常見槍械自動原理漫談（三）

□楊文靖 李向東 林宏昌 杜飛

導(dǎo)氣式原理的出現(xiàn)

世界上第一支采用導(dǎo)氣式工作原理的機(jī)槍是勃朗寧設(shè)計的M1895機(jī)槍。M1895和馬克沁機(jī)槍相比質(zhì)量減輕了很多，不帶腳架全重只有15.8kg。據(jù)說，勃朗寧在猶他州打獵時，看到槍口火藥燃?xì)獯祫硬萑~，他意識到可利用火藥燃?xì)饽芰客瓿晒棥⒊闅さ葎幼?這成為了導(dǎo)氣式設(shè)計思路的靈感來源。另一種說法是勃朗寧受到馬克沁機(jī)槍的啟發(fā)，開始探索槍械自動裝填技術(shù)。他從溫徹斯特M1873杠桿槍機(jī)步槍入手，將其改成通過槍口進(jìn)行導(dǎo)氣的自動裝填步槍，1890年又制造了一種使用相同原理的機(jī)槍。隨后他把設(shè)計成果提交給康涅狄格州的柯爾特公司，內(nèi)容包括在距離槍口150mm處開一個導(dǎo)氣孔和為避免過熱而采用加重的槍管?？聽柼毓疽源藶榛A(chǔ)生產(chǎn)出M1895機(jī)槍，該槍在距離槍口約7英寸（178mm）的槍管下方開導(dǎo)氣孔，擊發(fā)后火藥燃?xì)饨?jīng)導(dǎo)氣孔沖擊位于槍管下方的回轉(zhuǎn)杠桿，杠桿向后下方旋轉(zhuǎn)，并通過與之鉸接的活塞連桿驅(qū)動槍機(jī)開鎖、后坐。槍機(jī)后坐到位后，在復(fù)進(jìn)簧作用下復(fù)進(jìn)。

柯爾特M1895機(jī)槍是世界上第一支采用導(dǎo)氣式工作原理的機(jī)槍

柯爾特M1895機(jī)槍槍管底部的導(dǎo)氣孔

能單手提起的超輕型馬克沁機(jī)槍通過套筒上的4個開孔散熱

不甘心被超越的馬克沁隨后對自己的機(jī)槍進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出超輕型機(jī)槍，不帶腳架質(zhì)量僅為12.5kg。這種超輕型機(jī)槍去除水冷裝置，通過套筒上的4 個開孔散熱，是一支氣冷式機(jī)槍。該槍連續(xù)射擊時槍管會嚴(yán)重發(fā)熱，火力持續(xù)性差，據(jù)說只能連續(xù)射擊400發(fā)，因此其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)沒有水冷式機(jī)槍廣泛。

霍威爾半自動步槍最明顯的特征是槍身右側(cè)有一根長長的管子

紅圈所示為霍威爾半自動步槍的導(dǎo)氣箍

導(dǎo)氣式走上歷史舞臺

19世紀(jì)后期至20世紀(jì)前期，人們對導(dǎo)氣式（Gas Operating）自動原理做了很多探索，當(dāng)時一些設(shè)計人員把栓動步槍改成自動裝填步槍，比較著名的就是英國人在李-恩菲爾德步槍基礎(chǔ)上設(shè)計出的霍威爾半自動步槍。其最明顯的特征是槍身右側(cè)有一根長長的管子，導(dǎo)氣活塞桿容納在其中。彈頭越過膛壁導(dǎo)氣孔后，火藥燃?xì)鈴膶?dǎo)氣孔進(jìn)入右側(cè)的活塞套管，進(jìn)而推動導(dǎo)氣活塞后移?；钊捕诉B接一個外置引導(dǎo)槽，其包含開鎖引導(dǎo)面和閉鎖引導(dǎo)面，拉機(jī)柄被框在引導(dǎo)槽內(nèi)。隨著槍機(jī)前后運(yùn)動，引導(dǎo)槽帶動拉機(jī)柄實(shí)現(xiàn)開鎖、抽拋殼、復(fù)進(jìn)、送彈上膛和閉鎖等動作。這種結(jié)構(gòu)與活塞長行程導(dǎo)氣頗為類似，可以說是一種有益的探索。

