機械式變射速的嘗試

張迪+張嘉瑞

槍械射擊的速度一般以理論射速和戰斗射速來衡量。所謂的理論射速是指不考慮瞄準、換彈等因素，只使用槍械自動機完成一個循環的時間來計算的射速。戰斗射速則要考慮瞄準、換彈等因素，所以戰斗射速更符合實際使用時的射速，并且肯定要比理論射速小很多。例如我國95式5.8毫米自動步槍的理論射速為650發/分鐘（以下簡稱rpm），而連發時的戰斗射速只有100rpm。

那么是不是武器射速越低越好？答案當然是否定的。因為大部分槍械（狙擊步槍除外）射速太低顯然無法保證對敵方的火力壓制能力。那是不是說武器的射速越高越有利于作戰呢？答案也是否定的。射速過高必然使抽殼、拋殼時間減短，有可能造成武器抽拋殼困難，從而造成武器故障。此外，武器射速如果過快會使得自動機對機匣等部件的撞擊加大，加大后坐力從而提高了控槍的難度。這一方面比較典型的例子就是M16，它在越南戰場上出現了許多問題，如卡殼、拉斷彈殼等。造成這些問題的很大一個原因就是軍方換掉了5.56毫米槍彈的發射藥，使得M16的射速從每分鐘750發提高到了每分鐘850～1000發。

射速增高會提高火力壓制能力，而且如果射速增高到一定程度，射手射擊時在尚未感受到第一發子彈后坐力時第二發彈已經出去了，也就是說第二發彈幾乎不受后坐力影響，這會大大提高點射精度。但是射速過高又會出問題，所以人們就想到了能不能對射速進行控制，使槍械具有變射速的功能。為了實現槍械變射速，人們進行了許多嘗試，其中雙循環變射速技術便是其中一種。

雙循環

現在的大部分槍械均為單循環槍械。以典型的導氣式武器為例，當子彈擊發后，火藥燃氣進入導氣室，推動活塞帶動槍機框以及槍機向后運動后坐，完成開鎖、抽殼、拋殼等動作并壓縮復進簧；當后坐到位后，槍機框以及槍機會在復進簧的作用下復進，并完成推彈入膛、閉鎖等動作，這就完成了自動機的循環，此為單循環。

而雙循環則指除了自動機循環以外還增加了一個浮動循環。雙循環的武器在射擊時除了自動機會在浮動體上往復運動外，整個浮動體也會前后往復運動。換句話說，雙循環的步槍類似與將單循環的步槍固定在滑軌上，并在單循環步槍和滑軌后方安裝彈簧。射擊時，自動機會在步槍上往復運動，這是自動機的循環。而整個單循環步槍又會由于自動機的撞擊向后運動壓縮彈簧，當向后運動到位后會由于彈簧作用向前運動，完成循環，這就是浮動體的循環。

變射頻

此處的射頻即指槍械的射速。普通槍械一旦選定單發、連發模式，則射頻是固定的。如我國95式自動步槍在單發時戰斗射速為40rpm，而在連發時戰斗射速為100rpm。變射頻指的是在射擊過程中射速可以改變。按現在的概念來看，變射頻有兩種，第一種比較典型的是指在連發射擊時前2發為高射速（高達1800rpm），從第3發開始即變為低射速（一般為600rpm）。第二種變射頻是指點射時為高射速，全自動射擊時為低射速。

雙循環變射速技術

雙循環變射速技術即指槍械將雙循環與變射頻技術融為一體。對于只有自動機循環的單循環槍械來說，后坐力的產生是由于自動機循環產生的，因此射速一旦過高勢必會導致后坐力增大，這對于控槍來說是不利的。而對于雙循環的武器來說，后坐力的產生是由于浮動體循環產生的。而由于浮動體的質量要比自動機大很多，自動機循環多次浮動體才會循環一次，因此射速提高，自動機循環加快對浮動體的循環速度影響很小，也就是說后坐力并不會急劇增加。基于這種原因，變射頻與雙循環結合可以很好地避免高射速帶來高后坐力問題，提高高射速時的射擊精度。

此外，雙循環與變射頻技術結合后，可以通過浮動體循環與發射機構結合來實現連發時由高射頻向低射頻的轉變，因此現在一般認為雙循環是變射頻技術的基礎，也是變射頻技術所必須的。

雙循環變射速武器發射模式

雙循環變射速武器在單發使用時為低射頻模式，也就是說射速在 600rpm左右，如果此時步槍處于浮動狀態，那么單發射擊時后坐力的產生過程為：自動機先后坐，然后自動機撞擊浮動體，浮動體再緩慢向后運動進而撞擊外機匣，從而產生后坐力。這種情況下射手要經過較長時間才能感受到后坐力。

