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水下槍彈是如何實現瘦身的 借鑑俄軍超空泡魚雷技術
送交者: 一劍破天 2017年04月10日20:06:05 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  早期水下槍械的彈頭,與常規槍械有很大不同,都採用了類似鋼釘的尖頭、小平頂的長杆形狀,時過境遷,現在的水下槍彈個頭大小與普通槍彈無異,從長變短,這樣的“瘦身”是怎麼實現的呢? 

  “長杆”為什麼“長”

  早期水下槍彈的特殊的長杆形狀,是槍彈在水下快速運動時的物理特性所決定的。水下槍彈出膛伊始,僅彈尖與水接觸,水在彈尖平頂和錐面的結合處分開,在彈尖周圍形成一個空腔,彈頭其餘部分不再與水接觸,此時水的干擾作用相對較小,彈道比較準直。但彈尖受到水的阻力,會產生一定的翻轉力矩,導致彈尾發生擺動,碰撞到空泡壁後形成“尾擊”現象。由於彈體是對稱的,彈尾以相反的角速度彈回,再碰撞相反方向的空泡壁,如此反覆,使彈頭進入平穩運動期。因此,水下槍彈一般採用彈尖錐形、彈體細長、端面較小、質心靠前的長杆型彈頭,以求有效地利用“尾擊”,儘可能減小累積偏差,獲得較好的穩定性和精度。

  圖註:從左至右分別為:俄國4.5毫米SPS水下手槍彈、5.66毫米 MPS水下步槍彈和7.62毫米M43普通步槍彈。可見水下槍彈與普通彈最大的不同是其彈頭均採用特殊的尖頭、小平頂、長杆形狀

  戰鬥蛙人執行滲透、偵查和破壞任務時,從水下潛入和撤離,但需要經常在灘頭或陸上停留,因此隨身武器必須兼顧水下和陸地兩種不同作戰環境。傳統水下槍械使用的長杆彈頭,首先攜帶和使用不便,另外滑膛槍管射出的長杆彈頭在空氣中無法保持足夠的遠射能力,通常約10米左右。因此,新一代水下步槍的研製,就要求能夠在未經轉換的情況下同時發射水下槍彈和普通槍彈。 

  圖註:PSP水下步槍彈對氧氣瓶、鋼板等目標的實際毀傷效果

  變“短”的巧妙構思

  這一看似不可能的任務,還真取得了突破。2012年,挪威DSG公司推出兩種據稱具有里程碑意義的新型水下槍彈,即GPS槍彈和DSG水下穿甲彈。它們同屬於新興的“多環境彈藥”,可以同時適用於水下和陸上兩種環境,甚至可以從水下向陸上目標射擊,反之亦然。DSG公司的新彈在設計中充分利用超空泡現象。在阻礙彈頭在水下運動的各種因素中,最重要的就是與水摩擦而造成的粘性阻力,大約是空氣阻力的近千倍。而在超空泡包裹下,彈頭就像是飛行在自己製造的一個“氣囊”里,從而將水阻力減小90%左右。這種技術最早應用在俄國著名的“暴風”魚雷上,使其最大航行速度達到驚人的230節(約133.6米/秒)。“暴風”是通過將發動機廢氣導引至頭部吹出實現的,但對於槍彈這類體型很小的彈藥,只有靠提高物體運動速度和降低流場壓力兩個途徑來產生超空泡。DSG公司的產品正是通過對彈頭形狀特別是彈尖角度的精心設計,以高初速以及特殊外形來形成超空泡,達到在水下高速穩定飛行的目的。

  以GPS槍彈為例,其彈殼、底火和發射藥與普通槍彈並無不同,但彈頭是專門設計的實心迴轉體結構,由黃銅棒精密車制而成,光潔度較高,包括圓柱體部分和頭部三段相接的錐體,其中第一錐體位於頂端,錐角較大但較短,第二錐體錐角稍小但較長,而第三錐體錐角最小、長度最大。正是彈頭頂端的這種特殊形狀,使GPS槍彈不僅適應多種發射環境,甚至允許以較小的角度射入水中,而不致發生通常的跳彈現象。以7.62×51毫米GPS槍彈為例,彈頭重8克,在空氣中初速為870米/秒,有效殺傷距離800米,在水下視水深有效殺傷距離為10-15米,而同口徑北約標準步槍彈在水中的最大殺傷距離還不到2米。

  圖註:採用實心銅製彈頭的7.62×51毫米GPS水下槍彈(左、中)和DCS水下穿甲彈(右)外觀對比。後者彈尖處帶有一個直徑較小的環槽,彈頭下部的彈托系黃銅車制而成

  對於需要在陸上和水下兩種作戰環境中來回交替的用戶來說,DSG公司“多環境槍彈”的優勢非常明顯,特別是在介質環境改變時彈頭依然能保持彈道穩定和殺傷力的特點,是世界上其他任何槍彈都不具備的。就彈藥研製過程本身來看,無論是在現有基礎上不斷改進,還是大膽創新,以至借鑑和移植其他武器的成功技術,水下槍彈長達半個世紀的發展道路無疑留下了很多寶貴經驗,值得後來者去研究和學習。

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