無(wú)聲與有聲的博弈：消聲器如何降低槍口噪聲？

消聲器也稱抑制器，是用于降低槍械射擊聲音特征的裝置。其英文名稱有silencer、sound suppressor、suppressor等不同叫法。這種裝置通常安裝在槍口，因此《兵器工業(yè)科學(xué)技術(shù)辭典——輕武器分冊(cè)》中也稱為槍口消聲器。但也有一些作為槍管整體的一部分，通常稱為整體式消聲器。

消聲器簡(jiǎn)史

消聲器既能降低槍械發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的槍口噪聲，也能降低可見(jiàn)膛口焰。常見(jiàn)的消聲器由一個(gè)金屬圓筒構(gòu)成，內(nèi)部裝有機(jī)械裝置，可通過(guò)減緩火藥燃?xì)獾囊莩鏊俣然蚪档蛷楊^的速度以降低射擊聲音。

一般認(rèn)為消聲器的發(fā)明人是美國(guó)發(fā)明家海勒姆·珀西·馬克沁，其是著名的馬克沁機(jī)槍的發(fā)明人海勒姆·史蒂文斯·馬克沁的兒子，他可能不是第一個(gè)摸索這種技術(shù)的人，但世界上第一款被申請(qǐng)專利并在商業(yè)上取得成功的消聲器由他發(fā)明，時(shí)間大約是1902年（也有資料認(rèn)為是1900年），并在1909年3月30日獲得專利。當(dāng)時(shí)馬克沁為他的產(chǎn)品注冊(cè)商標(biāo)名是“馬克沁消聲器”（Maxim Silencer）。馬克沁在20世紀(jì)初同時(shí)研制出用于內(nèi)燃機(jī)的消聲器，并采用許多與槍械消聲器相同的技術(shù)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)更安靜一些。

有資料稱美國(guó)前總統(tǒng)西奧多·羅斯福曾購(gòu)買并使用過(guò)馬克沁消聲器。根據(jù)戰(zhàn)史檔案記載，澳大利亞狙擊手比利·辛（Billy Sing）在一戰(zhàn)加里波利戰(zhàn)役中，曾在SMLE步槍上使用馬克沁消聲器實(shí)施精確狙殺，其射擊位置暴露概率較其他同樣使用SMLE步槍的射手降低65%。

消聲器在二戰(zhàn)期間曾被各國(guó)特工廣泛應(yīng)用。美國(guó)戰(zhàn)略情報(bào)局（Office of Strategic Services，簡(jiǎn)稱OSS，是CIA的前身）二戰(zhàn)期間就裝備過(guò)一種以高標(biāo)HDM手槍為基礎(chǔ)改裝的消聲手槍（通常被稱為OSS手槍）。英國(guó)情報(bào)機(jī)構(gòu)特別行動(dòng)執(zhí)行處（Special Operations Executive，簡(jiǎn)稱SOE）設(shè)計(jì)的威爾羅德（Welrod）手槍，也同樣被SOE的特工們?cè)跉W洲納粹占領(lǐng)區(qū)使用。威爾羅德手槍和OSS手槍均安裝整體式消聲器，不過(guò)OSS手槍發(fā)射的是.22 LR彈，而威爾羅德手槍則發(fā)射.32 ACP彈。

英國(guó)在二戰(zhàn)中還設(shè)計(jì)和使用一種被稱為德利爾突擊隊(duì)員卡賓槍（DeLisle Commando）的消聲武器，這是一種發(fā)射.45 ACP手槍彈并安裝整體式消聲器的栓動(dòng)步槍，直接使用M1911手槍的彈匣供彈。德利爾卡賓槍由于消聲效果極佳，至今仍被視為亞音速武器降噪的標(biāo)桿。

