机械式变射速的尝试

张迪+张嘉瑞

枪械射击的速度一般以理论射速和战斗射速来衡量。所谓的理论射速是指不考虑瞄准、换弹等因素，只使用枪械自动机完成一个循环的时间来计算的射速。战斗射速则要考虑瞄准、换弹等因素，所以战斗射速更符合实际使用时的射速，并且肯定要比理论射速小很多。例如我国95式5.8毫米自动步枪的理论射速为650发/分钟（以下简称rpm），而连发时的战斗射速只有100rpm。

那么是不是武器射速越低越好？答案当然是否定的。因为大部分枪械（狙击步枪除外）射速太低显然无法保证对敌方的火力压制能力。那是不是说武器的射速越高越有利于作战呢？答案也是否定的。射速过高必然使抽壳、抛壳时间减短，有可能造成武器抽抛壳困难，从而造成武器故障。此外，武器射速如果过快会使得自动机对机匣等部件的撞击加大，加大后坐力从而提高了控枪的难度。这一方面比较典型的例子就是M16，它在越南战场上出现了许多问题，如卡壳、拉断弹壳等。造成这些问题的很大一个原因就是军方换掉了5.56毫米枪弹的发射药，使得M16的射速从每分钟750发提高到了每分钟850～1000发。

射速增高会提高火力压制能力，而且如果射速增高到一定程度，射手射击时在尚未感受到第一发子弹后坐力时第二发弹已经出去了，也就是说第二发弹几乎不受后坐力影响，这会大大提高点射精度。但是射速过高又会出问题，所以人们就想到了能不能对射速进行控制，使枪械具有变射速的功能。为了实现枪械变射速，人们进行了许多尝试，其中双循环变射速技术便是其中一种。

双循环

现在的大部分枪械均为单循环枪械。以典型的导气式武器为例，当子弹击发后，火药燃气进入导气室，推动活塞带动枪机框以及枪机向后运动后坐，完成开锁、抽壳、抛壳等动作并压缩复进簧；当后坐到位后，枪机框以及枪机会在复进簧的作用下复进，并完成推弹入膛、闭锁等动作，这就完成了自动机的循环，此为单循环。

而双循环则指除了自动机循环以外还增加了一个浮动循环。双循环的武器在射击时除了自动机会在浮动体上往复运动外，整个浮动体也会前后往复运动。换句话说，双循环的步枪类似与将单循环的步枪固定在滑轨上，并在单循环步枪和滑轨后方安装弹簧。射击时，自动机会在步枪上往复运动，这是自动机的循环。而整个单循环步枪又会由于自动机的撞击向后运动压缩弹簧，当向后运动到位后会由于弹簧作用向前运动，完成循环，这就是浮动体的循环。

变射频

此处的射频即指枪械的射速。普通枪械一旦选定单发、连发模式，则射频是固定的。如我国95式自动步枪在单发时战斗射速为40rpm，而在连发时战斗射速为100rpm。变射频指的是在射击过程中射速可以改变。按现在的概念来看，变射频有两种，第一种比较典型的是指在连发射击时前2发为高射速（高达1800rpm），从第3发开始即变为低射速（一般为600rpm）。第二种变射频是指点射时为高射速，全自动射击时为低射速。

双循环变射速技术

双循环变射速技术即指枪械将双循环与变射频技术融为一体。对于只有自动机循环的单循环枪械来说，后坐力的产生是由于自动机循环产生的，因此射速一旦过高势必会导致后坐力增大，这对于控枪来说是不利的。而对于双循环的武器来说，后坐力的产生是由于浮动体循环产生的。而由于浮动体的质量要比自动机大很多，自动机循环多次浮动体才会循环一次，因此射速提高，自动机循环加快对浮动体的循环速度影响很小，也就是说后坐力并不会急剧增加。基于这种原因，变射频与双循环结合可以很好地避免高射速带来高后坐力问题，提高高射速时的射击精度。

此外，双循环与变射频技术结合后，可以通过浮动体循环与发射机构结合来实现连发时由高射频向低射频的转变，因此现在一般认为双循环是变射频技术的基础，也是变射频技术所必须的。

双循环变射速武器发射模式

双循环变射速武器在单发使用时为低射频模式，也就是说射速在 600rpm左右，如果此时步枪处于浮动状态，那么单发射击时后坐力的产生过程为：自动机先后坐，然后自动机撞击浮动体，浮动体再缓慢向后运动进而撞击外机匣，从而产生后坐力。这种情况下射手要经过较长时间才能感受到后坐力。

