塑料弹壳能让枪弹“减肥”成功吗？

宋宏章等

2022年珠海航展上，湖南兵器工业集团展出的一款12.7mm 穿甲燃烧弹，该弹采用高分子材料制作弹壳，仅有弹壳下部采用传统的涂漆钢

为什么采用塑料弹壳？答案是“减肥”

为了提高士兵的作战能力和灵活性，世界各军事强国不断探索如何为士兵减负，比如在枪械打造上采用更轻的材料、采用小口径枪弹，亦或减少单兵武器的数量等等。除此之外，各国也一直在探索减轻枪弹质量的途径。

枪弹的大部分质量都在弹壳和底火上，而且弹头质量和装药量影响枪械的弹道性能，不能随意改动，所以只能从弹壳上做文章。以美军采用的5.56mm SS109 北约步枪弹为例，全弹质量12.4g，其中弹头质量约4g、发射药质量约1.7g，“底火+弹壳”质量6.7g，占比超过一半。

弹壳的主要作用，一是承担容纳、连接枪弹各元件的作用，使之成为一个整体，通过底部安装底火，内装发射药，前端收口紧固弹头实现；二是在发射时贴紧枪械膛壁，使得弹头在枪管中加速时有一个良好的气密性。

目前，世界上主流的用于制作弹壳的材料还是黄铜，因为黄铜不仅抗腐蚀性好，利于枪弹储存，同时还具有良好的延展性，在发射时能够紧贴枪管弹膛，提供良好的气密性，进而提升射击精度、射程。且铜制弹壳在抽壳时较为顺畅，对弹膛磨损小，可以说是制作弹壳的绝佳材料。但铜制弹壳的枪弹质量不轻，价格也比较昂贵，对于任何一个军事大国来说，常以亿发为生产制造单位的枪弹，所要使用的黄铜不是个小数目。因此，如果将黄铜换成塑料材质，在减重的同时还能降低枪弹的造价。

G11 步枪采用的4.7mm 无壳弹（左）和M16 系步枪采用的5.56mm M855 弹（右）对比，前者体积较小

各种型号的无壳弹。其中，左四、左五为德国诺贝尔火炸药公司推出的DM11 无壳弹

轻量化机枪（LWMG）的后续项目（LSAT）样枪，该枪发射塑料弹壳埋头弹（简称CT 弹）或模压无壳弹（简称CL 弹）

探索之路，艰难中前进

早在二战时期，德军就注意到弹壳这个严重拖垮枪弹的东西，不仅沉重还最终抛到战场上无法回收。因此，德军开始研发无壳弹，无弹壳最为减重也最省钱，但由于德军研发的步子跨得太大，二战期间德军试图研制无壳弹的计划流产。

二战结束后，西德以及美国都开始进行无壳弹的研制工作，自1970 年开始，德国HK 公司前前后后研制了14 款无壳弹步枪，最终在1986 年定型为G11 步枪。发射无壳弹的G11 步枪相当前卫，也相当烧钱，最终在柏林墙倒塌后不久，为了更好地投入经济建设，撤销了望不到头的G11 项目。

G11 无壳弹早期的原型就是将弹头下半部分埋入模压而成的发射药柱内，药柱直接固定成型，不再需要弹壳当容器，这样一来枪弹的质量就降得较小。

按照G11 项目的设想，同等负重的情况下，使用M16 系步枪能携带7 个30 发弹匣，共计210 发枪弹， 但使用G11 步枪可以携带10个50 发弹匣，共计500 发枪弹，这样德军步兵就算射击精准度再差，高密度、持续不断的火力也会极大毁伤对方。

但是，取消弹壳的缺点也是致命的。比如药柱直接暴露在外不利于储存；发射药直接接触枪膛燃烧，容易腐蚀枪膛降低枪管寿命；无弹壳的隔绝，弹膛会迅速升温。弹膛温度过高的后果就是连续射击后，无壳弹的药柱接触到高温弹膛就会发生自燃走火，甚至枪械失控，造成人员自毁。

为解决隔热和储存问题，德国诺贝尔火炸药公司又推出DM11 无壳弹，将弹头全部埋入发射药柱之内，而且在药柱之外增加涂层，这样不仅能够隔热也更利于长期储存。虽然几经改进，G11 项目最终依然落马。

实用之路，上升中螺旋

上方为CT 弹，下方为CL 弹

一箱MK323 Mod0 .50 聚合物弹壳枪弹，携行起来要轻很多

2003 年，美国三军轻武器总规划办公室提出“轻量化机枪”（Light Weight Machine Gun， 简称LWMG）计划，其要求枪弹减重40% 以上。以目前的技术而言，要实现这一目标唯有无壳弹。但在研制过程中，美军发现无壳弹技术尚不成熟，于是在LWMG 的后续LSAT（轻量化轻武器技术，Lightweight Small ArmsTechnologies）項目中，改为塑料弹壳埋头弹（Case Telescoped， 简称CT 弹） 和模压无壳弹（Caseless，简称CL 弹）两种方案并行开展。试验结果表明，一层塑料壳的CT弹更为靠谱，后来负责LSAT 项目的德事隆公司又将CT 弹应用于步枪，开发出发射6.5mm CT 弹的步枪，并参加美军“下一代班组武器”（Next Generation Squad Weapons，简称NGSW）项目竞标。然而，LSAT项目从2004 年一直走到2022 年，美军虽然一直在探索新的弹壳减重方案，但最终却选中最为保守的铜钢混合弹壳。

