美军新型M855A1小口径步枪弹初探:小口径步枪弹
时间：2020-03-03 07:40:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
2010年6月，美国阿连特武器（ATK）公司下属的皮卡汀尼兵工厂宣称，第一批新型5.56毫米M855A1步枪弹已经发放到正在阿富汗作战的美军士兵手中。这标志着美军新一代小口径步枪弹正式浮出水面。但从其编号来看，M855A1只是现役M855枪弹的改进型，口径和外型尺寸都未发生变化。一向财大气粗的美国为什么不采用全新的高技术枪弹？M855A1相对M855又有着怎样的变化？本文将为您解开这些谜团。
美军小口径步枪弹发展简史
美国是现代小口径突击步枪及其弹药的发源地。在上世纪60年代之前，美军的主力枪弹是7.62×51毫米NATO步枪弹。这种枪弹虽然威力较大，但重量、体积和后坐力也很大，在步枪上连发射击时很难控制，除了第一发，接下来射出的枪弹均无法保证精度。当美国率先研制并装备了5.56×45毫米M193新型小口径步枪弹后，因其具有重量轻、初速高、弹道低伸、近距离杀伤力大、后坐冲量低、点射精度好等突出优点，很快掀起了席卷全球的小口径化浪潮，将各种发射大威力步枪弹的老式步枪淘汰致尽。20世纪70年代初，前苏联也紧跟潮流，自主设计了5.45×39毫米小口径步枪弹，将小口径化进程向前推进了一大步。同时，很多国家都开始了研制各自小口径步枪弹的工作，其中比较成功的有英国4.85毫米步枪弹和德国4.6毫米步枪弹等。不过，除了一些前社会主义阵营国家采用5.45×39毫米枪弹外，在美国的影响或者说是压力之下，包括英、德在内的大多数西方国家目前列装的主要还是5.56×45毫米步枪弹。
M193步枪弹弹头采用黄铜被甲、铅弹芯，尽管初速接近1000米/秒，但其重量只有3.56克，受到横风和植被枝叶的影响时，经常会偏离正常弹道。同时，由于M193弹采用了较少使用的“弱稳定”设计，发射该弹的早期型M16步枪膛线赋予弹头的转速刚好满足后者在空气中稳定飞行的需要，一旦碰到目标，即使是很轻微的碰擦，都会导致弹头立即失稳，因此对有生目标具有较强的杀伤力。但该特性同时也造成了M193弹头容易受外界干扰而失去射击精度和穿透力的问题，这也是当初M16步枪和M193弹在越南使用时常因弹头侵彻力不足而饱受诟病的主要原因。从20世纪60年代后期开始，单兵防护问题日益受到重视，铅芯的M193弹头对付这类目标明显力不从心。于是，在上世纪70年代末，很多国家包括美国，纷纷开展了提高M193弹弹头效能的研究课题。其中，美国的解决方案是在M193弹的被甲尖部放入一个小型尖头钢芯，借此提高弹头的侵彻力，其他国家也都采用了基本类似的做法。美国研制的改进型弹药称为XM777，该弹弹头重量略轻于M193弹，但可以和后者保持通用。其最大有效射程达到800米，并且在有效射程内的侵彻力要优于M193弹。
M193步枪弹因其远距离侵彻力欠佳的固有缺陷，导致了其他西方国家的排斥，直至比利时研制出5.56毫米SS109弹和CAL小口径步枪系统。SS109弹的研制起于上世纪70年代中期，其最初型号SS101是独立研制的，弹壳与M193弹并不相同。该弹在小口径枪弹上首次采用了钢/铅复合弹芯结构，远距离侵彻力较高，可确保在800米处击穿带有内衬的美军M1钢盔。但考虑到M16已经广泛装备北约多国军队，如果发挥SS101的优点，在M193弹壳尺寸基础上研制出一种性能优良的新弹，显然会提高北约选择该弹的机率。同时，也更容易让其他使用M16系列步枪的国家接受。因此，后来的SS109弹进行了改进，确保弹壳尺寸与M193相同。SS109与XM777枪弹一同参加了1977―1979年北约开展的未来步枪口径选型试验，最终前者胜出并被确定为北约制式小口径步枪弹。美国不得不反过来引进和仿制该弹，改称M855弹，作为美军新的制式枪弹，配用在M16A2步枪、M4A1卡宾枪以及M249班用轻机枪等上，并一直使用至今。
