由BB弹枪发射的不同材质同径球形弹丸的比动能差异研究

陈六一，刘 墨，仇祯昱

（1.江苏警官学院刑事科学技术系，南京 210031；2.南京市公安局刑科所，南京 210012；

3.苏州市公安局吴中分局，江苏 苏州 215000）

由BB弹枪发射的不同材质同径球形弹丸的比动能差异研究

陈六一1，刘 墨2，仇祯昱3

（1.江苏警官学院刑事科学技术系，南京 210031；2.南京市公安局刑科所，南京 210012；

3.苏州市公安局吴中分局，江苏 苏州 215000）

多数充气式气枪的高压容器内的压力随着射击次数的增加而减小。为了消除影响弹丸枪口速度的这一变量，采用每次射击后补充充气的方法，使充气式气枪具有相同初始发射能量。以不同的射击距离发射材料密度不同的三种同径球形弹丸，测量弹丸的速度，计算弹丸的动能及比动能。在射击距离为30 cm时，钢珠的比动能是塑料弹的比动能的1.59倍；在射击距离为400 cm时，钢珠的比动能是塑料弹的比动能的2.02倍。分析同一射击距离上不同质量弹丸的速度、动能和比动能的变化规律以及弹丸速度和比动能随射击距离的变化规律，结果符合内弹道学有关推论，得出“同径球形弹丸材料的密度越大，在相同射击距离上的比动能越大”的结论；为进一步规范气枪枪口比动能测试工作提供理论及实验依据。

BB弹枪；内弹道；球形弹丸；初速度；比动能

同一支BB弹枪既能发射塑料球形弹丸及金属球形弹丸（钢珠），也能发射其它材质的球形弹丸，少数BB弹枪还能发射气枪弹[1]（铅弹）。这些不同材质及形式弹丸的枪口比动能不同，致伤能力亦不同。充气式BB弹枪发射的塑料弹丸的致伤能力小于相同直径金属和玻璃材质弹丸的致伤能力[2]；金属弹丸相对于塑料弹丸而言，其枪口速度值下降而枪口比动能值上升[3]。在《法庭科学枪口比动能测速仪法测试规程》（GB/T 953-2011）[4]中规定“若某枪支可发射多种材质或形式的弹丸（如塑料弹丸或金属弹丸等），则以最大比动能为准”判定是否为法定枪支。如果多种材质或形式的弹丸的枪口比动能值跨越1.8 J/cm2，上述规定是否合理已对鉴定人员造成困惑。因此，从进一步规范测试工作的角度看，深入认识上述枪口比动能产生差异的规律是必要的。

1 实验

采用补充充气的方法，始终保持充气弹匣内的气体为最大压力，使BB弹枪以相同初始发射能量发射相同直径的塑料、玻璃及钢质球形弹丸（钢珠），测量三者的运动速度，计算三者的动能和比动能，分析三者的速度、动能和比动能之间的关系。

1.1 实验器材

6 mm外形仿MP5A4式充气式气冲锋枪（图1）；“猛将”牌充气罐[2]，罐内气体主要成分为氟代丙烷；6 mm（实测平均值为5.90 mm）的塑料球形弹、玻璃球形弹和钢珠，质量分别为0.21、0.26、0.87g，3种弹丸表面光滑；美国产Model 36型测速仪，阻弹器；天平；皮尺；游标卡尺等。

图1 实验用充气式气冲锋枪Fig.1 The pneumatic submachine gun for the experiment

1.2 实验过程

实验场所为地下一楼，室温25 ℃。充气罐长期存放于实验场所，其内气体温度与室温无差别。

用“猛将”牌充气罐（满罐）对实验枪支的充气弹匣充气，直至听不到进气声，再充几秒钟停止；使测速仪处于就绪状态；按顺序1、4、7发射塑料球形弹，按顺序2、5、8发射玻璃球形弹，按顺序3、6、9发射钢珠，即第一发发射塑料弹，第二发发射玻璃弹，第三发发射钢珠，第四发发射塑料弹……；测速仪自动记录数据；每发射一发弹后，均用充气罐对充气弹匣补气，直至听不到进气声，再充几秒钟停止。

