膛口裝置之一·制退器篇

開篇語

膛口裝置是安裝在槍(炮)口的制退器、消焰器、消聲器、助退器和防跳器等機械裝置的總稱。在談膛口裝置之前先了解一下槍(炮)彈射出膛口后發(fā)生的一系列負面效應(yīng)是必要的。

據(jù)估算，在槍(炮)口處，火藥燃氣剩余能量約占火藥總能量的45％，槍(炮)彈飛出膛口瞬間，有巨大能量的火藥燃氣也隨之噴出，槍(炮)口處的燃氣壓力高達幾百個大氣壓，溫度近1800~C，膛口初速等于音速，在膛口膨脹區(qū)氣流速度還可加速到超音速。這些高能量的火藥燃氣，除了有一小部分能量在后效期內(nèi)繼續(xù)推動彈頭做有用功外，其他絕大部分能量都變成有害的了，如高速氣流的反作用加大了槍(炮)的后坐力，高溫高壓燃氣在槍(炮)口突然膨脹產(chǎn)生強烈的爆轟波和眩目的火光等。槍(炮)后坐會影響武器的穩(wěn)定性和射擊精度；爆炸產(chǎn)生的沖擊波和巨大聲響會傷害射手；沖擊波揚起的塵土和耀眼的火光會影響射擊瞄準并暴露陣地等等。怎樣消除這些不利影響呢?武器設(shè)計師們采取了因勢利導(dǎo)的辦法，即利用膛口氣流本身，讓它在各種簡單而巧妙的結(jié)構(gòu)中改變氣流狀態(tài)，變有害功為有用功，這就是制退器、消焰器、消聲器、助退器和防跳器等膛口裝置的由來，所以我們也可把膛口裝置叫作能量轉(zhuǎn)換器。

在膛口裝置中，制退器、消焰器和消聲器是應(yīng)用最廣泛的裝置，筆者在此逐一為讀者介紹這3種裝置。

制退器的發(fā)展及作用

早在1842年法國就出現(xiàn)了炮口制退器的雛形，其結(jié)構(gòu)很簡單，就是在炮管上臨近炮口處開了一組向后傾斜的孔(圖1)，炮彈通過后使部分火藥燃氣經(jīng)后傾斜孔排出，后噴燃氣的反作用力使后坐力減小。這實際就是反作用式制退器的始祖。21年后法國人把該裝置成功地應(yīng)用在106mm火炮上，據(jù)記載，它使火炮后坐距離減至原來的1／4，射擊精度也比原來提高1倍，但因炮管上開孔，初速損失了6％。另一種傘形制退器(圖2)大約也是在19世紀60年代出現(xiàn)的，它是用螺栓聯(lián)結(jié)在80mm野戰(zhàn)炮的膛口上，這是另一種基本形式——沖擊式制退器的最早代表。它是利用炮口的高速氣流沖擊在傘形鈑上，以抵消部分后坐力。據(jù)稱效果也不錯，它使野戰(zhàn)炮的后坐距離減至原來的2／5。

到第一次世界大戰(zhàn)期間，炮口制退器的概念已廣為流行，不少國家在制退器設(shè)計技術(shù)方面取得進展，出現(xiàn)了不同類型的制退器。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于坦克等裝甲目標的大量出現(xiàn)，反坦克武器發(fā)展極為迅速，如出現(xiàn)了反坦克加農(nóng)炮和大口徑機槍等，這些武器具有高初速，在這種情況下，制退器發(fā)揮了極大作用。如德國的PK38 50mm加農(nóng)炮，因安裝有兩個反射鈑的制退器，不僅威力大，而且有很好的機動性。這種制退器就是后來廣泛流行的中等效率制退器。

