轻武器科普之AR-15/10突击步枪

这一次打算更一篇长的,可能有很多章,喜欢的小伙伴多多关注吧(´▽`ʃƪ)

AR-15前传——从“齐射”到AR-10
美国5.56mm口径M16枪族的研制是始于美国陆军的作战研究办公室(Operations Research Office,简称ORO)的一项研究,ORO于1948年9月在约翰斯·霍浦金斯大学成立,是陆军资助的一个民间研究机构,其目的是进行提高军事作战能力的相关研究,当时在英国也有类似的作战研究组织。ORO的第一个研究项目是“怎样设计出防护性能更好的战斗防弹衣”,简称ALCLAD计划。为此ORO调查了超过300万个在第一、二次世界大战中伤亡报告,又向参加过朝鲜战争的士兵进行访问。在调查中他们发现,第一次世界大战的神枪手经常在1200米距离上射击,但大多数被射杀的人都在100米范围内中弹的;而参加过朝鲜战争第602步兵团接受访问的士兵中有大约87%的士兵表示:受地形及其他环境因素的制约,他们的射击目标的距离有95%是在300码以内,许多士兵更说他们所射杀的敌人都在100米以内。
在往后几年里他们发表了一系列关于他们调查结果的报告,他们的基本结论是战斗绝大多数在近距离发生。在高机动性的战争中,作战分队的战斗形式以遭遇战为主,而有较强火力的作战分队容易赢得战斗。他们也发现在战斗中被命中的机会是随机的——也就是说,因为“目标”不是坐着不动让你打,不经过瞄准的反应式射击和经过正确瞄准的射击同样可以将敌人击伤或杀死,命中率没有太大的差别,而要造成一个人员的伤亡需要发射大量的子弹。这些结论实际上是暗示步兵们应该装备一种全自动步枪,以增加射速。然而它也清楚表明必须增加弹药的消耗,一个步枪手必须为一次战斗而携带大量的弹药,因此他们必须携带的装备应当减轻重量。ORO认为.22口径步枪发射能控制散布形式的成群射弹在300米射程内有相当理想的效果。值得注意的是,这项研究是在美国陆军军械署人员和英国军械人员为了.28和.30口径子弹的优劣吵得不可开交时秘密进行的,ORO的研究结果实际上跟德国人10年前研制的7.92mm×33短弹的原理相同。
当时研制的T44步枪(M14前身)能够全自动射击,一定程度上符合了ORO的研究结论,但它的弹药太重导致单兵携行量不能提高,枪的长度和重量也使它不适合近距离战斗。负责轻武器研究和发展的美国陆军军械署领导瑞纳·斯塔德勒(René Studler)注意到ORO的报告,于是他向亚伯丁试验场要求提供一份关于小口径武器的研究报告。

唐纳德·霍尔(Donald Hall)在这个研究计划中发现一种.22英寸(5.59mm)枪弹在大多数战斗情形中与较大的弹头有相同的表现。而且由于后坐力较低可以提供较高的射速,这样的武器可能会使敌人有较多的伤亡。在他的研究小组成员中的威廉·C·戴维斯二世(William C. Davis Jr.)和G.A.格斯塔森(G.A. Gustafson)开始研制.224英寸(5.69mm)弹并进行一系列的实验,但万事俱备只欠东风,当他们要求提供资金作进一步的研制时,这个请求在1955年被否决了。
同时,美国陆军军械署于1953年至1957年之间实施了一项名为“齐射”(SALVO)计划的研究工作。“齐射”计划共分为两个阶段,在第一阶段的“齐射”中最后建议武器连发射击时4发弹散布在20英寸(0.5m)范围内将比现存的半自动武器成倍地增加命中率。而在第二阶段的“齐射2”中试验了一些概念性的武器,如AAI的艾尔文·巴尔(Irwin R. Barr)推出的一系列飞镳弹(箭弹),开始时是在霰弹枪的弹壳内包含32枚飞镳(箭弹),最后改为单发飞镳(箭弹)的步枪弹。温彻斯特公司和春田兵工厂则提供了多管武器,而ORO自己设计了两种新枪弹,一种是把.22弹头装入一个.308温彻斯特弹壳内,另一种是把.25或.27弹头装入一个.30-06弹壳内。还有其他一些创新的设计,例如同时射出两个弹头的双头弹,春田的埃利·哈维(Earle Harvey)所设计的通过改变弹头形状而使弹道发生变化的设计等等。(见SPIW简史第1部分齐射计划的内容)
在这同时,T44的测试仍在继续,而FN公司也经由美国的哈林顿-理查森武器公司(Harrington & Richardson)代理他们的FAL,提供T48样枪参与T44的竞争。最后的结果大家都知道,美国人选择了T44作为新的制式步枪M14,而在这之前,尤金·斯通纳带着他的步枪半路中途杀入了这个新步枪选型的竞争计划。