在軍事行動(dòng)或執(zhí)法中消聲器提供戰(zhàn)術(shù)隱蔽，特種部隊(duì)、間諜或執(zhí)法人員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)使用消聲器，以減少槍聲對(duì)自身的暴露，避免驚動(dòng)目標(biāo)或敵人。比如在一支偵察部隊(duì)中，尖兵通常會(huì)配備安裝消聲器的武器，用于對(duì)付落單的敵人或前出的哨兵，避免驚擾敵人的主力。許多整體式消聲器及專用亞音速?gòu)椂际菫榇巳蝿?wù)而設(shè)的，而且以手槍彈口徑的武器為主，如手槍與沖鋒槍。不過(guò)近年來(lái)安裝消聲器的步槍在特種作戰(zhàn)中越來(lái)越流行，一些國(guó)家的精稅特種部隊(duì)甚至做到全員消聲器，即所有作戰(zhàn)人員的步槍上都配備有消聲器。

消聲器在民用射擊中也有使用，但目的各不相同，且與當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)有關(guān)。例如在許多歐洲國(guó)家，出于環(huán)保的目的鼓勵(lì)使用消聲器進(jìn)行射擊（德國(guó)甚至研制了坦克和大炮所用的消聲器用于射擊訓(xùn)練）?，F(xiàn)在有些獵人也使用消聲器，主要是保護(hù)自己的聽(tīng)力。

在美國(guó)，各州的法規(guī)各異。消聲器在大部分州是完全合法的，而有些州則有條件限制，如規(guī)定只能用于狩獵活動(dòng)，或需提供聽(tīng)力損傷的醫(yī)學(xué)證明等。另外還有一些州則是完全禁止。不過(guò)即使在完全合法的州，也不能隨意購(gòu)買消聲器，需要先向煙酒槍支管理局（BATF）提交申請(qǐng)，還要一次性支付200美元印花稅，并通過(guò)FBI的指紋核查與背景調(diào)查。

另外，為何“Silencer”這個(gè)詞用得更久，而“Suppressor”則是近些年才出現(xiàn)？

海勒姆·珀西·馬克沁為消聲器申請(qǐng)專利時(shí)，其命名就是“Silencer”，因而Silencer長(zhǎng)期以來(lái)一直是消聲器的英文名稱。但20世紀(jì)中后期，隨著技術(shù)發(fā)展，工程人員和軍事部門發(fā)現(xiàn)，這種裝置的主要功能并非消除聲音，而是“抑制（Suppress）槍口噪聲、火光和后坐力”。所以一些人開(kāi)始使用“Suppressor”，以更準(zhǔn)確地描述其功能，強(qiáng)調(diào)“抑制聲音”而非“消除聲音”。不過(guò)在美國(guó)法律文件中，仍然以“Silencer”作為標(biāo)準(zhǔn)用詞。

所以為規(guī)避“Silencer”的負(fù)面聯(lián)想（如犯罪工具），消聲器的制造商和槍械愛(ài)好者多使用“Suppressor”以強(qiáng)調(diào)其合法用途。實(shí)際上由于這兩個(gè)詞都被廣泛使用，不存在替代關(guān)系，所以許多知名廠商（如KAC、SilencerCo等）在型號(hào)命名中?；煊眠@兩個(gè)詞。

俄語(yǔ)中消聲器是глуши?тель，字面理解就是“抑制器”或“減弱器”。而德語(yǔ)則是Schalld?mpfer，字面意思是“聲音阻尼器”或“聲音緩沖器”。

結(jié)構(gòu)原理

大多數(shù)消聲器是由鋼、鋁或鈦制成的中空金屬管，內(nèi)含膨脹腔室。這種裝置通常為筒形，可安裝在手槍、沖鋒槍或步槍的槍口。這類筒形消聲器因?yàn)槠渫庑晤愃骑嬃瞎?，所以也被?guó)外用戶俗稱為“罐式消聲器”，是外接附件形式的消聲器，可由使用者根據(jù)需要自行安裝或拆卸。另一種類型是整體式消聲器，其膨脹腔室直接包裹在槍管外，同時(shí)槍管上開(kāi)有泄氣孔，將火藥燃?xì)鈱?dǎo)入槍管周圍的膨脹腔室內(nèi)。這種消聲器維護(hù)時(shí)需要對(duì)槍械進(jìn)行部分拆解。

