槍管污染和發(fā)熱對狙擊步槍射擊精度的影響

艾 川,周 峰,王敏祥

(重慶建設(shè)工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司,重慶 400054)

射擊精度是射擊密集度和射擊準(zhǔn)確度的總稱[1]。通常用射彈散布角度來評價高精度狙擊步槍的射擊密集度,現(xiàn)代高精度狙擊步槍的射彈散布角度指標(biāo)通常要求不大于1′。影響射彈散布的因素較多,其中由于射擊引起的槍管內(nèi)膛污染和溫度升高對射擊精度性能的影響是用戶在日常應(yīng)用中最常見和最關(guān)注的問題。

目前,未見對高精度狙擊步槍槍管在不同污染狀態(tài)的射擊精度性能研究。顧祖成等[2]對典型小口徑步槍槍管系統(tǒng)冷熱槍狀態(tài)差異進行了三維有限元分析,發(fā)現(xiàn)熱載荷是影響槍管系統(tǒng)變形的主要原因,而槍管系統(tǒng)的變形又是影響射擊精度的重要因素。文獻[3-8]以小口徑步槍為研究對象,進行了燃氣生成速率與彈丸初速關(guān)系、冷熱槍狀態(tài)下槍彈相互作用的分析及試驗,結(jié)果表明由于槍管溫度升高導(dǎo)致彈丸擠進過程和槍管彎曲量均發(fā)生改變,從而影響彈丸出膛口的姿態(tài)。同時,由于身管變形影響瞄準(zhǔn)基線,導(dǎo)致小口徑步槍在連續(xù)射擊150發(fā)(1個彈藥基數(shù))后出現(xiàn)明顯的熱偏現(xiàn)象。上述文獻都是針對小口徑自動步槍進行的研究,武器射頻達到600 r/min,在20 ℃常溫環(huán)境下連續(xù)射擊150發(fā)后,槍管膛口溫度可達434.1 ℃,空冷3 min后仍高達256 ℃[3],溫升較大。而現(xiàn)代高精度狙擊步槍普遍采用非自動原理,射頻低;1個彈藥基數(shù)通常為25發(fā),射彈量也較小,連續(xù)射擊溫升較小。目前針對采用非自動原理的高精度狙擊步槍進行冷熱偏射擊精度性能的研究相對較少。僅于洪有等[9]設(shè)計并進行了某型7.62 mm高精度狙擊武器冷熱槍在50 m射距處的射擊精度試驗,分析出冷、熱槍管射彈散布服從2個不同的正態(tài)總體分布,存在不能忽略不計的冷、熱身管散布偏差量。該試驗采用人工操作槍支瞄準(zhǔn)目標(biāo)進行射擊,存在一定的瞄準(zhǔn)和操作誤差。

本文以某型7.62 mm高精度狙擊步槍為對象,為消除人為瞄準(zhǔn)誤差和操作誤差,在精度射擊實驗臺上考察其在100 m射距的射擊精度性能,分析槍管由于射擊產(chǎn)生的污染和溫度升高對射擊精度的影響,以期為某型7.62 mm高精度狙擊步槍的實戰(zhàn)應(yīng)用提供參考。

1 實驗與方法

1.1 實驗環(huán)境與裝置

為避免射手、氣象、地理等外部條件對射擊精度造成影響[1],實驗設(shè)置在室內(nèi)靶道,射距100 m,室溫17.6 ℃,濕度62.1%,氣壓999.3 hPa。射擊精度實驗臺通過專用接口固定連接狙擊步槍的機匣,不與槍管接觸,減少周邊零件結(jié)構(gòu)對槍管溫度場分布的影響,避免槍管出現(xiàn)徑向軸心的不均勻偏移[10],進而影響射擊精度。這種固定方式也符合某型7.62 mm高精度狙擊步槍槍管浮置式設(shè)計的力學(xué)特性。拆除護手,使用膠帶將熱電偶固定在槍管高壓區(qū)外壁,保證測溫準(zhǔn)確與及時,熱電偶采用k型傳感器,測溫設(shè)備測量誤差±1 ℃。實驗裝置安裝方式如圖1所示。

