艾 川,周 峰,王敏祥

(重慶建設(shè)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,重慶 400054)

射擊精度是射擊密集度和射擊準(zhǔn)確度的總稱(chēng)[1]。通常用射彈散布角度來(lái)評(píng)價(jià)高精度狙擊步槍的射擊密集度,現(xiàn)代高精度狙擊步槍的射彈散布角度指標(biāo)通常要求不大于1′。影響射彈散布的因素較多,其中由于射擊引起的槍管內(nèi)膛污染和溫度升高對(duì)射擊精度性能的影響是用戶在日常應(yīng)用中最常見(jiàn)和最關(guān)注的問(wèn)題。

目前,未見(jiàn)對(duì)高精度狙擊步槍槍管在不同污染狀態(tài)的射擊精度性能研究。顧祖成等[2]對(duì)典型小口徑步槍槍管系統(tǒng)冷熱槍狀態(tài)差異進(jìn)行了三維有限元分析,發(fā)現(xiàn)熱載荷是影響槍管系統(tǒng)變形的主要原因,而槍管系統(tǒng)的變形又是影響射擊精度的重要因素。文獻(xiàn)[3-8]以小口徑步槍為研究對(duì)象,進(jìn)行了燃?xì)馍伤俾逝c彈丸初速關(guān)系、冷熱槍狀態(tài)下槍彈相互作用的分析及試驗(yàn),結(jié)果表明由于槍管溫度升高導(dǎo)致彈丸擠進(jìn)過(guò)程和槍管彎曲量均發(fā)生改變,從而影響彈丸出膛口的姿態(tài)。同時(shí),由于身管變形影響瞄準(zhǔn)基線,導(dǎo)致小口徑步槍在連續(xù)射擊150發(fā)(1個(gè)彈藥基數(shù))后出現(xiàn)明顯的熱偏現(xiàn)象。上述文獻(xiàn)都是針對(duì)小口徑自動(dòng)步槍進(jìn)行的研究,武器射頻達(dá)到600 r/min,在20 ℃常溫環(huán)境下連續(xù)射擊150發(fā)后,槍管膛口溫度可達(dá)434.1 ℃,空冷3 min后仍高達(dá)256 ℃[3],溫升較大。而現(xiàn)代高精度狙擊步槍普遍采用非自動(dòng)原理,射頻低;1個(gè)彈藥基數(shù)通常為25發(fā),射彈量也較小,連續(xù)射擊溫升較小。目前針對(duì)采用非自動(dòng)原理的高精度狙擊步槍進(jìn)行冷熱偏射擊精度性能的研究相對(duì)較少。僅于洪有等[9]設(shè)計(jì)并進(jìn)行了某型7.62 mm高精度狙擊武器冷熱槍在50 m射距處的射擊精度試驗(yàn),分析出冷、熱槍管射彈散布服從2個(gè)不同的正態(tài)總體分布,存在不能忽略不計(jì)的冷、熱身管散布偏差量。該試驗(yàn)采用人工操作槍支瞄準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行射擊,存在一定的瞄準(zhǔn)和操作誤差。

本文以某型7.62 mm高精度狙擊步槍為對(duì)象,為消除人為瞄準(zhǔn)誤差和操作誤差,在精度射擊實(shí)驗(yàn)臺(tái)上考察其在100 m射距的射擊精度性能,分析槍管由于射擊產(chǎn)生的污染和溫度升高對(duì)射擊精度的影響,以期為某型7.62 mm高精度狙擊步槍的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與裝置

為避免射手、氣象、地理等外部條件對(duì)射擊精度造成影響[1],實(shí)驗(yàn)設(shè)置在室內(nèi)靶道,射距100 m,室溫17.6 ℃,濕度62.1%,氣壓999.3 hPa。射擊精度實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過(guò)專(zhuān)用接口固定連接狙擊步槍的機(jī)匣,不與槍管接觸,減少周邊零件結(jié)構(gòu)對(duì)槍管溫度場(chǎng)分布的影響,避免槍管出現(xiàn)徑向軸心的不均勻偏移[10],進(jìn)而影響射擊精度。這種固定方式也符合某型7.62 mm高精度狙擊步槍槍管浮置式設(shè)計(jì)的力學(xué)特性。拆除護(hù)手,使用膠帶將熱電偶固定在槍管高壓區(qū)外壁,保證測(cè)溫準(zhǔn)確與及時(shí),熱電偶采用k型傳感器,測(cè)溫設(shè)備測(cè)量誤差±1 ℃。實(shí)驗(yàn)裝置安裝方式如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置安裝Fig.1 Installation of experimental device

