“既生瑜,何生亮”的现实版

2009-11-02 02:49
现代兵器 2009年11期
关键词:活塞杆枪机冲压

东 戎

提起美国二战后的军用小口径自动步枪,读者们往往首先想到的就是枪械设计大师尤金·斯通纳设计的AR-15,也就是在越战中成名的M-16系列步枪。M-16是轻武器发展史上的一座里程碑,引领着此后的单兵步枪朝向小口径、轻型化的方向发展。不过,M-16起初并不十分受欢迎,这是因为它在生产和装备过程中曾暴露出一些问题,特别是该枪创新性采用的大量铝合金部件加工难度大、成本高。而且,该枪特殊的结构设计使得分解、保养不易,存污能力差,在恶劣环境下可靠性不好。这些缺点对M-16向美国的盟友进行技术转让以及商业销售工作带来很大麻烦。因此,曾设计出AR-15的阿玛莱特公司在柯尔特公司已经取得M-16大批量订单的情况下,于1964年再次研制成功AR-18,不过设计者变成了美国人阿瑟·米勒。

AR-18的设计目的非常明确,就是要研制出一种能够在保持M-16基本性能的同时,具有结构简单、坚实可靠、生产和保养方便等特点的低成本步枪。同时,新枪可以利用现有的生产和加工工艺,并使用成熟、普通的材料来制造。1964年至1967年期间,美国陆军和空军对AR-18做了一系列的对比试验,对比用枪为AR-15。试验结果证明AR-18的确满足了最初的设计要求。AR-18的一个突出优点是后座冲量较小,全自动射击时枪口跳动不明显,同时没有枪管过热的问题,更不会因为枪管过热而导致其他零部件产生变形,因此具有很好的射击精度。另一方面,AR-18大量采用钢板冲压、焊接件,大部分机加件形状都很简单,用普通机床即可加工,这使得枪械的生产和保养均比较容易。但和斯通纳设计的63式武器系统的遭遇一样,等到AR-18研制成功、具备量产条件时,美军已经装备了相当数量的M-16步枪。由于大量生产,M-16的成本已经降低到可以接受的程度,尽管AR-18确有比M-16先进的地方,而且生产成本更低,但如果此时再批量换装,不仅既有的M-16将陷入无用武之地的窘境,换装所需的巨额资金也是个难题,何况M-16并不是一款像M14那样非替换不可的武器。因此一番周折之后,最终AR-18还是未能如愿装备美军。

AR-1B与M-1B结构对比

AR-18系列主要包括标准型AR-18和短管的AR,18S,以及民用版的AR-180和AR-180B。AR-18与M-16都是阿玛莱特公司推出的发射5.56毫米标准步枪弹的轻量化自动步枪,因此有许多相通之处。但两者在具体结构设计上有着明显的差别,性能亦各有长短。AR-18是一支活塞短行程导气式原理的自动武器,采用多凸笋枪机回转闭锁机构,回转式击锤、可选择单连发发射机构。该枪能够在枪口上直接安装并发射枪榴弹,还可以方便地在机匣上加装附加瞄准具。与M-16的整体安排相同,AR-18也可分为上机匣组件、下机匣组件、枪机系统和弹匣四大部分。

AR-18上机匣组件由机匣本体、机械瞄准具、枪管、护木和导气系统等组成。其上机匣为钢板冲压结构,表面有加强筋,机匣断面为近似正方形,机匣右侧有方形抛壳口,以及可以在射击时自动打开的冲压成型的防尘盖。机匣前部焊接有方形节套,节套后部有多个均布的闭锁凸笋,前部有螺纹用于连接枪管,下半部分有一个带孔突起,用来连接下机匣的前端。机匣内部没有导轨,只有内部左侧焊有一个“U”型导槽,用于限制枪机闭锁导柱。机匣最后部顶上焊接有标尺,觇孔式照门为翻转式,可调风偏,两侧带有大型护翼,整体设计均与M-16相同。机匣顶部、标尺前端,还焊接有钢板冲压成的梯形截面瞄准具导轨,可以方便地安装各种附加瞄准具。枪管前部用销子固定有准星座,准星座为整体的机加件,兼做导气箍和背带环座,下方安装有钢丝折弯成的前背带环,座后压有护木固定座。准星的设计也与M-16相同,通过压下限位销并旋转准星,即可调节准星高度。