SS109/M855步枪弹采用黄铜被甲尖头船尾形弹头，弹头内部前部设有经过淬硬处理的锥形平顶钢芯，后部为铅芯，钢芯前的弹尖部分有一个很小的空腔。为了提高远距离的侵彻性能，该弹适于用较短的177.8毫米缠距膛线发射，弹头转速进一步提高，在枪口初速943米/秒的情况下，可以在1300米处击穿美军制式头盔。不过，由于SS109/M855弹头在飞行中比M193更加稳定，因此也牺牲了一部分对有生目标的杀伤能力。在近距离内对有生目标的能量传递效果上，SS109/M855弹不及M193弹。尽管如此，由于小口径弹头初速较高，即使在近距离以及400米左右的中距离内，命中人体时也会造成较强的杀伤，整体效果还是要优于7.62毫米中口径枪弹。再加上弹道低伸、弹头飞行时间短、后坐冲量低等优点，SS109/M855弹很快就在北约国家中得到了普及。
美军最初主要将M855弹配用于M16A2自动步枪。该枪发射M855弹时枪口初速在940米/秒左右，可以较好地发挥M855枪弹的性能，不仅对近距离有生目标的杀伤力强，对远距离目标的侵彻作用也较好。不过，随着战场环境的变化，美军开始大量装备M4A1系列卡宾枪。该枪全长较短，非常适合携枪乘坐交通工具，在巷战中也更加灵活方便。不过，该枪的枪管较短，导致枪口初速降低到900米/秒左右，其弹道性能相对于M16A2来说也有不同程度的下降。同时，尽管M855弹头的初速和断面比能接近甚至超过部分7.62毫米大威力枪弹，但由于弹头重量轻，在远距离上的存能必然低于那些较重的弹头，造成远距离停止作用下降和对目标压制力降低的问题。这一点在地形开阔的阿富汗战场表现得尤为明显，M4A1卡宾枪的火力往往被AK-47自动步枪彻底压制，甚至导致部分美军士兵对该枪的性能产生了怀疑。
从MK262至SPC
为了提高5.56毫米步枪弹的远距离侵彻性能，美国海军陆战队率先采用了4.99克弹头的MK262型远距离狙击弹。该弹通过采用加重弹头的办法，显著提高了弹头动能。同时，由于这种弹头为铅芯、被甲、空尖设计，使得其近距离内对有生目标的杀伤力和停止作用也明显高于M855弹。MK262的第三个优势是其弹头是由民营弹药厂制造的比赛级产品，在射击精度上也高出普通M855弹一筹。不过，在战场上使用这种空尖弹头有违反《海牙国际公约》的嫌疑，同时它对于有防护目标的侵彻力还存在不足。在随后的2009年，美国特战司令部又推出了专为SCAR特战步枪配套研制的MK318 Mod 0式5.56毫米新型枪弹。该弹采用了一种重4克的空尖弹头，其弹头重量与M855弹基本相同，因此两者的弹道非常接近，可以直接使用原M855弹的射表，在使用上比较方便。其弹头结构较为特殊，主体由铜合金制造，前半部分的弧形部分较薄，内装有铅芯，弹尖为开放式非封闭结构。当弹头命中目标后，弹头前半部分会变形膨胀，而后半部分是与被甲一体的实心圆柱部分，不易变形，防止弹头过度膨胀变形而降低侵彻能力。同时，为减小弹体圆柱部分挤进线膛时受力过大，避免膛线挂铜，MK318 Mod 0弹头的圆柱部位加工有2道凹槽，以减少弹头嵌入膛线的长度。尽管MK262和MK318 Mod 0的性能在某些方面的确优于M855步枪弹，但是诸如前两者这样的枪弹都是从民用武器弹药公司采购而来的，其弹头设计也以提高精度和增强对有生目标杀伤效果为主，对于军用步枪弹需要对付多种目标的要求来说，并不完全合适。这也是这两种枪弹至今只是少量装备美军特种部队，而未能全面换装的主要原因。
5.56×45毫米步枪弹的尺寸空间相对有限，尽管通过增加弹头重量和改变弹头结构设计，其整体性能的确有所提升，但经过近40年的发展，其潜力挖掘似乎已经到了极限。美国的一些武器弹药公司因此另辟蹊径，他们看准了特种部队对步枪远射能力以及近距离停止作用的需求，决定研制一种新型大威力枪弹，同时控制尺寸，以便还能在M16系列上使用，并寄希望于美军特种部队的采购能够最终促使美军制式步枪弹的全面换装。在这种思想的指导下，雷明顿公司和军方人员共同合作开发出了6.8毫米SPC弹，而另一家名为亚历山大的武器公司开发出了6.5毫米格伦德尔弹。这两种枪弹的共同特点都是加大了口径，使弹头重量增加，同时加大了弹壳尺寸，提高了装药量，使弹头的枪口动能达到和7.62×39毫米中间威力弹相当的水平。而较小的口径又使前者的弹头初速远远高于后者，使得弹道同样较为低伸，以保持较好的精度。