M16突擊步槍

SALVO項目

在1948年，軍方資助設立的民間研究機構作戰研究室，模仿英國的同類作戰研究所。他們最初的一個工作ALCLAD項目是研究防彈背心．很快他們得出結論：他們需要知道更多關於戰場傷亡的事情，以提出合理的建議。之後，他們分析了兩次世界大戰中超過三百萬份的戰場傷亡報告。基於對這些報告的分析，他們在接下來的幾年內發表了一系列的報告。
他們的基本結論是絕大部分的戰鬥發生在近距離。在一個高度機動化的戰爭里，部隊戰鬥形式以遭遇戰為主，此時擁有更強火力的那一方將會獲勝。他們也發現在戰鬥中被擊中的概率是隨機的，也就是說，精確瞄準沒有太大意義，因為目標不再是原地不動的了。最準確的傷亡率指標就是總共發射的子彈數量。他們的結論是建議步兵裝備全自動的步槍，以增加開火的機率。但是，這種武器同時也會大大增加彈藥消耗。為了讓一個步兵有足夠的彈藥來支撐一場戰鬥，他們需要使用一些輕巧得多的武器裝備。值得注意的是，這項研究是在美國和英國為了0.28和0.30口徑子彈的優劣爭論不休的時候秘密進行的。
由於所有這些原因，現有的步槍很難適應現實世界的戰鬥。雖然新的T44（M14自動步槍的前身）看上去能夠增加發射速率，但是它沉重的彈藥箱使得單兵彈藥攜行量成為一個很大的問題。此外，這種槍的長度和重量都使它不適合短距離的戰鬥。因此一種更小更輕的武器需要能夠更快投入使用。
這些努力引起了美國陸軍軍械部小型軍火研究與發展主任瑞納·斯塔德勒的注意，他對於民間研究機構涉足他的範圍感到不滿。陸軍軍械部這時開始了對由春田兵工廠為T25發展的大威力子彈的支持，而此時T44還沒有出現。最後，他要求阿伯丁靶場提交一份關於小口徑武器的報告。
但是，當瑞納指派的主要研究者唐納德·赫爾發現0.22英吋（5.59毫米）的子彈與比它更大的子彈在大多數戰鬥中性能相同時，這個計劃出現了意外。當一個武器可能因為低後坐力而具有更高的射速時，將造成更大傷亡。唐納德·赫爾的同事，尤其是威廉士·C·小戴維斯和G·A·加斯塔夫生，開始對一系列的試驗性0.224英吋（5.69毫米）子彈進行研究。1955年，他們要求增加研究預算的請求被否決。
同時，美國陸軍一個新的研究項目，也就是SALVO（齊射），是為了找到一種符合現實戰鬥需要的武器而設立的。在1953到1957年之前的兩期計劃里，SALVO逐漸發現如果一種武器能連發射擊將4發子彈散布20英吋（0.5米）見方的範圍內，那麼它的命中率將是現有半自動武器的兩倍。
在第二期計劃SALVO II里，測試了幾種試驗概念性武器。AAI的愛爾文·巴爾提出了一系列的鏢彈武器。第一種是裝配32支鏢的霰彈槍，而最後一種是單發鏢彈的步槍。斯普林菲爾德兵工廠和溫徹斯特生產了多槍管的武器。而作戰研究室自己的設計使用兩種新槍彈，將0.22，0.25或0.27彈頭裝在一個溫徹斯特0.308或斯普林菲爾德0.30-06子彈彈殼裡。

尤金·斯通納

正當T44的測試繼續進行時，比利時Fabrique Nationale也通過美國哈林頓-理查森提交了他們的新式武器FN FAL，代號T48。然而，其測試的結果顯然已被放棄。T44獲選為美國陸軍的新軍用步槍，而不是其有力的競爭對手T48。T44還沒有中選的時候，一種新的步槍加入了這個競爭行列。1954年，新成立的阿瑪萊特的尤金·斯通納領導了AR-10的開發。春田的T44和其他類似的型號都是傳統的使用做家具的木材製成的步槍，要不就是全用鋼製成，主要使用經過鑄造和機加工的部件。阿瑪萊特是為了將最新的工藝和合金材料應用到槍械設計中而成立的，而斯通納覺得他應該很容易擊敗其他競爭對手。
斯通納設計的AR-10一開始就是全新的。槍管是組合式的，在擁有來福線的不鏽鋼的槍管以外還設置了堅硬和散熱良好的鋁合金襯管。機匣是由鑄造和研磨過的鋁材而並非U鋼製成。槍管和機匣由一個獨立的鎖定槍機的硬化鋼適配器連接。這使得當使用一個輕巧的鋁製機匣時，仍然可以進行鋼鋼之間的鎖定。驅動槍機的高壓火藥氣體由槍管的前端導出，並直接進入在在槍機框裡與槍機之間形成的活塞室，而槍機本身相當於活塞。傳統的步槍將這個活塞室和活塞放在靠近導氣孔的位置。它的槍托和握把是由玻璃纖維外殼加上堅硬的塑料內核製成的。槍口消焰器甚至是用鈦金屬製成的。
與此同時此槍的布局也不太相同。典型的設計是將瞄準具貼近放在槍管上方，用槍托的向下彎曲將後坐力轉移到肩膀上來使得瞄準鏡正好與眼睛處於同一高度。然而，這意味著由於抵肩部位低於槍膛軸線，因此槍在開火的時候容易以槍身轉折點為旋轉圓心導致槍口上跳，而使得其非常難控制，特別是在全自動開火的時候。阿瑪萊特借用了德國FG42和M1941步槍的設計，將槍管和槍托放在一條線上，正好在眼睛的下方，然後將準星抬高，覘孔式照門表尺安裝在攜帶提把上面。這個攜帶提把以下也包括位於機匣頂上的拉機柄。
AR-10在當時是一個很先進的設計。它使用與T44相同的槍彈。在比同類槍枝輕兩磅（900克）的同時，它也顯著改善後坐力控制。然而，它推出得太遲了，甚至是可以說是匆忙的。它那不尋常的設計在這之後在傳統的大軍火商中再沒有找到什麼追隨者。在1957年當一支不鏽鋼內襯管的鋁製槍管在試驗中發生爆裂事件之後，AR-10的選型參加資格取消。但是它仍然為未來的新型小口徑高速槍枝的發展提供了概念。