圖1 實驗裝置安裝Fig.1 Installation of experimental device

1.2 槍管污染實驗方案

實驗前,將槍、彈在室溫下恒溫2 h。使用棉紗將槍管清理干凈后進行干凈狀態(tài)槍管射擊精度實驗。每射擊1發(fā),均清潔一次槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。然后連續(xù)射擊1個彈藥基數(shù)25發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后進行污染狀態(tài)槍管射擊精度實驗。每射擊1發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點坐標(biāo)。使用內(nèi)窺鏡對槍管內(nèi)膛污染狀態(tài)進行拍攝。

1.3 槍管發(fā)熱實驗方案

冷槍管實驗方法與干凈狀態(tài)槍管實驗相同。熱槍管射擊精度實驗前,先連續(xù)射擊1個彈藥基數(shù)25發(fā),射擊方式參照狙擊步槍在部隊進行連續(xù)射擊時的操作要求:射擊間隔10～15 s,6 min內(nèi)完成。然后在3 min內(nèi)清潔槍管內(nèi)膛,隨即開展熱槍管實驗,每射擊1發(fā),均清潔一次槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近熱槍管實驗第一發(fā)射擊前溫度時,再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點坐標(biāo)。

1.4 槍管污染與發(fā)熱耦合作用實驗方案

干凈&冷槍管狀態(tài)實驗方法與干凈狀態(tài)槍管實驗相同。污染&熱槍管狀態(tài)射擊精度實驗前,先連續(xù)射擊1個彈藥基數(shù)25發(fā),射擊方式與1.3節(jié)相同。射擊完成后不清潔槍管內(nèi)膛,隨即開展污染&熱槍管實驗,每射擊1發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近污染&熱槍管實驗第一發(fā)射擊前溫度時,再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點坐標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 槍管污染實驗結(jié)果

槍管不同射彈數(shù)內(nèi)膛污染程度如圖2所示,白色亮點即為射擊后留下的雜質(zhì)?？梢钥闯?射擊1發(fā)后,槍管內(nèi)膛就會被污染,射擊25發(fā)后污染最嚴(yán)重,內(nèi)膛掛銅狀態(tài)無明顯變化,“覆銅”現(xiàn)象不明顯。

圖2 槍管內(nèi)膛污染Fig.2 Barrel bore contamination

干凈狀態(tài)和污染狀態(tài)的槍管實驗數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示,表中t0為射擊前槍管溫度。表1中,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.49 cm;表2中,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為4.44 cm。

由表1和表2可知,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑最大為4.44 cm,換算為射彈散布中心差角為1.53′,散布穩(wěn)定,數(shù)據(jù)可信;對比計算可得干凈與污染狀態(tài)平均彈著點坐標(biāo)距離值為0.61 cm,換算為射彈散布中心差角為0.21′,約為散布指標(biāo)要求的1/4,表明狙擊步槍在發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管產(chǎn)生污染后,射擊準(zhǔn)確度無明顯變化。

表1 干凈狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)Table 1 Experimental data of clean condition

表2 污染狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)Table 2 Experimental data of contaminated condition

按高精度狙擊步槍射擊密集度計算方法,將第1～3發(fā)設(shè)置為第1射彈組、第4～6發(fā)設(shè)置為第2射彈組、第7～9發(fā)設(shè)置為第3射彈組,構(gòu)成連續(xù)3組,計算每組(即3發(fā)為1組)的全數(shù)散布圓直徑即為射擊密集度,記為D100。對實驗數(shù)據(jù)進行射擊密集度計算,結(jié)果如表3所示。

表3 不同污染狀態(tài)射擊密集度Table 3 Firing intensity in different contaminated conditions

通過表3所示,狙擊步槍發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管產(chǎn)生污染后,射擊密集度基本無變化,且在不同污染狀態(tài)時的射彈密集度3組平均值和單組值D100均滿足≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