双循环变射频武器在点射时为高射频模式，也就是说射速在1800rpm左右。此时的武器处于浮动状态，则自动机会高速循环，而由于浮动体质量较重，循环速度较慢，所以在浮动体完成一个循环的过程中，自动机可能会完成多个循环。也就是说，枪械射击出多发弹时浮动体才会撞击外机匣一次，此时射手才会感受到后坐力，进而射手的动作开始变形。由上述过程我们可以看出，在点射时，虽然一次点射会射出2到3发子弹，但实际上只会产生一次后坐力，在这之前子弹将不会受后坐力导致的射手动作变形影响，这就提高了枪械的点射精度。

双循环变射速武器在连发状态下会变射频，具体过程为：在连发时前2发弹会与点射时的状态相同，即以1800rpm的射频射击，而从第3发开始则会以低射频（600rpm）进行射击，这是由于浮动体与发射机构的有机结合而实现的。具体体现为，在射击前2发时枪械可以在浮动体循环过程中进行射击，即只要自动机完成一次循环就可以射击；但是从第3发弹开始，如果浮动体没有复进到位，即完成一次循环，那么枪械则不会击发。也就是说，前2发或3发弹的发射速度，即高射速时与自动机循环有关，而第3发或4发弹及其后续子弹的发射速度，是低射频速的与浮动体循环有关。显而易见的是浮动体循环的速度要比自动机循环的速度慢，因此双循环变射频武器在连发射击时会实现从高射频到低射频的变化。

双循环变射速武器

目前世界上比较典型的双循环变射速武器有德国HK公司的G11步枪和俄罗斯的AN94步枪。大部分单循环枪械的发射速度也主要与自动机循环速度相关。因此要想提高射速，就必须提高自动机循环速度，减小自动机循环时间。使用的提高射速的主要措施有以下几点：一是增大导气室内的火药燃气进入量，具体措施包括有增大导气孔直径、导气孔位置后移等；二是增大导气活塞的面积；三是在枪械中设计辅助供弹系统，在射击时使用辅助供弹系统进行预推弹等；四是减小自动机行程。

◎德国HK公司G11步枪

该枪采用的是4.73毫米微口径（口径在5毫米以下称为微口径）的无壳弹枪，以及双循环变射速技术。

上世纪60年代末，西德军方决定研制无壳弹/枪系统，当时的HK公司负责研制枪械系统，诺贝尔火炸药公司负责研制无壳弹系统。1990年西德防卫技术与采购署确认无壳弹/枪系统已经达到装备水平，但是由于同年柏林墙倒塌，东西德合并等原因，德军决定不再装备G11。G11步枪的生产、采购和装备计划全都被取消了。

前面讲到了变射频武器必须要提高射频并列举了一下提高射频的方法，但是实际上G11步枪采取的提高射频方法并不是上文提到的，而是由于其采用了无壳弹。

我们都知道，普通的有壳弹枪械射击时，自动机在后坐复进运动的过程中会完成抽壳、抛壳、推弹上膛等动作，由于本身子弹长度的限制，自动机的行程不能太短，至少要保证能够将子弹（而不是弹壳）抛出。所以自动机本身行程有一个最小值，通过减小自动机的行程来提高射速的方法有一定的限制。而G11步枪由于采用了无壳弹，那么就没有了抽抛壳这个步骤，因此G11步枪通过设计了一个独特的转膛枪机提高了射速。

此外，G11步枪的双循环变射频并不是上面提到的第一种比较典型的变射频（指连发时射速会由高变低），而是属于第二种，即在点射时为高射频，连发时为低射频。

G11步枪有高频点射、低频连发和低频单发。当处于高射频点射时，G11步枪处于浮动状态，而且只要自动机完成一个循环即可进行击发，也就是说可以在浮动体运动过程中进行射击。由于G11步枪采用了无壳弹，因此射速极快，可以达到2000rpm。根据HK公司的调查研究与计算，如果3发点射时的射速可以达到2000rpm以上，那么就可以实现在第一发弹射出后还未出现枪口跳动前第二发弹就已经射出了。第二发弹射出时射手的动作还没有变形，因此第二发弹几乎不受后坐力影响。这样就提高了点射时的命中概率。

