士兵不堪重負(fù)—— 輕武器系統(tǒng)瘦身勢(shì)在必行

現(xiàn)代作戰(zhàn)對(duì)步兵分隊(duì)的要求越來越高，為了有效地遂行作戰(zhàn)任務(wù)，各種戰(zhàn)斗裝備、通信裝備、保障裝備等布滿士兵全身，士兵因此不堪重負(fù)，極大地影響了實(shí)際作戰(zhàn)能力的發(fā)揮。資料表明，在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)陸軍單兵平均總負(fù)荷竟高達(dá)近100kg，在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上平均每個(gè)士兵的負(fù)重也為43.13～47.67kg。一個(gè)士兵背著如此多、如此重的東西行軍作戰(zhàn)，尤其是在高溫、高寒條件下，其困難程度可想而知。正因如此，世界各國(guó)對(duì)單兵負(fù)荷減重這一問題非常關(guān)注，并在未來士兵系統(tǒng)的研制發(fā)展過程中試圖使單兵負(fù)荷減至合理狀態(tài)。

作為單兵或班組遂行作戰(zhàn)任務(wù)的主要武器裝備，輕武器的質(zhì)量能否減輕在很大程度上決定著單兵負(fù)荷的高低和作戰(zhàn)能力的有效發(fā)揮。對(duì)于任何一種武器裝備來說，“提高作戰(zhàn)效能與減輕系統(tǒng)質(zhì)量”之間的完美結(jié)合都是其努力追求的目標(biāo)。這一點(diǎn)，對(duì)于本就結(jié)構(gòu)緊湊、小巧輕便的輕武器來說，顯得更加困難。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，輕武器也在向著輕量化的方向發(fā)展。比如我國(guó)的12.7mm單管高射機(jī)槍系統(tǒng)，質(zhì)量由1950年代的180kg減輕到1980年代的40kg、1990年代的26kg；7.62mm重機(jī)槍系統(tǒng)， 1950年代重40kg，1980年代減輕到15.5kg。輕武器的減重可以從兩個(gè)方面來考慮——發(fā)射平臺(tái)（主要包括發(fā)射器、腳架及各種附加部件）的減重和彈藥減重。統(tǒng)計(jì)資料表明，輕武器中槍械輕量化的發(fā)展要比彈藥輕量化快?？紤]到槍械和自動(dòng)榴彈發(fā)射器是輕武器裝備中的典型代表，故下文將結(jié)合這兩類武器對(duì)輕武器系統(tǒng)的減重問題進(jìn)行初步探討。

發(fā)射器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)——輕武器系統(tǒng)減重的首要選擇

發(fā)射器是輕武器系統(tǒng)的發(fā)射平臺(tái)，也是輕武器系統(tǒng)的主要受力部件。為了確保武器安全可靠耐用，對(duì)發(fā)射器有很高的強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐腐蝕等性能要求，這也是導(dǎo)致其質(zhì)量一直居高不下的主要原因。因此對(duì)發(fā)射器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、減少零部件數(shù)量、功能高度集成就成了減輕系統(tǒng)質(zhì)量的一個(gè)首要手段。從技術(shù)角度來講，改進(jìn)槍管結(jié)構(gòu)、減輕槍口制退器質(zhì)量、改進(jìn)槍機(jī)組件、采用可卸式槍托等措施，在減輕系統(tǒng)質(zhì)量方面都有過成功的范例。

美國(guó)在2003年10月正式推出的XM8模塊化武器系統(tǒng)，其槍管就采用兩層結(jié)構(gòu)。內(nèi)層是鋼，壁厚1.6mm，外層是鈦，壓裝在內(nèi)管上，這樣的槍管工藝雖然復(fù)雜，但卻使全槍質(zhì)量得以大幅度減輕。此外在槍管上加工出散熱凹槽，在保證強(qiáng)度的情況下也可減輕系統(tǒng)質(zhì)量，如美國(guó)M249輕機(jī)槍、M16系列步槍等都采用了這種方式來減重。美國(guó)XM25的槍口制退器由特殊的泡沫塑料制成，其上有6條縱槽，可以減輕該部件質(zhì)量；德國(guó)的DSR No.1狙擊步槍采用鈦質(zhì)槍口制退器，在減輕質(zhì)量的條件下還提高了槍口制退效率。美國(guó)IDW單兵自衛(wèi)武器，其槍托必要時(shí)可卸掉而使全槍質(zhì)量減輕454g。與其他減重措施相比，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、功能集成等手段減輕發(fā)射器質(zhì)量，效果最為明顯，但從目前來看尚有許多工作要做。

