参. 三大作业原理

目前已知的枪械自动化作业原理, 可以归纳为三大类: 对于自动和半自动不再区分,  因为只要可以半自动, 必然可以全自动, 只是因为种种原因, 只选择半自动而已(一是法律, 二是不实用, 例如FAL 和M-14, 全自动几乎无法控制)
 

一. 后座力(Recoil): 利用子弹发射后, 弹头向前飞行, 必然产生向后的反作用力. 利用这个力量, 来达到自动操作的目的.

设计上枪管和枪栓起初是锁定在一起的, 同时向后移动, 在经过一段行程后才分离, 枪管复位而枪栓继续后退, 以进行退壳, 上弹等动作. 这是人类最早采用的自动作业原理.

 
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这个作业方式的优点是构造简单, 不受口径限制, M2五零重机枪就是采用这种方式.

这个作业方式的缺点是枪管必须向后运动, 如果在过程中受到阻碍, 或是重量改变, 会造成故障. 二次大战时美国陆战队曾试用的Johnson半自动步枪, 因而无法上刺刀. 1911A手枪和白朗宁手枪也是采取后座力作业原理的武器, 枪管和滑套(含枪栓), 由在滑套内的几道横向沟槽闭锁在一起.

后座力作业又可分为短后座力作业(Short Recoil)和长后座力作业(Long Recoil).

短后座力作业, 通常枪管只向后移动几公□, 就停止运动, 枪栓或膛锁则继续向后移动, 完成开锁, 退壳, 上弹等动作. 其中又可细分为枪管减速型(Decelerate)和枪栓加速型(Accelerate)两类. 前者如1911A和几乎所有今天市场上的有名手枪, Glock, Sig Sauer, Walther P99等, 等在枪管脱锁之后, 便卡在枪身上不再移动. 滑套则继续向后移动.  M2五零重机枪则属于枪栓加速型, 枪管经由贡杆原理将其部份推力转移枪栓上, 使其加速后退.

 
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长后座力作业多用在大炮上, 由于枪管和枪栓一起向后移动, 直到枪匣尾端, 两者才分离. 枪管先行复位, 退壳在此时完成, 枪栓最后才向前移动, 完成上弹和闭锁的动作. 一来一去, 费时甚长, 因此射速较慢, 在小型枪械上并不实用. 唯一有名的例外是丹麦的麦德森(Madsen)轻机枪, 1904年发明, 非正式采用的国家有30几个, 至少一直生产到廿世纪的五十年代. 广东兵工厂曾长期仿造; 抗战初期, 国府曾有意以此代替捷克造, 因丹麦原厂在整厂出售的前提下, 愿意提供工作图. 成立了第51厂专事此事, 准备月产500挺. 可是事与愿违, 1940年6月, 采购的所有机械, 刀具及图纸, 在滇缅公路为日军炸毁, 因此只好回头继续生产自行偷师仿造的捷克轻机枪.

二. 瓦斯回冲( Inertia, Blow Back): 利用子弹发射时产生的瓦斯推力, 直接反作用于枪栓, 将枪栓后推, 而达到自动作业的目的.

这个作业方式的优点是比后座力更要简单, 只是枪栓和子弹相互作用, 枪管是固定不动的. 一般人常将此原理与后座力作用混淆, 主要差别在于瓦斯回冲原理, 还是使用瓦斯的力量, 不过用的是瓦斯的反作用推力, 经由弹壳传到枪栓上. 这一类的枪械, 枪栓和枪管大部份没有正式的闭锁, 只是运用复进簧的阻力以及其他组件之间的磨擦力, 来延迟开膛的时间. 大多数用在手提轻机枪, 或称冲锋枪上. (请点击下图以开启动画视窗)

 
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这个作业方式的缺点是有子弹口径威力的限制, 太强力的弹药需要更重的枪栓和复进簧, 以免枪栓过早打开, 一来无法退壳, 二来造成危险, 因此大口径的弹药, 不易作出实用的设计. 小口径的手枪常用此种方式. 如PPK等. 有名的例外是德国的MG42, G3, MP5系列枪械, 采用延迟瓦斯回冲(Delayed Blow Back, Retarded Blow Back), 以枪栓上的两个滚轮来闭锁和延迟开锁. 由于德国的狙击步枪PSG/1使用这个方法, 因此可以使枪管完全飘浮(Free Float), 没有任何接触点也不移动, 被誉为全世界最精确的半自动狙击步枪, 是来自它天生设计的长处.