早期的AR-10原型枪(上)及后来参与试验的AR-10(下)

尤金·斯通纳(Eugene Stoner,1922-1997),第二次世界大战结束后他从海军陆战队退役便开始设计步枪。1955年(另一些资料是1954年,可能是开始研制的时间),在阿玛莱特(Armalite)公司工作的斯通纳研制了AR-10自动步枪,AR-10采用瑞典AG42杨曼(Ljungman)步枪的导气管(也称为气吹式或直接导气式)原理,发射与春田T44步枪相同的T65步枪弹。
AR-10的设计无论是材料、内部结构还是外形设计在当时看来是相当前卫的,相比之下,T44无论在结构上外形上还是材料上都显得比较传统。AR-10的枪管是复合的,里面是拉有膛线的不锈钢内衬管,外面是铝合金套管。机匣由铝而不是钢铸造而成。枪托和握把是用玻璃纤维增强塑料,甚至消焰器是用钛制造的,只有枪机和枪机框是采用镀铬钢制件。射击时,火药燃气通过枪管上方的导气管直接进入机框中,机框本身就相当于导气活塞。在当时的传统设计中,通常是让瞄准具贴近枪管,为此而采用下弯造型的枪托,由于抵肩点低于枪膛轴线,因此射击时容易导致枪口上跳。而AR-10借用了德国FG42和美国约翰逊轻机枪的直枪托设计,使抵肩点处在枪膛轴线上,准星用一个三角形结构抬高,而照门则安装在一个提把上,因此使瞄准基线升高在一个合理的位置,抵肩瞄准时非常舒适。同时拉机柄也设计在提把内,左右手均能操作。

AR-10空枪重仅3.4公斤,比它的竞争者轻了超过2磅(约900g),此外它在后坐控制方面也比其他两个竞争者要好。然而,它出场得太晚,在1956年才加入美国陆军的选型试验,当时T44E4和T48步枪已经进入最后的测试阶段。而且前卫并不一定总是好的,在1957年,AR-10在试验中因枪管过热导致枪口装置松动,连续撞击钢衬管而严重开裂,于是被取消资格。而且这种复合枪管也被认为是制造复杂、成本高而不被看好。
斯通纳的设计在当时来说是太急进了,然而AR-10的出现为后来小口径步枪的高速发展提供了基础。AR-10引起了美国陆军威莱德·维曼(Willard G. Wyman)将军的注意,他要求斯通纳和阿玛莱特公司设计高初速的.22口径步枪。


旧版AR-10
口径: 7.62×51mm NATO

AR-10是一把发射7.62×51mm北约标准弹的自动步枪,由尤金·斯通纳在阿玛莱特设计,AR-10没有被广泛采用,大概只造了1万支左右。然而它历史价值在于它成为后来的AR-15的基础,后来被美军采用为M16。最近阿玛莱特的商标被买了,而一种新的7.62mm口径的AR-15式步枪被重新命名为AR-10在新的阿玛莱特出售。
阿玛莱特在1954年创立,作为仙童发动机和飞机制造公司(Fairchild Engine and Airplane Corporation)下属的分公司开始经营,主要是为轻武器工业开发新材料和新设计。一开始他们很快就推出了许多有趣的新颖设计。当尤金·斯通纳加入阿玛莱特公司后,是担任射击比赛武器和救生枪的主任工程师,但他也在寻找军用步枪的研制机会。
当时陆军正在试验一些替换M1伽兰德的新步枪,春田兵工厂的T44E4和较重的T44E5基本上是改自伽兰德型,而FN提供的T48就是FN FAL。虽然已经迟到了,来不及参加早期的测试,但阿玛莱特和斯通纳仍然决定加入这项竞争,并加紧研制他们的AR-10。
一开始的时候,AR-10就借用其他的设计。例如从FAL借来了铰接式机匣,让步枪可以“折开”两部分来维护;从美国约翰逊M1941步枪借来了多凸笋回转式闭锁枪机;又从德国FG42和约翰逊轻机枪的直枪托和加高瞄准具的设计,抛壳口上的防尘盖则是从德国的Stg.44借来的。不过AR-10最大的特点就是大量使用了塑料、钛和铝等通常在航空工业中运用但当时还没有人用来做轻武器的轻型材料。