AR-18在准星座靠近枪管的位置上安装有40毫米长的活塞筒,活塞筒上车有3道闭气环槽,前部与枪管上的导气孔相通,导气孔距离枪管尾端面距离为324毫米,活塞筒与枪管间距为5毫米,相对其他导气式武器来说,这个距离非常近。枪管口部拧有早期AR-15采用过的三瓣叉形消焰器。枪管上方安装有活塞头、活塞杆、活塞杆连杆和活塞簧等零件,用于将火药燃气的压力传递到枪机框上。活塞头为空心套管形,全长48毫米,外部径向分布有4个泄气孔,活塞头套在准星座上的活塞筒上,后部有活塞杆连杆,最后是较细的活塞杆和活塞杆簧。AR-18活塞杆与头部没有设计成整体式,活塞头部被设计成一个较短的单独零件,以方便加工,而其后部则设计了一个转接的活塞杆短连杆作为过渡,解决了活塞杆细长、活塞头部加工精度与同轴度要求高的矛盾。活塞杆后部穿过节套顶部中间的活塞杆孔,孔中间有个限位台阶,活塞杆向后运动13毫米左右即停止运动。准星座至上机匣前部安装有护木,其结构与M-16的类似,也是由工程塑料制作,分为上下两半,上护木内侧也有铝板冲压的隔热层,上下护木前部开有较大的出气孔,既便于排出活塞筒的废气,也利于空气流动冷却活塞部位。

M-16的上机匣为硬铝合金模锻后的机加件,机匣上部有三用提把,整个机匣形状较复杂,对模具、材料和加工要求均较高;而AR-18采用的是普通钢板;中压焊接成型的机匣,形状简单,对于模具的设计和要求均较低。同时,AR-18机匣上无提把,只是焊有一个瞄准具导轨,对安装辅助瞄具来说更加方便。M-16机匣两侧均没有拉机柄槽,只在右侧设计有抛壳口,而AR-18在机匣右侧开有拉机柄槽和抛壳口,并安装有防尘盖,但防尘盖只盖住拉机柄槽和部分枪机,还有部分抛壳口暴露在外,而M-16的防尘盖可完全盖住抛壳口。M-16的瞄准具由于安装在提把上,因此瞄准基线较高,而AR-18则比较低。M-16枪管全长为508毫米,而AR-18枪管全长为464毫米,略短于M-16。M-16枪管上方的导气装置为较细的不锈钢导气管,而AR-18的这部分结构较为复杂,零件数量也多一些。M-16上机匣内没有枪机导轨,以圆柱形内孔与圆柱形枪机配合,引导枪机正确运动,枪机与机匣配合紧密、间隙小,因此抗污能力差。而AR-18机匣内也无枪机专用导轨,只有一个枪机闭锁导柱的限位导轨,但枪机与机匣内留有较大的空间,容纳污垢的能力较强。M-16的枪管与节套是先用螺纹固定住,然后通过一个定位销,再加上一个大螺母压紧到机匣上,其节套和机匣的配合部位均为圆柱形,易于保证安装时的同心度,而AR-18的节套是焊接在机匣上的,不能拆卸,同时节套与机匣均为方形,对于枪管安装孔的对称度要求较高。

AR-18机匣组件相对比较复杂,主要由枪托、下机匣和发射机构等组成,内部安装有很多零件。该枪采用与M-16形状类似的直线形塑料枪托,可以向左侧

折叠,但枪托安装位置略低于枪管中心线。枪托通过下机匣末端的转轴固定在下机匣上,枪托连接座右侧有个垂直的弹性卡销,枪托打开到位后,弹性卡销两头伸入枪托右侧的上下孔内,以此固定枪托,枪托向左折叠后,利用枪托左侧的定位孔以及内部的卡簧,与下机匣弹匣座左侧的凸笋配合,将枪托固定在折叠位置。下机匣主体也是钢板冲压焊接的结构,前部有和上机匣连接的转轴孔座,后面是弹匣插座,弹匣座右侧有钢板;中压成的按钮式弹匣卡笋,用右手食指即可方便地进行操作。发射机构包括扳机、单发阻铁、保险阻铁、快慢机轴、击锤、快慢机定位片以及各种弹簧和销子等。其中,保险阻铁前部还安装有空仓挂机卡笋,当弹匣打空后,该卡笋会顶起并将枪机停在后方位置,形成空仓挂机。扳机护圈同样为冲压成型,点焊在下机匣上,塑料制的小握把则用螺钉拧在下机匣上。M-16的下机匣也是超硬铝合金模锻机加件,形状虽比上机匣略简单一些,但模锻的模具设计同样要求很高,加工难度也不小。而AR-18的冲压焊接机匣则工艺上要简单得多,并且没有形状复杂的零件。M-16的整个复进和缓冲系统都安装在下机匣的复进簧导管内,该导管后部设在枪托中,因此枪托不能折叠。AR-18的枪机运动全部在机匣内发生,不涉及到枪托部分,枪托不仅可以折叠,而且下机匣后部只连接有枪托,结构简单,分解结合也较容易。