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2.2 槍管發(fā)熱實驗結(jié)果

冷槍管狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)如表1所示。連續(xù)射擊25發(fā)過程中槍管溫度測試結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯?在連續(xù)發(fā)射1個彈藥基數(shù)后,槍管發(fā)熱明顯,溫度升高約44 ℃,但顯著低于小口徑自動步槍[3]。射彈量在20發(fā)以內(nèi)時,溫度呈線性穩(wěn)定上升,每射擊一發(fā),溫度升高約2 ℃。當(dāng)射彈量超過20發(fā),溫度上升到58 ℃以上后,由于槍管溫度與環(huán)境溫度差異較大,槍管降溫較快,受射擊頻率影響,槍管溫升出現(xiàn)較大波動。

圖3 槍管溫度Fig.3 Barrel temperature

熱槍管狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)如表4所示。10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.40 cm。

表4 熱槍管實驗數(shù)據(jù)Table 4 Experimental data of hot barrel conditions

對比表1和表4,計算可得冷槍管與熱槍管狀態(tài)平均彈著點坐標(biāo)距離值為0.41 cm,換算為射彈散布中心差角為0.14′,不足散布指標(biāo)要求的1/7,表明狙擊步槍在發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管溫度升高后,射擊準(zhǔn)確度無明顯變化。按2.1節(jié)的方法對實驗數(shù)據(jù)進行射擊密集度計算,結(jié)果如表5所示。

表5 不同溫度狀態(tài)射擊密集度Table 5 Firing intensity at different temperature conditions

由表5可知,狙擊步槍在發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管溫度升高后,射擊密集度無明顯變化,且在不同溫度狀態(tài)時的射彈密集度3組平均值和單組值D100均≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

2.3 槍管潔凈與發(fā)熱耦合作用實驗結(jié)果

干凈&冷槍管狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)如表1所示。污染&熱槍管狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)如表6所示。10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.13 cm。

表6 污染&熱槍管實驗數(shù)據(jù)Tab.6 Experimental data of contamination & hot barrel conditions

由表1和表6計算可得干凈&冷槍管與污染&熱槍管狀態(tài)平均彈著點坐標(biāo)距離值為1.04 cm,換算為射彈散布中心差角為0.36′,約散布指標(biāo)要求的1/3,表明狙擊步槍在發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管污染&溫度升高后,射擊準(zhǔn)確度無明顯變化。

按2.1節(jié)的方法對實驗數(shù)據(jù)進行射擊密集度計算,結(jié)果如表7所示。

表7 槍管潔凈與溫度耦合作用射擊密集度Table 7 Firing intensity of barrel cleanliness and temperature coupling

如表7所示,狙擊步槍在發(fā)射1個彈藥基數(shù),槍管污染&溫度升高后,射擊密集度無明顯變化,且在不同潔凈和溫度狀態(tài)時的射彈密集度3組平均值和單組值D100均滿足≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

3 結(jié)束語

本文以某型7.62 mm高精度狙擊步槍為研究對象,設(shè)計并進行了槍管污染和冷熱狀態(tài)實驗。通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析,得到以下結(jié)論:

①發(fā)射1發(fā)槍彈,槍管內(nèi)膛就會被污染,發(fā)射25發(fā)槍彈后,污染明顯,但無明顯“覆銅”現(xiàn)象。

②連續(xù)射擊25發(fā)槍彈后,槍管溫度升高約44 ℃,升溫過程平穩(wěn),每射擊一發(fā),溫度升高2 ℃左右。

③連續(xù)射擊25發(fā)槍彈對槍管造成的污染和發(fā)熱不會對100 m射距處的射擊精度產(chǎn)生明顯影響。用戶不需要在1個彈藥基數(shù)內(nèi)頻繁擦拭槍管,也不需要分別在冷、熱槍管狀態(tài)下進行射校矯正。