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浅析:步枪弹丸设计 如何兼顾精度与威力 膨胀效应加大制止能力

hawk26 hawk26讲武堂 2023-07-04

本文为《枪械与弹药(Guns&Ammos)》杂志刊登的《步枪弹丸设计(Rifle Bullet Designs)》一文,作者为Hornady公司首席弹道工程师Dave Emary,本人翻译给大家分享。



每逢夏末秋初,猎人们都会走向田野,在他们出发之前,每年例行的争论都围绕着哪种弹药,准确地说就是哪种弹丸最适合狩猎。笔者认为有必要介绍一下不同类型弹丸的特点,以便大家为下一个狩猎季节做好准备。

弹药制造商做得很出色,新型弹药都有醒目的名称或缩写,比如联邦Edge TLR、Hornady ELD-­X、雷明顿HTP“铜(Copper)”、西格绍尔HT、温彻斯特“猎鹿季(Deer Season)”XP,如果您在网上搜索弹药的型号,那么复杂的名称列表可能让您头晕目眩。

话虽如此,实际上只有几种类型的弹丸设计。接下来将介绍步枪弹丸设计的顶层分类,根据用途选择最佳弹丸的考虑因素,以及每种弹丸设计的利弊。笔者还将介绍一些设计特点,以供不同应用领域进行考虑。


55格令全被甲弹丸(FMJ,Full Metal Jacket)

步枪弹丸可以分为两个大类:被甲弹(Jacket)和实心弹(Solid)。被甲弹丸由金属被甲(又称套筒Sleeve)和弹芯构成,制作被甲的常见材料是铜合金和镀铜软钢。弹芯通常被压入被甲中,一些军用弹丸采用软钢芯。部分被甲弹丸是结合弹(Bonded Bullet),即弹芯通过特殊加热工艺与被甲结合得更紧密。


Hornady InterLock弹丸,7mm 162格令,属于软尖弹,采用船尾弹底设计,命中目标后会膨胀

被甲弹丸有多种类型:全被甲弹(FMJ)、空尖弹(JHP)、软尖弹(JSP)和分隔弹(Partition)。大多数被甲弹丸都有一些可以改善性能的设计,例如聚合物(又称“弹道Aka Ballistic”)尖端和船尾形弹底。许多弹药制造商拥有旨在提高性能的优化设计,并据此申请了商标,其中一个例子就是Hornady InterLock。


Speer TMJ弹丸,整体被铜被甲包裹,完全没有裸露的铅

全被甲弹由坚固的被甲包裹铅芯或软钢芯,没有裸露的铅。通常弹丸后部是开放的,不过也可以发现铜被甲完全包裹铅芯的设计,Speer TMJ弹丸就是典型的例子。

全被甲弹是最早的被甲弹丸设计之一,19世纪后期逐渐发展成为满足军事条约的非膨胀弹丸。常见的商业全被甲弹丸通常为0.22英寸或.30英寸,并模仿军用弹丸的设计。

商业全被甲弹丸通常精度较高,但无法提供更好的狩猎性能(即无法膨胀)或竞赛级弹药的高精度。军用设计的全被甲弹药(即后收口弹丸,弹丸底部裸露铅芯)通常在精度方面存在很多不足,商业全被甲弹丸通常是用在不希望发生弹丸膨胀的场合,例如狩猎皮毛动物或者小型射击竞赛(即对精度要求不高的赛事)。

全被甲弹丸还包括专为狩猎大型猛兽而设计的重型弹丸,这类弹丸通常带有厚重的铜被甲或覆铜钢被甲,内部为硬质铅芯。这样的弹丸旨在避免受到撞击时产生严重变形,以保持其全部重量(即不会发生破碎)从而提升穿深。通常,这类弹丸都有大而钝的弹尖,可以最大程度减小撞击到骨头时发生的变形。


SIERRA空尖弹,168格令

空尖弹(HP,Hollow Point)

空尖弹丸的尖端内部没有任何弹芯,这种弹丸通常有相当薄的被甲。弹丸前端的空尖结构起到几个作用:被甲中的空腔让弹丸重心靠后,这样在中近距离射程具有了一些精度优势;弹尖内没有任何金属材料,这样可以使弹丸尖端或主体结构更紧凑;与软尖弹(SP)相比,空尖弹的空气动力学性能更出色。


尽管SMK与SGK整体设计非常近似,但由于后者被甲开孔较大,因此膨胀作用更明显

如果弹丸尖端的被甲未到极尖位置就稍微开放一些,则可以在高速和低速情况下,命中目标时都能具有相当的膨胀能力。空尖弹的被甲在尖端只有极小的开孔时,命中目标后不会膨胀,但也不会像全被甲弹丸那样具有很强的穿透力,也不会沿着穿透目标的路径上的某个点发生横滚,总之,这样尖锐的空尖弹具有非常不可预测的终端性能。