大陸軍司令部

在1957年，一份1955年加斯塔夫生書寫的經費申請來到了美國大陸軍司令部（現美國陸軍部隊司令部）司令官威萊德·維曼（Willard G. Wyman）上將的手中。他立刻成立了一個小組來發展一種測試用的0.22口徑（5.6毫米）的武器。他們最終的要求是需要一種可選模式射擊的武器，當裝滿20發子彈時重量大概是6磅（2.7千克）。其子彈要能夠穿透500碼（460米）遠的標準的美國鋼製頭盔，防彈衣，或是一塊0.135英吋（3.4 mm）的鋼板。同時，其傷害能力要達到或超過0.30卡賓槍。
見識過之前的AR-10之後，維曼個人建議阿瑪萊特發展一種測試用的新武器。斯通納當時正在為AR-10的新版本AR-16努力，但是斯通納作為主設計師領導的設計小組接受了這個挑戰。他們的第一個設計使用傳統的布局以及木材，但是被證實太輕。當使用傳統的槍托之後，即使是使用輕型彈藥，後坐力控制也再次成為了一個問題。他們的第二個設計只是AR-10的縮小口徑版本，但是立刻就被證明為更加成功。新槍命名為AR-15。同時溫徹斯特推出了一種基於他們的M1卡賓槍的設計。斯普林菲爾德的埃利·哈維也嘗試推出一個新的設計，但是斯普林菲爾德的上級將之否決，因為他們拒絕將T44的資源轉移過來。
到了最後，阿瑪萊特的AR-15沒有真正的競爭對手了。為了符合穿透力要求，由雷明頓研製出來的新型.223 Remington。輕型彈藥使得其能夠做的比AR-10還小。即使是將槍管換成簡單的全鋼類型，它也還是比溫徹斯特的設計輕了一磅（450克）以上。後者空槍重2.89千克，而裝滿彈藥時3.5千克。
它唯一的問題就是九個月之後，1958年3月31號，當軍方開始測試的時候，AR-15還沒有完全完成研製過程。雨水進入阿瑪萊特AR-15和溫徹斯特的樣槍的槍管時發射都會導致炸膛，而這使得軍隊重新開始等待更大的子彈的出現，這次就是0.258英吋（6.55毫米）。雖然如此，他們建議低溫天氣下的測試在阿拉斯加進行。斯通納之後飛往阿拉斯加以更換某些部件，但是當他到達的時候他發現步槍重組時產生錯誤。斯通納認為這是操作不當所至，要求重新測試。當他回去的時候他驚奇的發現軍方也已經在他到達以前推翻了他的設計，他們的報告也令人驚訝的建議使用0.258英吋（6.55毫米）子彈。在讀完這些報告之後，麥斯威爾·泰勒將軍堅決反對這個設計，並強制繼續生產M14。
並不是所有的報告都是負面的。在一系列的AR-15、M14和AK的模擬作戰測試中，軍方發現AR-15的小尺寸和輕重量使得其能夠快速投入戰鬥，就像大陸軍司令部所說的一樣。他們最後的結論是一個裝備AR-15的八人小組能與現有的裝備M14的十一人小組具有相同的火力。他們同時也發現當發射了一千發子彈以後AR-15比M14更加可靠，具有更少的射擊中斷故障以及卡彈發生的機率。
在這時，創立阿瑪萊特的費柴爾德已經花費了145萬元作為研究開銷，而且看上去還遠沒有完。1959年12月，費柴爾德將AR-15生產權賣給了柯爾特，只用了耗費萬5千美元現金和保證支付之後銷售額的百分之4.5。1960年，阿瑪萊特進行了重組，斯通納也離開了公司。

