步枪原理 枪火:再说63式步枪 自动原理一度领先世界 结局令人扼腕叹息

栏目:娱乐 2021-09-16 17:23:56
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作为国内总体设计最成功的枪族代表作品,81式枪族在79年开始下达研制任务,81年只用了两年时间就定型了。在延续AK家族材料工艺体系的前提下,保证了可靠性,精度性能明显提升,原AK家族的辅助功能和人机工程学的缺点也明显改善。

图:63式步枪爆炸

图:63式步枪的核心部件

虽然81式火炮的研制过程如此顺利,但其中一个关键点是其核心运动原理的设计在国内并不是第一次提出,而是已经经历了一次完整的型号研制——即63式步枪,在战斗前就紧急停产拆解。

1: 63步枪绝不是全自动的56.5步枪,后者注定性能极差

无论是国内还是国外,很多人因为外观相似,误以为63式步枪是56式半自动全自动改进型。事实上,这种步枪的内部结构与AK47型和81型完全不同。

63式步枪的R&D始于20世纪50年代。之所以开发这款步枪,是因为中国56式半步枪难度太大,56式突击步枪中的精度太差。50年代的解放军,全军都在战场上,不可能满足于56拳的精度。两种型号的56炮发射的子弹相同,但初速和威力相差很小。如果56炮在单发状态下的精准度能和56半自动步枪相当,就没必要保留56半。

图片:标准56式半自动步枪

图:中国近年出口的56支半步枪,枪柄小,弹夹30个,通常是突击步枪的典型特征

与很多人的直觉相反,半自动步枪在核心结构上其实比全自动步枪更复杂。因为枪械的射击状态是最基本最简单的自动循环过程。半自动拍摄功能是在此基础上增加的高级功能。它增加了单发、抗铁等额外部件,使得即使射手不松开扳机,枪械也能自动切断枪机后坐/再入的往复循环,使枪械停留在装弹等待射手松开扳机再次开火的状态。

图:具有半自动功能的AK47速机。PK机枪的核心设计源于AK47的放大变形。

图:苏制PK系列机枪的速慢机没有单发半自动功能。卡拉什尼科夫为了提高可靠性牺牲了半自动功能,拒绝将AK47速机移植到PK机枪上,并在20世纪20年代使用机枪上的发射/保险机构来扭转历史——因为结构最简单,故障概率最低,制造最便宜。

这就是为什么很多早期的机枪速度和慢机设计只有两个可选功能:安全/重复-结构简单,成本低。这也是为什么有些半自动武器,在“单连”故障状态下,会变成全自动连发武器的原因——比如,如果64手的射击针生锈致死,就可能发生这种故障。

因此,在理论层面上,保持56-半的基本设计不变,修改发射/保险机构,在快慢机上增加自动射击功能,是完全可行的。事实上,如果枪的某些零件,如锤子,使用时间长,磨损太多,不能及时更换零件,枪完全有可能是单连的。

如果有人通过切割等加工手段,故意使关键部件人为磨损,使枪械稳定地处于这种“有故障”的工作状态,那么半自动武器就可以成功地转变为全自动武器。在允许民众持枪的国家,枪手以这种方式非法改装全自动武器,通常是重罪,一直是枪支管理的核心问题。

图:偏置锁紧螺栓上下摆动原理的动画。56式半自动步枪枪栓的动作过程颇为相似,可供参考。注意螺栓开合过程中的摆动和冲击

图:SKS步枪枪机螺栓上下偏移,一侧受力

由于SKS/56半步枪的原始设计,不打算为士兵提供自动射击功能;因此,在螺栓的设计上,采用了材料和工艺要求较低、价格较便宜的单侧偏置锁紧设计。

在这种设计中,由于受力严重不平衡,在枪支连续射击的状态下,由于枪支尖锐连续的侧面撞击,枪口的摆动幅度会大大增加,子弹的射程也会急剧增加。但是,如果只要求半自动射击的功能,对单发精度的损害并不明显——当然,这是根据三四十年代苏联步枪的性能要求。

当时国内强烈的初衷是寻求一种“步射合一”的步枪,在连发精度好的前提下,要做出全自动功能的56发半改装很难满足军队的要求。所以,有了新原理的新枪,别无选择,只能另起炉灶。63式步枪诞生了,但直到81式步枪才真正成功。

