子弹结构简介 2008 年 02 月 14 日 星期四 16:40 1.子弹 前堂枪,就是拿破仑时代的常用枪支,那时的子弹仅仅是些小铁球、小铁柱或者细铁沙。现 在要介绍下现代的子弹。 在中文中时常把子弹(cartridge)和弹头(bullet)搞混了。一颗子弹(cartridge)指的是整 颗弹药,包括弹头、弹壳(case) 、装药(propellant)和底火(primer)四部分。 图: 子弹的基本结构 ====================================================================== ========== 1.1 弹头 弹头也称弹丸【Ball】这个词最早指的是前膛枪使用的圆形弹丸,现代通常也用来 称呼子弹(尤其是军用子弹)的弹头。 图:弹头的基本结构 ------------------------------------------------------------------------------------------- 要特别说明下, 弹间中空行是为了子弹进入体内后由于受到阻力变成蘑菇行, 表面积增 大,增加杀伤力,美国法律规定狩猎必须用这种子弹,这样猎物很快死去,减少了猎物的痛 苦。 其实,子弹如果飞出去一直在翻滚,杀伤力也会变强,着就是为什么现代的有些枪不刻 堂线的原因。 下面是来自网上的详细资料。 弹头基本上是一个投射体(projectile) ,它由装药燃烧后产生的大量高压气体急速膨胀推射 出枪口,一旦离开枪口,它在飞行中是处于半稳定状态,直到和目标接触为止。由于人体密 度是空气密度一千倍以上,弹头在进入人体后就开始滚摆,这是它最基本的运动 模式。 弹头依其跟目标接触后的状态分成三种:实心型( Ball ) ,扩张型( Expanding ) ,粉碎型 (Frangible) 。 实心型(Ball) 弹体或为实心铅制的一般弹头、 或是内包钢芯的穿甲弹、 甚或是含有燃烧剂的曳光弹或燃烧 弹,在外面通常有一层金属层完全包住(full metal jacket) ,不论是哪一种,在命中目标后只 会扭曲变形, 不易扩张或粉碎。 因此这类型的子弹贯穿力很强, 但是阻滞力 (stopping power) 比较差。由于 1899 年海牙公约的规定,目前各国军队都只能使用这型弹头。 扩张型(Expanding) 在弹尖的设计上或是使用平头型(Flat Nose) 、弹尖中空型(Hollow Point) 、软头型(Soft Point) 、异质弹尖型(Silver Tip or Bronze Tip)等特别设计以增加子弹命中目标后的扩张性, 恶名昭彰的达姆弹(Dum-Dum)也属于此类。它们的贯穿力不是很强,但是阻滞力还不错, 大部份的动能在很短的时间内就可以传递在目标上。 这型的弹头普遍用在一般警用或民间自 卫用子弹上。 粉碎型(Frangible) 这类弹头在命中目标后会粉碎,将动能一瞬间全部传递在目标上。因此它们的贯穿力很弱, 有时连贯穿较厚的衣物都有困难,但是阻滞力很强。它们跟扩张型一样,被国际公约禁止用 在军事用途上。 但是它们在反恐怖份子的行动中有很大的用处,例如在拯救人质或反劫机的 行动中, 它们低贯穿力的特性可以减少误伤人质或是贯穿机身造成失压的可能性。 美国 FBI 里的特勤小组就配有此类弹药。 这么说来, 军用子弹的杀伤力岂不就是不如民用子弹了?其实不会,现代的军用弹头的设计 是利用高速飞行间的半稳定状态,在命中人体后会产生滚摆( tumbling)的现象,造成的伤 害并不输于扩张型弹头。通常以较一般铅锡合金硬的材质制成,适合大型动物狩猎。 平软头型(flat-nosed softpoint) 扩张型弹头,由于平头的关系,适合使用弹管给弹(tubular feed)的枪械。 