最后,由于弹尖是金属材质,空尖弹在射击过程中,不会因为后坐力的关系与弹匣(或弹仓)内壁发生碰撞之后,造成弹尖形状发生改变,这点与软尖弹和某些聚合物弹尖的弹丸不同。后者经常由于以上的原因,造成弹尖变平,从而影响弹道轨迹和终端性能。空尖弹主要用于精度射击和狩猎小型猎物。


软尖弹(SP,Soft Point)

软尖弹是膨胀被甲弹丸中最古老的设计,19世纪末诞生以来一直存在。软件弹与空尖弹相同,都采用前收口制造工艺,顶部裸露的铅芯经过挤压,与被甲前端外部轮廓衔接形成弹尖。弹尖顶部为圆角,防止较软的弹尖因为磕碰发生较大变形。


当软尖弹击中目标时,裸露的弹尖开始挤压变形,并迫使被甲破裂导致弹丸发生蘑菇状膨胀。软尖弹并没有其它膨胀弹丸那样突出的杀伤效果,但它们依旧出现在市场上,因为它们很有效。


软尖弹可能射击精度非常高,在适中的射程内具有不错的终端性能,这种弹丸通常是成本最低的狩猎弹药。但是,它们可能会不时发生被甲与弹芯分离的情况,这会降低终端性能。

以笔者经验,软尖弹在剩余速度610米/秒时能够可靠膨胀,如果剩余速度远低于此,软尖弹的效果就会像全被甲弹。如果您是业余猎人,并且通常在中等射程(229~274米)狩猎,那么软尖弹可以满足您所有的需求,而且成本比其他弹药更低。


分隔弹(Partition)


分隔式被甲弹丸是老约翰·诺斯勒(John Nosler,Sr.)上世纪40年代后期研发的,这种设计从圆柱状的铜毛坯开始,并向两端收口,因此被甲在弹丸中间具有坚固的隔板。弹芯被压入被甲的两端,弹尖部分的形状与传统的软尖弹设计相同。


这种弹丸凭借较大的整体强度,具备较高的穿深,比传统的软件弹更好的重量保持能力,在一段时间内树立了新的标准。多年来,通过键入和添加弹尖对其基本设计进行改进,但这种分隔弹仍可以具备非常好的终端性能。但是,这种弹药获得最佳的精度水平可能有些困难,而且由于制造难度较大,分隔弹可能会更贵一些。


为什么反装子弹头?露铅弹丸特殊设计 军事小说经常犯这样的错误



Hornady DGX结合弹,300格令

结合弹(Bonded Bullet)


结合弹通常采用两种方式制造:第一,用熔融状态的铅填充到被甲内部,第二,用电化学方法在铅芯外部镀上其他金属。某些结合弹丸的制造都有一些特殊的方法,尽管与以上两种方式有所区别,但以上提到的都是最基础的制造方式,其他方法都是在它们的基础上进行改进的。由于这种加热的特殊制造方法,被甲与铅芯不能分开,但会作为一个整体发生变化和膨胀。这导致这种弹药有较高的强度,具有很高的重量保持能力,通常优于90%,它们还经常具有非常高的穿深,但达不到实心弹那样的程度。


由于制造过程中经常会加热,因此结合弹通常具有较厚的被甲。结合过程中,熔融的铅会使被甲退火至相对较软的状态,因而被甲必须做得很厚,才能达到所需的强度。

结合弹通常采用柔软的纯铅芯,因为铅合金不会与铜被甲结合。当猎杀具有坚韧表皮的大型动物时,结合弹是一个理想的选择。猎杀这些动物需要弹丸具有较高的穿深,并且终端性能必须非常可靠。结合弹往往不如未结合弹射击精度高,这是因为被甲较厚,因此很难获得同心被甲。但是,笔者从未见过这种结合弹无法满足您狩猎所需的射击精度。结合弹通常是最昂贵的弹药,因为制造过程很复杂。

注:结合弹是狩猎专用弹丸,国内很少有这类弹药的介绍,因此本人并不知道它确切的中文名称,如果有专业人士知道这种弹丸的准确译名请不吝赐教,谢谢!


G9黄铜实心弹,169格令

实心弹(Solid Bullet)

实心弹通常是一块实心铜合金制造,通过车床旋转加工或用传统的压弹机挤压成型。实心弹可以是一个完全的整体,也可以在弹尖处加工出一个类似空尖弹的空腔,为避免这样的空腔影响到射击精度,会加装一个聚合物弹尖。