新弹采用较大口径和较重弹头，即使在枪管较短的M4A1卡宾枪上发射，仍具有较大的初始动能和终点威力，而这正是美军特种部队所需要的。6.8毫米SPC弹经过了美军少量战场试用后，其性能得到充分肯定，获得了高于M855弹的评价。至于6.5毫米格伦德尔弹，虽然弹道性能和精度比6.8毫米SPC弹更加优秀，但其研制厂商是一家规模较小的民用公司，并未引起军队太多的关注，一般只用于民间的精确射击比赛。不过，尽管这两种新弹都可以很好地在M16系列及类似尺寸的枪械上使用，但军方后来的态度并不像预想的那样积极，所有的采购仅仅是为了试验目的，并无任何替换5.56毫米枪弹的意向。因此，新世纪之初曾沸沸扬扬的新口径浪潮，在遭遇这样一番冷遇之后很快就偃旗息鼓了。
M855A1性能全面提升的奥秘
其实早在1996年，新型5.56毫米枪弹弹头的研制工作就已经在皮卡汀尼工厂开始了。最初的设计是采用钨弹尖、尼龙弹芯的铜被甲弹头。但钨加工难度大而且价格昂贵，而且这种金属对环境也有一定程度的污染，因此这一方案最终被否定了。后来又研制过一种采用硬质钢弹尖、锡铋合金弹芯的铜被甲前收口式弹头，经测试性能较为理想，但锡铋合金熔点较低，不到摄氏300度，高温下弹芯会出现融化，难以满足极限条件下的测试。为此，只好重新选择弹芯材料。有人想到了用铜合金代替，于是出现了一种改进型的弹头结构，它仅有弹体和硬质弹尖两个零件，全铜弹体为前部内凹后部实心结构，前部空腔内刚好装入硬质弹尖并收口形成完整的弹头。这种弹头结构简单，容易保证同轴度，而且后部的铜质弹体硬度较高，对增强侵彻效果有利。通过对软目标的射击试验发现，这种弹头在近距离命中软目标后容易分解成弹尖和弹体两部分，发生变形和破裂的机率较小，对目标释放的能量并不大。而当击中硬目标时，弹体前部又容易变形导致尺寸变大，影响了继续穿透的效果。
研制人员只好再次改进弹头结构，通过优化设计，将弹头设计成3个部分：最外层为前收口的铜被甲，尖部仍为锥形硬钢芯，下部则为完整的实心铜质弹芯。这种结构的弹头较好地解决了停止作用、侵彻力以及环保三个问题。当这种弹头击中软目标时，弹尖因受到较大的挤压力而使弹头发生偏转，进而使弹尖与被甲脱离，弹头被甲则会膨胀减速，但内部的铜弹芯则会由于惯性继续高速运动，进而与被甲脱离，于是弹头产生分离，大大提高了停止作用。而当侵彻硬目标时，弹尖会先进入目标，当较软的被甲碰撞到目标后会发生变形减速，但内部的铜质弹芯与被甲并非一体成型，会在惯性作用下继续推动钢芯前进，大大提高了侵彻能力。最终定型的这种M855A1枪弹又被称为EPR弹（Enhanced Performance Round的缩写），意思为性能增强弹药。
令人惊讶的是，新的M855A1弹头结构也解决了枪弹含铅的问题。美军非常重视步兵轻武器射击训练，每年士兵的实弹射击训练均会消耗掉大量弹药。而这些常规枪弹的弹头中均含有金属铅，在射击训练中，弹头碰撞标靶和目标区域后，会有不同程度的变形和破裂，使铅与空气接触，通过各种化学变化释放到自然环境中去，造成铅污染。虽然每一颗弹头内的含铅量并不大，但弹药消耗数量激增之后，积少成多，就不容小视了。根据官方公布数字，美军每年用于士兵射击训练而释放的铅约为2000吨。这个数字引起了美国环境保护组织的担忧，甚至发生过环保组织阻止军队训练的事情。因此，美军在新型步枪弹研制过程中，不光把枪弹的侵彻力和停止作用作为首要目标，同时将不含铅的“绿色”环保要求也放到了同等重要的位置上。这给新弹的设计带来了很大难度。
