气动式 (枪械)

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气动操作（Gas-operated reloading）又称气体传动式是一种枪机运作的原理与方式，其原理为利用子弹中的发射药于击发后所产生的高压气体经过枪管上的导孔来推动连结枪机的结构，例如活塞与活塞连杆，或者是导气管（Gas Tube）与增压器，以完成枪机的开锁/闭锁，退壳与进弹。换言之，子弹产生的高压气体就是枪支与枪机自动／半自动运作的来源；近代自动枪械多数采用气体传动式。另两种自动枪械运作方式分别是后座作用与反冲作用。

## 气动操作原理分类

气动操作依照原理与不同枪支的机械设计方式有分为四种五类：

- 第一种是依赖活塞原理进行枪机运作的方式，亦即透过导流使气体推动活塞，活塞连动枪机，透过这一串的程序完成枪支的自动／半自动运作。然而活塞的运作以行程为主，以行程移动距离的长短划分，而非以活塞的重量或者大小划分。
- 第二种是利用“收集”子弹的高压气体之后再导流进入气缸推动活塞或整个枪管连动到枪机进行完成枪支的自动／半自动运作。
- 第三种是利用第二种“收集”气体的原理进行推动枪管连动枪机完成枪支的自动／半自动运作。
- 最后一种是经由导气管导流气体向后“吹送”枪机完成枪支的自动／半自动运作。

目前大概可以分为：

- 短行程活塞传动式（Short stroke gas piston）
- 长行程活塞传动式（Long stroke gas piston）
- 气井集气操作（Gas trap）
- 枪口增压器（Muzzle booster）
- 气体直接导气式（Direct impingement；也称为Direct Gas Action）

### 活塞原理

#### 短行程活塞传动

这是最常见的气体传动式系统，由美国枪械设计师大卫·马歇尔·威廉姆斯（1921年因二级谋杀罪获刑30年，在狱中获减刑于1929年出狱，他的发明和M1卡宾枪的操作有关）所发明。原则上活塞行程不会大于活塞本体的长度，因此在结构上重量也比较轻。此外由于活塞的运动范围不大，因此不会造成枪支重心严重的前后位移，对于射击时的稳定度有很大的帮助。目前采用短行程活塞设计的枪支例如美国M1卡宾枪、AR-18突击步枪、中华民国T65突击步枪、T86战斗步枪、T91战斗步枪、英国SA80枪族、新加坡SAR 80突击步枪、德国HK G36突击步枪、HK416突击步枪、HK417自动步枪、比利时FN F2000突击步枪FN SCAR突击步枪、中华人民共和国95式自动步枪、03式自动步枪和QBZ-191自动步枪。

#### 长行程活塞传动

顾名思义长行程活塞传动式的行程远大于活塞长度，值得注意的是在这种设计中活塞与气缸的体积也代表气体的留滞时间比短行程活塞的气体留滞时间长，因此以相对的角度来说气体推动活塞的导孔必须要接近枪口的位置，然后导引气体回传给活塞再向后透过连动的结构推动枪机。这个必须靠近枪口的设计原因是因为如果气体导气孔往枪机的方向靠近会提前排出推动弹头的气体以致于降低弹头的威力。相对地来说长行程活塞结构的重量也比短行程活塞结构较重，不过在结构上比较牢固，因此运用在轻机枪及中型机枪等全自动武器上。例如勃朗宁自动步枪、M1加兰德步枪、布伦轻机枪，以及现代的AK系列、大宇K2突击步枪和HCAR战斗步枪。

### 气井集气操作

这种气动操作的方式说穿了比活塞传动多了一个画蛇添足的“集气”动作（见），亦即枪支实际上有两个枪口；第一个枪口是枪管本身的枪口，第二个枪口就是“集气杯”本身。当子弹的高压气体将弹头送出枪口时会先经过这个枪口与集气杯中间的空间，由于气体是朝四面八方压力低的空间扩散，因此这个空间就会不断地涌入气体。

