李向東 張恒瑞 林宏昌 楊文靖
氣體延遲開鎖式閉鎖機構
氣體延遲開鎖式閉鎖機構是在槍機縱動式機構的基礎上,在槍管尾部開導氣孔。槍彈擊發后,火藥燃氣一方面推彈頭向前運動,同時也作用于彈殼底部,推動套筒后坐。當彈頭經過導氣孔后,部分火藥燃氣通過導氣孔進入活塞筒(氣室),向前沖擊與套筒相連的活塞,阻止套筒后坐,使套筒不會在高膛壓下后坐位移過大。彈頭飛出槍口后,進入活塞筒的火藥燃氣通過導氣孔回流入槍管并從槍口排出,使活塞筒內壓力降低,此時套筒便在慣性作用下后坐,實現抽殼、拋殼。氣體延遲開鎖式閉鎖機構對應的自動方式是半自由槍機式。
德國HK 公司P7M13 手槍,可以看出該槍外觀略顯臃腫
P7M8 手槍結構圖。注意彈頭下方的導氣孔?;鹚幦細馔ㄟ^這個導氣孔進入氣室,前推活塞,延遲套筒后坐
氣體延遲開鎖式閉鎖機構最典
型應用是德國HK公司的P7手槍,我國設計的外貿型224手槍也應用了這種閉鎖機構。氣體延遲開鎖式閉鎖機構通過部分與發射方向同向的火藥燃氣降低槍機(套筒)后坐速度,能夠降低可感后坐,減輕槍機質量,對提高射擊穩定性有一定幫助。此外,活塞軸線更靠近握持手的虎口部位,一定程度上也能減輕槍口上跳。但這種閉鎖機構的缺陷也很明顯。一是機構復雜,槍管下方需要增加額外空間,以容納活塞;二是一定程度上加劇了槍支臃腫;三是活塞筒內積碳嚴重,不及時清理會影響零件動作可靠性;四是對加工工藝要求高,如果導氣孔開孔過大,向活塞筒內流入的火藥燃氣過多,會使套筒無法正常完成后坐,當然,開孔過小亦會帶來問題。因此氣體延遲開閉鎖式閉鎖機構并未成為主流,且鮮有在手槍之外的其他槍械上應用。
槍管回轉延遲開鎖式閉鎖機構
我國軍隊列裝的92式5.8mm手槍也采用半自由槍機式自動方式,不同于本文其他槍械采用的楔閂、滾柱、閉鎖杠桿、氣體等延遲開鎖方式,而是采用槍管回轉延遲開鎖方式。后拉92式5.8mm手槍套筒時,我們會發現,槍管出現了明顯的轉動,并且能感受到一定阻力。這種設計非常具有創新特色。
AK 系步槍槍機框上的螺旋槽,除了設有開鎖工作面和閉鎖工作面,還預留了一段槍機框自由行程空間和防楔緊支撐面,使機頭推彈入膛時不自行發生偏轉,減小對機匣的磨損
因5.8mm手槍彈的膛壓及初速都比較高,為保證射擊時的安全、穩定、舒適,必須控制好套筒與槍管的開鎖時機,并采用一定的機構消耗套筒后坐能量。92式5.8mm手槍槍管后部外側設有一個導引突筍,同時套筒內表面頂部加工有螺旋槽,套筒復進到位時,槍管外側的導引突筍進入套筒螺旋槽中。槍彈擊發后,火藥燃氣作用在彈殼底部,推動套筒后坐(射擊過程中槍管前后位置不動),套筒后坐2mm自由行程后,套筒內表面的螺旋槽迫使槍管外側的導引突筍向一側移動,從而帶動槍管旋轉,以消耗套筒后坐能量、遲滯套筒后坐速度。當槍管旋轉到位后(此時膛壓已降低),套筒便不受約束,在慣性作用下繼續后坐,完成抽殼、拋殼。
92式5.8mm 手槍不完全分解圖。注意其槍管上方的突筍,只能起到延遲開鎖作用,無法實現剛性閉鎖。這與湯姆遜沖鋒槍的楔閂閉鎖有些類似
剛性閉鎖機構是應用最廣、技術最成熟的機構。剛性閉鎖機構是指槍機與槍管或機匣有牢固扣合,單純依靠膛底壓力無法實現開鎖,只有在主動件強制作用下才能實現開鎖的機構。剛性閉鎖機構須有開鎖工作面、閉鎖工作面、閉鎖支撐面三部分。開鎖工作面、閉鎖工作面是導引突筍(導柱)上受機體(或槍機框)作用使機頭(或槍機)旋轉完成開、閉鎖的工作面,二者分別位于導引突筍的兩側。閉鎖支撐面是設置在機頭(或槍機)上,與身管或機匣牢固扣合、用來承受膛底壓力的平面。
Intrepid 公司RAS-12 霰彈槍采用AR-15的經典結構,其機頭外圍有數個均勻分布的閉鎖突筍
伯萊塔AR70/223 步槍的機頭。其采用雙閉鎖突筍,是槍機回轉式閉鎖機構的特征