81-1式步槍采用了活塞短行程導(dǎo)氣式自動原理

正是這些探索，為現(xiàn)在輕武器以應(yīng)用導(dǎo)氣式自動原理為主的局面奠定了基礎(chǔ)，讓導(dǎo)氣式成為成果和分支最多的自動原理。

導(dǎo)氣式又稱氣動式（Gas Action），其本質(zhì)是收集并引導(dǎo)部分火藥燃?xì)庾鳛橥苿訕寵C(jī)后坐的能量源。其特征一是槍管固定，二是有氣體引導(dǎo)或能量傳導(dǎo)裝置。由于導(dǎo)氣式原理推動槍機(jī)后坐時槍機(jī)的受力點(diǎn)不在槍管軸線上，可以改變槍機(jī)旋轉(zhuǎn)方向、前后位置和其他狀態(tài)，因此該原理能夠讓槍機(jī)在發(fā)射時與槍管或機(jī)匣剛性扣合，適用于發(fā)射大威力、高膛壓槍彈的槍械。

獨(dú)辟蹊徑的槍口集氣式原理

03式步槍不完全分解，其也采用了活塞短行程導(dǎo)氣式自動原理

槍口集氣式原理引起了當(dāng)時一些人的興趣，他們認(rèn)為采用槍口集氣式原理的槍械在發(fā)射時，彈頭飛出槍口后槍機(jī)才向后運(yùn)動，對射擊精度的影響很??；而在槍膛壁上開孔，還沒等彈頭飛出槍膛，零部件就開始運(yùn)動，會嚴(yán)重影響射擊精度。

伽蘭德步槍導(dǎo)氣裝置。左邊為早期槍口集氣式結(jié)構(gòu)，右為改進(jìn)后的導(dǎo)氣孔結(jié)構(gòu)

其實(shí)這個問題現(xiàn)在很好解決，那就是采用機(jī)頭和機(jī)框分離的自動機(jī)，在機(jī)框的定型槽內(nèi)增設(shè)一段開鎖自由行程空間，這樣就能保證彈頭通過導(dǎo)氣孔后槍機(jī)框單獨(dú)運(yùn)動一小段行程，彈頭飛出槍口、膛壓降到安全值后，機(jī)框定型槽的開鎖斜面才與定型凸筍發(fā)生作用，帶動機(jī)頭旋轉(zhuǎn)（偏移）并后移。

那時人們沒有想到這一點(diǎn)，認(rèn)為槍口集氣式是保證射擊精度的有效方法。1904年，丹麥人蘇林·邦（Soren Bang）為其設(shè)計的槍口集氣裝置申請了專利，命名為邦式集氣裝置，并向軍方大力推廣。這種集氣原理是在槍口前端設(shè)置一個可活動的杯狀集氣器，彈頭飛出槍口后，火藥燃?xì)庀蚯巴苿蛹瘹馄骱团c之相連的一根連桿，連桿拉動一個轉(zhuǎn)動杠桿后端向前運(yùn)動，杠桿前端向相反方向（后）運(yùn)動，帶動槍機(jī)后坐。在實(shí)際使用中邦式集氣動作比較可靠，但其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)增加了額外質(zhì)量，為了控制全槍質(zhì)量，不得不減小槍管壁厚，嚴(yán)重影響連續(xù)射擊時的安全性，因此未能被軍隊(duì)采用。

早期的M1伽蘭德步槍也采用了槍口集氣式原理，不同于邦式的活動集氣器，M1的集氣器是固定在槍口前下方的。火藥燃?xì)鈬姵鰳尶诤蟛糠钟咳爰瘹馄鞯目障叮ㄙぬm德步槍導(dǎo)氣裝置圖中“86”處），隨后導(dǎo)入槍管下方的活塞筒中，推動與槍機(jī)連接的活塞及其連桿向后運(yùn)動。采用槍口集氣式原理的伽蘭德步槍被稱為“Gas Trap Garand”?，F(xiàn)在看來，這非常像導(dǎo)氣孔結(jié)構(gòu)，只是引導(dǎo)氣體的集氣器與槍管不是一個整體。槍口集氣式的伽蘭德步槍在部隊(duì)中口碑并不好，由于活塞筒與槍口罩連接不牢固，刺刀固定不穩(wěn)，準(zhǔn)星可移動，影響精度，軍方要求約翰·伽蘭德（John Cantius Garand）“重新設(shè)計”。伽蘭德對導(dǎo)氣方式進(jìn)行了改進(jìn)，增加槍管長度，在槍管下方開導(dǎo)氣孔，并改進(jìn)了導(dǎo)氣管，使其成為一支極為可靠的長行程活塞導(dǎo)氣式半自動步槍。

