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SPIW —— 简史第一部分

 

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“齐射”研究——SPIW计划的起源

SPIW计划的起源可以追溯到第二次世界大战结束不久,当时美国弹道研究实验室(Ballistic Research Laboratories,简称BRL)里一个名叫唐纳德·霍尔(Donald L. Hall)的工程师的研究项目。

BRL1938年在阿伯丁试验场组建,是为美国陆军进行弹道学基础的研究。但BRL对战斗步枪有效性的研究得出的结论却与当时美国武装部队里的普遍看法不同。尽管美军部队从上到下都认为步枪应该能够准确地射击远距离目标,但根据唐纳德·霍尔在BRL里的研究结果,在整个二战期间,每消灭一个敌人大约需要发射50,000发弹药,他本人于19523月发表的593号报告中对此作了总结。

霍尔根据自己的研究结果,第一次提出并论证了高初速小口径弹(简称SCHV),并通过BRL与阿伯丁试验场里的另一个单位——研究与论证部(Development and Proof Services,简称D&PS)的共同研究,在世界上第一次态度鲜明地提出了SCHV的概念。

他们的理论认为:一种高初速小口径的步枪枪族要比.30口径步枪(指M1伽兰德步枪有更大的概率射杀目标,因为通过提高初速,可以获得更为平直的弹道,以减少对有效射程内目标的估计误差对命中率带来的负面影响。

假设一把.21口径的步枪及其弹药的总体重量不超过15磅(约6.8kg),可预期的杀伤数字与.30口径步枪相比大约为212。假设士兵携弹数仍然为96发(即12M1步枪的漏夹),那这名士兵的在使用.21步枪时他的负重就减少了25%,而省下来的重量则可以携带更多的弹药。

在霍尔的研究项目还没有发表的时候,美国陆军总参谋部于19489月成立了作战研究办公室(Operations Research Office,简称ORO),ORO最初的任务是为陆军研究士兵在核战争中的行为科学,并为陆军提供参考意见。由于朝鲜战争爆发,在霍尔的研究报告发表时,ORO步兵分部的研究项目是提高单兵防护的方法,因此需要先研究枪弹和炮弹破片对人体的伤害。当BRL发表了霍尔的研究报告后,ORO受到启发,便在该报告的基础上扩展内容进行二次研究,并委托阿伯丁试验场进行实验。ORO步兵分部的领导诺尔曼·希契曼(Norman A. Hitchman)在1952619日发表的“秘密”级别(SECRET)的技术论证文件ORO-T-160中提出了新的步兵手持武器的作战要求,这些要求认可了霍尔的研究结果。文件中说明:“通过增加射弹数量及其速度,可大大增加步兵手中的轻武器在瞄准敌人后射击的命中机率。”

但美国陆军中的有许多人顽固地反对这些理论,尤其是军械部门的官员。于是ORO提供了量化的数据(按照现在时髦的叫法叫做“大数据”)来证明事实上的情况与这些官员脑子里关于步兵步枪的远距离作战效能概念是相反的。

他们提出,在英国和美国所有的调查中表明,步枪和轻机枪的火力在200码射程内有效性达80%,在300码内则接近90%,当射程超过300码时其命中率就急速下降到“微不足道”的程度。也就是说,在实际的战斗中距离远了命中率大幅下降,但距离靠近时同样命中率也会降低。这些瞄准偏差是由许多因素所影响的,例如有生目标不会长时间在固定位置暴露,因此可供瞄准时间太短;又例如双方在交火的时候士兵会有心理压力等,这些种种因素都会导致士兵在战斗中不能像在靶场上练习射击时一样从容、正确地估算距离和瞄准目标。

希契曼的报告中建议的解决方案是,应研发一种新的自动武器,通过点射或齐射大量射弹来弥补士兵因为瞄准误差而降低的命中率,报告中提到:“……要么同时射击(齐射)多发,要么是高射速的点射、且每轮点射的射弹数目是设定好的,而不是通过松开扳机的时机来控制点射子弹数。如果是齐射的话,射击散布应通过多枪管、或子母弹型来控制,或通过霰弹枪发射的制导式射弹来提高命中率。”在此建议的基础上,OROBRL共同提出了“齐射”(SALVO)的研究项目。

对“齐射”理论为何会提高命中率,以下面的示意图来简单说明。假设瞄准偏差导致弹着中心只是与目标接近而不是重叠,如果一次只发射一枚弹头,则弹头可能错过目标(如图右);但如果一次发射出一定数量的弹头且能控制在一定的散布范围内,则很可能会有部分弹头命中目标(如图左)。因此,在同一次射击中,齐射方式(图左)比单发方式(图右)的命中率要高。此外,假设瞄准偏差一直存在,那么按图右方向射击10发,命中率依然为0;而按图左方式射击2次(共10发)则会命中4发。所以按照“齐射”理论的论证研究,无论是射弹数计算还是按射击次数来计算,命中率都会高于单发射击。