此外在很多细节方面,AR-18都与M-16有所区别。例如M-16下机匣通过2个销钉固定在上机匣上,下机匣连接销抽到一定位置即被限制住,不能全部抽出,防止分解时将该销丢失。AR-18只有一个销钉,连接销则是可以完全抽出的。M-16的发射机构如零件、弹匣卡笋和空仓挂机卡笋多为机加件,只有少数为冲压件;而AR-18正好相反,上述部件多为冲压而成,只需少数机加工,因此加工效率非常高。M-16的空仓挂机卡笋在下机匣右侧有个外部按钮,可以用手掌拍击该钮,直接释放枪机;AR-18没有这个外部装置,释放枪机只能通过拉动拉机柄,先带动枪机略微向后运动,然后再释放枪机。

AR-18的枪机系统由复进机、枪机组件和拉机柄组成,总体结构要比M-16简单,零件数量少而且形状不复杂,加工要求也较低。其复进机为双导杆复进簧系统,由两根复进簧、两个导杆和复进簧座组成。复进簧导杆由冷拔圆钢制成,头部车有斜面,便于装入枪机框和机匣前部节套内的定位孔。后部与复进簧座相连,略突出复进簧座后表面。复进簧座为厚钢板;中压结构,上部为“T”字形,右侧装有弹性限位销,与准星座的护翼配合,防止复进簧座发生位移而导致上下机匣分开。复进簧座后部突出的两个导杆头与下机匣后端面上两个孔配合,上下机匣结合到位后,这两个突起伸入孔内,将上下机匣固定住。复进簧为2根单股钢丝缠绕的螺旋簧,长径比相对较大。枪机组件分为枪机框和枪机芯两大部件。AR-18的枪机与M-16的多凸笋回转枪机类似,但略有不同,其枪机芯由枪机芯本体、拉壳钩、拉壳钩轴、拉壳钩簧、抛壳挺、抛壳挺簧和抛壳挺轴组成,枪机芯外部圆周均匀分成8等份,其中7个是闭锁凸笋位置,相互间按45。夹角均匀分布,还有一个是拉壳钩位置,机头只需要旋转22.5°即可实现开、闭锁。与拉壳钩相对、靠内的位置上的圆形活动突起则是弹性抛壳挺,其优点是体积较小,不占空间。枪机芯通过穿过枪机芯后部的一个圆柱形导柱,与枪机框上的开闭锁螺旋面配合,引导枪机旋转进而完成开、闭锁过程。枪机框由枪机框本体、击针销、击针簧、击针和开闭锁导柱组成。开闭锁导柱为圆柱形,中心有击针孔,露在枪机框外的一头为方形,与机匣内左侧的导轨配合,平时限制住导柱,使其只有在机框复进到位后才能旋转。击针为前细后粗的台阶形,为防止发生跌落走火等现象,还设置有击针簧。枪机框右侧后部有一个缺口,当枪机框后退时可以顶开防尘盖。拉机柄为独立的一个零件,为可分解结构,与机框可分离,其外形很像拖拉机的起动摇柄,向机匣上方翘起,因此无论射手习惯用哪只手,都可以方便地拉动拉机柄。

AR-18的枪机系统可以说与M-16区别较大,但又有很多相似之处。相同点有:都采用多凸笋、小旋转角的闭锁机头,开闭锁角度和闭锁凸笋数都相同;均使用弹性抛壳挺,拉壳钩的形状和安装方式也相同;闭锁导柱形状和闭锁导槽形制一样。不同点为:AR-18的枪机芯上没有闭气环,不需要与枪机框形成气室,而M-16枪机需要与枪机框形成相对密闭的气室,因此有闭气环,所以AR-18枪机芯与枪机框加工较简单,配合要求也较低:M-16枪机框为圆柱形,而AR-18的为方形;M-16枪机框闭锁导柱在枪机框上方,AR-18则在左侧;M-16枪机框上有独立的导气管座,而AR-18无此零件,枪机框外形更加简洁;M-16击针无击针簧,在武器跌落或使用底火感度较大的枪弹时容易走火,而AR-18击针有击针簧,可以避免上述走火情况的发生;M-16的拉机柄不与枪机框相连,枪机复进不到位时,不能推动拉机柄使枪机框复位,同时枪机往复运动肘,拉机柄是相对静止的,而AR-18拉机柄虽然可以从枪机框上分解下来,但与枪机框则是连接的,拉机柄随枪机框往复运动,当枪机框复进不到位时,可以通过直接手推拉机柄使枪机框复位;M-16的枪机系统与复进缓冲系统为两个独立的部件,而AR-18则是一体的模块化结构,分解和擦拭都更加容易。

M-16的弹匣被卡笋固定的位置在弹匣的左侧,因此其弹匣左侧都有一个大的方形卡笋缺口,而AR-18弹匣的固定位置在右侧,卡笋缺口呈水平的细长方形。AR-18早期也是使用20发直弹匣,其结构和式样与M-16使用的基本相同,但是由于弹匣卡笋位置和大小均不同,因此二者弹匣不能互换使用。后期的AR-18使用30发“直-弯-直”弹匣,并且还有40发容量的弹匣可供选用。

