你不知道的枪械后坐力大解析
巴雷特M82A1开火的瞬间,枪口制退器喷出的气流激起大量的沙尘
反冲作用:麻烦的开始
在影片《生死狙擊》中,主角Bob Lee Swagger遭遇灵魂拷问:“你开枪干掉一个人之后,第一感觉是什么?”Bob给出了一个冷血而真实的回答:“枪的后坐力”。
枪械的后坐力有两个主要来源,一是弹头在火药燃气的推动下飞离枪管产生的反冲作用,可以用牛顿经典力学中的动能定理和动量守恒定律来解释,计算较为简单;二是过量的火药燃气从枪口处高速喷出产生的反冲作用,其本质上与前者相同,但数学计算更为复杂。一些人在计算枪械后坐力时,只计入了前者而忽略了后者,造成计算值比实际值偏小,对某种枪械的后坐力估计不足,这是值得警惕的。
一定程度上讲,枪械的威力提升会带来后坐力的增加,而且过大的后坐力会降低射手的射击体验,影响射击精度和连续性,甚至引发人身伤害事故。后坐力的控制(Recoil Management),一直是当代枪械设计中必须考虑的问题,相关的技术探索,始终受到枪械厂商的重视。
后坐力、威力、精度纠缠不清的三角关系
说到后坐力与威力、精度的关系,这是个复杂又值得玩味的话题。
英国精密国际公司推出的AXMC狙击步枪,配用.338 Lapua Magnum枪弹。其前身是久负盛名的AWM狙击步枪,曾经创下2475m的狙杀记录。图中枪械配有枪口制退器
后坐力与威力的关系
一般来讲,枪口动能越大,威力就越大,后坐力也就越大,但这个关系也不是绝对的。由于弹头结构和杀伤原理不同,枪口动能较低的枪弹(如:5.7×28mm SS190弹,127mm长度的枪管,422.5J)可能比枪口动能较高的枪弹(如:9×19mm NATO弹,127mm枪管,520J)有更大的穿透力和停止作用;威力较大的枪弹也可能比威力较小的枪弹具有更低的(可感)后坐力,例如.45ACP弹的威力强于.40S&W弹,不过由于前者弹头重、初速慢、膛压小,后者初速快、膛压大,使得前者的后坐感较为“迟钝”,后者较为“尖锐”,有跳跃的感觉。由此可见,后坐力与威力之间虽然有一定关系,但并非正比的关系。
后坐力与精度的关系
很多人受到一些影视作品或射击游戏的影响,认为较大的后坐力会影响精度。表面上看的确如此,但事实证明这种关系是经不住推敲的。众所周知,.44Magnum、.50AE口径的沙漠之鹰手枪后坐力很大,但其射击精度依然很高,有经验的射手可以在10码(9.1m)的距离上轻松命中一枚硬币大小的目标;发射.338 Lapua Magnum弹的AWM狙击步枪在不装枪口制退器时后坐力也比较大,仍然可以精确命中1000~2000m的目标,甚至多次创下2 000m开外的狙杀记录。
M134米尼岗转管机枪安装在巡逻艇上扫射
由于枪械有一定的自重,并且力的传导需要时间,当某一发弹产生的后坐力使得枪械后坐、枪口上扬时,这一发弹头已经飞离枪管。因此对于单发(半自动、非自动)枪械来说,只要枪械和弹药本身精度高,射手充分地瞄准,一次发射之后有足够的时间恢复姿势重新瞄准,那么后坐力对精度的影响基本可以忽略。说得幽默一点,弹头只关心自己能否命中目标,才不关心你的肩膀和手腕如何抗议强大的后坐力。
但是,对于连发(全自动)枪械或半自动枪械持续射击的情形来说,后坐力对精度的影响就非常明显了,这与常识是相符的。上一发弹产生的后坐力使得枪身后坐、枪口上扬,对下一发弹的弹着点会产生影响,影响的大小取决于单发弹的后坐力大小、枪械的射速、工作原理、射手的持枪姿势等因素,在后文中会详细讲述。
关于后坐力的误解
误解一:“沙漠之鹰手枪后坐力大到可以震断手腕,需要经过长期腕力强化训练才能使用。M500转轮手枪体重不到90kg不能打,会被后坐力推着翻个跟头。”
.50AE口径的沙漠之鹰后坐能量大约为25J,相当于普通9mm手枪的2~3倍,会导致手心刺痛,射击体验很不愉快,但远不足以导致手腕骨折。发射.500 S&W Magnum枪弹的史密斯韦森M500转轮手枪,视弹头质量的不同,后坐能量达到35~60J之间,如果握持姿势不够标准或射手患有骨质疏松类疾病,这个后坐力足以造成枪械脱手甚至伤及手腕,但依然不足以使成年人翻跟头。因此这种说法有些夸张。
误解二:“巴雷特开一枪能把肩膀震骨折,绝大多数人承受不了。”
理论上讲,巴雷特M82A1/M107A1反器材步枪配用的12.7×99mm NATO弹发射时产生的后坐能量达到127J,足以震碎正常人的肩胛骨和锁骨,但是巴雷特系列配用的V字形枪口制退器、枪管短后坐自动原理、柔软的橡胶缓冲垫、带有尖钉的两脚架和巨大的总质量共同起到了缓解后坐力的作用,累计吸收了80%的后坐能量,使得M82A1/M107A1的后坐能量降至25~30J,与普通的7.62mm口径全威力步枪相当,一些对后坐力敏感的射手可能会感到不适,但对绝大多数射手来说,这完全是可以承受的。
误解三:转管机枪(统称加特林)可以端着打
M134米尼岗转管机枪发射全威力的7.62×51mm NATO弹,单发后坐能量约在25J左右,几乎所有射手都可以承受。但是当后坐力与射速相结合的时候,问题就出现了。当射速快到一定程度时,后坐力将会产生累积效应,射速越快则累积效应越强,使得后坐力成倍地增加,且由短暂的脉冲力转变为持续的后向推力。M134的射速由电力供弹机的转速决定,最高可达每分钟6000发(每秒100发),根据试验测定,最高射速下M134转管机枪的后坐力峰值为1620N(相当于162kg~体的重力),任何正常人的身体都无法承受这么大的力量,人与地面之间的最大静摩擦力也不足以使人站立在原地发射。因此M134转管机枪必须安装在载具(如战术支援车、直升机)上使用,在发射时也会使载具发生轻微的摇晃或倾斜。至于发射12.7×99mmNATO弹、20mm机炮弹的转管机枪(炮),手持发射就更不可能了。如果一个人决意要强行手持发射,那一定先想好,被发射出去的会是谁?