減后坐技術(shù)的不斷進(jìn)步——輕武器系統(tǒng)減重的有力支撐

凡依靠火藥燃?xì)饽芰康奈淦?，都?huì)產(chǎn)生或大或小的后坐力。為了保證射擊精度和射手的安全，經(jīng)常要靠增加發(fā)射器的質(zhì)量、安裝腳架等措施來減小武器后坐，這使得武器系統(tǒng)的質(zhì)量有所增加。因此，研究開發(fā)新型高效的減后坐裝置來減輕武器系統(tǒng)的質(zhì)量，也是有效的途徑之一。俄羅斯推出的AGS-30自動(dòng)榴彈發(fā)射器在保持與AGS-17相近射程和射速的情況下，減少了40%的零件，設(shè)計(jì)有較大的緩沖裝置減輕后坐，使得該武器質(zhì)量大幅度減輕，可以抵肩射擊。美國(guó)新近推出的MK47“打擊者”自動(dòng)榴彈發(fā)射器采用肘節(jié)連接桿延遲后坐系統(tǒng)和雙向液壓緩沖器，后坐力比MK19減少了60%，并且零部件總數(shù)減少了33%。新加坡STK 公司推出了號(hào)稱是當(dāng)今世界上最輕的40mm自動(dòng)榴彈發(fā)射器— —SLWAGL，其發(fā)射器僅重14kg，連同三腳架系統(tǒng)全重也只有25kg。在這種超輕型自動(dòng)榴彈發(fā)射器上安裝了已獲專利的后坐緩沖裝置，它可使榴彈發(fā)射器的后坐沖量峰值低于標(biāo)準(zhǔn)榴彈發(fā)射器的50%，這樣，發(fā)射器本身、零部件和三腳架等構(gòu)件的質(zhì)量都可以大大降低。美國(guó)巴雷特公司研制的“佩勞德”25mm步槍采用兩個(gè)額外的槍管復(fù)進(jìn)簧和兩個(gè)液壓緩沖器來減小后坐，使得武器初速高達(dá)424m/s，全槍質(zhì)量也只有14.75kg。

火控觀瞄系統(tǒng)的輕量化——輕武器系統(tǒng)減重的有利補(bǔ)充

未來的輕武器將加裝性能更加先進(jìn)、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的光電火控系統(tǒng)。能否有效降低火控系統(tǒng)的質(zhì)量，已成為輕武器系統(tǒng)減重和作戰(zhàn)效能提高的關(guān)鍵問題。

新材料和新工藝的不斷涌現(xiàn)——輕武器系統(tǒng)減重恰逢良機(jī)

在輕武器設(shè)計(jì)和制造過程中，采用新材料和新工藝無疑是減輕質(zhì)量、提高武器性能的有效途徑之一。工程塑料、合金材料（包括硬鋁合金、超硬鋁合金及無聲合金材料等）、碳纖維、玻璃纖維、納米材料等高分子材料因具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)，都在輕武器上獲得了廣泛的應(yīng)用。在槍械、單兵反坦克火箭上使用工程塑料與合金材料，美國(guó)人起步最早。目前在槍械零件中，已經(jīng)普遍以塑代木，除槍管、槍機(jī)和彈簧等主要受力件外，其余鋼質(zhì)零件正逐步被輕合金或工程塑料零件所代替。

新的三室槍口制退器

“佩勞德”25mm步槍的緩沖器

OICW的火控系統(tǒng)

工程塑料在輕武器尤其是槍械上應(yīng)用最為廣泛

工程塑料是一種化學(xué)合成的高分子復(fù)合材料，因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、彈性好、剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨以及具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，成為輕武器不可缺少的一種新型材料，得到世界各國(guó)的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前世界絕大多數(shù)自動(dòng)槍械上都大量使用了工程塑料來減輕系統(tǒng)質(zhì)量。法國(guó)FAMAS突擊步槍、奧地利AUG突擊步槍和格洛克手槍、美國(guó)M16系列突擊步槍、俄羅斯AK74突擊步槍、德國(guó)G11無殼彈步槍、比利時(shí)F2000模塊武器系統(tǒng)、新加坡SAR-21突擊步槍、以色列TAR-21突擊步槍、南非CR-21突擊步槍等都大量采用高強(qiáng)度工程塑料制造槍托、前護(hù)木、瞄準(zhǔn)鏡體等非受力零部件。其中法國(guó)FAMAS采用了33個(gè)塑料件，占全槍零件數(shù)的30 %；奧地利AUG塑料件有32個(gè)，占全槍零件數(shù)的20%；格洛克手槍塑料件占全槍的50%。工程塑料不僅應(yīng)用在槍械上，在槍彈、手榴彈以及手榴彈引信上也得到了推廣使用，減重效果很好。