G11步枪在单发和连发时为低射速模式，此时G11步枪虽然仍处在浮动状态，但是如果浮动体在运动，那么将无法击发。也就是说，只有在自动机循环和浮动体循环都完成以后才能击发。上文提到过浮动体循环速度较慢，因此射频也就随之降低，G11在低射频时的速度大概只有460rpm。

◎俄罗斯AN94自动步枪

1981年，俄罗斯军方启动了新一代步枪选型计划，名为“阿巴甘计划”。当时的要求是研制一支更好机动性、更好操作性且比AK74步枪作战效能高1.5～2倍的步枪。最终军方选定了俄罗斯伊孜玛什兵工厂的方案，定型为AN-94自动步枪。

AN94自动步枪采用的双循环变射频原理即为上文讲到的典型的第一种变射频原理，即点射时高射频，连发时前两发为高射频，从第三发开始为低射频。

AN94在连发时由高射频向低射频转换的过程为：首先装弹上膛以后，扣动扳机，第一发子弹射出，而后自动机后坐，浮动体也后坐，此时击锤随自动机一块后坐，自动机循环以极高的速度完成。当自动机完成一次循环后，浮动体仍在循环，此时由于发射机构的独特设计，击发杠杆被扳机固定板挡住不起作用，因此击锤继续运动击发，第2发弹射出。这两发弹的射出速度仅取决于自动机的循环速度，所以射速较高，为1800rpm。当两发弹射击完成后，击发杠杆回到原先位置，此后从第三发弹开始的每一次射击。击锤就会被击发杠杆抓住，此后便以低射速（600rpm）进行射击。也就是说，高射频时击锤不受阻碍，只要自动机循环完成即可射击，低射频时每射击一次击锤就会被抓住，只有当浮动体循环完成，才可以射击。这样就实现了由高频到低频的转换。

此外，AN94实现高射频射击的方法是设计了辅助推弹机构，可以预推弹。

AN94的辅助推弹机构为一绳索滑轮组供弹机构，其工作原理为绳索一头接枪机，一头接一推弹随动器，此随动器可以推动子弹运动但是不能打击底火。滑轮起变向作用。当射击一发子弹后，枪机向后运动，绳索会拉着推弹随动器向前运动，先将子弹推于位于弹匣和枪管后端中间的供弹板上，然后枪机复进。推弹随动器会在弹簧作用下后退，枪机复进过程中会将供弹板上的子弹推送到枪膛中，完成推弹入膛动作。由于使用了辅助推弹机构，所以AN94步枪的自动机运动行程较短，使得射速提高。

AN94步枪由于独特的双循环变射速设计，使得点射及连发射击时的前两发精度较高，因此性能较好，但是结构复杂，且人机工效并不是很好，再加上成本过高，所以从1994年定型以来，并没有广泛装备，只是在少数精锐部队中装备。

不可否认的是，双循环变射速的应用可以从理论上很好的解决短时间连续火力的射击精度，是一种具有非凡实用意义的枪械设计技术。但实际情况却不得不让人感到诧异，举例来说：在参加ACR项目最后的射击测试时，G11优秀的高速三点射在射击精度上完败给了作为对照组的M16A1。复杂的机构和高昂的成本再加上双循环系统实际应用中的复杂性，让这款步枪失去了最后列装的机会。

所以说，即使双循环变射速技术的优点明显，但实际上真正能够实际应用的例子如此至少也就不难理解了。在德国放弃G11后，AN94也在俄罗斯遭遇到尴尬的情况：一方面是其优秀的首发精度；而另一方面，高昂的造价，复杂的制作和保养流程以及一些突破俄军传统的射击思路给这款步枪的换装带来重重压力。同时期的俄军也在总结历次车臣战争中的经验教训。他们认为，步枪的射击精度固然重要，但是在现在步兵作战体系下，精确射击的任务多交由狙击手和装备高精度步枪的特等射手来完成。所以对于俄军步兵来说，花费大量精力和资金换装AN94实际上并不会得到较之AK74系列更好的效果。

伊热夫斯克机械厂后来还针对国际市场推出了AN94的一系列衍生型号，但较高的价格实在无法激起国际买家的欲望。双循环变射速技术的未来方向，目前还是很难做出推断。但优秀的技术肯定不会被时代的特点所埋没，一旦时机成熟，双循环变射速技术一定能为未来自动武器的发展提供强大的动力。