二:63步枪内部动作原理的设计选择一直走在世界前列的同时

在当时国内能找到的参考型号中,最能保证精度,尤其是连发精度的步枪枪机设计,来自连发一塌糊涂的56式突击步枪。AK47的核心设计是美国M1·加兰步枪自动机的衍生产品。

M1是第一次世界大战后设计的,受美国精确射击文化的影响。因此,设计之初的重点是兼顾射击精度和半自动功能,这使得该枪采用了旋转锁紧螺栓设计,其设计和加工难度明显高于20世纪初的同类原理型号。

图:旋转锁紧螺栓的原理图。在整个锁紧过程中,运动部件的质量围绕筒体的轴线运动,受力是对称的。运动过程中的稳定性非常好,在各种锁定原理中对精度的损害最小。注意与上面偏置螺栓运动图的对比。

图:AK的枪采用长冲程活塞原理,所以枪架前端固定有活塞杆,两者共同构成一个整体

图:AK机枪继承了M1步枪的双凸笋锁定设计,根植于20世纪30年代美国机械工业所支持的“精度/成本”折中水平

当M1的自动机系统不断改进,最终演变成AK47核心机构时,虽然卡拉什尼科夫在设计上过于强调可靠性,精度很差,但螺栓本身的精度潜力依然很大。在63式步枪的自动原理设计中,枪栓的设计是基于AK47枪栓。

图:与63式步枪相比,81式步枪的设计特点非常明显

图:63式步枪的导气调节器和活塞杆。注意活塞杆和缸筒的高度差很小。81式步枪继承了这一设计特点

在导气系统上,选择精度性能更好的SKS步枪作为参考依据,继承了短行程和活塞杆尽可能靠近枪管的特点;为了提高射击精度,在63式步枪中引入了导气调节装置。虽然20年后的具体设计有所不同,尤其是导气调节装置和活塞已经完全重新设计,但核心思想完全被81式步枪继承。

理论上讲,如果有足够高的设计制造水平作为基础,并且活塞系统具有足够高的优化程度,即使是不可调和的简化结构设计,也能达到精度、可靠性等多种性能要求。但目前枪械的设计制造水平无法满足这一要求——随着——HK416家族的发展,增加了具有调节功能的导气系统,本质上无法兼顾无消声器和无消声器两种工况。

图:AR枪式多凸笋结构,锁定过程更流畅、更一致;设计制造成本高,精度性能好,体现了上世纪五六十年代美国机械工业水平下的“精度/成本”折中。目前大多数先进的现代步枪,甚至在G36到SCAR、G433等非AR型号中都移植了AR枪机的这种设计,作为精度性能的核心保障之一。

当时63式步枪在自动原理选择上的优势也处于全球前列水平。只要元器件设计不断完善,就有优秀的精密性能发展空间。

到目前为止,这条技术路线仍然是步枪最好的两个选择之一。与另一种最佳选择——吹气原理相比,它在精度潜力和重量/尺寸控制方面较弱,但对复杂使用条件和劣质弹药的适应性更强。

欧洲枪械大国同时引进的捷克VZ58步枪、德国G3步枪、比利时FAL步枪等部分型号的63步枪,在关键核心设计上严重落后。

图:HK公司从G3到G433步枪发展的历史,就是动作原理放弃核心设计几十年,向“可调短行程活塞”妥协和叛逃的历史

自上世纪八九十年代以来,这些原本的核心原则在新式步枪中无一例外地被完全抛弃。其近年来成功的代表车型均为短行程活塞+螺栓旋转锁止,包括捷克的CZ805系列、德国的G36/HK416/G433、比利时的SCAR。除了G36和HK416家族的早期车型,这些车型的导风系统都是可调的。

图:2004年,中国决定模仿AN-94技术作为下一代型号,取代95步枪;幸运的是,没过多久这里就做出了决定,AN-94在2005年因为严重的可靠性问题被俄军拆除。中国步枪的发展足够幸运,避免了巨大的天坑迂回。

63式步枪在新中国枪械发展史上有着非常特殊的意义:自问世以来,包括95式在内,我国自上世纪50年代以来,在步枪基本自动原理和锁定结构的选择上,没有出现过方向性的失误。然而,先进的内部运动原理并不能掩盖63式步枪整体设计的严重落后。即使没有严重的产品质量崩溃,79年后这款枪也不可避免地会彻底从主力中淘汰。