2 结果与讨论

设置射击距离（枪口到测速仪第一靶靶平面的距离）分别为30、100、200、400 cm。在每个射击距离上收集3种材质弹丸各3发数据，共36个数据。将同一射击距离上的相同材质的弹丸的数据取平均值，得到表1数据。

表1 在不同射击距离上3种材质同径球形弹丸的速度、动能和比动能值Table 1 The velocity, the kinetic energy and the specifi c kinetic energy of three same-diameter spherical projectiles of various materials at different shooting distances

取表1中射击距离为30 cm的数据绘成图2。从图2中不难发现，随着弹丸质量增加，弹丸速度减小，弹丸动能增大，即：较轻的弹丸速度较大、动能较小，而较重的弹丸速度较小、动能较大。由于3种弹丸直径相同，所以弹丸的质量越大，弹丸的比动能越大。表1中100、200、400 cm射击距离上的弹丸质量、速度、动能及比动能之间的关系均符合上述规律。

图3为3种弹丸的速度随射击距离变化的示意图。从图中可以看出，随着射击距离的增大，弹丸质量越小，速度衰减越快。由于枪口气体的后效作用，塑料弹和玻璃弹在距离枪口约100 cm时速度达到最大值，之后逐渐减小；钢珠在距离枪口30 cm时速度小于其他3个射击距离时的速度，在射击距离为100～400 cm之间时速度略有上升，几乎持平，这是因为钢珠运动速度较慢，枪口气体后效作用与钢珠所受空气阻力相对平衡。

图4为3种弹丸的比动能随射击距离的变化示意图。塑料弹和玻璃弹在距离枪口约100 cm时比动能达到最大值，之后逐渐减小；钢珠的比动能在30～400 cm射击距离上逐渐增加，这是枪口气体后效作用的结果。在同一射击距离上，玻璃弹的比动能大于塑料弹的比动能，但相差不大；钢珠的比动能也大于塑料弹的比动能且大得较多，两者的比值分别为1.59（射击距离30 cm）、1.63（射击距离100 cm）、1.71（射击距离200 cm）和2.02（射击距离400 cm）。

图2 3种弹丸在射击距离为30cm时的速度、动能和比动能关系图Fig.2 Diagram of the velocity, the kinetic energy and the specifi c kinetic energy of three spherical projectiles at a shooting distance of 30cm

图3 弹丸速度—射击距离关系图Fig.3 Relationship between the velocity of projectile and shooting distance

图4 弹丸比动能—射击距离关系图Fig.4 Relationship between the specifi c kinetic energy and shooting distance

由内弹道学基本公式可得出气枪发射的弹丸枪口速度[5−7]为：

式中：ug—弹丸枪口速度；p0—气枪枪膛内被注入气体的初始压力；v0—枪膛初始气室容积；γ—发射用气体的绝热指数；φ1—次要功系数；M—发射每发弹所注入枪膛的气体质量；m—弹丸质量；s—枪管的横截面积；L—枪管长度。γ、s、L为常量，在本实验中，可视p0、v0、M为常量。这里的次要功系数φ1主要体现弹丸所受摩擦力做功的系数。由于三种弹丸表面光滑且弹丸与枪管内壁的配合间隙一致，三种弹丸在枪管内所受摩擦力一致，所以φ1亦为常量。由式(1)，当弹丸质量m增大时，根号内左侧分母增大，因而弹丸枪口速度ug下降。

将式(1)变形：

式(2)即为枪口动能的内弹道计算公式。当m增大时，φ1+M/(3m)变小，故枪口动能增大。由以上推算可知，当弹丸质量增大时，弹丸枪口速度减小而弹丸的枪口动能增加；反之，当弹丸质量减小时，弹丸枪口速度增大而弹丸的枪口动能减小。这一结论与上述实验结果吻合。