圆软头型(round-nosed softpoint) 扩张型弹头,多用于狩猎。 其它 除了这些一般常用的弹头外, 另外还有许多特殊用途的弹头, 例如 wad cutter、 semi-wad cutter 等,族繁不及备载。 此外,弹头的底部通常也分成两种类型:平底型(flat base)和艇尾型(boattail) 。 平底型(flat base) 大部份弹头底部都是平底型。优点在于弹头在枪膛中运动时可以跟膛壁保持密合状态, 气密 效果比较好;缺点是气体动力学方面属于比较不理想的形状,增加空气的阻力。 艇尾型(boattail) 这类弹头由于气体动力学上的效果比较好,通常用在狙击或竞赛用子弹上; 缺点是枪膛气密 不易保持。 弹头(bullet) 上图是克鲁伯使用的标准弹头形状,以及用来比较弹头形状的 ====================================================================== =========== 1.2 弹壳 cartridge case;shell case 枪弹或炮弹的后部,形状像圆筒,多用金属制成,内装填发射火药 炸弹的外壳 弹壳一般是用黄铜合金或铁制成,在装药燃烧时会膨胀塞满膛室,形成气密状态,弹头才能 有效地向前射出。在装药产生的高压气体从枪口排出减压后, 它的金属弹性会让它稍稍回复 原状,以利退壳。由于黄铜合金的金属弹性较佳,延展性也较佳,一般人在重装弹药 (reloading)时都用黄铜弹壳。铁弹壳不适合重装弹药。不过,金属弹性疲乏终究会发生, 因此重装弹药时为了安全起见,最好不要重装太多次;在重装前也应该小心检查弹壳。 弹壳的形状按前端是否收小分成两种:瓶颈式(bottleneck)和直壁式(straight wall) 。 同时,它也根据后端形状分为五种:缩缘式( Rebated ) 、无缘式( Rimless ) 、半凸缘式 (Semi-rimmed) 、凸缘式(Rimmed) 、带式(Belted) 。现代枪械用的弹药多半是无缘式与凸 缘式; 尤其凸缘式比较适于使用弹匣自动给弹的要求,现代全自动或半自动枪械的子弹多半 使用无缘式的弹壳。 所谓凸缘、无缘边指的是这个边缘的直径跟弹壳主体直径之间的关系。解释如下: 缩缘式(Rebated) 边缘直径明显小于弹壳主体直径。 无缘式(Rimless) 边缘直径和弹壳主体直径相近。 半凸缘式(Semi-rimmed) 边缘直径明显大于弹壳主体直径,仍保有退壳沟。 凸缘式(Rimmed) 边缘直径极明显地大于弹壳主体直径,没有有退壳沟。 带式(Belted) 除了类似无缘式的底部外,在退壳沟前方的弹壳上另有一带状环。 ====================================================================== =========== 1.3 装药(powder) 装药是子弹里推动弹头的能量来源。十九世纪末期之前,子弹的装药使用的都是黑色火药 (black powder) ,之后才有无烟火药(smokeless powder)的出现。无烟火药的名称是相对 于黑色火药而来的, 因为无烟火药燃烧后产生的烟比黑色火药大量的白烟要少很多,因此得 名,并非真的完全无烟。 黑色火药(black powder) 黑色火药的历史久远,早在中国宋朝就已经使用在军事用途上,西洋史上则可回溯至十三世 纪。黑色火药基本上是一种爆炸物,由硝、木炭和硫磺制成;它的历史配方多有变化,直到 十九世纪才固定下来,标准配方是以 6 : 1 : 1 或 6 : 1.2 : 0.8 的比例制成。由于配方通常不 变,唯一影响燃烧速度的是火药颗粒的大小。 目前黑色火药在枪械上的应用多半用在仿古董 的前膛枪上。 无烟火药(smokeless powder) 无烟火药的发明让子弹的威力更上一层楼。