劉慶恩(1869～1929年)，中國近代著名武器設(shè)計師，設(shè)計出中國第一支半自動步槍，為中國輕武器事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)

劉氏半自動步槍的槍口集氣筒和拉桿滑座。轉(zhuǎn)動集氣筒使凸筍與滑座解除扣合，該槍即可變?yōu)槭謩由咸挪綐?/p>

劉氏半自動步槍的槍機(jī)拉桿、小轉(zhuǎn)動杠桿和槍機(jī)。槍機(jī)拉桿向前運(yùn)動，使小轉(zhuǎn)動杠桿向后運(yùn)動，帶動槍機(jī)后坐

辛亥革命后，孫中山委任劉慶恩出任漢陽兵工廠第一任總辦。1914年，他研發(fā)出中國第一支半自動步槍。劉氏半自動步槍也采用槍口集氣式自動原理，彈頭飛出槍口后，火藥燃?xì)庀蚯巴苿訕尶诩瘹馔?，集氣筒下方兩個凸筍帶動拉桿滑座前移，滑座拉動槍機(jī)拉桿前移，槍機(jī)拉桿后端連接一個小轉(zhuǎn)動杠桿的下端，轉(zhuǎn)動杠桿上端與槍機(jī)接觸，拉桿向前運(yùn)動帶動槍機(jī)后坐。將槍口集氣筒旋轉(zhuǎn)使凸筍與拉桿滑座脫離接觸，就不能帶動槍機(jī)后坐，這成為劉氏半自動步槍的“快慢機(jī)”，這類似于把95式自動步槍的氣體調(diào)節(jié)器調(diào)到“0”檔，使火藥燃?xì)獠慌c自動機(jī)發(fā)生接觸，只能進(jìn)行手動退彈、上膛。

MAS38/39步槍結(jié)構(gòu)圖，可以看到在槍管中間向上引出一根細(xì)長的導(dǎo)氣管（29）通向機(jī)匣

“沙漠之鷹”手槍透視圖。注意其槍管下方有一條細(xì)長的導(dǎo)氣管，是典型的氣吹式原理特征

M16A1剖面圖，槍管上方有一根細(xì)長的導(dǎo)氣管，具備典型的氣吹式原理特征

氣吹式原理的應(yīng)用

在膛壁上開孔的導(dǎo)氣式原理可分為氣吹式和活塞導(dǎo)氣式兩大類。

20世紀(jì)初，法國人羅西尼奧爾（Rossignol）設(shè)計了6mm口徑的ENT B-5半自動試驗(yàn)步槍，首次將氣吹式原理應(yīng)用于槍械上，為后續(xù)研制的MAS系列步槍奠定了基礎(chǔ)。MAS系列步槍繼承了氣吹式原理，在槍管上開導(dǎo)氣孔，引導(dǎo)火藥燃?xì)庵苯油苿訕寵C(jī)框后坐，帶動槍機(jī)開鎖進(jìn)行自動循環(huán)。

氣吹式，即火藥燃?xì)馔ㄟ^導(dǎo)氣管直接進(jìn)入機(jī)匣作用到槍機(jī)上。典型的如AG42楊曼步槍、AR15系列步槍，其特點(diǎn)是能量傳導(dǎo)層級少，導(dǎo)氣機(jī)構(gòu)零件少，槍支整體質(zhì)量輕。但氣吹式導(dǎo)氣原理也有固有的缺陷，一是不適應(yīng)雨水環(huán)境，如果水滴進(jìn)入非常細(xì)的導(dǎo)氣管內(nèi)，水滴會阻塞火藥燃?xì)?，可能會引發(fā)炸膛等；二是火藥燃?xì)庵苯舆M(jìn)入機(jī)匣作用到槍機(jī)上，射擊時會有較多廢氣從拋殼窗涌出，機(jī)匣和槍機(jī)也會有較為嚴(yán)重的積碳，不便于清理維護(hù)，保養(yǎng)不及時會造成零部件運(yùn)動不暢，甚至發(fā)生閉鎖不到位等故障。