M16的採用

柯爾特進一步完善了AR-15的設計，並開始向軍方高層發起遊說工作。1960年6月，空軍副參謀長柯蒂斯·李梅參觀了AR-15的演示並親自射擊了幾個西瓜。他立即訂購了8,500支作為戰略空軍基地的防衛用途。柯爾特也同國防高等研究計劃署（簡稱ARPA）進行了磋商，後者購買了1,000支步槍以作為1962年初夏南越部隊的使用，進行全面的實戰測試。與南越部隊合作的美國特種部隊提交了重要的戰場報告，強調立即採用AR-15的必要性。但是美國陸軍在1962年、1963年兩次複試AR-15，兩次都否定AR-15。但是經過努力，國防部決定對AR-15和M14進行一次效費比試驗。試驗表明AR-15擁有AK相抗衡的火力，而且價格更低廉。
美國國防部長羅伯特·麥克納馬拉現在掌握了兩個衝突的觀點：ARPA報告對於AR-15的青睞，以及五角大樓對M14的肯定。甚至連總統約翰·甘迺迪都對該事件表示了關切。因此麥克納馬拉命令陸軍部長賽勒斯·萬斯測試M14，AR-15以及AK。陸軍的測試報告指出M14適合在陸軍使用，但是萬斯懷疑這些測試方式有欠公正。他命令陸軍監察長調查這些測試所用的方法，而後者的綜合報告指出陸軍的測試人員明顯地偏向M14。柯爾特開始利用這個事件，他們利用民間媒體譴責軍方測試人員過分地偏袒M14。
試驗記錄證明AR-15確實勝過M14，柯爾特也在政治上獲得支持，駐越南美軍司令威廉·威斯特摩蘭上將提出裝備的請求。麥克納馬拉在1963年1月命令M14停止生產。11月，陸軍訂購了85,000支XM16E1作為實驗用途提供部隊試用，而空軍另外訂購了19,000支。同時，陸軍正在進行另一項計劃，輕武器系統（SAWS），目標是近期適合一般陸軍使用的武器。他們強烈建議立即採用這種武器，這其實是變相抵制AR-15。1963年末，空軍正式接收第一批XM16，在當時已經有非正式地稱呼這種槍為M16。1964年2月，空軍將AR-15正式命名為美國5.56毫米口徑M16步槍。空軍的M16與陸軍的XM16E1是不同的，在接下來會說到，後者具有復進助推器。空軍的M16隻是對AR-15進行小改動。
1965年，當M14隨著美軍部隊到了越南，某些使用上的瑕疵開始變得明顯。陸軍在通過將近20年的實驗之後，發展了很長一段時間才得到M14的設計。雖然M14可能是M1加蘭德步槍的良好替代品，但是它並不是好的M1／M2／M3的替代品。M14在狹窄地區或者叢林地區會顯得非常笨重而不能有效發揮作用，即使它比很多專為狹區作戰的設計的槍枝還是要輕點。其彈藥比.30-06要輕，也就意味著巡邏時可以攜帶更多的子彈，但還是比.30卡賓槍子彈要重，因此彈藥攜帶量仍然有限。全自動射擊經常被批評成浪費彈藥，並且槍彈威力大，在全自動射擊時後坐力使射手不容易精準射擊。因此逐漸的步槍都鎖定成半自動射擊模式。最後，陸軍花費了相當的時間和金錢將一種半自動槍械改成另一種具有長使用壽命但是很小的武器。它很快會被取代，即使這看起來像是內部政治鬥爭的結果。在M14設計的保衛戰中，由加蘭德步槍發展而來的M14要更可靠。當M16正在進行TCC以及許多項改進以增強其可靠性的時候，M14越來越不受關注了，它不適合叢林環境作戰。
同時部隊也在瘋狂的嘗試在面對蘇制AK時增加他們自己的火力。他們臨時拼湊使用任何他們能找到的武器，例如前二戰武器湯普森衝鋒鎗。在越南戰場上的美軍迫切地需要一種新的輕便的步槍，在未完成充分試驗的情況下量產XM16E1，但是很快就獲得了很差的評價。從1966年秋天開始，越南戰場上頻頻傳出出現故障的問題。
對於XM16E1，美國國防部下令將其子彈的發射藥由單基管狀裝藥變成更精細的雙基球形裝藥。這增加了開火的全自動射速，而且使得槍的部件鏽蝕得更快，也增加了污垢，經常出現卡殼和斷殼現象。這個簡單的改變導致的一些問題招致譴責。射擊中斷故障通常是因為生鏽的槍膛或發射藥殘渣，差的維護，磨損的部件，或者是這些因素的全部。對於變得更骯髒，解決的辦法就是重新設計緩衝器來減少循環射速，而部件損壞率因此變回正常水平。作為一種遺留下來的東西，球狀裝藥今天仍然作為配發彈藥使用。
槍機輔助閉鎖裝置是出於因為某種原因在緩衝器彈簧不能使槍機成功復位而無法閉鎖的情況下，可以手動完成槍機復位閉鎖。這個位於機匣右側的活塞狀的槍機輔助閉鎖裝置是XM16E1與M16的明顯區別。柯爾特，空軍，海軍陸戰隊和尤金·斯通納都認為沒有必要增加這個複雜裝置，還因此增加了4.5美元的步槍採購成本，又沒有什麼實際好處。但是三年之後，1967年2月28日，陸軍訂購了84萬支這種版本的步槍，就是後來所稱的M16A1。
柯爾特過分誇大了M16測試中體現出來的可靠性（在這些測試中M16經受住了沾水沾沙等的射擊試驗），他們宣稱這種槍從來不用清洗，以至於發到部隊手中的槍沒有配清槍工具和說明書。雖然這種說法可能對於原本配套的IMR裝藥是正確的，但是對於更加精細的，燃燒更快的，比較骯髒的球狀裝藥來說可不是。直接推動機框的氣體操縱系統使用槍管頂部的導氣管將氣體導出到槍機後部和機框凹進處之後的「活塞室」裡面。當燃燒的氣體來到這個區域，它們驅使機框向後移動，然後將多餘的氣體經由拋殼窗以及槍機框頂部的氣鍵和槍管里的氣管之間的空間排出。傳統的設計將活塞保持在槍管的上方或下方，然後從那裡排出多餘的氣體。斯通納系統的優點是槍機和槍機框形成的「活塞」是在一條直線上運行，同時與槍膛處在同一條軸線上。因此，當槍機框移動的時候，槍膛的軸線也不會反向移動。消除單獨的活塞也使得操作變得容易，因為活動機件更少了。這個設計的缺點是它會將火藥氣體直接送到後膛，很容易在槍機組件內積碳。因此，M16需要經常清洗和潤滑來保持其可靠性。
更糟的是，部隊居然接獲通知說它是劃時代的武器，因此它不需要清洗，從而也沒有配備清洗工具。結果，在戰場上M16經常發生卡殼、槍膛嚴重污垢、槍管與槍膛鏽蝕、拉斷彈殼、彈匣損壞等故障。士兵們經常譏笑這些是一「玩具槍」，還用一句話來形容發生故障的槍：「你可以叫它「美泰兒」（美國著名的玩具廠商）。這句話後來演變成了一個民間傳奇，內容就是第一批M16是部分或全部的由玩具業巨人製造的。
面對像這樣荒謬的情形，各駐越部隊只好自己解決。因應的方式能夠想的到的都有；有的自行出資，利用休假時到城裡的黑市以高價蒐購擦槍工具；有的聯絡家人自美國本土代購，再從美國寄送到越南；有的士兵甚至以衣架拉直了來權充通槍條。在這段期間內，不知道有多少士兵是因為步槍瓦斯導管積碳與槍機保養不良，因此在戰鬥中發生卡彈而結果無端喪命。
在陸軍和華府，再度發生了關於M16的爭論。斯通納最新版設計——名為Stoner 63的武器系列——送到越南做測試。而SPIW鏢彈武器測試計劃也再次重啟。幸運的是，冷靜的頭腦占據了主導地位。一個由美國國會組成的委員會於1967年報告：「看上去所謂問題重重的M16其實是一支非常優秀的步槍，其在應用中發現的種種問題均由部隊內部管理不善所致。」M16的清洗工具迅速產出。一本漫畫維護手冊也在部隊中流傳來展示M16正確維護的方法。可靠性方面的毛病迅速的消失，雖然對槍的負面評價並非如此。但是這對於一找到M16就開始使用它的北越軍來說並非如此。
也許M16A1最重要的改動就是引入了在槍膛中鍍鉻以及不久之後在槍管上也鍍鉻。這個改進在最初的SALVO項目測試里就已經提出了，但是之後被否決了，因為在實際上效率比不高。在當時，沒有一種可靠的方法可以在一根0.224英吋直徑的槍管里鍍上鍍鉻。鍍鉻的真正價值在於防止槍管內部生鏽。作為一個接近直牆的內室，最少量的鏽粉，生鏽的黃銅，沙，污物，鏽點蝕，甚至標記用的油漆粉末都會導致摩擦力呈指數增長。士兵們在戰場上發現第一發子彈發射出去會在槍膛中產生阻塞。這是因為粗糙的槍膛，詹森／斯通納式槍機固有的缺少預抽殼動作，以及5.56毫米子彈相對較小的錐度的聯合作用。鍍鉻不但能防止生鏽，還能減少摩擦力。沒有進入槍膛的污垢被壓到發射後的彈殼，並隨著它一起排出。
在經歷了坎坷的起步之後，M16已經證明它的可靠性能夠達到使用要求。在1967年年末，當部隊接獲要求的時候，只會拿他們的M16來換取XM177，後者是同一種武器的卡賓槍版本。
輕型彈藥也是在步槍領域中引起大量爭論的一種事物。「大威力子彈」的概念即使過了好多年也沒有消亡，而增大口徑的要求一直延續到1980年代。大部分爭論都集中在蘇聯使用的7.62×39毫米中間型威力子彈，這已經比他們戰時用的「全威力」7.62×54毫米設計縮小了。「小口徑」陣營人士相信，在1970年代，當蘇聯採用了一種類似（或更小）的子彈，尺寸5.45×39毫米，新的蘇聯子彈具有更先進的設計，縮短槍管膛線纏距，使彈頭轉速高，其他採用的理由包括更輕的重量，小的後坐力，全自動射擊中更高的散布精確度，更遠的射程，更平的彈道，以及最後想要與美制槍械保持同步的願望。這裡面的許多優點也用來描述M16。