AR-18的成功之处

通过以上对比可以看出,AR-18除了在选用材料和工艺上与M-16有较大区别外,最根本的不同就是将M-16的导气管式自动原理改为活塞短行程导气自动原理。从材料和工艺上来看,AR-18大量使用钢板冲压和焊接技术,技术门槛相对较低,容易掌握,缺点是需要很多配套的钢板冲压模具,对于模具制造技术不高的国家来说还是有点难度。同时,有些受力较大的零件也用钢板冲压工艺来制造,其耐磨性难以得到保证,例如击锤尽管采用了表面渗碳处理技术,但其耐磨性还是不够理想。不过总体相对M-16来说,AR-18在简化生产工艺和降低生产要求方面的确做得不错,属于当时比较成功的一种综合了各种成熟工艺的自动步枪结构。从自动原理的变化上来看,AR-18放弃了导气管,消除了M-16枪机和机匣容易受到火药燃气烧蚀的弊病,因此耐腐蚀性、抗污性、耐久性等都有了很大提高。同时也更加方便擦拭和清理枪械,大大提高了武器系统的可靠性。AR-18的另

一个改进是,活塞为空心套在活塞筒上的结构,与一般的活塞插入式结构不同,可以大大减小导气部位的直径,尽可能地使活塞轴线接近枪管轴线,降低了枪口在连发射击时的跳动。同时,空心的活塞头部使得废气可以向前部排出,避免护木过热,也可防止射手脸部受到溢出废气的影响。另一个设计特点是活塞头部与活塞杆没有像一般枪械那样直接相连,而是中间有一个称为活塞杆连杆的连接零件,因此降低了活塞头部与活塞杆加工装配同轴度的要求,使工艺得以简化。正是AR-18活塞部位的这些改进,加上双导杆复进簧的设计,使得AR-18的枪机运动比较平稳,连发射击时枪口跳动较小,精度与M-16不相上下。

AR-18的仿制与民用型号

曾有美国枪评家用一句西方谚语来概括AR-18的前世今生,那就是:“以良好的愿望开始,以走向失败告终”。在军用武器市场上,这话虽然并不完全正确,但确实反映了AR-18的尴尬处境。尽管AR-18的设计总体来说很成功,但它出现得太不是时候,即使以上世纪80年代的眼光来看,该枪的钢板冲压焊接结构也。的确开始过时了,不仅外观不够美观,同时也给枪械的“变造”带来很大麻烦。而对于使用铝合金材料上下机匣的M-16步枪来说,各种改造相对来说都更容易,如改变导轨和提把的形状、改进机匣外部外形等等。由于在国防订单方面未能竞争过M-16,AR-18只能转向民间和国外来寻找它的市场,但也仅有英国斯太令军械公司和日本丰和工业公司购买了该枪的生产权,建立了相应的流水线并生产该枪。英国生产的AR-18称为SAR-80,但没多久就停产了,改为生产英国自行开发的更加容易制造的斯太令突击步枪。日本则在初期仿制的基础上对AR-18进行了较大改进,推出了89式自动步枪,现仍旧为日本陆上自卫队的制式装备。此外,像新加坡、台湾等国家和地区也仿制过AR-18步枪,并结合自己的要求进行了一些改进,但均未大量装备使用。美国原计划向国外推销简易版AR-18步枪,结果也没能实现,一方面M-16大批量生产以后成本已逐步下降,另一方面后者是美军的制式装备,更有利于向外推销。因此,实际上美国后来外销步枪的主力依然是M-16系列。

在美国本土,AR-18的人气也远远不如M-16系列。不过该枪在民用市场上的表现还算差强人意,只是今天的美国市场上真正的AR-18步枪并不多见,除了少量回流的当年出口的军用型号外,大部分都是民用版的AR-180半自动步枪。后者与AR-18的结构完全相同,但仅能半自动射击,并且可以方便地更换各种民用改进附件等。近年来商家还推出了最新的AR-180B步枪,将整个下机匣和枪托全部改用工程塑料制造,并将弹匣卡笋变为与M-16通用的式样,这样就可直接使用M-16系列的弹匣,其他改进包括:改用水平的圆柱形拉机柄,改进复进簧座、使上机匣与下机匣后端扣合方式略有改变,使用新的圆柱形消焰器等等。这是基于应对市场变化的一种商业策略,美国阿玛莱特公司必需在它的产品目录中保留AR-180这一经典型号。尽管AR-18的时代还没有开始便已经基本结束,但它还是有一定数量真心热爱这支武器的拥护者的。

(编辑天天)

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