參. 三大作業原理

目前已知的槍械自動化作業原理, 可以歸納為三大類: 對於自動和半自動不再區分,  因為只要可以半自動, 必然可以全自動, 只是因為種種原因, 只選擇半自動而已(一是法律, 二是不實用, 例如FAL 和M-14, 全自動幾乎無法控制)
 

一. 後座力(Recoil): 利用子彈發射後, 彈頭向前飛行, 必然產生向後的反作用力. 利用這個力量, 來達到自動操作的目的.

設計上槍管和槍栓起初是鎖定在一起的, 同時向後移動, 在經過一段行程後才分離, 槍管復位而槍栓繼續後退, 以進行退殼, 上彈等動作. 這是人類最早採用的自動作業原理.

 
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這個作業方式的優點是構造簡單, 不受口徑限制, M2五零重機槍就是採用這種方式.

這個作業方式的缺點是槍管必須向後運動, 如果在過程中受到阻礙, 或是重量改變, 會造成故障. 二次大戰時美國陸戰隊曾試用的Johnson半自動步槍, 因而無法上刺刀. 1911A手槍和白朗寧手槍也是採取後座力作業原理的武器, 槍管和滑套(含槍栓), 由在滑套內的幾道橫向溝槽閉鎖在一起.

後座力作業又可分為短後座力作業(Short Recoil)和長後座力作業(Long Recoil).

短後座力作業, 通常槍管只向後移動幾公釐, 就停止運動, 槍栓或膛鎖則繼續向後移動, 完成開鎖, 退殼, 上彈等動作. 其中又可細分為槍管減速型(Decelerate)和槍栓加速型(Accelerate)兩類. 前者如1911A和幾乎所有今天市場上的有名手槍, Glock, Sig Sauer, Walther P99等, 等在槍管脫鎖之後, 便卡在槍身上不再移動. 滑套則繼續向後移動.  M2五零重機槍則屬於槍栓加速型, 槍管經由槓桿原理將其部份推力轉移槍栓上, 使其加速後退.

 
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長後座力作業多用在大砲上, 由於槍管和槍栓一起向後移動, 直到槍匣尾端, 兩者才分離. 槍管先行復位, 退殼在此時完成, 槍栓最後才向前移動, 完成上彈和閉鎖的動作. 一來一去, 費時甚長, 因此射速較慢, 在小型槍械上並不實用. 唯一有名的例外是丹麥的麥德森(Madsen)輕機槍, 1904年發明, 非正式採用的國家有30幾個, 至少一直生產到廿世紀的五十年代. 廣東兵工廠曾長期仿造; 抗戰初期, 國府曾有意以此代替捷克造, 因丹麥原廠在整廠出售的前提下, 願意提供工作圖. 成立了第51廠專事此事, 準備月產500挺. 可是事與願違, 1940年6月, 採購的所有機械, 刀具及圖紙, 在滇緬公路為日軍炸毀, 因此只好回頭繼續生產自行偷師仿造的捷克輕機槍.

二. 瓦斯回衝( Inertia, Blow Back): 利用子彈發射時產生的瓦斯推力, 直接反作用於槍栓, 將槍栓後推, 而達到自動作業的目的.

這個作業方式的優點是比後座力更要簡單, 只是槍栓和子彈相互作用, 槍管是固定不動的. 一般人常將此原理與後座力作用混淆, 主要差別在於瓦斯回衝原理, 還是使用瓦斯的力量, 不過用的是瓦斯的反作用推力, 經由彈殼傳到槍栓上. 這一類的槍械, 槍栓和槍管大部份沒有正式的閉鎖, 只是運用複進簧的阻力以及其他組件之間的磨擦力, 來延遲開膛的時間. 大多數用在手提輕機槍, 或稱衝鋒槍上. (請點擊下圖以開啟動畫視窗)

 
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這個作業方式的缺點是有子彈口徑威力的限制, 太強力的彈藥需要更重的槍栓和複進簧, 以免槍栓過早打開, 一來無法退殼, 二來造成危險, 因此大口徑的彈藥, 不易作出實用的設計. 小口徑的手槍常用此種方式. 如PPK等. 有名的例外是德國的MG42, G3, MP5系列槍械, 採用延遲瓦斯回衝(Delayed Blow Back, Retarded Blow Back), 以槍栓上的兩個滾輪來閉鎖和延遲開鎖. 由於德國的狙擊步槍PSG/1使用這個方法, 因此可以使槍管完全飄浮(Free Float), 沒有任何接觸點也不移動, 被譽為全世界最精確的半自動狙擊步槍, 是來自它天生設計的長處.