无烟火药基本上是一种快速燃烧的推进剂, 而非 爆炸物。它的性质比黑色火药稳定,而推力要比同样重量的黑色火药大许多,因此子弹的重 量可以减轻而性能却可加强。它的基本成分是硝化甘油和棉纤维,通常又分单基火药 (single-base powder)和双基火药(double-base powder) 。形状和组成配方多得难以计数。 现代子弹和炮弹都用无烟火药作为推进剂。 ====================================================================== =========== 1.4 雷管(primer) 雷管是由十九世纪撞击式雷管(percussion cap)发展而来的引发组件,基本上它内含高燃性 的引药。当撞针或击锤以足够的力道撞击其金属薄壳时,引药内部的摩擦会造成自燃,然后 从弹壳底部的开口引燃弹壳内的装药。 子弹上的雷管分成三类: 针式(pinfire) 这是十九世纪前叶发明的雷管, 特征在于弹壳上的一根小撞针。击锤必须打在这根撞针上来 引发雷管,因此子弹必须很准确的装填在一定的位置,在使用上十分不便。除了早期一些左 轮枪之外,很少使用。 凸边式(rimfire) 这也是在十九世纪前叶的发明,它的引药就在弹壳后端的凸边(rim)里,在使用上比较方 便。但是由于凸边是弹壳的一部分,如果要求能承受较高的压力则击发上有困难,因此无法 用在比较大口径或高装药量的子弹上。它也一直使用到现代,像是 .22 口径的弹药(如 .22 LR)仍在普遍使用。 底火(centerfire) 这种雷管是目前最普遍的形式。它的优点是它以弹壳中心为引燃点,装药燃烧比较均匀;而 且底火跟弹壳可以设计成分离的组件,不必成一整体,弹壳可以一用再用;最重要的是弹壳 可以制造得厚而坚牢以承受较大的压力。 ====================================================================== ========== 1.5 底火 底火式的雷管又可分为美式的 Boxer 和欧式的 Berdan 两种。 Boxer 式的底火通常有一个 引火口,击砧(anvil)是底火的一部份;Berdan 式底火通常有多个引火口,击砧(anvil) 是弹壳的一部分。Berdan 和 Boxer 这两种底火在击发功能上没有太大分别,因此,即使是 同样规格的子弹,例如:7.62mm NATO,它的底火形式要看是哪一国制的了。 这两种底火真正的差别在 reload 时才会显现出来。由于 Boxer 式在弹壳底部中央有个大 洞,很容易就可以用螺模(die)将旧底火挤掉。Berdan 的话,两个小小的孔并不在中央, 很难将螺模对准,必须要用额外尖锐的工具(类似冰锥)将底火敲掉,还要担心会不会损害 到底部的击砧。 美国之所以习惯用 Boxer,主要就是因为有 reload 的传统。早期燧发枪当然 不用 reload ,但是在金属弹壳发明后,问题就来了。首先是重量问题,当年 有很多猎人在西部打野牛为生,他们一出猎可能就是好几个星期,甚至几个 月,带着大批子弹又重又占空间。于是他们只带火药、底火、铅块和少数弹 壳,打完一天的猎后,在营火边自己铸弹头、装制子弹,十分方便。而一般 人筚路蓝缕在拓荒,为了省钱和不浪费资源,也多半是自己装制子弹。这时, 自然会偏好容易 reload 的 Boxer 了。 相对地, 欧洲在传统上比较没有 reload 的需求,所以仍然一直使用 Berdan 式。 装在子弹底部含有易发火化学引药的元件,当撞针撞击此元件时,引药摩擦燃烧,引燃弹壳 里的装药。 引药的演进由雷汞、 叠氮化铅、 硫代氰酸铅、 氯酸钾, 到今日的史蒂芬酸铅 (Lead Styphnate) ,性能越趋稳定,今日的底火成分更去除了会造成枪管腐蚀的问题。根据型式不 同可分巴克瑟式底火与柏丹式底火。