要了解消聲器的結(jié)構(gòu)，就要了解槍械噪聲的來(lái)源。按重要性排序，槍械擊發(fā)時(shí)噪聲的三大來(lái)源為：

槍口激波，即彈頭出膛后高溫高壓火藥燃?xì)庖莩鏊a(chǎn)生的氣動(dòng)力性噪聲；

彈道激波，即彈頭超音速飛行產(chǎn)生的激波噪聲；

機(jī)械噪聲，即槍械運(yùn)動(dòng)部件的撞擊聲，主要是自動(dòng)武器的自動(dòng)機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

消聲器僅能抑制前兩種主要噪聲源，且通常僅對(duì)槍口激波有效，而要削減彈道激波噪聲往往需要使用亞音速?gòu)?，或使用有彈頭減速功能的整體式消聲器。至于機(jī)械噪聲則無(wú)法通過(guò)消聲器減輕，通常只能靠武器制造商或使用者自己通過(guò)額外的手段實(shí)現(xiàn)，例如將自動(dòng)武器通過(guò)某種裝置變成手動(dòng)裝填。

在槍械噪聲中，槍口噪聲幾乎總是高于自動(dòng)武器復(fù)進(jìn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械噪聲，所以消聲器能夠有效降低槍口噪聲，從而達(dá)到基本的使用需求。

由于消聲器針對(duì)槍口激波產(chǎn)生的強(qiáng)烈噪聲，所以消聲器消聲的基本方法有：

槍口氣流減速，以減弱激波強(qiáng)度，相應(yīng)減小槍口噪聲能量；

使氣體膨脹冷卻，以防止激波波前溫度上升或使槍口火藥燃?xì)馀c周圍空氣緩慢地混合，以控制氧氣量，防止產(chǎn)生二次焰，因而也可防止與之有關(guān)的噪聲。

根據(jù)消聲原理，消聲器可分為以下幾種主要類型：

膨脹型多腔消聲器 用中央有孔洞的隔板將消聲器內(nèi)腔分開(kāi)，彈頭通過(guò)消聲器時(shí)，火藥燃?xì)庵鸫谓?jīng)過(guò)各腔室膨脹降壓，以達(dá)到減小噪聲的目的。膨脹型多腔消聲器是目前最為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)。

吸熱消聲器 利用吸熱原理使火藥燃?xì)饫鋮s，降低火藥燃?xì)鈮毫?，達(dá)到減小噪聲的目的。吸熱材料多用銅絲網(wǎng)或其他導(dǎo)熱性好的金屬屑、絲等。吸熱消聲器的主要缺點(diǎn)是熱材料易受煙熏等污染，需要經(jīng)常清洗。

密閉消聲器 在消聲器內(nèi)分間隔地局部裝入彈性材料或多孔材料，并將口部用彈性墊封閉。在彈頭飛出消聲器之前，火藥燃?xì)庖恢北３衷谙暺鲀?nèi)，待彈頭沖開(kāi)封口墊時(shí)，火藥燃?xì)獠啪徛尫?。這種消聲器在封口墊未失效時(shí)具有優(yōu)異的消聲效果。

渦流消聲器 在消聲器內(nèi)安裝周邊翻卷的膜片或螺旋形結(jié)構(gòu)的隔板，使火藥燃?xì)膺M(jìn)入消聲器后產(chǎn)生渦流，減小中心部位的壓力，延緩火藥燃?xì)饬鞒龅乃俣?。馬克沁消聲器就是渦流消聲器。

在實(shí)際應(yīng)用中，以上各種類型的消聲技術(shù)常常綜合使用。如通過(guò)隔板形成膨脹多腔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)填充金屬吸熱材料，后來(lái)出現(xiàn)的濕式消聲器其實(shí)就是用液體或其他冷卻媒介取代金屬吸熱材料；或在膨脹多腔消聲器的前端裝上一個(gè)封口墊，如美軍的MK22手槍所配的WOX-1A消聲器或蘇聯(lián)AK步槍所配的PBS-1消聲器就是這樣的設(shè)計(jì)。

隔板常見(jiàn)設(shè)計(jì)