新型合金材料是輕武器減重的有效途徑

硬鋁合金、超硬鋁合金、無聲合金等材料是新型合金材料的典型代表。國(guó)外許多步槍如美國(guó)M16A2突擊步槍都大量采用了鋁合金材料。美國(guó)MK47“打擊者”自動(dòng)榴彈發(fā)射器所有非重要部件均采用輕合金或復(fù)合材料制成，大大減輕了系統(tǒng)質(zhì)量并提高了武器的可靠性。新加坡研制的超輕型自動(dòng)榴彈發(fā)射器采用鋼鈦合金材料，系統(tǒng)總質(zhì)量只有25kg，而新加坡原先的40mm自動(dòng)榴彈發(fā)射器系統(tǒng)質(zhì)量高達(dá)52kg。美國(guó)7.62mm M134米尼岡機(jī)槍裝備部隊(duì)已近30年，該槍曾被廣泛安裝在偵察直升機(jī)和救援直升機(jī)上，一直受到部隊(duì)的好評(píng)。美國(guó)對(duì)米尼岡機(jī)槍的一個(gè)重大改進(jìn)之處就是狄龍公司設(shè)計(jì)的槍架，新槍架采用4130鉻鉬合金鋼制造，質(zhì)量輕，活動(dòng)自由方便。無聲合金材料是我國(guó)新近研制成功的一種材料，既有金屬特性，又有橡膠般的防震性能，是槍用消聲器的理想材料，目前正向?qū)嵱秒A段發(fā)展。俄羅斯也在為槍用消聲器研制一種新型消聲材料，據(jù)稱采用新型合金材料的可能性很大。

碳纖維、玻璃纖維等聚合物材料的出現(xiàn)增加了輕武器減重的手段意大利伯萊塔9000S手槍的套筒座就采用了玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物材料，使得武器強(qiáng)度加強(qiáng)、質(zhì)量減輕。德國(guó)HK公司UMP微聲沖鋒槍的機(jī)匣、彈匣、折疊槍托和許多內(nèi)部零部件都由玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物模壓而成。美國(guó)專業(yè)軍火公司于2000年推出了新式碳15步槍，其上下機(jī)匣、前護(hù)木和槍托都用碳纖維制作，空槍質(zhì)量?jī)H1.77kg，只有一般步槍的一半左右，而作戰(zhàn)效能卻未受任何影響。

納米材料技術(shù)的不斷進(jìn)步將為輕武器減重開辟新天地

在不久的將來，納米材料、樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、高強(qiáng)度聚乙烯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等方面的技術(shù)進(jìn)步，會(huì)給輕武器的輕型化帶來新的機(jī)遇。這其中，納米材料前景最被看好，也最為世人所關(guān)注。納米技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)的三大科技之一，2002年美國(guó)陸軍和麻省理工學(xué)院合作成立了士兵納米技術(shù)研究所，研究用納米技術(shù)為輕武器裝備和單兵防護(hù)裝置提供具有革命性的新型材料。在輕武器上應(yīng)用納米技術(shù)，可以制造出納米復(fù)合金屬的槍管、機(jī)匣、槍機(jī)，可使它們的質(zhì)量減少到原來的1/10，從而可以制造出質(zhì)量輕、堅(jiān)固耐用、戰(zhàn)斗性能好、壽命長(zhǎng)和維修費(fèi)用低的新型輕武器。

中國(guó)03式5.8mm步槍工程塑料槍托

德國(guó)G36K步槍增強(qiáng)聚合物扳機(jī)

無殼彈

工藝的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步為輕武器減重提供了可靠保障

先進(jìn)的注塑成型技術(shù)、鑲嵌金屬工藝、槍管精密鍛造技術(shù)、表面處理技術(shù)、并行工程技術(shù)、柔性集成制造技術(shù)、精密和超精密制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅有利于減輕武器質(zhì)量、增強(qiáng)防腐性，還可降低成本、縮短輕武器研制周期，從而更加經(jīng)濟(jì)有效地滿足各種用戶復(fù)雜多變的需求。