集气杯会让弹头飞出但是借由高压气自然扩散的特性将气体进行“收集”，甚至是“捕捉”的功能。气体持续涌入集气杯与枪管的空间内就会形成压力挤压集气杯与枪管，然而集气杯都是采取固定的设计，因此高压气只能推动能够移动的部分，刚好就是枪管。于是枪管被气体向后推，枪管下方的连杆也就被拉直，连杆尾端有个曲弧状杠杆就会因为被杠杆拉直的关系向后抵推枪机组，而完成枪机的开锁／闭锁，退壳与进弹。

前面所描述的是丹麦一位索伦·邦（Soren H. Bang）在1904年的发明专利，尽管经过索伦·邦自己大力宣传与促销，然而索伦·邦在设计时考虑到结构会因为复杂化而增加额外的重量，因此特意减轻枪管的重量来维持整体重量在适当的范围内，不幸却变成他自己设计与专利上的致命伤。在美国陆军的测试中，很快就发现因为枪管太薄以致于全自动射击时，枪管就升温到难以握持的程度；虽然索伦·邦的设计在其他测试方面都有不错的评价，但是最后仍然没有被采用为制式步枪。

至于M1加兰德步枪在1936年初期成为美国陆军制式装备时也是采取气井集气操作的装置，这种最早期采用气井集气杯设计的M1步枪只生产约4万8千把左右，因此也被称为"Gas Trap" Garand。然而进入部队服役后常常引起操作与结构上的故障，导致部队普遍认为风评不佳，迫使J·C·加兰德在1939年重新变更设计，修改成长行程活塞传动式，才使得M1步枪获得乔治·巴顿将军评价它是“曾经出现过的最了不起的战斗武器”（Greatest battle implement ever devised）。

目前这种设计与枪支操作方式已经退出历史舞台，没有枪支再采用。

### 枪口增压器

枪口增压器类似将短行程活塞传动与气井集气装置再整合在一起，以图五来说就是当子弹的高压气从枪口扩散而出之后又遭到集气杯的拦阻。不同于气井的集气杯在于增压器集气杯的杯口朝枪机方向，杯底才是枪口，枪口增压器则是杯口兼枪口。当高压气扩散于集气杯中后就会四处推动压力小或无法承受压力的部分；枪管就是被设定为无法承受压力的部分，因此被气体向后推送，而枪管连动枪机完成开锁／闭锁，退壳与进弹。至于扩散的气体在推动枪管之后很快就被充作气阀门的枪口后退开启扩散孔而排出，亦即气体直接导气式进行推动与滞留的时间相当短，这也是用来区别气井集气操作与枪口增压器操作原理的区别方法。

基本上采用这种气动操作方式的主要都是机枪，例如MG42通用机枪、维克斯机枪以及马克沁机枪。尽管大部分资料指出这些机枪都是用后座力进行枪械与枪机的操作，实际上如果没有枪口增压器的协助，这些机枪的射速就无法进一步提高，性能也就无法充分发挥甚至可靠（reliability）。

### 气体直接传动式

气体直接传动式就是舍去一般活塞传动所需的活塞、汽缸、连杆等零件，直接将高压气体经由导气管导流瓦斯直喷向后“吹送”枪机完成枪支的自动/半自动运作。最早采用这种设计的枪支例如有瑞典的Ag M/42半自动步枪、法国的MAS-49半自动步枪，以及后来的美国的M16突击步枪、韩国的K1卡宾枪、中华人民共和国的CQ突击步枪、伊朗的海白尔KH2002突击步枪。缺点在于高压气体被传导回机匣内部，使枪机开锁退壳的同时，也会因为气体本身的高热，造成机匣内部润滑枪机的润滑油加速蒸发、干燥，使其失去润滑效果。

由于导气管必须维持很小的直径让气体维持足够压力推动枪机后退开锁，因此如果子弹的推进火药品质不好的话，则易造成导气管与枪机产生严重的积碳，进而容易导致枪机不正常运作，发生闭锁不全的情形。而这也是为何M16步枪系列在防尘盖/抛壳挡板后方有个枪机复进助推器设置的原因——具体来说，AR-15步枪的拉机柄只能拉动枪机不能将其推回，所以才会设置这个助推器，跟是不是导气管式没有关系（如HK G41突击步枪、HK416突击步枪、HK417自动步枪也有同样的设计），另外也没有相关的统计资料证明这个枪机复进助推器的使用率。