3 结论

用每次发射能量一致的充气式气枪发射不同材质的同径球形弹丸时，弹丸的质量越大，在相同射击距离上的比动能越大。换言之，同径球形弹丸材料的密度越大，在相同射击距离上的比动能越大。在测试此类气枪的枪口比动能时，假如已经测定塑料弹丸的比动能值大于或等于1.8 J/cm2，则无需对其它材料密度大的玻璃、陶瓷或钢珠等同径球形弹丸做比动能测定，因为密度较大的同径球形弹丸的比动能更大。当多种材质或形式的弹丸的枪口比动能测试值跨越1.8 J/cm2时，应确定某种弹丸为测试弹丸，以该测试弹丸的枪口比动能值为依据判定是否为枪支。

［1］ 中国轻工业联合会. 气枪弹：GB/T 28800-2012［S］.北京：中国标准出版社，2013.

［2］ 梁传胜，张锐.射击球形弹丸气枪识别图谱［M］.北京：群众出版社，2012.

［3］ 季峻,张晓军,李松. 钢珠气枪及其发射弹丸的检验和鉴定［J］.江苏警官学院学报,2008(3):181-185.

［4］ 全国刑事技术标准化技术委员会痕迹检验分技术委员会. 法庭科学枪口比动能测速仪法测试规程：GA/T 953-2011［S］.北京：中国标准出版社，2011.

［5］ 经福谦，陈俊祥.动高压原理与技术［M］.北京：国防工业出版社，2006.

［6］ 金志明.现代内弹道学［M］.北京：北京理工大学出版社, 1992.

［7］ 王金贵.气体炮原理及技术［M］.北京：国防工业出版社, 2001.

Differences of the Specifi c Kinetic Energy of Material-various but Diameter-identical Globose Projectiles Shot by BB Guns

CHEN Liuyi1，LIU Mo2，QIU Zhenyu3
(1.Department of Criminal Technology, Jiangsu Police Institute, Nanjing 210031, China; 2. Institute of Forensic Science and Technology, Nanjing Public Security Bureau, Nanjing 210012, China; 3. Wuzhong Branch of Suzhou Public Security Bureau, Suzhou, Jiangsu 215000, China)

The air reservoirs of most BB guns release a fraction of their pressure following the fi ring each time. To avoid the infl uence of this variable on the muzzle velocity of projectile, the air reservoir is usually re-fi lled after each fi ring so as to ensure that a pneumatic gun maintains the same muzzle energy. Here, after three diameter-same spherical projectiles of various density were fi red at different distances, the velocity of the projectiles was measured and their kinetic energy and specifi c kinetic energy were calculated. At a fi ring distance of 30 cm, the specifi c kinetic energy of a steel projectile is 1.59 times as many as that of a plastic projectile. At a fi ring distance of 400 cm, the specifi c kinetic energy of a steel projectile is 2.02 times as many as that of a plastic projectile. By analyses of the relationship among the velocities, the kinetic energies and the specifi c kinetic energies of projectiles of different mass at a same fi ring distance, plus that between the velocities and the specifi c kinetic energies of projectiles, it was shown that the results are in accordance with the relevant deductions of interior ballistics. The conclusion can be made that “the larger the density of the diameter-same spherical projectile, the higher the specifi c kinetic energy can be reached at the same shooting distance.” The discovery revealed here may offer some theoretical and experimental supports for regulating the examination of the muzzle specifi c kinetic energy of BB guns.

airsoft gun; interior ballistics; spherical projectile; muzzle velocity; specifi c kinetic energy

DF794.1

A

1008-3650(2016)05-0380-03

2015-12-21

格式：陈六一，刘墨，仇祯昱.由BB弹枪发射的不同材质同径球形弹丸的比动能差异的研究[J]. 刑事技术，2016,41(5):380-382.

10.16467/j.1008-3650.2016.05.008

陈六一（1961—），男，江苏无锡人，学士，副教授，研究方向为痕迹鉴定。E-mail：chenliuyi@jspi.edu.cn