射6.5mm克里德莫弹的。根据其2019年发布的一项招标计划,改造项目计划利用4年时间,在2023年完成。目前还不清楚这两个狙击步枪计划之间的关系,无论如何,选择新的中口径狙击步枪,已成为美国特种作战部队的必然选择。此外,通用动力公司的轻量化中型机枪采用的就是.338诺玛马格努姆口径,目前该项目还在持续研制中,计划于2022年进入特种部队服役。

在中口径步机枪弹口径方面,美国似乎一直在寻找方向。美国陆军通过对5.56mm到7.62mm之间的多种不同口径进行分析,在综合武器系统质量、后坐力、威力之后,得出步机枪最合适的口径为6.35mm到6.8mm之间。由此,出现了两种中间口径枪弹,分别为6.5×47mm和6.8×47mm。2018年,美国特种作战司令部计划研发一种6.5mm口径枪弹,2019年配备轻型机枪,2020年配备步枪。

而美国陆军方面,起初似乎也一直对6.5mm口径的武器感兴趣,直到2018年2月,美陆军未来司令部发布的下一代班组武器系统计划还未明确采用6.5mm还是6.8mm,其未来轻武器枪弹配置(SAAC)结果也—直未公布。2018年10月,美国陆军向5家公司发布了NGSW计划,进一步明确新的步枪和机枪采用6.8mm口径。

2019年8月,美国陆军宣布德士隆公司、西格-绍尔公司及通用动力公司的原型枪获准进入第二阶段。由于美军只规定了枪弹的规格以及外弹道性能,并没有限制枪弹的整体设计,所以参与竞标的3家企业分别拿出自己的方案:西格绍尔公司推出钢铜复合结构枪弹;通用动力推出聚合物弹壳枪弹;德士隆公司推出聚合物埋头枪弹。

步枪弹发展的另一个热点是能够用超短枪管步枪发射的枪弹,需求主要集中在特种部队方面。枪弹的种类既有超音速的,也有亚音速的。目前在西方市场占据主导地位的是AAC公司的.300布兰克枪弹,也就是7.62×35mm枪弹,该弹以5.56×45mm枪弹弹壳为基础,缩短长度并减小口部的锥度,增大弹头直径而制成。5.56mm步枪在更换枪管的基础上再进行小改进就可以发射它。其标准的超音速弹差不多与俄罗斯AKM步枪发射的7.62×39mm枪弹的性能相同。

40mm“矛头”导弹口径40mm,长432mm,质量0.9kg,射程达2.4km

美军步枪弹,自左至右依次为:5.56mmM855 A1弹、.264聚合物钢复合弹、.260雷明顿弹、6.5mm克里德莫弹、6.5mm埋头弹、7.62×51mmNATO弹

有趣的是,恢復更老的7.62mm口径似乎正成为现在枪弹的潮流。2019年,印度与俄罗斯正式签订生产70万支AK203步枪的合同,意味着印度的步枪口径由高初速的5.56mm口径退回到了低初速的7.62mm口径(初速710m/s)。同样,法国国家宪兵特勤队(GIGN)也于2017年采购了一些发射7.62×39mm枪弹的布伦Ⅱ(CZ BREN 2)卡宾枪,该枪枪管长度只有228mm,从而使全枪长度更短。有一种说法认为,法国宪兵特勤队采购发射7.62×39mm枪弹的布伦Ⅱ卡宾枪,主要是先进行适应性训练,以便后续使用发射7.62×35mm枪弹的枪械。

小型榴弹发展的主要焦点在于降低训练成本

在小型榴弹方面,无论是低速榴弹还是高速榴弹,一致的焦点集中在如何降低训练成本,并获得与作战时使用实弹一样的训练效果。也因此出现了一些新弹种,如昼夜红外训练(TP-DNT)弹,包括M781E1低速型和M918E1高速型。这些训练弹在保证与实弹爆炸时相同闪光和烟雾效果的基础上,还增加了红外特征,降低了夜间训练的成本。