如果不使用闭锁装置, 枪栓的重量和复进簧的强度, 就必须和子弹的强度成正比. 明显的会造成枪械过重, 或是因复进簧力量太强, 作业变慢. 为了解决这些问题, 枪械设计者想出了许多不同的方法. 最早的是汤姆生(Thompson)冲锋枪上用的布里希闭锁机(Blish Lock), 由布里希所发明 (John Bell Blish). 由于它的形状像H, 常常又称为H机锁. 布里希是个海军军官, 在观察舰炮发射的过程中, 他发现重装药的瞠锁机比轻装药的不易弹开, 由此他得出结论, 金属表面间, 在承受巨大压力时, 会有大于磨擦力的黏着性, 此特性因之称为布里希原则.

下面的汤姆生冲锋枪枪栓简图中, 说明当子弹发射时产生的力量, 在布里希闭锁机前端, 产生黏滞力, 使枪栓无法后退, 当压力减低时, 布里希闭锁机经由枪匣侧的导槽上升, 枪栓才能后退. 但是世事难料, 虽然此法效果很好, 汤姆生冲锋枪用的又是45口径的子弹, 在二次大战时, 由于军事生产的需求, Auto Ordnance外包给Savage(中国旧称野人牌)生产,  后者的工程师研究的结果, 汤姆生冲锋枪的枪栓和复进簧已经可以产生足够的阻力, 就算没有布里希闭锁机, 也可以安全的使用. 因此从1942年四月以后生产的M1汤姆生冲锋枪, 就没有H机锁.

 
汤姆生冲锋枪枪栓

英国在1941年量产由R.V. Shepherd少校和H. J. Turpin共同设计的史坦冲锋枪(STEN Mk1, STEN取自Shepherd, Turpin and ENfield的字首), 采用了另一个方法来减轻枪栓和复进簧的需求, 称为先期击发(Advanced Primer Ignition). 当枪栓上弹时, 一旦子弹进入枪膛, 不等待完全入膛, 退壳钩进入子弹底缘, 撞针就击发子弹, 此时枪栓尚在前进, 其惯性可以抵消一部份子弹瓦斯后推的冲力. 用早期击发作业方式的瓦斯回冲式枪械可以减少枪栓重量一半.

1949年, 捷克由Vaclav Holek设计量产了一系列的冲锋枪, VZ 23, VZ 24, VZ 25 和VZ 26. (其差异只是在枪托和使用的弹药, VZ 23/25为9mmX19, 24/26为7.62mmX25. 23/24为固定枪托, 25/26为折摺式枪托) 这一系列的枪械, 发明了一个新式的伸展枪栓(Telescoping Bolt)的概念. 其枪栓的枪栓面不像其他枪械一样在枪栓的最前端, 而是在枪栓的内部, 因此在作业过程中, 直线距离大为缩短. 这一类型的设计, 使得冲锋枪可以采用较长的枪管, 增加弹头初速. 美制M3A1的枪管是8寸, 而VZ 23是11.8寸, 全长反而较短. 击发时, 枪栓包裹枪管, 一来可以保护射手, 最重要的是对枪匣强度的需求, 大为减少. 同时在枪重的分配上, 也较均衡, 使射手在瞄准目标时, 使用起来更为自然.

以色列的盖耳少校(Uziel Gal), 在1951年, 受到捷克冲锋枪伸展枪栓的启发, 同时因为以色列及巴勒斯坦地区原为英国属地, 以色列建国后部队中有相当多数量的史坦轻机枪, 他也采用了先期击发的方式, 合并两者的优点, 制出一代名枪乌兹. Uzi不但是盖耳少校的名字, 在希伯来文中, 意为力量, 作为武器之名, 十分恰当.

 
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美国从1979年起, 开始进口民用的半自动乌兹卡宾枪. 除了枪管16.1寸较平常长之外, 内部也做了许多改变. 半自动型号采用闭膛射击, 全自动为开膛, 半自动型号采用浮动撞针(Floating Firing Pin), 全自动为固定撞针,  半自动型号采用直线枪膛室, 全自动为斜面枪膛室. 因此两者的零组件并不是完全能相互通用. 随便交换会产生严重的危险.