隔板是消聲器中分隔膨脹腔室的環(huán)形金屬導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，其中心開(kāi)孔，允許彈頭穿過(guò)。中心孔徑通常比彈徑大至少1mm，以降低彈頭撞擊隔板的風(fēng)險(xiǎn)。隔板材料多采用不銹鋼、鋁、鈦或合金材料（如鉻鎳鐵合金），通過(guò)整體金屬機(jī)加工或鈑金沖壓成型。少數(shù)適配低威力槍彈（如.22 LR彈）的消聲器已成功應(yīng)用塑料隔板。

隔板之間通過(guò)定位環(huán)保持間距與軸向?qū)φ，F(xiàn)代消聲器常將隔板與定位環(huán)集成為單體組件，部分設(shè)計(jì)采用螺旋式隔板組（helical baffle stack）實(shí)現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)。精密設(shè)計(jì)的隔板表面通過(guò)以下方式增強(qiáng)氣體導(dǎo)流效率：

斜面式，與槍管軸線成傾角的平面；

曲面式，錐形或復(fù)雜曲率表面；

交替式，隔板組內(nèi)交替設(shè)置不同角度的導(dǎo)流面。

主流隔板構(gòu)型根據(jù)其剖面結(jié)構(gòu)形狀，可分為以下幾種類型：

M形——由一個(gè)個(gè)倒錐體組成，所以在中文文獻(xiàn)里也稱為倒錐形隔板，其制造成本最低。比如國(guó)產(chǎn)64式微聲沖鋒槍的消聲器就是這種結(jié)構(gòu)，其被形象地稱為消聲碗。

K形——通過(guò)側(cè)壁斜向凸起形成槍管軸線湍流（湍流是指流體中不規(guī)則的、混亂的流動(dòng)狀態(tài)。而渦流通常指流體圍繞某個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)形態(tài)，比如龍卷風(fēng)或渦旋）。

Z形——在側(cè)壁設(shè)置“口袋”狀的滯留氣室，延長(zhǎng)火藥燃?xì)饫鋮s時(shí)間，不過(guò)這種結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致加工成本較高。

Ω形——通過(guò)一系列錐形隔板引導(dǎo)火藥燃?xì)馄x槍管軸線，其扇貝狀的邊緣會(huì)產(chǎn)生橫向湍流，然后通過(guò)隔板組與側(cè)壁間的小孔通道實(shí)現(xiàn)二次導(dǎo)流。

隔板通?？沙惺軘?shù)千次射擊，其磨損主要由高溫火藥燃?xì)鉄g導(dǎo)致，全自動(dòng)武器的高射速會(huì)加劇燒蝕過(guò)程。鋁合金隔板因耐熱性不足，極少用于全自動(dòng)武器系統(tǒng)，因?yàn)槠涫褂脡勖獭２捎锰胤N鋼或高溫合金的現(xiàn)代消聲器隔板組，可耐受持續(xù)性全自動(dòng)射擊。當(dāng)前頂級(jí)步槍消聲器標(biāo)稱壽命超過(guò)30000發(fā)。

不同吸熱原理

最早的吸熱原理設(shè)計(jì)采用金屬網(wǎng)、鋼絲絨或金屬墊圈填充腔室，或環(huán)繞在開(kāi)有泄氣孔的槍管外，進(jìn)一步消散和冷卻火藥燃?xì)?。金屬網(wǎng)設(shè)計(jì)如果應(yīng)用得當(dāng)，可維持?jǐn)?shù)百甚至數(shù)千次間斷的半自動(dòng)射擊，而鋼絲絨通常在10多次射擊后就會(huì)失效，不銹鋼絲絨比普通鋼絨耐用約3倍左右。

金屬吸熱材料在長(zhǎng)時(shí)間射擊后，火藥殘?jiān)臍埩魰?huì)導(dǎo)致腔壓上升，所以要經(jīng)常拆卸維護(hù)，或每射擊一定發(fā)數(shù)后更換吸熱組件。但定期更換的做法在野戰(zhàn)環(huán)境下不可行，而碳漬清理也比較耗時(shí)。所以O(shè)SS消聲手槍干脆將消聲器設(shè)計(jì)成一次性用品，預(yù)期使用壽命約為200發(fā)左右，當(dāng)消聲器用廢之后從槍管上擰下來(lái)?yè)Q一個(gè)新的。