輕武器彈藥變革 ——系統(tǒng)減重殊途同歸

輕武器“瘦身”減重，在彈藥方面下功夫可謂事半功倍。彈藥減重，在同等條件下可以使士兵攜彈量更多，確保火力殺傷的持續(xù)性。增加士兵攜彈量的先決條件是減輕彈重，采用小口徑彈藥是最有效的一個(gè)措施。另外就是減輕彈殼質(zhì)量，因?yàn)閺棜さ馁|(zhì)量幾乎占全彈重的一半。

彈藥小口徑化是輕武器系統(tǒng)減重的革命性變革

槍彈的變革，特別是彈藥口徑的變化是輕武器系統(tǒng)減重的關(guān)鍵舉措之一，但其受制于彈藥儲(chǔ)備量、國(guó)家經(jīng)濟(jì)、政治、軍事等宏觀條件的制約，各國(guó)在采用這種手段時(shí)都非常慎重。早在1950年代初期，美國(guó)經(jīng)過專題研究發(fā)現(xiàn)：用高初速、小口徑的輕彈頭代替大威力的7.62mm彈頭，可提高殺傷效果，并可提高經(jīng)濟(jì)性。這一專題研究成果導(dǎo)致了M16 5.56mm自動(dòng)步槍的出現(xiàn)，該步槍是第二次世界大戰(zhàn)后美國(guó)換裝的第二代步槍，也是世界上第一種正式列入部隊(duì)裝備的小口徑步槍。此后，世界范圍內(nèi)掀起了步槍小口徑化研制熱潮，北約各國(guó)也都競(jìng)相研制小口徑步槍和彈藥，于是出現(xiàn)了北約標(biāo)準(zhǔn)的比利時(shí)SS109式5.56mm小口徑彈藥和一系列小口徑步槍。20世紀(jì)末，世界上裝備小口徑步槍的國(guó)家已經(jīng)有100多個(gè)。與中間威力型（指口徑為6～8mm）槍械相比，小口徑槍械系統(tǒng)質(zhì)量大大減輕，槍彈質(zhì)量一般為7.62mm口徑槍彈質(zhì)量的2/3。士兵攜彈量增多，火力持續(xù)性增強(qiáng)。

研制輕質(zhì)高效的彈殼或藥筒是彈藥減重的主要方向

傳統(tǒng)的金屬材料彈殼（銅彈殼和鋼彈殼等）已不能滿足作戰(zhàn)使用要求，鋁彈殼、鋁合金彈殼及塑料彈殼的研究和研制成為工程研究的課題之一。澳大利亞、英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)均對(duì)鋁彈殼（藥筒）進(jìn)行了研究，美國(guó)空軍把鋁彈殼研究作為發(fā)展輕型彈藥的一個(gè)方向。除槍彈以外，在榴彈領(lǐng)域鋁合金藥筒也得到了大量應(yīng)用，美國(guó)40×53mmSR榴彈適用于包括MK19在內(nèi)的各種40mm自動(dòng)榴彈發(fā)射器，其藥筒就是由高強(qiáng)度鋁合金制成的。還有一種動(dòng)向非常值得關(guān)注：2003年，美國(guó)納蒂克公司研制出一種5.56mm聚合物彈殼槍彈。該彈不僅能使部隊(duì)的基本彈藥負(fù)荷減輕20%，而且能延長(zhǎng)槍管的使用壽命，同時(shí)還能有效地減小武器的后坐力和膛口焰， 使用效果與標(biāo)準(zhǔn)彈藥相同。由于聚合物本身是絕熱體，使發(fā)射藥的燃燒速度得到提高，在保持相同彈道性能的情況下減少了裝藥量。另外，聚合物還具備所謂的“尺寸記憶”功能，也就是說可使武器的抽殼力減小。對(duì)自動(dòng)／半自動(dòng)武器來說，這意味著武器射擊時(shí)產(chǎn)生的后坐力也會(huì)很小。目前已經(jīng)采用的由多種合成材料制成的彈殼有很大的局限性，只適用于低壓彈。而納蒂克公司的聚合物彈殼卻可以經(jīng)受住槍彈擊發(fā)時(shí)產(chǎn)生的高壓，使槍彈的彈道性能與黃銅彈殼槍彈相當(dāng)甚至更勝一籌。納蒂克公司目前可以提供多種型號(hào)的5.56mm雷明頓聚合物彈殼槍彈和7. 62mm 溫徹斯特聚合物彈殼槍彈。這一發(fā)展動(dòng)向已經(jīng)引起美國(guó)陸軍的密切關(guān)注。