北約標準化

1970年3月，五角大樓震驚了北約其他國家：所有隸屬北約的美軍部隊必須裝備M16A1。英軍對於美國軍械部人員20年前強制要求北約使用7.62毫米口徑彈作為標準彈藥高調表示不滿，因為美國曾認為英國的0.280口徑（7.1毫米）彈藥威力不足，而現在卻告知他們說美國終於認識到這種小口徑槍械的必要性，也開始準備進行一種更輕的彈藥的北約標準化。
但是在1970年代中期，其他國家的軍隊也在尋找一種類似M16的武器。一項北約標準化的計劃很快啟動，在1977年關於不同彈藥的測試正式開始。美國提供了他們最原始的設計，M193，而且沒有進行任何改動。然而有許多人擔憂其面對越來越多使用的防彈衣時的侵徹力。英國推出了一種改進的5.56毫米彈藥，使用更長和更細的4.85毫米子彈，裝在現有的美國彈殼內。這種彈藥具有更好的彈道性能，也有更強的穿透力，能夠射600米遠，符合他們對於班用自動武器（輕機槍）的要求。德國開發了一種新的4.7毫米無殼彈藥，可以與美國原本的設計提供相似的彈道性能但是重量輕巧很多。然後，對於這種武器還是有很多不信任因為它有可能自燃。最終的設計由比利時提交，也就是SS109，一種同樣基於美國子彈的彈藥，以及同樣是5.56毫米口徑的新子彈，但是具比較重的有尖的鋼彈頭以增加侵徹力，有效射程比M193更遠。
測試很快就發現比利時和英國的設計大體上差不多，但是都比原始的美國設計要好。然而，為了發揮SS109的全部性能，槍管需要使用七英寸纏距的膛線，而現有的十二英寸纏距的膛線因為不穩定性只有90米的有效距離。SS109所需要的最佳纏距是九英寸，但是使用的是七英吋的纏距為了令更長的L110曳光彈穩定。這種曳光彈設計成改進彈道性能以及增強的射程。之後的M196曳光彈（與M193球狀裝藥配套）有450米的有效射程，而L110的有效射程是800米。最終，美國陸軍選定了比利時彈作為新的制式彈，這兩個彈藥都需要全新的步槍。在1982年應運而生的M16A2，從那以後成了美國的標準軍用步槍。為美國生產的北約標準的彈藥稱為M855，使用SS109類型的發射具的球狀裝藥，以及M856，使用L110類型的發射具的曳光彈。
全世界總共的生產量大概是800萬支。