除了維護(hù)困難外，這種吸熱消聲器還有另外一個(gè)缺點(diǎn)，即金屬纖維的剝落會(huì)殘留在槍管內(nèi)，導(dǎo)致彈道偏移，降低射擊精度。由于維護(hù)麻煩、精度劣化等原因，現(xiàn)代消聲器已經(jīng)全面淘汰采用金屬作吸熱材料的設(shè)計(jì)。

1950年代發(fā)展起來(lái)的濕式消聲的工作原理是通過(guò)在膨脹腔室內(nèi)注入少量水、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂或水基凝膠作為冷卻介質(zhì)，利用吸熱降低火藥燃?xì)獾臏囟?，減小其膨脹體積。冷卻介質(zhì)效能隨擊發(fā)次數(shù)迅速衰減，需周期性補(bǔ)充，往往只能持續(xù)射擊幾發(fā)，但可顯著提升降噪效率。

其中，水基介質(zhì)的降噪效能最佳，但易蒸發(fā)或滲漏。潤(rùn)滑油降噪效率較水基介質(zhì)要低約15～20%，但可長(zhǎng)期駐留腔室內(nèi)而無(wú)需維護(hù)。油脂類介質(zhì)綜合性能最差，每次射擊時(shí)會(huì)形成油霧污染槍管且清理困難。水基凝膠是一種折衷方案，它們具有水的功效，但由于不會(huì)流淌或滴落，所以不會(huì)造成滲漏風(fēng)險(xiǎn)，但需耗時(shí)清理槍管。

相比使用金屬吸熱材料的吸熱型消聲器，濕式消聲器的消聲效能更佳。但一般來(lái)說(shuō)，只有手槍消聲器才會(huì)采用濕式原理，因?yàn)椴綐屜暺鞒惺艿膲毫蜔崃糠浅８?，液體介質(zhì)在1～3次射擊后就會(huì)消失。

也有廠家專門制作濕式消聲器。濕式消聲器里最有名的就是KAC公司為美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部進(jìn)攻型手槍系統(tǒng)（OHWS）設(shè)計(jì)的消聲器，其最初是為參加競(jìng)標(biāo)的柯?tīng)柼毓緲訕屧O(shè)計(jì)，雖然美軍特種作戰(zhàn)司令部未采用柯?tīng)柼氐臉訕專瑓s接受了KAC的濕式消聲器，所以中標(biāo)的HK公司MK23手槍必須使用KAC的濕式消聲器。該消聲器在注入幾毫升水后消聲效果最佳，而當(dāng)水全部蒸發(fā)后，也可以作為普通的干式消聲器使用，因?yàn)樗旧砭褪且粋€(gè)膨脹多腔消聲器。

封口墊常見(jiàn)設(shè)計(jì)

封口墊不同于隔板，是消聲器內(nèi)部與彈頭接觸的耗材組件，多采用橡膠、塑料或泡沫材料制成，其工作模式分為3類：

預(yù)開(kāi)孔型，即原本就有開(kāi)孔讓彈頭通過(guò)。

壓印引導(dǎo)型，即通過(guò)壓印工藝在材料表面壓制出放射狀溝槽或同心圓波紋，從而形成預(yù)置彈道引導(dǎo)軌跡，主要是為彈頭通過(guò)時(shí)提供軸向引導(dǎo)，減少橫向偏移，通過(guò)預(yù)變形降低材料強(qiáng)度。

穿透自適型，即直接由首發(fā)射擊的彈頭擊穿形成通道。

封口墊的有效壽命通常不超過(guò)5發(fā)，之后如果繼續(xù)勉強(qiáng)使用，其消聲性能顯著降低。盡管越戰(zhàn)時(shí)期美軍的消聲器普遍采用該設(shè)計(jì)，而蘇聯(lián)的PBS-1消聲器也有相當(dāng)好的消聲效果，但現(xiàn)代消聲器已經(jīng)基本棄用封口墊，原因主要有兩點(diǎn)：