“齐射”理论的示意图

195211月开始,几个“齐射”的研究项目开展了,虽然“齐射”中建议的是“高射速可控点射”的想法,但刚开展的一系列研究中却集中在“齐射”这个工作方式上,且主要分为三个方面。

ORO本身是多弹头、单枪管齐射武器概念的强烈支持者,他们测试了大量的双弹头和三弹头的试验弹,这些都是用制式的7.62×63mm步枪弹(.30-06口径)改装的,在7.62mm北约标准弹定型(7.62×51mm NATO)后,也发展出该种口径的双弹头,这种7.62 NATO口径的双头弹在后来被定型为M198,在弹尖涂绿色标记。ORO认为采用这种方案是“低成本、低风险、高回报的创新”,可直接提高现有武器的命中率。但M198双头弹从未被大量制造的,也没有配发到部队中。

春田兵工厂和奥林/温彻斯特公司制定了双管和三管齐射武器的项目,他们设计的原型发射高初速小口径弹头,射击一次就相当于一次短点射,就射速和散布来说是比单枪管短点射的效率要高,但作为一件抵肩射击的战斗步枪来说,增加的枪管所带来的重量和平衡性非常糟糕,导致武器变得结构复杂和非常笨重。多枪管方案很快就被证明完全是行不通的。


春田兵工厂的双管齐射步枪是以T31无托步枪为基础设计的


齐射计划中的奥林/温彻斯特公司以T48(即FN FAL)为基础设计的双管方案

巧合的是,美国海军研究办公室在1952年与位于马里兰州的航空装备有限公司(AAI)签订了一个研究合同,试验该公司研制的一种12号口径的特种霰弹,该霰弹内装有32枚钢制小飞镖(也称为箭弹)。在早期的试验中这种8格令(0.52g)重、直径0.087英寸(2.2mm)的箭形霰弹能够在100码的距离穿透将近6英寸厚(152mm)的木板。虽然没有制导功能(即使以现今的技术也不能在这么微型的弹头上实现制导技术),但“齐射”计划也对AAI公司的箭形霰弹中表示关注。


AAI
箭形霰弹是装填在雷明顿的12号弹壳


ORO
在齐射计划中测试的弹药,从左到右:用作对比的.30-06口径M2穿甲弹,.30口径双头弹(含2枚96格令弹头),.30口径三头弹(含3枚61格令弹头),.22-06口径SCHV弹,.22-06口径SCHV双头弹,AAI32枚箭形霰弹


“齐射”研究计划的野战试验项目成果

不过,与此同时美国陆军正在开展“轻型步枪”的计划,该计划倾向于在M1加兰德步枪基础上进行改进的T44步枪。虽然在1956年的时候,一家私营企业阿玛莱特公司研制的AR-10步枪被推荐给美国陆军的步兵委员会(Infantry Board)及其他官员,很多人认为它可能成为一种真正现代化的和连发射击更可控的7.62mm口径的轻型步枪。然而“轻型步枪”计划最终还是选择了T44的改进型T44E4,且在195755月把T44E4定型为美军新的制式军用步枪M14

而“齐射”计划的第一阶段野战试验(SALVO I Field Experiment)便是在这样的背景下展开。

这个野战试验是在仿真战场的条件下进行的,上述三种不同概念的“齐射”方案在19566月和7月由美国陆军进行试射,而用作对比的则是由M1伽兰德步枪所发射的M2型穿甲弹(因为当时7.62×51mm弹还没有通过定型和装备部队)。同时,为了证实BRL所提出的SCHV概念,有两种.22口径的高初速试验弹也参与了试验。参与试验的弹药见下图,从左到右分别为:

 
1956年“齐射1”(SALVO I)试验中的弹药

通过测试得出一个大家都认可的结论,就是在战斗条件下由于瞄准误差,全自动射击比起单发射击有更多命中目标的机会。

然而BRLSCHV概念的测试结果有些令人失望。.22口径的测试枪管在快速多次的点射中因为升温过快,导致枪管出现细微裂纹,导致武器的精度急剧下降。因而美国陆军以这个试验结果为理据,拒绝承认BRL的高初速小口径弹具有更高命中概率的理论。

至于ORO.30口径双头弹和三头弹的试验结果是非常令人鼓舞的,证实了希契曼报告中的调查结果。多个弹头在发射后互不干扰,但每一枚弹头都相当致命,因此对每一次射击都提高了致死的概率,这比起单枚弹头增加了每次射击的杀伤概率。

同时,霰弹枪发射的AAI箭形霰弹集束被证实只在近距离射击中有其独特的价值,特别是在黑暗条件下战斗时。然而由于扇面分散,在40码的距离上只有52%的箭弹头集中在直径30英寸的圆内。然而,这种箭弹头在300码距离上干净利落地穿透M1钢盔的一侧,有时在500码距离上也可能在头盔上穿孔。这种又轻又小的弹头却具有这样侵彻能力,让“齐射”计划的研究团队找到了实现理想的新途径。