1.2 槍管污染實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)前,將槍、彈在室溫下恒溫2 h。使用棉紗將槍管清理干凈后進(jìn)行干凈狀態(tài)槍管射擊精度實(shí)驗(yàn)。每射擊1發(fā),均清潔一次槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。然后連續(xù)射擊1個(gè)彈藥基數(shù)25發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后進(jìn)行污染狀態(tài)槍管射擊精度實(shí)驗(yàn)。每射擊1發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近室溫后再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點(diǎn)坐標(biāo)。使用內(nèi)窺鏡對(duì)槍管內(nèi)膛污染狀態(tài)進(jìn)行拍攝。

1.3 槍管發(fā)熱實(shí)驗(yàn)方案

冷槍管實(shí)驗(yàn)方法與干凈狀態(tài)槍管實(shí)驗(yàn)相同。熱槍管射擊精度實(shí)驗(yàn)前,先連續(xù)射擊1個(gè)彈藥基數(shù)25發(fā),射擊方式參照狙擊步槍在部隊(duì)進(jìn)行連續(xù)射擊時(shí)的操作要求:射擊間隔10～15 s,6 min內(nèi)完成。然后在3 min內(nèi)清潔槍管內(nèi)膛,隨即開(kāi)展熱槍管實(shí)驗(yàn),每射擊1發(fā),均清潔一次槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近熱槍管實(shí)驗(yàn)第一發(fā)射擊前溫度時(shí),再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點(diǎn)坐標(biāo)。

1.4 槍管污染與發(fā)熱耦合作用實(shí)驗(yàn)方案

干凈&冷槍管狀態(tài)實(shí)驗(yàn)方法與干凈狀態(tài)槍管實(shí)驗(yàn)相同。污染&熱槍管狀態(tài)射擊精度實(shí)驗(yàn)前,先連續(xù)射擊1個(gè)彈藥基數(shù)25發(fā),射擊方式與1.3節(jié)相同。射擊完成后不清潔槍管內(nèi)膛,隨即開(kāi)展污染&熱槍管實(shí)驗(yàn),每射擊1發(fā),不清潔槍管內(nèi)膛,待槍管冷卻至接近污染&熱槍管實(shí)驗(yàn)第一發(fā)射擊前溫度時(shí),再射擊下一發(fā),共射擊10發(fā)。記錄每發(fā)射擊前槍管溫度和射擊后彈著點(diǎn)坐標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 槍管污染實(shí)驗(yàn)結(jié)果

槍管不同射彈數(shù)內(nèi)膛污染程度如圖2所示,白色亮點(diǎn)即為射擊后留下的雜質(zhì)?？梢钥闯?射擊1發(fā)后,槍管內(nèi)膛就會(huì)被污染,射擊25發(fā)后污染最嚴(yán)重,內(nèi)膛掛銅狀態(tài)無(wú)明顯變化,“覆銅”現(xiàn)象不明顯。

圖2 槍管內(nèi)膛污染Fig.2 Barrel bore contamination

干凈狀態(tài)和污染狀態(tài)的槍管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示,表中t0為射擊前槍管溫度。表1中,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.49 cm;表2中,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為4.44 cm。

由表1和表2可知,10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑最大為4.44 cm,換算為射彈散布中心差角為1.53′,散布穩(wěn)定,數(shù)據(jù)可信;對(duì)比計(jì)算可得干凈與污染狀態(tài)平均彈著點(diǎn)坐標(biāo)距離值為0.61 cm,換算為射彈散布中心差角為0.21′,約為散布指標(biāo)要求的1/4,表明狙擊步槍在發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管產(chǎn)生污染后,射擊準(zhǔn)確度無(wú)明顯變化。

表1 干凈狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Experimental data of clean condition

表2 污染狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Experimental data of contaminated condition

按高精度狙擊步槍射擊密集度計(jì)算方法,將第1～3發(fā)設(shè)置為第1射彈組、第4～6發(fā)設(shè)置為第2射彈組、第7～9發(fā)設(shè)置為第3射彈組,構(gòu)成連續(xù)3組,計(jì)算每組(即3發(fā)為1組)的全數(shù)散布圓直徑即為射擊密集度,記為D100。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行射擊密集度計(jì)算,結(jié)果如表3所示。