3: 63步枪原设计最大的问题在于缺乏前瞻性的用户概念

在63式步枪的设计中,有一个人起到了关键作用,那就是华东工程学院负责指导自动武器结构强度研究的博士生导师余。

余的父亲是民国时期河北医科大学的德国教授,家庭文化很好。1936年赴法国留学,在里昂大学获得理学硕士学位,在巴黎中央技术与制造学院获得法国国家工业制造工程师证书。他于1945年回到中国,1987年退休,2004年去世。

图:余,1944年,巴黎

余在欧洲留学期间的高水平教育,使他在机械结构原理方面有着非常广阔的视野,并没有盲目屈从于苏联专家的权威。虽然他没能挽救63式步枪因57年开年以来巨大的环境影响和轻武器工业整体水平的疲软而被拆解淘汰时的过早命运,但他为中国自动步枪的发展开了一个好头——从一开始,他就在选择内部核心运动原则上走上了最正确的道路。

事实上,63式步枪失败的根本原因是用户在50年代后期的使用理念过于落后。虽然步兵技能的重点是200米内的艰苦工作,但“步枪”的概念,包括操作模式和外观接受模式,都停留在二战中期STG44出现之前的水平。

这使得63式的设计,虽然内部动作原则上是针对突击步枪的,名义上强调“分步集成”;但在真实态度上,与步枪融入“冲锋枪”的设计特点非常矛盾。相反,强烈要求保持已经明显落后的传统步枪的结构特征——对刺伤的要求。

图:M14步枪犯了一个与63式步枪非常相似的错误,很快在越南战场上失去了主力步枪的地位

这一点在供弹方式的选择上尤为突出:一方面,63式选择了大容量弹匣代替原来的固定弹匣进行供弹;然而,他们坚持保留旧步枪的特点,他们可以直接从枪管顶部向弹匣供应子弹。不接受小枪柄,在枪械上使用不可分离的单功能刺刀等。,都是基于相同因素的设计选择。

简单总结一下63式的设计得失,核心问题是它试图在被时代淘汰的老式传统步枪——SKS的框架下实现现代突击步枪的基本功能,两者之间的冲突从根本上说是不可调和的。即使内芯设计正确先进,仍然会因为整体设计的陈旧落后而被淘汰。

图:美国M14精确射手步枪,从库存M14中挑选改装而来

63式失误不是个例——M14和63式步枪年龄相仿,失误很常见。但M14口径大、精度高、射程远,从未遭遇设计/制造崩溃。因此,在战场上被证明不能胜任主战自动步枪的定位后,它仍然可以调整角色,进行精确改装,提供中远程精确火力,这对于63式步枪来说是不可能的,也是可能的。

结局:63式步枪的崩溃、神话和悲哀

虽然63式步枪在1979年边境战争中仍有少量使用,但在战前被紧急拆除。导致拆枪的直接问题是在“两参数一变三结合”为代表的社会运动背景下,设计失控,制造和质量管理在全国范围内失控,导致故障率和事故率居高不下。

这不是63式步枪家族的问题。整个六七十年代是中国军工产品质量最差的时期。比如原航空空工业部发动机管理局局长胡的回忆文章中提到,当时部队的主力——涡喷6发动机,其翻新寿命缩短到只有25小时,“提前有1万台涡喷6发动机返厂进行故障排除翻新”。相比之下,63式步枪的问题根本不值一提。

63式步枪以不体面的方式离开了我军的主要装备序列。然而,仿佛是为了洗掉它的污点,国内军界流传着许多无稽之谈的神话——比如,“63式步枪在人体上打出来的洞远远大于56.5和56划,成为战场上的特色”,“越南军队在300米外交替开火,封锁武器炮位,20分钟内击毙6名机枪手”等等。

如果说设计制造体系的全面崩溃是63式步枪前30年最大的悲哀;那么,63式步枪在选择其内部动作原理上的成功,以及对我国后续枪械研发的巨大积极影响就没有提及,但其亮点只能在虚构的段落中找到,这大概是63式步枪近30年来最大的悲哀。

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