2020 年， 美国海军陆战队与MAC 公司签订一份近1000 万美元、多达240 万发（单价约4 美元/ 发）枪弹的合同。该弹命名为MK323Mod0 .50 枪弹，其采用透明聚合物材料作为弹壳且已经在M2 重机枪上进行了多次测试。结果显示，该弹的性能与同口径的普通弹基本无异。其塑料弹壳的.50 穿甲燃烧弹能够减重25%，对于重机枪来说，携弹量的提升是相当显著的，而更多的携弹量也就是更持久的火力。

四大优势，改进中完善

其一，技术优势。能够满足弹壳耐高温、耐磨性指标要求：枪械连续发射过程中，弹壳必须有较好的耐磨性并承受高达500℃以上的高温。普通聚合物具有很好的润滑性，但其热度变形比金属材料大得多。即使耐高温强度极大的改进型聚苯酯，也超不过400℃。为了确保聚合物弹壳在高温情况下不变形，工业强国大都运用增强、掺混、改性等方法提高聚合物的熔点，还有一些国家采用以热塑性聚合物材料取代热固性聚合物材料，美国聚合物弹壳则通过在塑料中嵌入陶瓷的方法，以解决耐高温难题。

其二，需求优势。透过各国对枪弹的探索过程，可以看到现阶段国家层面对枪弹改革发展的新追求。以美国新型.50 聚合物弹壳枪弹公开的信息来看，项目由美国国防部办公室和美国海军陆战队联合牵头下达指标。可见，美军观点明确、态度坚决，已经从行动上表明军方对传统金属弹壳改良的决心，并向传统枪弹提出有力挑战。

美军采购的透明或半透明聚合物弹壳枪弹，可以直接看到弹壳里面的发射药

其三，材料优势。传统枪弹弹壳材料以钢、铜为主，造成金属材料的巨大消耗，尤其是铜质弹壳枪弹，造价更高。相比之下，以聚合物为代表的现代工程塑料材料，虽然在硬度、密度、抗冲击强度等方面有所欠缺，但在抗腐蚀性、柔韧性等方面具有优势，尤其是聚合物材料品级多，可以通过材料的改性、增强、发泡以及填充不同材料比例，制备出诸多品级的聚合物。

其四，价格优势。以钢、铜、硬铝合金等金属制作的弹壳虽然具有硬度大、抗冲击能力强、密封效果好等优点，但这些优点是以增加材料的质量和造价高昂为代价换取的，况且相比聚合物材料，其制作过程和成型工艺也相对复杂得多。据相关资料介绍，制作一枚.50 口径弹壳，以黄铜为材料所花费的费用比使用聚合物材料高出30% ～ 50%，而以聚合物材料来制备，取材相当方便，不需要像制备金属材料那样进行锻造、碾压、淬火等复杂的深加工，仅需要根据配比进行不同材料的填充，并且能够一次加工成型，制备工艺简单。

前景如何？无明确结论

塑料彈壳枪弹前景如何？目前，无准确而科学的结论。

究其原因，因为任何一种新型枪弹的出现，本质上取决于技术上是否过硬；能否满足战术技术要求，进而达到预期的作战效果；在设计上是否先进合理，具有实效性；在工业制造过程中，可否提供物美价廉的产品。

其一，枪弹的稳定性有待实战环境检验。弹壳胀壳是最大的问题。枪械在射击过程中，火药瞬间燃烧，会产生极大的燃气压力，对枪械及枪弹的抗压能力要求极高。在金属弹壳加工过程中，解决弹壳抗高压而不变形方面，各国均采用添加其他物质的方式加以解决。塑料本身抗压能力极低，更需要通过聚合其他物质提高其硬度、抗冲击能力。然而，在连续射击过程中，枪械的温度急剧升高，聚合物弹壳在高温火药燃气压力作用下，硬度将大幅下降，带来的后果是出现胀壳现象。

其二，射击后的枪膛清理问题有待验证。在射击过程中，枪械的高温会使弹壳硬度下降，耐磨性下降。后果是在高温作用下，一旦塑料附着在弹膛内壁上或枪管膛线上，传统的除铜剂和防护油均无法进行清理，将极大影响枪械使用的稳定性。

其三，枪械射击过程中温度升高过快有待解决。在射击过程中，枪械的高温释放问题是枪械研发人员无法回避的。期间，大部分热量伴随火药燃气与弹头一起喷出枪口，另一部分热量则通过弹壳带走，进而降低膛压和膛温。金属弹壳的热传导性明显好于塑料弹壳，其结果就是通过塑料弹壳带走热量的能力下降。因此，带来的后果是枪管温度快速升高，从而影响射手操作。可见，以聚合物材料制作弹壳的技术，不是哪个国家轻易就能具备的，需要以国家的科技水平、工艺水平、材料加工水平等综合能力为基础以及应用上的积淀才能做到。

其四，环境污染不容乐观。在各种冲突和作战过程中，大量遗弃弹壳和报废枪械深埋在土壤之中，金属类弹壳经过岁月的洗礼，将逐渐分解。而塑料弹壳，特别是复合塑料弹壳基本不会发生分解，随之而来的将是环境的严重污染。这也是美军在研制新6.8mm 枪弹，暂时放弃塑料弹壳的原因之一。

编辑/ 曾振宇

一家美国公司聚合物弹壳枪弹的生产线