表3 不同污染狀態(tài)射擊密集度Table 3 Firing intensity in different contaminated conditions

通過(guò)表3所示,狙擊步槍發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管產(chǎn)生污染后,射擊密集度基本無(wú)變化,且在不同污染狀態(tài)時(shí)的射彈密集度3組平均值和單組值D100均滿足≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

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2.2 槍管發(fā)熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果

冷槍管狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。連續(xù)射擊25發(fā)過(guò)程中槍管溫度測(cè)試結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯?在連續(xù)發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù)后,槍管發(fā)熱明顯,溫度升高約44 ℃,但顯著低于小口徑自動(dòng)步槍[3]。射彈量在20發(fā)以?xún)?nèi)時(shí),溫度呈線性穩(wěn)定上升,每射擊一發(fā),溫度升高約2 ℃。當(dāng)射彈量超過(guò)20發(fā),溫度上升到58 ℃以上后,由于槍管溫度與環(huán)境溫度差異較大,槍管降溫較快,受射擊頻率影響,槍管溫升出現(xiàn)較大波動(dòng)。

圖3 槍管溫度Fig.3 Barrel temperature

熱槍管狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.40 cm。

表4 熱槍管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 4 Experimental data of hot barrel conditions

對(duì)比表1和表4,計(jì)算可得冷槍管與熱槍管狀態(tài)平均彈著點(diǎn)坐標(biāo)距離值為0.41 cm,換算為射彈散布中心差角為0.14′,不足散布指標(biāo)要求的1/7,表明狙擊步槍在發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管溫度升高后,射擊準(zhǔn)確度無(wú)明顯變化。按2.1節(jié)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行射擊密集度計(jì)算,結(jié)果如表5所示。

表5 不同溫度狀態(tài)射擊密集度Table 5 Firing intensity at different temperature conditions

由表5可知,狙擊步槍在發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管溫度升高后,射擊密集度無(wú)明顯變化,且在不同溫度狀態(tài)時(shí)的射彈密集度3組平均值和單組值D100均≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

2.3 槍管潔凈與發(fā)熱耦合作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果

干凈&冷槍管狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。污染&熱槍管狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。10發(fā)彈全數(shù)散布圓直徑為3.13 cm。

表6 污染&熱槍管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.6 Experimental data of contamination & hot barrel conditions

由表1和表6計(jì)算可得干凈&冷槍管與污染&熱槍管狀態(tài)平均彈著點(diǎn)坐標(biāo)距離值為1.04 cm,換算為射彈散布中心差角為0.36′,約散布指標(biāo)要求的1/3,表明狙擊步槍在發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管污染&溫度升高后,射擊準(zhǔn)確度無(wú)明顯變化。

按2.1節(jié)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行射擊密集度計(jì)算,結(jié)果如表7所示。

表7 槍管潔凈與溫度耦合作用射擊密集度Table 7 Firing intensity of barrel cleanliness and temperature coupling

如表7所示,狙擊步槍在發(fā)射1個(gè)彈藥基數(shù),槍管污染&溫度升高后,射擊密集度無(wú)明顯變化,且在不同潔凈和溫度狀態(tài)時(shí)的射彈密集度3組平均值和單組值D100均滿足≤2.9 cm,即滿足射彈散布角度≤1′的指標(biāo)要求,表明狙擊步槍精度穩(wěn)定性較高。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以某型7.62 mm高精度狙擊步槍為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了槍管污染和冷熱狀態(tài)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到以下結(jié)論:

①發(fā)射1發(fā)槍彈,槍管內(nèi)膛就會(huì)被污染,發(fā)射25發(fā)槍彈后,污染明顯,但無(wú)明顯“覆銅”現(xiàn)象。

②連續(xù)射擊25發(fā)槍彈后,槍管溫度升高約44 ℃,升溫過(guò)程平穩(wěn),每射擊一發(fā),溫度升高2 ℃左右。

③連續(xù)射擊25發(fā)槍彈對(duì)槍管造成的污染和發(fā)熱不會(huì)對(duì)100 m射距處的射擊精度產(chǎn)生明顯影響。用戶不需要在1個(gè)彈藥基數(shù)內(nèi)頻繁擦拭槍管,也不需要分別在冷、熱槍管狀態(tài)下進(jìn)行射校矯正。