在上世纪80年代,中国由于迷信中口径机枪消亡论,决定淘汰掉7.62x54r这样的中口径大威力通用机枪。
而为了保持机枪火力体系衔接的完整,国内当时的规划是,5.8毫米小口径机枪的射程和威力做上去,尽可能在600-800米上达到与中口径机枪相当的水平。
但是5.8毫米机枪取代7.62毫米机枪的进展非常不顺利——特别是90年代以来防弹产品的飞速发展和泛滥成灾,已经使得它在事实上注定完全失败了。
图 :弹药剖面
从左到右:7.62毫米大威力步机枪弹,7.62毫米中间威力弹,5.8毫米步枪弹、5.8毫米机枪弹
目前7.62毫米大威力口径,仍然有通过研发新型弹药,实现击穿IV级防弹衣的技术潜力;只是从长远的前景来看,这种做法投入代价虽大,其实在防弹衣目前的发展速度前面拖不了多长时间。
图:现代防弹产品廉价且性能非常高
但是5.8毫米则更糟糕——它完全没有这个可能性。
子弹穿甲靠的是截面积动能,是在尽可能小的面积上集中尽可能大的破坏能量;就算口径不变,弹头不变,那么大幅度提高弹头的飞行速度,不是也一样能有效提升穿透能力吗?
而且加大速度比加大质量有效多了,两倍的速度,就是四倍的动能。问题的关键,恰恰就出在子弹的飞行速度限制上。
美国、苏联、中国的小口径步枪,弹头的初速都在900-1000米/秒之间;实际上就是这个速度,已经达到了枪械重量、安全性、寿命、成本等诸多条件限制下的最大水平。
这里略去详细的弹道学计算过程,简单的说;如果要进一步显著提升枪械的初速,就不可避免会带来多个方面的问题。
比如膛压必须显著升高,而不可避免的火药爆燃的温度也会升高,同时弹头被甲(也就是弹头的外壳)与膛线的摩擦会变得更加剧烈。
在枪、弹头等其他因素不变、特别是技术水平不变(比如压力平台效应)的情况下,如果要让枪弹的动能提升到原来的两倍,则膛压也需要达到原来的两倍。
图:膛压超过枪管强度极限就会这样
这是不能被接受的,如果不采用高得多强度的枪管,会直接炸膛。而无论是采用更厚重的枪管、更好的材料和相关工艺(比如自紧),都很难避免重量和造价的大幅度上升。
同时另一个问题就是,燃气和枪管的温度会急剧上升——这一方面会使枪械在连续射击中迅速过热,另一方面也使得枪管的烧蚀——特别是膛线起始部分的烧蚀急剧增加。
图:发射药爆温越低,枪管寿命越长
实际上枪管的烧蚀寿命,和航空发动机热端的涡轮叶片寿命是非常类似的:它们不是和温度对应加大的,而是在某一个温度以下,寿命消耗都非常慢;而接近到某个温度以后,哪怕温度只是提高一点点,寿命就会出现急剧的降低。
而在获得更高的初速以后,弹头和枪管之间的摩擦也会变得极其剧烈——特别是在本身温度就高得多的情况下,每一发子弹对于枪管的寿命磨损,都是极其惊人的。
事实上在5.8毫米以外,美国、英国、苏联、俄罗斯、德国等等国家,都试图开发过类似定位的弹种,想实现自动步枪和主力通用机枪的弹药一体化,不乏口径在6.x甚至7.0之类比5.8毫米更大的设计。
这其中一个重要的技术方向,就是通过1300-1400米/秒的初速,在使得枪弹还能保证步枪连发仍然后坐力、上跳可控的情况下,让弹头在600-800米的动能不低于、甚至还比传统的7.62毫米大威力机枪弹更高。
而这些口径比5.8毫米更大的弹药最后是否获得了成功?答案是显而易见的。
在现有的技术框架下,低成本、显著有效提升中远距离杀伤能力、特别是穿透防护装备能力的方法,只有加大口径,加大弹头重量。而这正是美国特种作战司令部和海军陆战队强烈要求装备8.6毫米机枪的原因。