“二戰(zhàn)”結(jié)束后的一段時期內(nèi)，在步兵武器中，除大口徑武器外，其他武器如小口徑機槍、步槍、沖鋒槍，還很少有采用槍口制退器的，只有像蘇聯(lián)托卡列夫7．62mm半自動步槍及托卡列夫1940式半自動／全自動步槍等有槍口制退器，而且主要是采用多層擋鈑制退器和雙側(cè)孔制退器。這個時期沒有廣泛采用槍口制退器的原因是由于當時制退器本身的缺點，即側(cè)后噴燃氣產(chǎn)生的強烈噪聲和火光嚴重地影響了射手，使其難以操作。

20世紀60年代后，由于對步兵武器的機動性要求愈來愈高，武器質(zhì)量大為減輕，各國都積極研制適用于小口徑武器的槍口制退器，而且多數(shù)是復(fù)合型的，即除了制退作用外，還兼有消焰、防跳或消聲等功能。如蘇聯(lián)AK74 5．45mm突擊步槍安裝的制退、消焰、防跳器(圖3)，美國M14A17．62mm步槍上的制退防跳器，美國格倫德爾SRT 7．62mm狙擊步槍上的制退消聲器等。

單一型的高效槍口制退器也有發(fā)展，但大多用于大口徑機槍和步槍上，如美國巴雷特M90 12．7mm狙擊步槍裝上雙側(cè)孔高效制退器后，其后坐力大為減小，射手射擊時感覺到與射擊7．62mm NATO彈差不多，且精度相當好。另一種是波扎P50式狙擊步槍上的制退器，原來采用多孔形式，效果不佳，后改為類似巴雷特M90的上下扁平的雙側(cè)孔結(jié)構(gòu)，射擊時揚起的塵土很少，精度也很好。有趣的是還有一種12．7mm口徑的馬迪—格里手槍，也使用了大側(cè)孔高效制退器，大大減小了后坐力，連十幾歲的少女也可無依托射擊，但噪聲很大，射手必須帶護耳。用在較小口徑武器上的制退器極少，我們所見到的是美國拉弗朗斯M14K 7．62mm突擊步槍上的高效槍口制退器，它使該武器的后坐力減至與5．56mm步槍差不多的水平，且大大減小了槍口跳動，射擊精度得到提高。

制退器的類型及工作原理

從19世紀40年代至今，出現(xiàn)的制退器結(jié)構(gòu)形式很多，常見的大致可分為以下幾類。

(1)單室單排制退器(圖4)。其特點是只有一個直徑較大、長度較短的內(nèi)腔，有一排側(cè)孔。膛口噴出的火藥燃氣在制退器內(nèi)腔膨脹。部分氣流從側(cè)孔排出，其余氣流從中央彈孔排出。國產(chǎn)54式12．7mm高射機槍制退器就采用這種形式。

(2)單室多排制退器(圖5)。這類制退器的結(jié)構(gòu)特點是有一個較大、較長的內(nèi)腔，有多排側(cè)孔。國產(chǎn)57mm高射炮制退器和美國P50式12．7mm狙擊步槍上的制退器就是這種類型。

(3)雙室雙排制退器。這類制退器的內(nèi)腔被中間隔鈑分成兩室，每室都有一排側(cè)孔。氣流經(jīng)膛口噴出先在第一室膨脹，部分氣流經(jīng)第一室側(cè)孔排出，其余氣流經(jīng)隔鈑中央彈孔流入第二室再進行膨脹，又有部分氣流經(jīng)第二室側(cè)孔排出，其余氣流經(jīng)中央孔排出。各種口徑的火炮多用此類型制退器，如德國蘇羅通47mm高炮、國產(chǎn)85mm加農(nóng)炮制退器[圖6(a)]以及國產(chǎn)122mm加農(nóng)炮、152mm榴彈炮制退器[圖6(b)]都屬這種結(jié)構(gòu)類型。

(4)多室多排制退器(圖7)。制退器內(nèi)腔被隔鈑分割成若干室(一般最多為4室)，各室都有一排側(cè)孔。隔鈑中央多呈內(nèi)凸形，便于使沖向隔鈑的氣流向側(cè)孔分流。丹麥麥德森20mm高射炮制退器和美國6管火神20mm航空炮制退器就采用這種結(jié)構(gòu)。