概觀

在1980年代，許多配發M16A1的士兵又收到M249班用自動武器（取代之前的M60通用機槍）。在1990年代，M4卡賓槍的採用意味著更多的M16A2將會被取代。空軍在2004年的一個介紹中表示將會把所有的M16換成M4。M16A2仍然是陸軍主要的軍用步槍，即使在2000年海軍陸戰隊已經改用M16A4。同時，M16也從來沒有在各種場合完全取代M14自動步槍。後者，仍然在陸軍中用於些適當的用途。
至於M16槍族的替換，有許多不同的觀點提出。進展緩慢有一部分原因是因為在將要替換的項目中出現了一系列的拖延和故障。M16將要被先進作戰步槍計劃的優勝者所替代，但是還沒有哪一個候選者綜合性能有足夠高的分數彌補替換工作的成本。M16也有可能由OICW項目里的SABER所取代。OICW項目原本計劃的武器系統在世紀之交被擱置，而另一更簡單的新型5.56毫米步槍項目獲得了青睞，因為它沒有那麼多巨大的改進。因此而產生了XM8步槍，也成為M16的潛在替代品。但是，這個計劃在2004年5月也遇到了麻煩，也同樣擱置，而軍方更希望看到的是這些計劃之間的競爭，也就是後來所說的OICW改進一號。OICW改進一號的競爭在2005年夏天擱置，以考慮從其它的軍種引進。但是幾個月之後這個又取消了。

歷史

1970年代裡面，陸軍試驗了各種不同的材料以替換黃銅彈殼。黃銅有一系列的特性，包括與鋼之間的低摩擦力而使其更易抽殼，以及它能帶走可觀的熱量離開槍枝而使得其易冷卻，而令其成為幾乎完美的子彈材料。然而，黃銅也很貴和重，換掉它能同時減少彈藥的成本和重量。
鋁和鋼是經常用來製作子彈整體的材料，AAI也成功的研究了一種塑料彈殼。但是，這些材料因為各種原因沒有一種能真正進入生產過程。完全無殼的彈藥也有一定的研究，著名者有德國設計的4.7毫米無殼彈，但是其可靠性和自燃的問題從來沒有能夠徹底解決。
後來，在1980年代啟動了先進戰鬥步槍計劃來尋找M16的替代品。陸軍強調單兵命中率的100%提升，而這與SALVO通過增加射速來增加100%有效性是一樣的方式。
柯爾特推出了一種改進的M16A2，稱為柯爾特ACR，使用雙工彈藥和一種能減少40%後坐力的系統以改善重複射擊，還增加了3.5倍瞄準鏡。這種代號M16A2E2的武器，也具有一種由美國陸軍人體工學實驗室（HEL）設計的滑軌作為護木的一部分來幫助手握射擊。它還有一種卡賓槍式樣的槍托，和最近美國海軍地面戰鬥中心（NSWC）研製的Crane槍托很相像。
而施泰爾ACR使用了新的鏢彈，通常稱為5.56毫米彈藥，但是具有4750碼／每秒（1450米／每秒）的極高槍口速度。其他的改型也對無殼彈藥進行了實驗。
雖然它們都提供了一定的改良，但是沒有一種能達到測試要求的基準分。
最近，陸軍啟動了XM8系統項目來研究一種全新的武器。但是，這個計劃由於開放競爭的OICW增量1更受青睞而擱置。（OICW增量2是一種單獨的空爆榴彈發射器，稱為XM25；OICW增量3代號為XM29，是前兩個增量的合體）。但是，OICW增量1計劃在2005年10月31日取消。

設計

M16的機匣是由鋁合金製成的，槍管、槍栓和機框是鋼製的，護木、握把以及槍托都是塑料做的。早期的型號特別輕巧，只有2.9公斤（6.4磅）。這是遠遠比1950年代和1960年代的7.62毫米戰鬥步槍要輕。即使與裝滿彈藥後5千克的AK-47相比也還是很占優勢的。M16A2和之後的改型重量有所增加（8.5磅，或3.9千克，裝滿彈藥時），因為它們採用了加厚的槍管。厚槍管對於因操作不當引起的損害更加耐久，而且它也減緩了連續射擊時的過熱，適合持續射擊。不同於傳統的從頭到尾都很厚的精射用「公牛」槍管以及重管，M16A2的槍管只是護木之前的部分比較厚。護木下的槍管部分和M16A1是一樣的，以兼容M203榴彈發射器。整支步槍有40英吋長（1.02米），以及20英寸（508毫米）的標準槍管。斯通納在AR-10原型槍上試驗了薄鋼槍管襯套並加以鋁質隔熱屏以減輕重量。但是在春田兵工廠的一次測試中一根槍管發生了爆裂。斯通納認為這個測試的操縱非法。
M16利用直接導推式原理，從導氣孔進入的高壓氣體進入通過導氣管，直接推動機框進行自由行程，這種結構使射擊精度較高，而且減少了獨立的活塞和活塞筒，缺點是容易髒，因此，M16相比起導氣活塞原理需要經常清潔和潤滑來保障操作的可靠性。
一個明顯的人體工程學的特徵，是在槍機正後方的一個塑料制的包含金屬的復進簧的槍托。這個同時起到容納復進彈簧和後坐力緩衝的作用。槍托與槍膛在一條線上能夠減少槍口上跳，特別是在全自動射擊模式的時候。由於後坐力不會使準星發生明顯的偏移，使用者的疲乏程度會減輕。
另一個人體工程學的特性是槍口制退器上方的以及攜帶提把之上的主瞄準具。新的型號（M16A4）具有一個「平頂式」的機匣，以及皮卡汀尼導軌。用戶可以在導軌上安裝傳統的攜帶提把，瞄準系統，或者各種光學設備，例如夜視鏡。
M16使用直接推動機框的直接導推式原理，槍管中的高壓氣體從導氣孔通過導氣管直接推動機框，而不是進入獨立活塞室驅動活塞。高壓氣體直接進入槍栓後方機框裡的一個內室，將機框帶動槍機後退。這使得單獨的活塞室和活塞不再必要，從而減少了移動部件的數量。在快速射擊中這也通過保持往返運動的部件與槍膛在同一直線上而提供更好的性能。
直接導推式的氣動方式的主要問題在於火藥燃燒後剩下的污物和殘渣會直接吹到後膛里。當過熱的燃燒集氣體沿著管壁向下流動的時候，它會膨脹然後冷卻，而不像氣膠那樣能夠在降壓的時候冷卻。該冷卻使得已經氣化的物質冷凝，並因此而使一個體積大得多的固體凝固，恰好在槍擊的活動部件上。反過來，導氣活塞的工作在極短的時間內使用高壓氣體並使他們遠離後膛。因此，比起使用導氣活塞的槍來說，M16需要更頻繁的清潔和潤滑來保持穩定工作。
彈匣卡榫在步槍的右側，位於扳機護圈的前方。當前的軍用彈匣的子彈容量為30發，而越戰的時候只有20發（30發的彈匣直到戰爭後期才開始研製和生產）。配件市場上的雙彈夾並聯器是可以選擇的，但是軍方當局不鼓勵這麼做，因為有可能增加彈匣頂部受損或者弄髒的機會。但是，2004年伊拉克戰場的圖片顯示，特種部隊和其他主要部隊在採用雙彈夾並聯器方面很迅速。
M193和更新的M855（SS109）彈頭在穿過軟組織的時候通常都會碎裂。當從不到一百米的距離射擊時，這些子彈在其偏轉90到180度之前會貫穿人體內部100毫米（4英吋）。當側力作用在子彈上的時候，它就會碎裂而一分為二。這發生在脆弱的子彈槽線上，而子彈槽線是一個深溝來將彈殼密封到銅套裡面。然後，5.56毫米彈頭的後段就能裂成很多細小的碎片，而對周圍的組織造成更大的傷害。碎裂所必要的速度大概是823米（2700碼）每秒。
美國軍隊通常不會配發全自動類型的M16步槍。雖然它的後坐力已經很小了，但是準星還是會因連發射擊時都會偏移得厲害。全自動武器會因此變得非常不精確，還會浪費大量的彈藥。30發彈匣不適合用在持續射擊里，不像重機槍使用的彈鏈給彈系統。M16的輕量級的槍管在全自動射擊中很快就會過熱。理論上來說，機槍是提供壓制性火力的，而移動性更強的步槍從側翼包圍並提供點射火力。某些為狹區作戰而優化的M4的改型，是適合進行全自動射擊的，因為這在空間有限的狹區內更有意義。
大部分M16和M4類型的武器是能夠使用半自動射擊模式以及3發點射的。點射的原理是使用一個有三個部件的自動扣機，能夠在每一次扣動扳機的時候發射最多3發子彈。它是不會復位的，也就是說如果一個士兵發射了兩發子彈就鬆開了扳機，那麼下一次射擊的時候他只會射出一發子彈。點射在火力，精確度，彈藥容量之間進行折衷。然後點射仍然會在壓制火力，兩棲作戰，或者狹區作戰時限制M16的有效性。
柯爾特發展了一種使用更重的槍管，彈帶供彈，以及可快速更換槍管的改型。這是為了提供一個班組類似於機槍的火力，但又具有M16的可攜性。這個計劃在1970年代M249班用自動武器獲得青睞之後被取消。班組現在的配發量為一個火力小組一支M249，藉此提供全自動火力。美國軍方配發全自動版本（M16A3和M4A1）給某些特殊的部隊。