一是彈道干擾，任何接觸彈頭的組件均會(huì)降低射擊精度。

二是維護(hù)負(fù)擔(dān)，需頻繁拆解更換耗材，野戰(zhàn)條件下可行性較低。

其他提升消聲效能的方法

除了通過(guò)容納并緩釋槍口激波氣體壓力，或使用吸熱、冷卻介質(zhì)降低壓力外，當(dāng)前一些較先進(jìn)的消聲器還嘗試改變槍口激波產(chǎn)生的聲波特性，運(yùn)用“頻率偏移”和“相位消除”效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)降噪效果。其實(shí)現(xiàn)方式包括：分離火藥燃?xì)饬?，使其相互?duì)沖，或通過(guò)精密加工的排氣孔進(jìn)行定向泄壓。

頻率偏移的目標(biāo)是將可聽(tīng)聲波（20 kHz以下）提升至超聲波范圍（20 kHz以上），超出人耳感知閾值。

而相位消除則利用聲波的干涉現(xiàn)象，即當(dāng)兩個(gè)相同頻率、振幅相近但相位差為180°的聲波相遇時(shí)，波峰與波谷相互抵消，導(dǎo)致合成聲波的振幅歸零（即“相消干涉”），由此達(dá)到消除作為聲音感知基礎(chǔ)的壓力波動(dòng)。

要有效利用這兩種特性，消聲器的設(shè)計(jì)必須基于槍口激波的具體參數(shù)。例如，聲波的傳播速度是關(guān)鍵因素——不同槍彈類型與槍管長(zhǎng)度會(huì)明顯改變這一數(shù)值。

因此，為實(shí)現(xiàn)最佳降噪效果，采用相位消除原理的消聲器必須針對(duì)特定槍彈與特定槍管長(zhǎng)度的組合進(jìn)行“調(diào)諧”（即最優(yōu)化設(shè)計(jì)）。這些“調(diào)諧”可通過(guò)固定式或可調(diào)節(jié)式隔板（也有些制造商采用模塊化隔板，在同一個(gè)消聲器殼體內(nèi)根據(jù)不同的槍和彈更換不同的隔板組合）的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然聽(tīng)起來(lái)復(fù)雜，但需要如此極致降噪能力的武器通常產(chǎn)量極少，且僅部署于一些關(guān)鍵任務(wù)場(chǎng)景。

采用這兩種原理的消聲器必須針對(duì)特定槍管長(zhǎng)度和槍彈組合進(jìn)行優(yōu)化，否則降噪效果會(huì)大幅下降，所以這樣的消聲器需要精密計(jì)算和定制化生產(chǎn)，成本極高，通用性就大為降低。而可調(diào)節(jié)式隔板設(shè)計(jì)雖能適應(yīng)多種槍彈，但增加機(jī)械故障風(fēng)險(xiǎn)，也違背軍用消聲器耐久性要求。

此外，上述理論目前在學(xué)術(shù)界也存在爭(zhēng)議：

首先是寬頻噪聲理論的矛盾。因?yàn)闃尶诩げóa(chǎn)生的是寬頻噪聲（包含多種頻率成分），而非單一頻率的純音，這使得相位消除技術(shù)極難（甚至不可能）有效實(shí)施。部分消聲器廠商宣稱他們的設(shè)計(jì)采用“寬頻相位消除”原理（例如SureFire公司的SOCOM556-RC2），但學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為寬頻噪聲無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單干涉抵消。

另外，頻率偏移對(duì)超聲波的能量損耗可能導(dǎo)致實(shí)際降噪效果低于預(yù)期。

為了讓消聲器能夠通用，當(dāng)前大部分現(xiàn)代軍用步槍消聲器（即通過(guò)槍口安裝的消聲器）都是優(yōu)先考慮降低膛口焰和后坐力，并接受中等降噪水平，以換取通用性。

而民用市場(chǎng)則側(cè)重分步優(yōu)化，專門針對(duì)不同類型的槍彈推出專用型號(hào)。

編輯/魏開(kāi)功