扎斯塔瓦(Zastava) M70 步槍,槍機框螺旋槽特寫
我國外貿產品T81SA 的槍機和槍機框,其構造與AK 的十分相似,導引突筍設在機頭前端
剛性閉鎖機構種類龐雜,支系繁多,通常可分為回轉式、偏轉/偏移式、橫動式、閉鎖卡鐵式、曲肘式等幾大類?;剞D式又可細分為槍機回轉式、機頭回轉式、槍管回轉式;偏轉/偏移式包括槍機偏轉式、槍管偏移式,前者多應用于步機槍,后者多應用于手槍;橫動式多應用于機槍,分為槍機橫動式、楔閂橫動式和滾柱橫動式;閉鎖卡鐵式包括卡鐵撐開式(魚鰓式)、卡鐵起落式、卡鐵擺動式;曲肘式是一種特殊的閉鎖機構,在老式機槍、手槍、沖鋒槍上都有過應用,但由于發射時占用空間大、影響瞄準等原因,如今已鮮有應用。
槍機/機頭回轉式閉鎖機構
槍機/機頭回轉式是應用最廣泛的剛性閉鎖機構。按照通常的分類,槍機回轉式閉鎖機構對應的自動方式是槍管后坐式,如巴雷特M82A1狙擊步槍;一些非自動槍械采用的旋轉后拉槍機式操作方式也采用這種閉鎖機構。機頭回轉式閉鎖機構對應的自動方式是導氣式,比如AK系列步槍、AR-15系列步槍、95式自動步槍等。
AKS-74U 步槍不完全分解狀態。此時機頭收入槍機框內,為閉鎖狀態
槍機/機頭回轉式閉鎖機構優點明顯,一是能承受高膛壓,閉鎖支撐面與槍管或節套尾部緊緊咬合,直接承受膛底壓力,能夠承受比復進簧簧力大數百倍甚至上千倍的壓力。二是開閉鎖過程中機構活動幅度小,槍機轉動軸心與槍膛軸心重合,有利于提高射擊精度。此外,開閉鎖工作面為螺旋面,動作平穩順暢,有利于提高射擊時的穩定性。三是對零件磨損輕。槍械發射瞬間,機頭(槍機)上的閉鎖面和機匣上的閉鎖面之間通常只承受擠壓力,待彈頭飛出槍口,膛壓降至安全值后,槍機框上的螺旋槽才帶動槍機上的導引突筍旋轉,實現開鎖。此時機頭旋轉產生的摩擦力已經非常小,因此對機頭和槍機框磨損輕微。
AK系列和AR系列槍械雖然都采用機頭回轉式閉鎖機構,但二者有較大區別。AR系槍機的閉鎖突筍是對稱的,而AK系機頭的閉鎖突筍采用非對稱設計。AK系的機頭有兩個大小不同的閉鎖突筍,右閉鎖突筍內還容納了抽殼鉤。槍機復進后,機頭進入節套內,在導引突筍閉鎖工作面與槍機框閉鎖螺旋面的配合下順時針旋轉,使左右兩個閉鎖突筍卡在節套內的閉鎖槽內實現閉鎖。雖然右閉鎖突筍看起來很大,實際上左右兩個閉鎖突筍與節套閉鎖面的重合面積大致相等,保證了受力的對稱分布。但這種機構也有缺點,就是受力面承壓分布不均勻,且機頭回轉角度較大,槍機框上的螺旋槽角度較大,開閉鎖過程中阻力較大。
AK47的閉鎖機構設計十分巧妙。槍彈擊發后,火藥燃氣經過導氣孔進入氣室,推動與槍機框連接在一起的活塞后坐,槍機框自由后坐5.5mm行程后,槍膛內火藥燃氣壓力降至安全值,此時槍機框的開鎖螺旋面向后觸動機頭導引突筍上的開鎖工作面,帶動機頭逆時針旋轉35°,使閉鎖突筍脫離節套閉鎖槽,實現開鎖。槍機復進時,機頭推彈入膛到位,此時槍機框未復進到位,仍繼續向前,槍機框內的閉鎖螺旋面觸動機頭導引突筍上的閉鎖工作面,帶動機頭順時針旋轉35°,閉鎖突筍進入節套閉鎖槽內,實現閉鎖。然后,槍機框繼續向前復進約5.5mm,走完自由行程后復進到位。
呈分離狀態的95 式自動步槍機框和機頭,注意其導引突筍沒有設在機頭前端,而是在機頭后部
分解后的英國L85A1 步槍槍機。注意槍機框上的螺旋槽
M1912 半自動手槍不完全分解狀態??梢娖錁尮苌嫌虚]鎖突筍
槍機/機頭回轉式閉鎖機構除了在步槍、機槍等高膛壓大威力槍械上廣泛應用,在手槍上也有應用。如沙漠之鷹手槍,就采用了機頭回轉式閉鎖機構,其機頭形狀與AR-15系步槍的機頭形狀類似,并且也采用氣吹式自動原理。
槍管回轉式閉鎖機構
與機頭回轉式閉鎖機構最大的區別在于,槍管回轉式閉鎖機構是槍機(套筒)不轉、槍管旋轉,而機頭回轉式閉鎖機構是槍管不轉、機頭旋轉。