误解四:现实中“压枪”像CS、吃鸡里面一样容易
很多经验丰富的第一人称射击游戏玩家,在使用M4Al、AK47打连发的时候都会采用一种叫做“压枪”的技术,适当地将准星下压使得上扬的枪口刚好指向目标,从而快速将其消灭。很不幸,这种游戏中的神操作在现实中几乎没有可行性,原因仍是前面提到的后坐力累加效应。一般突击步枪的射速在600~900发/分之间,累加产生的后坐力大于单发后坐力且大小不稳定,产生的枪口上扬幅度也不稳定,弹着点不是靠简单地压低准星就可以修正的。况且即使一个拥有强大控枪能力的射手真的压住了枪口,把枪卡得死死的,也不能保证连发的枪弹一定能命中目标。这是因为,即使控制住枪身的上扬和震动,枪管的微小振动和变形也是不可避免的,仍然会使弹着点产生巨大的偏差。事实上,在实际作战中,突击步枪、班用轻机枪的作用一是杀伤集群目标,二是提供火力压制。通俗地说,面对一个火力很强的敌人,连发不是为了打爆他的头,而是要打得他抬不起头。
枪械真实的后坐感究竟有多大?
笔者有幸在射击场体验过实弹射击,弹种包括小口径的.22LR弹和51式7.62mm手枪弹,在这里简述一下射击感受。
.22LR枪弹在国产的EM332运动步枪上发射时,后坐力很小并且很短暂,如果穿的衣服比较厚,甚至感受不到后坐力。在457mm枪管的鲁格lO/22步枪上发射同种枪弹时,由于自动机构的缓冲作用吸收了一部分后坐力,可感后坐力比EM332步枪更小且更加柔和,只是持续的时间略微延长。.22LR枪弹在手枪上发射时,后坐力略微大干步枪,初次射击时由于缺乏心理预估,可能会有轻微的跳跃感,但经过几次射击之后就会适应,甚至开始享受这种感觉。射击79式7.62mm冲锋枪就不再是那么轻松的事情了,大威力的51式7.62mm手枪弹的后坐力显著大于.22LR弹,并且由于79式冲锋枪采用钢制折叠式枪托,枪托只是一个环形的钢制件,没有设置缓冲垫,该枪射击时肩部的疼痛感很明显,似乎被坚硬的枪托狠狠地顶了一下,感觉很不舒适。
人类与后坐力不屈不挠的“抗争”
枪口制退器:要肩膀还是耳朵,二选一
开篇时曾提到过,枪械后坐力的一部分是过量的火药燃气从枪口处高速喷出产生的反冲作用。那么我们很容易想到,如果可以让枪口处一部分火药燃气不再向正前方喷射,改成向两侧或侧后方喷射,就可以部分减弱甚至抵消后坐力。正是依据这一原理,许多厂商在发射大成力枪弹、后坐力较强的枪械上安装了形状各异的制退器用于减小后坐力,提升连续射击的精度和舒适感,取得了不错的效果。下面是一些实例。
巴雷特M107A1反器材步枪装备的制退—消声复合型枪口装置
史密斯-韦森460XVR转轮手枪,采用356mm长枪管,配用三室枪口制退器
巴雷特M107A1反器材步枪装备的制退—消声复合型枪口装置
.338 Lapua Magnum口径鲁格精确步枪配用的大型双室制退器
.450 Bushmaster口径鲁格侦察兵步枪配用的复合型制退器(Hybrid Muzzle Break)
形狀各异的制退器, 用于减小后坐力
因为制退器的作用,大成力枪械的手持发射从不可能变成可能,从痛苦变成舒适。威力恐怖的M107A1反器材步枪后坐力与普通的7.62mm步枪相当,能够让射手整天射击而不会产生肩部不适;发射.460S&W Magnum弹的M460XVR转轮手枪在实现大威力、高精度、远射程的同时,后坐力仅相当于中等质量的.44Magnum口径M629转轮手枪,受过训练的射手可以操控。