清槍動作（無彈匣的時候）

當將槍枝從其他人手中拿過來，或者任何不確定槍枝狀態的時候，都應該執行清槍動作。為了安全，永遠要假設槍膛裡有子彈且能夠發射。把槍口指向安全的方向，用右手食指按下彈夾釋放紐，取出彈夾，然後將T形槍機拉柄向後拉到底（興許會退出一顆子彈），檢查槍膛以保證它是淨空的，從而使接下來的操作可以在掌握中。按下空倉掛機釋放紐、扣下扳機，然後關上拋殼窗的蓋子。

清槍動作（有彈匣的時候）

先退下彈匣。如果在裝有彈匣的情況下進行清槍動作，將會有一發子彈留在彈膛裡。

裝彈

將一個裝滿子彈的彈匣插入機匣內。當彈匣準確地插入時會有一聲輕響。測試其是否穩固時可以向外輕拉彈匣，看是否會被抽出。用中等力量從底部敲擊它來確認已經被鎖定。

預備射擊

將拉機柄向後拉到底然後鬆手，按下槍機助進器。如果槍枝不需要立即開火，將選擇鈕調到「SAFE」檔然後把拋殼窗的蓋子蓋上。

開火

射擊術是一門複雜且精細的藝術，也不在本文的討論範圍內。不過，開火的一般步驟是首先將選擇鈕調到「SEMI」或者「BURST」（某些型號是「AUTO」），將槍托底板靠在肩膀上，將眼睛、覘孔、準星，以及目標放在同一條線上，然後扣下扳機。

退彈

嘗試將快慢機調到「SAFE」檔（在擊鐵被壓下，也就是槍枝翹起的時候，選擇器在只能調到「SAFE」）。一隻手按住彈匣釋放按鈕，另一隻手握住彈匣，將彈匣拆下。將槍向右翻轉然後翹起來（將會排出一顆子彈）。向後拉拉機柄然後保持。將槍向左翻轉，確保槍膛內是空的。讓槍機向前移動，按下復進助推器，將快慢機調到「SEMI」，然後鎖住扳機。把拋殼口的防塵蓋蓋上然後放回退出來的子彈

柯爾特的型號：601和602

柯爾特在獲取了阿瑪萊特的步槍之後生產的頭兩個型號是601和602。這兩種槍在很多方面都是原來阿瑪萊特步槍的複製品（實際上，人們經常發現它們只是貼牌的阿瑪萊特AR-15）。601型和602型很容易通過它們的彈匣座側面為平板狀，而沒有常見的彈匣釋放鈕防止誤操作的「圍欄」，以及某些時候它們的槍身綠色或者棕色油漆，來識別。601是美國空軍採用的第一種步槍，但是後來很快就被XM16／M16（柯爾特604型）給取代，因為後者有很多改良。也購買了一定數量的602型。大量的這兩種型號的步槍在東南亞許多特戰部隊中使用，最著名的就是英國陸軍空降特勤隊（SAS）。601型和602型的唯一區別就是從原本14分之1英寸的膛線纏距改為了更常見的12分之1英寸的纏距。