M855A1步枪弹的全弹尺寸并未改变，弹头重量也仍为4克，但弹尖涂色由原来M855弹的绿色改为钢芯保护层的青铜色，弹芯材料由原来的铅改为铜，而弹尖的钢芯更加坚硬。其发射药由原来的WC-844更换为新型的SMP-842，后者添加了除铜剂和火焰抑制剂，能消除膛线挂铜和减小枪口火焰。膛压、弹头初速的增加以及新型的弹头设计，使得M855A1的侵彻力提高一倍多。而M855A1对有生目标的杀伤力则和M855弹类似，不过前者明显提高了弹头的穿透力，对遮蔽物后的目标仍旧有较强的杀伤作用，不论在M4A1卡宾枪还是M16A2步枪上使用，均能提高枪械的有效射程。比如，对于9.525毫米低碳钢板，M4A1卡宾枪发射M855弹时最大穿透距离为150米，换用M855A1弹时，能提高到350米；M16A2步枪发射M885弹时最大穿透距离为250米，而发射M855A1弹时能提高到400米。此外，对汽车车门、挡风玻璃以及凯夫拉织物等目标物的侵彻实验表明，M855A1有着远高于M855的穿障后杀伤力。尤其是对于凯夫拉织物目标，M855A1的穿透距离达到了1000米之遥，并且试验中并未发生任何弹头被阻挡住的情况。这一实验表明，M855A1具备了穿透某些为了防护7.62毫米钢芯弹而设计的单兵防护装置的能力，大大提高了美军现有单兵武器的作战效能。
目前，M855A1步枪弹已经通过了军方高达100万发的极端测试，各方面的表现均令人较为满意。新弹最大的优点就是在M4A1卡宾枪和M16A2步枪上使用时，其弹道与原来的M855弹基本一致，士兵无需过多训练即能熟悉新弹的弹道性能和新的瞄准点。而2010年6月阿连特武器公司曾经宣称，该公司已经获得了3亿发M855A1步枪弹的订单。这也表明美军开始正式采购M855A1步枪弹。同时，阿连特武器公司正在利用M855A1的研究成果，研制7.62毫米M80A1“绿色”枪弹，以求替换现役的M80普通弹。
美国主流军用步枪弹的变化、选择及其启示
随着M855步枪弹即将成为历史，关于美军制式枪弹选型以及军用步枪口径变更的争论也随之告一段落了。美军最终选择的仍是M855弹的同口径改进型号，这也印证了大多数人的预期。毕竟对于制式步枪口径变更这样的问题，任何一个国家都会慎之又慎。既使象美国这样自建国以来几乎每隔一段时间就要参与一场大小战争的军事强权国家，至今装备过的无烟火药步枪弹也只有三大类：第一类是.30-06系列，第二类是7.62×51毫米NATO系列，第三类即是5.56×45毫米系列小口径步枪弹。当然，在此期间并不是没有变更新口径的机会，如在上世纪30年代美国新型半自动步枪选型时，就有一种性能较好的.276佩德森步枪弹。不过，考虑到.30-06步枪弹的大量库存和更换新口径后带来的风险，美军最终还是放弃了这一口径。
从战后的20世纪60年代开始，美国投入巨大的资金和人力，开展了规模庞大的轻武器研制计划，包括无壳弹、6毫米班组武器弹药、齐射弹药、火箭枪弹、箭形枪弹、U形折叠枪弹、多弹头枪弹和微口径枪弹等多课题、大范围、大深度的轻武器预研工作，诞生了一大批采用崭新原理和结构的枪弹和武器。尽管这些研究最终并未直接产生某种成果，能让美军感到有全部换装的必要，但通过这些范围广泛、课题新颖的研究，美国积累了一大批相关的应用技术，轻武器研制和加工水平从此迈上了一个大台阶。其中，很多成果都在日后的武器研制和改进工作当中得到应用，这种研究和探索工作甚至至今也未停止。其实，纵观美国近百年来的轻武器发展，都可以感受到对基础性科研工作的高度重视。美国人并不排斥新鲜事物，相反能够以最快速度接受。但他们更讲求实用，绝对不会盲目跟风。凡是轻武器装备，一般要是在各种技术和生产问题全部解决后才会正式列装。这一点在美军率先装备40毫米高低压发射轻型榴弹的过程中体现得淋漓尽致。
尽管M855A1步枪弹的弹壳尺寸没有变，仍然沿用了M855的 “旧瓶”，只不过装上了“新酒”，更换了弹头和发射药，便使5.56毫米口径重新焕发了青春活力。这种充分挖掘现有弹药潜力、用最小的代价去获取最大收益的思路，非常值得其他国家学习。虽然M855A1步枪弹并非适合所有的国家，但其外露式硬钢芯弹尖、铜质弹芯的结构设计还是有很大参考价值的――硬钢芯弹尖能减少侵彻目标时的阻力，而和钢芯同轴安装的铜质弹芯增加了弹头的断面比能，提高了终点侵彻效果。这种结构模式对于一些仍在大量使用老式枪弹的国家来说，在暂时无法研制和更换新弹种，同时又必须提高弹药效能的情况下，无疑是一种既节约成本又相对省事的解决办法。从这一点来看，无论M855A1长期装备还是只作为某种高技术新弹亮相前的过渡，都会在轻武器发展史上留有其一席之地。
（编辑/笔啸）
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