实战使用的小型榴弹方面,美军正在研制3种适用于M203和M320下挂榴弹发射器发射的40mm低速弹。每种弹都有各自的功能,XM1166高爆空炸杀伤弹,也称增程杀伤弹,最大射程增加到600m,还具有空炸能力;XM1167破门弹用于破门;XM1168近距杀伤弹(SRAP)用于杀伤50m以内目标。前两种弹计划于2020财年配发部队,XM1166弹用于取代M433杀伤破甲两用高爆弹(HEDP),XM1167破门弹将取代被陆军认为在实战中能力不足的破门枪榴弹,XM1168近距杀伤弹尚处于需求阶段。目前,XM1166高爆空炸杀伤弹的进展并不尽如人意,根据美国装备研究、发展和工程中心(ARDEC)的评估,XM1166高爆空炸杀伤弹的技术成熟度只有6级。

此外,还有一种改进型高爆杀伤两用弹正在研制中,该弹使用Mk19榴弹发射器发射,计划于2023财年取代M430A1高爆杀伤两用弹。

除杀伤有生目标外,纳莫(Nammo)公司现在把40×53mm高爆杀伤两用空炸弹定位为反无人机弹,命名为“NM264 HEDP-RF”。据透露,最近纳莫公司已经将该弹在HK GMG40mm自动榴弹发射器上使用,使用该弹对无人机靶标进行了试验。2017年4月,美陆军因项目延迟取消了XM25空炸弹研发合同,但对打击隐蔽在障碍物后的目标的作战需求仍然存在。现在看来,随XM25榴弹步枪研制的25×40mm空炸弹也可用于新兴的反无人机作战。对打击小型无人机的用弹量和命中效果,可能是这一类反无人机弹成功与否以及后续能否获得订单的关键。

此外,美国雷声(Raytheon)公司推出的40mm“矛头”(Pike)导弹,还处于内部开发阶段。“矛头”导弹采用半主动激光制导技术,口径40mm,长17英寸(432mm),质量2磅(0.9kg),射程达1.5英里(2.4km),使用M320、Mk13等榴弹发射器发射,可对射程内的固定或缓慢移动目标进行有效打击。据报道,雷声公司在得克萨斯州的测试场试射了2发“矛头”导弹,使用常规的榴弹发射器进行发射。但目前仍没有客户为其性能试验提供资金。

美陆军过去50年一直使用的M67手榴弹有可能被增强型战术多用途(ETMP)手榴弹替代。开发工作目前处于技术准备级别(TRL)5个部分(即炸药装填、防御和攻击模式选择器、电子引信及其电源)的设计优化验证演示阶段。

其他方面,2017年初,6G27巴尔干(Balkan)自动榴弹发射器使用的7P39无壳高爆弹完成了性能试验,按照合同已交付俄罗斯军队并开始服役。7P39无壳高爆弹采用类似枪挂榴弹发射器使用榴弹的无壳设计,长132mm,质量435g,装填火炸药90g,初速225m/s,射程可达2500m。

单兵筒式武器重点在提高机动性和便携性

目前,国际上对单兵筒式武器需求的重点仍然集中在机动性和便携性方面,而增大威力并不是主要选择。在传统火箭弹的基础上,通过附加简单器件实现制导化也是重要方向。

此外,各开发商也在努力提高射击精度和增大射程,采用的主要方案是将半主动激光与光电传感器结合实现制导化,以拓展单兵筒式武器的多用途反装甲能力。2017年11月,萨博公司和雷神公司宣布共同研发反坦克武器的合作协议,萨博公司将雷神公司提供的半主动激光技术,用于其研制的卡尔·古斯塔夫M3、M4多用途反装甲武器系统,并对M4进行了为期24个月的性能试验,预计2020年底完成所有测试项目。M4改进后将更加符合人体工程学,质量更轻,可提高士兵的机动能力。同时提高安全性和智能化水平,其配备智能瞄具和可编程弹,可显著提升士兵的作战能力。其他类型单兵筒式武器系统也在积极开展减重和制导方面的研究。

目前,卡尔·古斯塔夫多用途反装甲武器系统在筒式武器领域一枝独秀的趋势更加明显,其客户群不断扩大。2019年2月,美国陆军与萨博公司签署一项为期3年的框架协议,以采购卡尔·古斯塔夫M4多用途反装甲武器系统,美海军陆战队和特种部队也签署相应的采购协议;2019年6月,瑞典国防物资管理局签署了一项框架协议,其中就包括采购M4;阿根廷、爱沙尼亚等国家的部队也相继成为M4的用户。

编辑/曾振宇

M4多用途反装甲武器系统 

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