M16

這個變種「XM16」正式為美國空軍所採用，正式命名為「5.56mm口徑M16步槍」。這是美國軍方第一種正式採用的M16。這種改型具有三角形的護木，三瓣式消焰器，但沒有復進助推器。機框本來是鍍鉻的，機框側面被磨光，也沒有裝配復進助推器的槽口。後來，鍍鉻的機框被放棄了，因為陸軍配發了裝配復進助推器（槍機輔助閉鎖裝置）槽口以及磷化處理過的機框的試驗型。空軍繼續使用這些武器，以及當部件磨損時進行翻新更換磨損部件。

XM16E1和M16A1

陸軍的原型版本XM16E1和M16本質上是一樣的，除了增加了復進助推器之外。M16A1是第一種最終化生產型。為了解決在XM16E1測試中暴露出來的問題，一種「鳥籠」消焰器取代了XM16E1的三瓣式消焰器。後者太容易讓外來的物體進入，例如被樹葉和細樹枝卡住。當在戰場上發現了許多問題之後，這些問題都作了相應的改動。此外也研製、配發清潔工具。內室鍍鉻的槍膛以及後來採用全鍍鉻的槍膛，大量的因為污物和鏽跡導致的故障逐漸減少。問題在6個月內就解決了，以至於後來的部隊已經對這些早期故障不甚熟悉了。

M16A2

M16A2所作的改動更加多。除了新的膛線之外，護木前的槍管進行了加粗，增加槍管的抗彎曲性能，減緩了連續射擊時的過熱，提高單發精度。覘孔直徑改為5 mm，並加上一個新的可調節照門，可以使得照門因不同的射程，從300到800米調節，以及可以調整風偏，這可以充分利用新的SS109彈藥的彈道特性。消焰器再次修改，這一次是將消焰器底部兩個向下的開孔封閉，使其在俯臥射擊時不會揚起灰塵或者雪花。護木截面從原本的三角形形狀改成了有散熱肋條可以起防滑作用的圓形，使其更適合小手掌的抓握。新的護木由原來的左右兩半式也變成了上下兩半對稱型的，從而使得庫存的備件不必單獨區分左護木和右護木。後槍托設計得更長和更結實，據說比原先的設計結實10倍，因為其改進的塑膠材料和設計。更重的彈頭具有減少的初速，從早期型號的3,200碼每秒（975米每秒）到A2的大概2,900碼每秒（875米每秒）。一個特別的彈殼偏向裝置安裝在上機匣內朝向拋殼口的後方來防止退出的彈殼打到左撇子的使用者。
槍機也重新經過設計，將原本的全自動模式改成了3發點射模式。訓練不足的部隊在使用全自動武器的時候，掌握不到控制連發射擊的技巧，經常按下扳機不放，而造成散射。美國陸軍得出結論：3發點射能夠在節省彈藥，準確度和火力密度之間提供一個最好的平衡。但是，在M16A2的點射機構有設計缺陷：扳機組件在扳機釋放之後不會自動復位。舉例來說，當一個士兵在點射時第二發和第三發之間就已經鬆開了扳機，那麼下一次他再扣動扳機的時候只能射出一發子彈。即使在半自動模式中，扳機組件的機制也會影響武器的使用。每射出一發子彈後，扳機組件都會在點射模式的3級之間位置不同。在這些級數之間每一次扣動扳機力度都不太一樣，會影響精確度，雖然對於大多數射手來說都不明顯。
總的來說，M16A2的新特性給原本的M16增加了重量和複雜度，而且取消了全自動模式。當新的型號被認為更精確的時候，更重的子彈也帶來了更彎曲的彈道曲線，從而使得距離估量的準確性要求更加高。輿論也指出覘孔的設計不理想，小覘孔不容易找準星，而大覘孔又降低了瞄準的準確性。更糟糕的是，照門的形狀並非造在同一平面上。或者說，當照門因不同的射程調整的時候，彈著點將會發生改變。照門的距離調整功能在戰鬥中很少使用，因為士兵通常都會將它調到最低距離，也就是300米。但不管這些輿論的批評，不論是為了滿足北約標準化的SS109（M855）還是為了替換軍械庫中越戰時代的武器，這種新的武器還是需要裝備的。

M16A3

M16A3是M16A2的全自動改型，為M16A2剛問世時所採購，數量不多，主要用於美國海軍。它具有Safe-Semi-Auto（S-1-F）快慢機，就像M16A1一樣。
關於M16A3的特性至今仍有一些混淆的地方。它經常被描述成M16A4的全自動版本。M16A3的正式描述說它使用了M16A4的皮卡汀尼導軌，因此上述說法不對。這種誤解最有可能來自於民用槍枝製造商給予的A2和A3代號，用來區分具有固定可拆卸攜帶提把的A2和具有皮卡汀尼導軌的版本。

M16A4

M16A4，現為美國海軍陸戰隊的前線標準裝備，美國陸軍未採用但有列入戰地手冊（U.S. Army Field Manuals）中，它是將槍械與火控系統分別進行模塊化來設計的。取消了之前的固定攜帶式提把以及金屬照門的組合，而是以MIL-STD-1913皮卡汀尼導軌及可拆式提把取代之。這使得槍枝可以同時裝備可拆卸攜帶提把或者其他大部分軍用和民用的瞄準具或者目視裝置。所有美國海軍陸戰隊的M16A4都裝配了KAC的M5 RAS戰術導軌，可以附加前握把，雷射瞄準具，通用戰術燈或者多種其他附件。在美國陸軍戰地手冊里，使用了RAS的M16A4通常稱為M16A4 MWS或模組化武器系統。這個型號仍然沿用了M16A2的三發點射模式。（部分美軍士兵也會使用M16A4的上機匣和M4A1的下機匣進行結合改造，不過這種改造一般是不被允許的）
美國海軍陸戰隊已於2015年10月以M4卡賓槍取代前線部隊的M16A4，這些被步槍被轉交給非前線部隊和支援崗位使用。