雙循環變射頻武器在點射時為高射頻模式，也就是說射速在1800rpm左右。此時的武器處于浮動狀態，則自動機會高速循環，而由于浮動體質量較重，循環速度較慢，所以在浮動體完成一個循環的過程中，自動機可能會完成多個循環。也就是說，槍械射擊出多發彈時浮動體才會撞擊外機匣一次，此時射手才會感受到后坐力，進而射手的動作開始變形。由上述過程我們可以看出，在點射時，雖然一次點射會射出2到3發子彈，但實際上只會產生一次后坐力，在這之前子彈將不會受后坐力導致的射手動作變形影響，這就提高了槍械的點射精度。

雙循環變射速武器在連發狀態下會變射頻，具體過程為：在連發時前2發彈會與點射時的狀態相同，即以1800rpm的射頻射擊，而從第3發開始則會以低射頻（600rpm）進行射擊，這是由于浮動體與發射機構的有機結合而實現的。具體體現為，在射擊前2發時槍械可以在浮動體循環過程中進行射擊，即只要自動機完成一次循環就可以射擊；但是從第3發彈開始，如果浮動體沒有復進到位，即完成一次循環，那么槍械則不會擊發。也就是說，前2發或3發彈的發射速度，即高射速時與自動機循環有關，而第3發或4發彈及其后續子彈的發射速度，是低射頻速的與浮動體循環有關。顯而易見的是浮動體循環的速度要比自動機循環的速度慢，因此雙循環變射頻武器在連發射擊時會實現從高射頻到低射頻的變化。

雙循環變射速武器

目前世界上比較典型的雙循環變射速武器有德國HK公司的G11步槍和俄羅斯的AN94步槍。大部分單循環槍械的發射速度也主要與自動機循環速度相關。因此要想提高射速，就必須提高自動機循環速度，減小自動機循環時間。使用的提高射速的主要措施有以下幾點：一是增大導氣室內的火藥燃氣進入量，具體措施包括有增大導氣孔直徑、導氣孔位置后移等；二是增大導氣活塞的面積；三是在槍械中設計輔助供彈系統，在射擊時使用輔助供彈系統進行預推彈等；四是減小自動機行程。

◎德國HK公司G11步槍

該槍采用的是4.73毫米微口徑（口徑在5毫米以下稱為微口徑）的無殼彈槍，以及雙循環變射速技術。

上世紀60年代末，西德軍方決定研制無殼彈/槍系統，當時的HK公司負責研制槍械系統，諾貝爾火炸藥公司負責研制無殼彈系統。1990年西德防衛技術與采購署確認無殼彈/槍系統已經達到裝備水平，但是由于同年柏林墻倒塌，東西德合并等原因，德軍決定不再裝備G11。G11步槍的生產、采購和裝備計劃全都被取消了。

前面講到了變射頻武器必須要提高射頻并列舉了一下提高射頻的方法，但是實際上G11步槍采取的提高射頻方法并不是上文提到的，而是由于其采用了無殼彈。

我們都知道，普通的有殼彈槍械射擊時，自動機在后坐復進運動的過程中會完成抽殼、拋殼、推彈上膛等動作，由于本身子彈長度的限制，自動機的行程不能太短，至少要保證能夠將子彈（而不是彈殼）拋出。所以自動機本身行程有一個最小值，通過減小自動機的行程來提高射速的方法有一定的限制。而G11步槍由于采用了無殼彈，那么就沒有了抽拋殼這個步驟，因此G11步槍通過設計了一個獨特的轉膛槍機提高了射速。

此外，G11步槍的雙循環變射頻并不是上面提到的第一種比較典型的變射頻（指連發時射速會由高變低），而是屬于第二種，即在點射時為高射頻，連發時為低射頻。

G11步槍有高頻點射、低頻連發和低頻單發。當處于高射頻點射時，G11步槍處于浮動狀態，而且只要自動機完成一個循環即可進行擊發，也就是說可以在浮動體運動過程中進行射擊。由于G11步槍采用了無殼彈，因此射速極快，可以達到2000rpm。根據HK公司的調查研究與計算，如果3發點射時的射速可以達到2000rpm以上，那么就可以實現在第一發彈射出后還未出現槍口跳動前第二發彈就已經射出了。第二發彈射出時射手的動作還沒有變形，因此第二發彈幾乎不受后坐力影響。這樣就提高了點射時的命中概率。