槍管回轉式閉鎖方式歷史悠久。1897年,約翰·摩西·勃朗寧為槍管回轉式閉鎖方式申請了專利,但直至1907年,這種閉鎖機構才被應用到槍械設計實踐中。羅斯-斯太爾M1907手槍即是第一款采用這種閉鎖方式并投產的手槍。
羅斯-斯太爾M1907手槍的槍機很長,前空后實,緊緊套在槍管上。槍機內壁設有螺旋槽,用來容納并帶動槍管外側的導引突筍使槍管旋轉。槍彈擊發后,槍管和槍機在機匣內一起后坐約13mm,槍管停止后坐,槍機繼續后坐,槍機上的螺旋槽引導槍管外側的導引突筍,使槍管旋轉90°開鎖,然后槍機繼續后坐,完成抽殼、拋殼動作。
奧地利斯太爾M1912半自動手槍也采用槍管回轉式閉鎖機構。槍彈擊發后,套筒先與槍管一同后坐一小段距離,然后槍管被套筒座上的螺旋槽帶動旋轉,槍管上的閉鎖突筍與套筒內閉鎖槽脫離,完成開鎖,套筒繼續后坐,完成抽殼、拋殼。套筒復進時,槍管又被套筒座上的螺旋槽帶動反向旋轉,使槍管上的閉鎖突筍與套筒內閉鎖槽重新扣合實現閉鎖。
XR9S 手槍結構圖。與大多數手槍不同的是,彈膛位于彈匣正上方,槍彈進入彈膛的過程是先退后進
StG44 突擊步槍的槍機。此時槍機框抓鉤向上勾起機頭,呈開鎖狀態
1990年代,俄羅斯聯邦圖拉的槍械制造商KBP儀器設計局將槍管回轉式閉鎖機構應用到GSh-18手槍上。由于該槍發射的9mm彈威力較小,對閉鎖突筍承壓強度要求沒有那么苛刻,因此,為了讓開鎖動作更平順,槍管旋轉角度更小,GSh-18手槍槍管上的閉鎖突筍多達10個,槍彈擊發后,槍管短促后坐并旋轉18°就能開鎖,有利于射擊精度的提高。
槍管回轉式閉鎖比較新的應用是美國Boberg公司的XR9S微型手槍。這支手槍的特殊之處在于,短小的槍身上卻安裝了較長的槍管。由于彈膛位于彈匣正上方,因此送彈入膛時,槍彈先從彈匣內被向后抽出,再向前推入彈膛。該槍槍管回轉式閉鎖方式與GSh-18手槍有相似之處,都在槍管上設有閉鎖突筍,但XR9S微型手槍是在槍管后部設有兩個突筍,上為閉鎖突筍,下為導引突筍。另外,該槍槍管外側設有槍管座,其上設有開閉鎖斜槽,且槍管座由套筒座限位,固定不動。當套筒帶動槍管后坐時,槍管座內的開鎖斜槽通過導引突筍帶動槍管旋轉,使閉鎖突筍從套筒的閉鎖槽中滑出,實現開鎖。套筒復進時,槍管座的閉鎖斜槽通過槍管上的導引突筍帶動槍管反向旋轉,閉鎖突筍滑入套筒閉鎖槽內,實現閉鎖。
槍機偏轉式閉鎖機構
槍機偏轉式閉鎖機構同樣是應用十分廣泛的一類閉鎖機構,也被稱為傾斜式槍機,其配合的自動方式為導氣式。射擊過程中,通過非膛底壓力觸動槍機或槍機內零部件,使之發生一定角度的偏轉、開合、錯位,實現開鎖和閉鎖。受制于供彈機構、機匣構造等因素,不同槍械槍機偏轉的方向有所不同,可分為向上、向下和向側面偏轉幾種,其中,上偏式應用較多。
槍機上偏式開鎖的典型應用是德國StG44突擊步槍。槍彈擊發后,活塞推動槍機框向后,槍機框向后運動一定距離后,通過下方的抓鉤向上勾起機頭實現開鎖,爾后繼續帶動機頭后移,完成抽殼、拋殼動作。
SKS 半自動步槍的槍機開閉鎖動作示意圖
蘇聯西蒙諾夫SKS半自動步槍也采用槍機上偏式開閉鎖機構。槍彈擊發后,彈頭經過槍管上的導氣孔后,部分火藥氣體由導氣孔進入氣室并沖擊活塞,通過推桿帶動槍機框一起后坐。槍機框先走完8mm自由行程,隨后,槍機框的開鎖斜面與槍機上的開鎖斜面貼合,使槍機向后向上運動,最后將槍機尾端勾起,與機匣上的閉鎖支承面脫離而完成開鎖。
槍機復進到位后,槍機框仍繼續復進。此時槍機框上的閉鎖斜面與槍機閉鎖斜面貼合,槍機尾端被迫向下偏轉。槍機上的閉鎖支承面最終完全抵在機匣閉鎖支承面上,實現閉鎖。之后,槍機框再向前走完自由行程,其下突出部的支撐面壓住槍機尾端上平面,以確保閉鎖牢靠。(待續)