柯爾特M655和M656「狙擊手」改型

隨著東南亞的衝突不斷增加，柯爾特研製了兩個M16的改型，作為狙擊手或精確射手步槍。柯爾特M655高輪廓M16A1本質上是標準的A1步槍，但是配備了重型槍管以及可拆卸攜帶提把上安裝的瞄準鏡。柯爾特M656低輪廓M16A1具有一個特別的上機匣，沒有可拆卸攜帶提把。但是它有一個可調風偏的機械瞄準具以及韋佛式瞄準具基座。後者是柯爾特和皮卡汀尼導軌導軌的先驅。除了重的槍管之外，它還具有一個有護圈的的金屬準星。兩種步槍都成為了標準，使用萊瑟伍德或者Realist的3-9倍可調距離望遠鏡式（ART）瞄準鏡。有一些還使用了Sionics消聲器和消焰器。不過這兩種步槍都沒有成為標準化制式裝備。
這些武器都可以看成美國陸軍的美國陸軍班用精確射手步槍（SDM-R）或者海軍陸戰隊的美國海軍陸戰隊班用先進射手步槍（SAM-R）的始祖。

XM177、M4卡賓槍、以及柯爾特M733

在越南，有些士兵配備M16的卡賓槍版本，稱為XM177。XM177具有較短的槍管（~260毫米）以及一個伸縮式槍托，使得它能更加小型化。它還具有一個火藥燃氣通過幾級膨脹室減緩膨脹速度從而降低槍口激波的消聲／消焰器組合，可減少槍口火焰及噪聲帶來的問題。美國空軍的GAU-5/A（XM177）改型以及美國陸軍的XM177E1改型區別在於之後採用的復進助推器。最終的空軍GAU-5A/A和陸軍XM177E2具有長度290毫米槍管，以及更長的消聲／消焰器。槍管加長是為了能夠支持柯爾特的XM148 40毫米榴彈發射器組件，也可以改善彈道性能。這些版本也叫做柯爾特Commando型，以CAR-15的名字稱呼及採購。這些改型只少量提供給特種部隊，直升機機組，空軍飛行員，士官，無線電操縱員，炮兵，以及其他部隊，而不是前線士兵。由於槍管短，沒有充分燃燒的火藥顆粒很快就會堵塞消聲／消焰器，會降低消聲效果；另外消聲／消焰器會影響準確性；最令人困擾的是在M16步槍上由於發射藥引起的射速過快的問題在XM177E2上變得更嚴重。最後停止了對XM177E2的進一步改進，生產合同全部作廢。唯一正式採用XM177的是美國空軍。
M4卡賓槍是從這些設計派生研究出來的，包括一部分14.5英吋槍管的A1類型卡賓槍（柯爾特型號653）。1980年代，開始採用M16A2和新的M855／M856彈時，採用新膛線的卡賓槍開始取代這些A1類型卡賓槍。XM4（柯爾特型號720）在80年代中期開始測試，採用14.5英吋（368毫米）槍管。在1994年正式服役以取代M3衝鋒鎗（以及M9手槍和某些部隊的M16A2）。在巴爾幹半島，2000年反恐戰爭，以及伊拉克戰爭中，它獲得了巨大的成功。
柯爾特也回到了它原先的「Commando」構思，也就有了M733，本質上是現代化的XM177E2以及結合許多M16A2的特點。採用290 mm槍管，由於槍管極短，又採用了標準的M16A2的消焰器，因此膛口噪聲和槍口焰的問題非常嚴重，這是柯爾特Commando屢遭批評的地方。
射孔武器（FPW）也研製完成，與M2布雷德利步兵戰車搭配使用，為乘搭這些車輛的步兵提供一種能在車內通過射孔向外開火的方法，代號為M231。

Mk 4 Mod 0

Mk 4 Mod 0是在越戰為海軍海豹特種部隊生產的M16A1改型，於1970年4月服役。它和基本的M16A1主要的區別在於Mk 4 Mod 0是為海軍陸戰隊使用而優化的，具有消聲器。該槍的大部分部件覆蓋著Kal-Guard（潤滑油），槍托和緩衝器管上有一個1/4英寸的孔用來排水，以及緩衝器組件末端的一個O形環。這個武器可以放在水下200碼（60米）而不會有任何損傷。最初的Mk 2 Mod 0消風器是基於美國陸軍人體工程學實驗室（HEL）的M4消噪器。HEL M4將氣體從槍機直接排出，但需要一個改進的機框。一個氣體偏轉器加裝到拉機柄上面，來防止氣體接觸到使用者。因此常設了HEL M4，即使它可以允許半自動或全自動射擊。如果移除HEL M4消聲器，該槍可能需要在每次單發射擊後手動裝彈。另一方面Mk 2 Mod 0消風器也被認為是Mk 4 Mod 0步槍整體的一部分，但是它卻可以在HEL M4移除後繼續作用。Mk 2 Mod 0消風器也可以非常快的排出水，而不需要對拉機柄或者機框進行任何修改。在1970年代後期，Mk 2 Mod 0消風器被KAC的Mk2消風器代替。KAC消風器能夠完全浸入水中，而在拿出水面的8秒鐘內完全排乾水分。即使在M16A1全速射擊的時候，它也不會降低工作性能。美國陸軍將HEL M4換成了簡化很多的SIONICS的MAW-A1消聲滅焰器。

流行文化

M16自動步槍以及它的改型在美國和其他許多國家的電影，電視和電子遊戲中幾乎無處不在。出現M16步槍的電影及電子遊戲包括：

犯罪

2010年8月23日上午9時左右，一名被革職的菲律賓高級警務督察以坐便車為名，手持M16突擊步槍登上香港康泰旅行社在菲律賓的旅遊巴士，脅持車上25名人質並要求菲律賓政府讓他復職，犯人最終在同日被菲律賓警察擊斃，另有8名人質死亡、7名人質受傷。