AR15 工作示意圖，注意火藥燃?xì)庵苯舆M(jìn)入槍機(jī)框的氣室內(nèi)

拉開機(jī)體的87式自動榴彈發(fā)射器，注意圖中右側(cè)桶狀氣體調(diào)節(jié)器，火藥燃?xì)鈱?dǎo)入導(dǎo)氣箍后，通過該氣體調(diào)節(jié)器進(jìn)入機(jī)體的氣室

87式自動榴彈發(fā)射器發(fā)射瞬間

AR15系列步槍在槍管上方有一根細(xì)長的導(dǎo)氣管，將火藥燃?xì)庵苯訉?dǎo)入槍機(jī)框的氣室內(nèi)，推動槍機(jī)框后移并使機(jī)頭旋轉(zhuǎn)開鎖，爾后整個槍機(jī)后坐，實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)。由于火藥燃?xì)庵苯舆M(jìn)入槍機(jī)框的氣室內(nèi)，氣室發(fā)揮了類似活塞的作用，因此一些學(xué)者認(rèn)為AR15是“內(nèi)置活塞”結(jié)構(gòu)，不是嚴(yán)格意義上的氣吹式原理。

上圖為OC-14 Groza自動步槍送彈上膛瞬間，下圖為OC-14 Groza自動步槍不完全分解，注意其槍管上方有一根細(xì)長的導(dǎo)氣管

中國的85式高射機(jī)槍和87式35mm榴彈發(fā)射器（簡稱“35榴”）也采用了氣吹式自動原理。發(fā)射“35榴”時，當(dāng)榴彈彈頭越過導(dǎo)氣孔后，部分火藥燃?xì)馔ㄟ^導(dǎo)氣孔、導(dǎo)氣箍進(jìn)入氣室，推動機(jī)體向后運(yùn)動一段自由行程，彈頭飛出身管后膛壓降至安全值，機(jī)頭帶動閉鎖卡鐵后移脫離閉鎖卡槽，因慣性繼續(xù)后坐完成自動循環(huán)。“35榴”的閉鎖卡鐵工作時一開一合，非常像魚的腮蓋。

氣吹式原理在手槍上也有應(yīng)用，典型代表就是“沙漠之鷹”手槍?！吧衬棥笔謽尀獒鳙C而研發(fā)，發(fā)射大威力槍彈，不適宜采用管退式或槍機(jī)后坐式原理，設(shè)計人員在彈膛前部下方開導(dǎo)氣孔（這點(diǎn)與P7手槍很像），射擊時火藥燃?xì)庋刂M長的導(dǎo)氣管（與槍管一體）進(jìn)入槍管前下方的氣室，火藥燃?xì)庠跉馐抑邢蚝笸苿踊钊?，活塞推動槍機(jī)后坐壓縮復(fù)進(jìn)簧，機(jī)框上的定型突筍引導(dǎo)機(jī)頭向左旋轉(zhuǎn)開鎖，實(shí)現(xiàn)抽殼、拋殼等動作。由于采用了導(dǎo)氣式原理，“沙漠之鷹”手槍射擊時氣密性好，動作安全有力，但其質(zhì)量大、后坐力大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此并沒有軍隊(duì)和執(zhí)法部門大量采購列裝。

與“沙漠之鷹”手槍的導(dǎo)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似的還有俄羅斯OC-14 Groza武器系統(tǒng)，其自動步槍也是在彈膛前上方開設(shè)導(dǎo)氣孔，向前引出一根細(xì)長的導(dǎo)氣管，火藥燃?xì)饨?jīng)過這根導(dǎo)氣管進(jìn)入導(dǎo)氣箍內(nèi)再推動活塞向后運(yùn)動。這樣的設(shè)計主要是為了保證火藥燃?xì)庥凶銐虻膲毫κ箻寵C(jī)完成自動循環(huán)。（待續(xù)）