如果不使用閉鎖裝置, 槍栓的重量和複進簧的強度, 就必須和子彈的強度成正比. 明顯的會造成槍械過重, 或是因複進簧力量太強, 作業變慢. 為了解決這些問題, 槍械設計者想出了許多不同的方法. 最早的是湯姆生(Thompson)衝鋒槍上用的布里希閉鎖機(Blish Lock), 由布里希所發明 (John Bell Blish). 由於它的形狀像H, 常常又稱為H機鎖. 布里希是個海軍軍官, 在觀察艦砲發射的過程中, 他發現重裝藥的瞠鎖機比輕裝藥的不易彈開, 由此他得出結論, 金屬表面間, 在承受巨大壓力時, 會有大於磨擦力的黏著性, 此特性因之稱為布里希原則.

下面的湯姆生衝鋒槍槍栓簡圖中, 說明當子彈發射時產生的力量, 在布里希閉鎖機前端, 產生黏滯力, 使槍栓無法後退, 當壓力減低時, 布里希閉鎖機經由槍匣側的導槽上昇, 槍栓才能後退. 但是世事難料, 雖然此法效果很好, 湯姆生衝鋒槍用的又是45口徑的子彈, 在二次大戰時, 由於軍事生產的需求, Auto Ordnance外包給Savage(中國舊稱野人牌)生產,  後者的工程師研究的結果, 湯姆生衝鋒槍的槍栓和複進簧已經可以產生足夠的阻力, 就算沒有布里希閉鎖機, 也可以安全的使用. 因此從1942年四月以後生產的M1湯姆生衝鋒槍, 就沒有H機鎖.

 
湯姆生衝鋒槍槍栓

英國在1941年量產由R.V. Shepherd少校和H. J. Turpin共同設計的史坦衝鋒槍(STEN Mk1, STEN取自Shepherd, Turpin and ENfield的字首), 採用了另一個方法來減輕槍栓和複進簧的需求, 稱為先期擊發(Advanced Primer Ignition). 當槍栓上彈時, 一旦子彈進入槍膛, 不等待完全入膛, 退殼鉤進入子彈底緣, 撞針就擊發子彈, 此時槍栓尚在前進, 其慣性可以抵消一部份子彈瓦斯後推的衝力. 用早期擊發作業方式的瓦斯回衝式槍械可以減少槍栓重量一半.

1949年, 捷克由Vaclav Holek設計量產了一系列的衝鋒槍, VZ 23, VZ 24, VZ 25 和VZ 26. (其差異只是在槍托和使用的彈藥, VZ 23/25為9mmX19, 24/26為7.62mmX25. 23/24為固定槍托, 25/26為折摺式槍托) 這一系列的槍械, 發明了一個新式的伸展槍栓(Telescoping Bolt)的概念. 其槍栓的槍栓面不像其他槍械一樣在槍栓的最前端, 而是在槍栓的內部, 因此在作業過程中, 直線距離大為縮短. 這一類型的設計, 使得衝鋒槍可以採用較長的槍管, 增加彈頭初速. 美製M3A1的槍管是8吋, 而VZ 23是11.8吋, 全長反而較短. 擊發時, 槍栓包裹槍管, 一來可以保護射手, 最重要的是對槍匣強度的需求, 大為減少. 同時在槍重的分配上, 也較均衡, 使射手在瞄準目標時, 使用起來更為自然.

以色列的蓋耳少校(Uziel Gal), 在1951年, 受到捷克衝鋒槍伸展槍栓的啟發, 同時因為以色列及巴勒斯坦地區原為英國屬地, 以色列建國後部隊中有相當多數量的史坦輕機槍, 他也採用了先期擊發的方式, 合併兩者的優點, 製出一代名槍烏茲. Uzi不但是蓋耳少校的名字, 在希伯來文中, 意為力量, 作為武器之名, 十分恰當.

 
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美國從1979年起, 開始進口民用的半自動烏茲卡賓槍. 除了槍管16.1吋較平常長之外, 內部也做了許多改變. 半自動型號採用閉膛射擊, 全自動為開膛, 半自動型號採用浮動撞針(Floating Firing Pin), 全自動為固定撞針,  半自動型號採用直線槍膛室, 全自動為斜面槍膛室. 因此兩者的零組件並不是完全能相互通用. 隨便交換會產生嚴重的危險.