無殼彈曇花一現(xiàn)，但其對(duì)輕武器系統(tǒng)減重的重要影響不可低估

無殼彈方案的提出，主要出于減輕系統(tǒng)質(zhì)量和減少金屬材料消耗的需要。傳統(tǒng)槍彈的彈殼質(zhì)量幾乎占全彈質(zhì)量的一半，限制了士兵的攜彈量，影響了武器的機(jī)動(dòng)性和火力持續(xù)性，而且彈殼不便于重復(fù)使用或再利用，造成大量金屬材料的浪費(fèi)。無殼槍彈徹底摒棄了常規(guī)的金屬?gòu)棜?，它將發(fā)射藥壓成藥柱，點(diǎn)火藥裝在發(fā)射藥柱底部，彈頭結(jié)合在發(fā)射藥柱中。無殼彈無論從減輕槍彈質(zhì)量，還是從射擊精度等方面來衡量都是無可挑剔的，但它也存在致命的弱點(diǎn)：槍彈自燃、彈膛燒蝕、生產(chǎn)過程不安全、價(jià)格昂貴等。這也是無殼彈最終夭折的根本原因。雖然如此，但其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念卻為輕武器彈藥和系統(tǒng)減重開拓出了一條新路，在其基礎(chǔ)上研制出的塑料彈殼埋頭彈，不但大幅度減輕了彈藥的質(zhì)量，還克服了無殼彈的上述缺陷。

可燃藥筒的廣泛應(yīng)用，使輕武器彈藥減重又多了一條途徑

由于可燃藥筒在彈藥發(fā)射時(shí)燃燒，從效果上可代替部分火藥。所以可燃藥筒在不增加裝藥量的情況下提高了彈頭初速，減小了藥筒的體積，減輕了彈重。此外，藥筒完全燃燒，省去了抽殼、拋殼動(dòng)作和相應(yīng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了發(fā)射器的結(jié)構(gòu)，對(duì)減輕系統(tǒng)質(zhì)量也大有好處。到目前為止，可燃藥筒技術(shù)已經(jīng)很成熟了，比利時(shí)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、挪威、意大利等國(guó)的坦克炮和大口徑自行火炮（口徑90～155mm）都應(yīng)用了可燃藥筒。典型代表是德國(guó)萊茵金屬工業(yè)集團(tuán)奧伯恩多夫－毛瑟公司研制出的 RMK30型無后坐力自動(dòng)機(jī)關(guān)炮，配備了30×280mm的可燃藥筒彈藥。相比較而言，可燃藥筒在小口徑武器上應(yīng)用較少，但其具有應(yīng)用前景。

新型高能發(fā)射藥的出現(xiàn)，將搶占輕武器彈藥減重的制高點(diǎn)

改進(jìn)發(fā)射藥，減少裝藥量并提高燃燒效能是減輕彈重的全新途徑。在輕武器槍彈發(fā)射藥發(fā)展進(jìn)程上，用無煙藥代替黑火藥，雙基藥代替單基藥都曾給彈藥減重創(chuàng)造了非常便利的條件。德國(guó)4.73mm無殼彈采用了高燃點(diǎn)的“奧克托岡”固體發(fā)射藥替代了硝化棉發(fā)射藥，發(fā)射藥柱熱分解后燃燒，可產(chǎn)生高溫高壓的火藥燃?xì)馔苿?dòng)彈頭加速。利用納米技術(shù)可制成使火藥燃燒速度更高的催化劑，將其加入發(fā)射藥中可以大大提高燃燒效能。通過這種途徑不但可減輕槍彈的質(zhì)量，而且會(huì)大幅度提高彈頭的初速。此外，利用納米技術(shù)制作的發(fā)射藥，將從根本上改變現(xiàn)有的輕武器發(fā)射機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫@種新型發(fā)射藥遇到空氣就發(fā)生反應(yīng)，所以新的擊發(fā)機(jī)構(gòu)實(shí)際上就是一個(gè)控制發(fā)射藥與空氣接觸的機(jī)構(gòu)，將使武器的擊發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。

系統(tǒng)工程需要系統(tǒng)考量

輕武器的減重問題是一個(gè)“系統(tǒng)工程”，涉及到武器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能集成，以及發(fā)射器、彈藥、各種附加部件及它們之間的相互綜合匹配等諸多因素，必須要從系統(tǒng)的角度去綜合考量。常常需要多種手段和方式的綜合運(yùn)用才能最終解決問題?？梢韵嘈?，隨著科學(xué)的飛速發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的輕武器將會(huì)更加輕便小巧，作戰(zhàn)效能更高、更便于單兵和班組作戰(zhàn)使用。