总体而言,通过“齐射1”试验证实了“齐射”理论的有效性,于是对参与试验的弹药进行改进后,ORO于1957年12月,开展了第二阶段的“齐射2”试验(SALVO I Field Experiment),虽然.22口径SCHV弹的表现有缺陷,但还是增加了双头弹的弹种继续试验。参与试验的弹药见下图,从左到右分别为:


1957年的“齐射2”(SALVO II)试验中的弹药


ORO在“齐射2”试验中用于测试.22口径的试验枪,是由M1步枪改膛而成。但测试用的.22-06弹是由.30-06弹缩口径而成


集束箭弹演变成单箭弹

“齐射2”试验开展之前,AAI公司正在做另一件事,就是制作一种称为单箭弹的新型弹药。如前文所述,“齐射1”的试验结论使研究人员对于单次射击多枚弹丸的有效性不再存疑了。而如上所述,ORO设计的多弹头枪弹似乎是实现“有效控制散布”理论的最便捷的方法。然而,ORO在看到AAI那种又轻又小的弹头的侵彻能力表现后,却突然改变他们的研究方向。因为他们觉得如果把这正好符合了BRL提出的SCHV概念中的高速度所带来的低伸弹道,以及轻量化的枪弹和低到几乎觉察不到的射击后坐力。

于是ORO建议把集束箭形霰弹发展成单枚箭弹,并研制一种发射这种弹药且具有可控的点射散布功能的武器。这种武器应该具有很高射速的点射功能,同时由于每次射击中的射弹数量增多,因此必须采用大容量的供弹具来避免弹药太快消耗完,当然,更轻更小的箭弹也正好允许士兵可以携带更多的弹药,因此也能弥补这种武器概念的弹药消耗过高的问题。

AAI公司的七个创始人之一的艾尔文·巴尔(Irwin R. Barr)是箭弹理论的倡导者,虽然他与美国海军共同研究的箭形霰弹被认为只能在近距离使用,但ORO提出的单箭弹概念却正中下怀。因为早在1951年,他就已经研制了几种不同的箭弹试验弹,除了含有多枚弹头的集束箭弹,也研制了只有一枚弹头的单箭弹。在1954年,没有得到任何外界资助(尤其是没有军事经验)的条件下,巴尔就已经开始进行单箭弹的试验。因此当ORO在1956年“齐射1”试验结束后向AAI建议研制一种通过步枪发射、初速达每秒4,000英尺(约1219m/s)的单箭弹时,让巴尔看到箭弹项目的曙光。所以即使没有签订任何合同,AAI公司仍然决定全力支持这个项目,他们把赌注押在箭弹的先天优势上——极低的后坐力和很强的穿透力,而且重量很轻。


1960年代中期,艾尔文·巴尔与FRS项目中的SFR箭弹枪

1957年3月,巴尔就向陆军提交了3种不同的箭弹设计方案,这3种方案均采用5.6mm口径的枪管,发射一枚长1.6英寸、直径0.07英寸、重10格令(约0.65g)的尾翼稳定的针状弹头。而这3种方案的主要区别在于弹托,分别有推动式的弹托和牵引式的弹托。

无论是用步枪发射单枚箭弹还是用霰弹枪发射集束箭弹,都需要有一个弹托引导弹体直径比枪膛直径小得多的弹头在枪膛里运动,并提供足够的气密。但当弹头离开枪口后,弹托要迅速与弹头分离,不能干扰弹头的弹道稳定性。集束箭形霰弹的弹托是“杯”形的,在箭弹的后面推动其前进。AAI公司早期的单箭弹试验也是推动式的弹托,但试验结果不理想。这种结构导致枪弹太长,因为发射药必须全装在又长又小的脱壳式针状弹头后面。于是艾尔文·巴尔提出了新的“牵引式弹托”概念,把弹托由“推”改为“拉”,由可收缩材料制成的弹托不再是托着弹尾,而是紧紧地“握”住弹体的头部,发射药就在弹托后面,包围着针一样的弹体,当发射时弹托在火药气体的推动下向枪口运动,把弹头“拉”出去。当然,不能草率行事,所以1957年提交的3种单箭弹设计方案里,既有推动式弹托,也有牵引式弹托。

AAI的这3种单箭弹没有参与到“齐射2”试验中,而是进行单独的对比试验。试验弹是用改膛的M1步枪发射的,而作为参照对象的,依然是M1步枪发射的M2穿甲弹。试验证实了AAI的单箭弹在600码距离上与M2穿甲弹一样致命,也证实了牵引式弹托的有效性。但同时也暴露了制作成本高昂和精度差的缺点。但AAI公司说这些都是可以解决的。于是,通过不遗余力的推销,AAI公司最终在1959年1月成功与美国陆军签订了第一份“.22口径单箭弹”(.22 caliber, Single Flechette Ammunition)的研究合同,从而获得经费继续改进他们的单箭弹,并在1959的底就提交改进成果。


AAI在早期研制过的各种单箭弹,包括有推动式弹托与牵引式弹托

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资料来源:Small Arms Review

     The Gun Zone

     Wiki.com

     枪械历史研究CRUFFLER.COM

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2016-02-26

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