VZ 23採用的伸展槍栓, 影響後來許多衝鋒槍的設計. 其中有名的除了Uzi之外, 還有美國人茵格倫(Gordon B. Ingram, American Armament Company生產, 已倒閉), 所設計的M10/M11 茵格倫衝鋒槍, 其射速可達1200發/分. 臺灣仿製而稱為T77. 這一類形的武器, 中國稱為微形衝鋒槍, 因為在俄國/解放軍的戰術觀念中, 突擊步槍屬於衝鋒槍而不是步槍. 所以SKS在中國稱為五六式半自動步槍, AK-47稱為五六式衝鋒槍. 德國人二次大戰時, 稱衝鋒槍為自動手槍(Machine Pistol). 觀其名稱, 可以略見其配發武器背後的戰術思想. 美國人在第二次世界大戰時, 除了步槍, 衝鋒槍之外, 又多了一個卡賓槍, 孰是孰非, 見人見智.

三. 瓦斯氣體(Gas Operated): 將子彈發射時的瓦斯氣體, 由槍管引導出來, 用這種高壓氣體來推動槍栓, 以達成自動作業的目的.

大部分的現代步槍採用這種作業方式. 瓦斯作業型的槍械可依瓦斯口的位置和瓦斯的用法來區分. 沙漠之鷹(Desert Eagle)手槍, 在槍膛部位採氣, M-14和FAL的瓦斯口在槍管中央, M1 Garand則在槍口附近. 有的槍械將瓦斯管置於槍管之上, 如AK-47, FAL等. 有的在槍管之下, 如M1, M1 Carbine及M-14等.

氣體的運用又分成直接和槓桿推動兩種. 直接瓦斯推動最有名的是瑞典的Ljungman AG42B和美國的AR-15系列槍械. 瓦斯氣體由一導管引到槍栓連動座前, 用高壓瓦斯氣體噴射的力量來操作槍栓連動座.

 
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這個作業方式的優點是相對性的零組件少, 製造容易, 射擊過程中機械動作少.
這個作業方式的缺點是槍機很容易受污染, 因而造成不閉鎖或不開膛的結果.

更多的設計是利用高壓的瓦斯氣體推動一個活塞, 然後再推動推桿(Tappet)或是直接由瓦斯桿(Operating Rod)推動槍栓連動座. 這個方法的零件最多, 製造起來也最複雜.

 
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這個作業方式的缺點是零件多, 活動的零件也多, 可能在射擊的過程中造成重心的移動, 影響精度. 例如AK47, M-14和FAL等. 當俄國在1958年要發展SVD (Snayperskaya Vintovka Dragunova)狙擊步槍時, Evgeniy Fedorovich Dragunov便將AK47的直接槓桿作業, 改成了瓦斯活塞作業, 減少內部零件的移動, 以改善精確度. 俄國在1963年正式採用SVD.

按槓桿移動的距離又可以分為短行程和長行程兩種作業形式. 短行程一般指的是槍栓後退的距離小於子彈全長. 反之為長行程.

捷克在1952年採用的VZ 52步槍(VZ是Vzor的簡寫, 在捷克語中是型號的意思, 另外常見CZ, 是Ceska Zbrojovka of Uhersky Brod的註冊商標, 有民用手槍生產如 CZ 75, CZ 85, CZ 97等, 另外捷克軍隊也有VZ 52手槍, 與步槍不同, 一般誤稱為CZ 52. VZ 52步槍使用7.62X45mm, VZ 52/57步槍使用7.62X39mm), 則使用另一種方法來運用瓦斯汽. 在槍管的外面, 有一個套筒, 瓦斯汽體洩出後, 在套筒中產生壓力, 前方堵死, 當壓力提高時, 套筒會向後推, 因而推動槍栓. 這是將套筒當成槓桿的用法. 這個作業方式曾用在二次大戰時德國設計的Mkb 42W上, 是在研發Stg 44過程中, 由華特(Walther)廠提出的一種原型槍, 華特廠也曾在民用市場上銷售這一類型設計的獵槍. 其缺點是製造工藝需求較高, 德國的Stg 44後來採用較簡單的瓦斯槓桿設計.