VZ 23采用的伸展枪栓, 影响后来许多冲锋枪的设计. 其中有名的除了Uzi之外, 还有美国人茵格伦(Gordon B. Ingram, American Armament Company生产, 已倒闭), 所设计的M10/M11 茵格伦冲锋枪, 其射速可达1200发/分. 台湾仿制而称为T77. 这一类形的武器, 中国称为微形冲锋枪, 因为在俄国/解放军的战术观念中, 突击步枪属于冲锋枪而不是步枪. 所以SKS在中国称为五六式半自动步枪, AK-47称为五六式冲锋枪. 德国人二次大战时, 称冲锋枪为自动手枪(Machine Pistol). 观其名称, 可以略见其配发武器背后的战术思想. 美国人在第二次世界大战时, 除了步枪, 冲锋枪之外, 又多了一个卡宾枪, 孰是孰非, 见人见智.

三. 瓦斯气体(Gas Operated): 将子弹发射时的瓦斯气体, 由枪管引导出来, 用这种高压气体来推动枪栓, 以达成自动作业的目的.

大部分的现代步枪采用这种作业方式. 瓦斯作业型的枪械可依瓦斯口的位置和瓦斯的用法来区分. 沙漠之鹰(Desert Eagle)手枪, 在枪膛部位采气, M-14和FAL的瓦斯口在枪管中央, M1 Garand则在枪口附近. 有的枪械将瓦斯管置于枪管之上, 如AK-47, FAL等. 有的在枪管之下, 如M1, M1 Carbine及M-14等.

气体的运用又分成直接和贡杆推动两种. 直接瓦斯推动最有名的是瑞典的Ljungman AG42B和美国的AR-15系列枪械. 瓦斯气体由一导管引到枪栓连动座前, 用高压瓦斯气体喷射的力量来操作枪栓连动座.

 
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这个作业方式的优点是相对性的零组件少, 制造容易, 射击过程中机械动作少.
这个作业方式的缺点是枪机很容易受污染, 因而造成不闭锁或不开膛的结果.

更多的设计是利用高压的瓦斯气体推动一个活塞, 然后再推动推杆(Tappet)或是直接由瓦斯杆(Operating Rod)推动枪栓连动座. 这个方法的零件最多, 制造起来也最复杂.

 
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这个作业方式的缺点是零件多, 活动的零件也多, 可能在射击的过程中造成重心的移动, 影响精度. 例如AK47, M-14和FAL等. 当俄国在1958年要发展SVD (Snayperskaya Vintovka Dragunova)狙击步枪时, Evgeniy Fedorovich Dragunov便将AK47的直接贡杆作业, 改成了瓦斯活塞作业, 减少内部零件的移动, 以改善精确度. 俄国在1963年正式采用SVD.

按贡杆移动的距离又可以分为短行程和长行程两种作业形式. 短行程一般指的是枪栓后退的距离小于子弹全长. 反之为长行程.

捷克在1952年采用的VZ 52步枪(VZ是Vzor的简写, 在捷克语中是型号的意思, 另外常见CZ, 是Ceska Zbrojovka of Uhersky Brod的注册商标, 有民用手枪生产如 CZ 75, CZ 85, CZ 97等, 另外捷克军队也有VZ 52手枪, 与步枪不同, 一般误称为CZ 52. VZ 52步枪使用7.62X45mm, VZ 52/57步枪使用7.62X39mm), 则使用另一种方法来运用瓦斯汽. 在枪管的外面, 有一个套筒, 瓦斯汽体泄出后, 在套筒中产生压力, 前方堵死, 当压力提高时, 套筒会向后推, 因而推动枪栓. 这是将套筒当成贡杆的用法. 这个作业方式曾用在二次大战时德国设计的Mkb 42W上, 是在研发Stg 44过程中, 由华特(Walther)厂提出的一种原型枪, 华特厂也曾在民用市场上销售这一类型设计的猎枪. 其缺点是制造工艺需求较高, 德国的Stg 44后来采用较简单的瓦斯贡杆设计.