巴恩斯TSX弹药,为减少弹尖空腔对空气动力学性能的影响,增加了聚合物弹尖

后一种实心弹由巴恩斯弹药公司(Barnes Bullets)的兰迪·布鲁克斯(Randy Brooks)2003年完成研发的,旨在用于狩猎的可控膨胀弹丸。用于狩猎的实心弹包括巴恩斯弹药公司的三冲击膨胀弹(TSX,Triple-­Shock Expanding),联邦弹药公司(Federal Premium)的铜奖杯弹(Trophy Copper),Horady的镀金金属膨胀(GMX,Gilded Metal Expanding),Nosler公司的膨胀尖端弹(E-Tip,Expanding­Tip),温彻斯特弹药公司极点弹(EP,Extreme Point)。以上这些都以高效率的狩猎弹药而著称,重量保持能力接近100%,并具备有效的穿透力。

当人们抱怨实心弹太轻时,笔者想提醒他们,击中目标后这种弹丸不会失去重量,其最终的弹丸形态比重得多的铅芯弹丸相同状态时的重量更大。7.62mm口径150格令实心弹的终端性能与190格令的铅芯弹丸相同,因为后者在击中目标后会损失其重量的30~35%。实心弹通常有些贵,因为它们绝大多数的材质都是铜,铜比铅要贵。

当然,实心弹的射击精度并不像某些人想象得那么高,不过笔者还真的没有遇到过精度不好的实心弹。

当使用实心弹狩猎时,需要特别小心:确保周围没有其他动物站在要射击的目标后面,因为实心弹通常具有很大的穿透力,很可能会击中两只动物。以笔者的经验,大多数实心弹在400~500码(366~457米)射程上能够可靠膨胀,带聚合物弹尖的实心弹会再远100码(91米)的射程,能够可靠膨胀。

注:欧美狩猎强调一枪致命,这样可以减少动物的痛苦。如果发射实心弹打中两只动物,后面一只动物极大可能只是受伤。这样必然增加了动物的痛苦,对于射手而言会面临同伴的指责,甚至是猎场方面的惩罚。


图说:加拿大华人分享狩猎黑熊经历 250米之外一枪致命



Hornady ELD-M聚合物弹尖,178格令

弹尖和船尾(Tips&Tails)

让我们讨论一下弹丸的弹尖和船尾设计。聚合物弹尖是诺斯勒公司(Nosler)研发,并于1989年推向市场的。它们曾经是,现在仍然是一个非常好的创意。

聚合物弹尖可以较大幅度增强弹丸的性能:首先,它们在弹丸尖端的直径较小,这样有利于改善空气动力学性能,并有助于保持飞行速度和弹道。其次,由于采用聚合物模压制造的弹尖,每个批次的规格都非常统一,安装到弹丸上又可以与整体线条融合得非常好,这都提高了弹丸性能的一致性。

最后,但并非不重要的是,采用正确设计的具有聚合物弹尖的弹丸,其聚合物尖端后端会有空尖结构。当击中目标后,聚合物弹尖会因为阻力进入被甲内部,这样能够确保弹丸快速地可靠膨胀。这类弹丸具有比软尖弹更出色的保持速度和更快膨胀的能力,同时能够在较低的速度和更远的射程时,可靠地膨胀。


联邦Edge TLR,铅芯比例并不高,有效保证了膨胀之后依旧有较高的重量保持性能

典型的带聚合物弹尖的弹丸在549米/秒的速度时,能够可靠地膨胀。联邦 Edge TLR和Hornady ELD-X等新设计的弹丸,可以将膨胀速度降低到457~488米/秒。这两种弹丸具有极高的空气动力学性能和极低速度时的终端性能,这确保了它们在极端射程时也能够具有出色的表现。


采用船尾设计的弹丸,通常都是追求中远射程的性能

多年来,船尾设计被歪曲了很多。这只是一种弹丸降低飞行阻力的设计,但是仅在一定速度范围内有效。尤其是当弹丸速度降低到610米/秒以下时,船尾才能发挥很大的作用。同时,船尾长度必须至少有弹丸直径的一半,并且具有8°或更小的角度才能产生很明显的效果。您可能看到许多弹丸具有非常短或很倾斜的船尾设计,其实这种弹丸与通常的平底弹丸相比,实际上没有任何的空气动力学优势。


在某些枪械上很难发挥出船尾弹药的优势,笔者发现不喜欢船尾弹丸的步枪,通常使用平底弹丸时会发挥更好的射击精度。如果您狩猎时的射程通常为250~300码(229~274米),那么您从船尾弹丸上获得的效果将很小。以笔者的经验在300~400码射程的情况下,您无法感觉到弹道高度差0.2英寸(5.08mm)和0.8英寸(20.32mm)之间有什么差别(弹丸速度保持较好,弹道高度差就会较小)。因此,在这样的射程内,船尾弹丸的保持速度优势没有任何意义。但是,对于远距离射击(500码以上)而言,具有船尾设计的弹丸对弹道和保持速度的影响会越来越大。


综上所述,市场上的弹丸设计之间存在差异,搞清楚它们的优势可以帮助您,确定究竟哪种弹丸类型最能满足您的需要。同时避免您花钱购买实际使用中不需要的某些功能。



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