（5）無室型制退器（圖8)。這種制退器的外形多為扁平形狀，內(nèi)腔直徑較小，故稱無室形。有多排側(cè)孔，側(cè)孔道較長。這類制退器，燃氣在內(nèi)腔的膨脹很小，一般為高壓燃氣，到側(cè)孔內(nèi)或側(cè)孔口部燃氣才膨脹并加速噴出。美國巴雷特M82 12．7mm狙擊步槍的制退器即是這種結(jié)構(gòu)。

除上述外，還有其他結(jié)構(gòu)形式的制退器，如倒錐形制退器和T形制退器等等。

從工作原理上分，制退器又可分為兩大類型，即沖擊式制退器和反作用式制退器。沖擊式制退器的工作原理是：進入制退器的火藥燃氣，在制退器腔內(nèi)加速膨脹，形成高速氣流沖擊制退器的前壁(反射面)，從而使大部分燃氣改變速度和方向，經(jīng)側(cè)孔向側(cè)方或側(cè)后方排出。在燃氣沖擊前壁反射面時，發(fā)生了動量的傳遞，產(chǎn)生了制退力。這種制退器要獲得大的制退力(或效率)主要是依靠較大尺寸的制退器內(nèi)腔、大的反射面積和足夠大的側(cè)孔面積，

反作用式制退器的工作原理是；氣流在制退器內(nèi)僅產(chǎn)生不大的膨脹，與沖擊式制退器比較，氣流是以較高的壓力和較低的速度從內(nèi)腔進入側(cè)孔的，并在側(cè)孔或側(cè)孔口部產(chǎn)生二次膨脹，使氣流進一步加速，由此產(chǎn)生反作用力。這種制退器的結(jié)構(gòu)特點是：制退器內(nèi)腔較小，沒有或只有較小的前反射面，但要有足夠大的側(cè)扎入口面積，以獲得較大的側(cè)孔秒流量。有的側(cè)孔面積由里向外增大，形成擴張噴管，以利于氣流的二次膨脹，這樣可產(chǎn)生較大的反作用力。實際應(yīng)用中，制退器很少是單純的沖擊式或反作用式，往往是兩種類型的混合型，只不過有所側(cè)重罷了。

評價制退器通常是以制退器的效率為指標來衡量。制退器效率有能量效率和沖量效率之別。能量效率表示制退器所吸收的能量與武器原有后坐能量之比，沖量效率是表示有無制退器的動量之比。這兩種效率有一定韻數(shù)量關(guān)系。人們常用的制退器效率是能量效率，制退器的能量效率范圍一般為20—65％。效率在55％以上的即可稱為高效制退器。

我國輕武器界曾為提高槍口制退器的效率做過不少工作，中國兵器工業(yè)第208研究所于20世紀60年代曾研制出2種高效率槍口制退器(圖9、圖10)，其效率都在60％以上；原太原機械學(xué)院也研制出高效率的戴反射帽倒錐形制退器。但這些高效率制退器噪聲都較大。制退器的效率愈高噪聲愈大，這是一對矛盾。如何解決這一矛盾，一直是制退器研究的主要問題。當前采取的是一種折衷的辦法，即用適當降低效率的辦法，使噪聲也降到可接受的程度。為解決54式12．7mm高射機槍制退器噪聲大的問題，208研究所曾研制出一種較好的制退器(圖11)，這種制退器外加罩筒以減小噪聲。經(jīng)試驗，該制退器效率比原54式12．7mm高射機槍制退器下降3％，但噪聲降低了5～6dB(噪聲每圖11 帶小側(cè)孔罩筒的高效制退器減小6dB聲能就降低一半)，而且射擊精度比加裝原制退器有所提高。

由于制退器的設(shè)計和計算方法已較成熟，同時上世紀末已有不少有關(guān)膛口制退器沖擊波和膛口噪聲的理論成果，利用計算機和優(yōu)化設(shè)計方法，相信一定會有更好的槍口制退器問世。◆

(編輯／王曉濤)