G11步槍在單發和連發時為低射速模式，此時G11步槍雖然仍處在浮動狀態，但是如果浮動體在運動，那么將無法擊發。也就是說，只有在自動機循環和浮動體循環都完成以后才能擊發。上文提到過浮動體循環速度較慢，因此射頻也就隨之降低，G11在低射頻時的速度大概只有460rpm。

◎俄羅斯AN94自動步槍

1981年，俄羅斯軍方啟動了新一代步槍選型計劃，名為“阿巴甘計劃”。當時的要求是研制一支更好機動性、更好操作性且比AK74步槍作戰效能高1.5～2倍的步槍。最終軍方選定了俄羅斯伊孜瑪什兵工廠的方案，定型為AN-94自動步槍。

AN94自動步槍采用的雙循環變射頻原理即為上文講到的典型的第一種變射頻原理，即點射時高射頻，連發時前兩發為高射頻，從第三發開始為低射頻。

AN94在連發時由高射頻向低射頻轉換的過程為：首先裝彈上膛以后，扣動扳機，第一發子彈射出，而后自動機后坐，浮動體也后坐，此時擊錘隨自動機一塊后坐，自動機循環以極高的速度完成。當自動機完成一次循環后，浮動體仍在循環，此時由于發射機構的獨特設計，擊發杠桿被扳機固定板擋住不起作用，因此擊錘繼續運動擊發，第2發彈射出。這兩發彈的射出速度僅取決于自動機的循環速度，所以射速較高，為1800rpm。當兩發彈射擊完成后，擊發杠桿回到原先位置，此后從第三發彈開始的每一次射擊。擊錘就會被擊發杠桿抓住，此后便以低射速（600rpm）進行射擊。也就是說，高射頻時擊錘不受阻礙，只要自動機循環完成即可射擊，低射頻時每射擊一次擊錘就會被抓住，只有當浮動體循環完成，才可以射擊。這樣就實現了由高頻到低頻的轉換。

此外，AN94實現高射頻射擊的方法是設計了輔助推彈機構，可以預推彈。

AN94的輔助推彈機構為一繩索滑輪組供彈機構，其工作原理為繩索一頭接槍機，一頭接一推彈隨動器，此隨動器可以推動子彈運動但是不能打擊底火。滑輪起變向作用。當射擊一發子彈后，槍機向后運動，繩索會拉著推彈隨動器向前運動，先將子彈推于位于彈匣和槍管后端中間的供彈板上，然后槍機復進。推彈隨動器會在彈簧作用下后退，槍機復進過程中會將供彈板上的子彈推送到槍膛中，完成推彈入膛動作。由于使用了輔助推彈機構，所以AN94步槍的自動機運動行程較短，使得射速提高。

AN94步槍由于獨特的雙循環變射速設計，使得點射及連發射擊時的前兩發精度較高，因此性能較好，但是結構復雜，且人機工效并不是很好，再加上成本過高，所以從1994年定型以來，并沒有廣泛裝備，只是在少數精銳部隊中裝備。

不可否認的是，雙循環變射速的應用可以從理論上很好的解決短時間連續火力的射擊精度，是一種具有非凡實用意義的槍械設計技術。但實際情況卻不得不讓人感到詫異，舉例來說：在參加ACR項目最后的射擊測試時，G11優秀的高速三點射在射擊精度上完敗給了作為對照組的M16A1。復雜的機構和高昂的成本再加上雙循環系統實際應用中的復雜性，讓這款步槍失去了最后列裝的機會。

所以說，即使雙循環變射速技術的優點明顯，但實際上真正能夠實際應用的例子如此至少也就不難理解了。在德國放棄G11后，AN94也在俄羅斯遭遇到尷尬的情況：一方面是其優秀的首發精度；而另一方面，高昂的造價，復雜的制作和保養流程以及一些突破俄軍傳統的射擊思路給這款步槍的換裝帶來重重壓力。同時期的俄軍也在總結歷次車臣戰爭中的經驗教訓。他們認為，步槍的射擊精度固然重要，但是在現在步兵作戰體系下，精確射擊的任務多交由狙擊手和裝備高精度步槍的特等射手來完成。所以對于俄軍步兵來說，花費大量精力和資金換裝AN94實際上并不會得到較之AK74系列更好的效果。

伊熱夫斯克機械廠后來還針對國際市場推出了AN94的一系列衍生型號，但較高的價格實在無法激起國際買家的欲望。雙循環變射速技術的未來方向，目前還是很難做出推斷。但優秀的技術肯定不會被時代的特點所埋沒，一旦時機成熟，雙循環變射速技術一定能為未來自動武器的發展提供強大的動力。