大多数导气式原理的步枪把火药气体通过枪管的导气孔移动很短距离。在斯通纳的设计中,气体通过枪管顶端的一条导气管运动约30cm进入枪机后部和机框内部之间的气室内,这种直接利用枪机和机框充当导气活塞的设计原出自瑞典的AG42步枪,其优点是简化活塞和导气筒设计,减少活动部件并减轻重量,所以AR-10的导气装置只由导气孔、导气箍、导气管以及由枪机和机框之间构成的气室组成。AR-10的工作原理如下:
击发后,弹头经过导气孔,一部分火药气体经由导气孔、导气管向后,再通过机框上的进气管进入机框和枪机之间的气室。此时枪机仍处于闭锁位置,因此进入气室的高压火药气体只能对机框起作用,迫使它后退。机框的自由行程约3mm,随后膛压下降至安全值。机框上的开锁螺旋面使枪机导柱绕枪机轴线旋转。于是,枪机上的闭锁、凸笋与枪管节套解脱,实现开锁。开锁后,机框带动枪机后座,同时完成抽壳、抛壳的动作。在后座过程中,复进簧被压缩,击锤亦被压倒并为连发阻铁卡在待发位置上。当机框后座约8mm时,气体开始从机框上的排气孔向外泄出,压力随之逐渐降低。当气体压力完全消失之后,使工作部件后退的作用力也就消失,但机框靠它所具有的能量还要继续向后,直至后座终了。随后,在被压缩的复进簧的作用下,枪机向前复进,推弹入膛。当枪机的闭锁凸笋通过枪管节套中对应的凹槽而到达前方位置时,机框仍继续复进。导柱在机框闭锁螺旋面的作用下,带动枪机向右旋转22.5度,形成闭锁。闭锁完成之后,机框后端便撞击连发阻铁,解脱击锤,打击击针,击发枪弹,完成自动射击动作。
AR-10的零件:1-消焰制退器(兼枪榴弹发射插座);2-气体调整螺;3-准星;4-导气管;5-枪管节套;6-提把;7-机柄;8-导柱;9-机框;10-滚花圆环;11-高低调整螺;12-高低调整螺杆;13-高低调整螺孔;14-觇孔表尺;15-风偏修正螺孔;16-复进簧导管阻销;17-缓冲器筒和复进簧导管;18-复进簧;19-护木;20-枪管;21-枪机;22-连接销;23-发射机座;24-空仓挂机;25-击锤;26-扳机护圈;27-阻铁;28-扳机;29-快慢机柄;30-连发阻铁;31-连接销;32-握把;33-枪托;34-托底板
机匣是由机器加工的铝材,可大幅减轻重量。枪机进入枪管节套内闭锁而不是机匣,因此可减轻机匣重量,不需要为枪机闭锁而加强机匣。为了进一步减轻重量,枪管最初采用钛合金内衬管、外面包铝管,后来改为不锈钢内管和铝外管,重量只有680克。枪托由塑料制成,加强玻璃纤维外壳包塑料泡沫内心。护木用褐色玻璃纤维制成,比起木材也能减轻重量。弹匣由瓦楞铝板锻压而成,重113克。
发射机座也是用铝合金制成,发射机座右侧有弹匣卡笋,左边是空仓挂机和快慢机。快慢机有保险(S)、半自动(E)、自动(D)三个位置。扳机位于握把、机匣、弹匣之间,扳机护圈可向下打开,当寒冬中士兵戴着皮棉手套也能扣压扳机。
AR-10的外观设计中最引人注目的是它的布局。在当时的传统设计中,通常是让瞄准具贴近枪管,为此而采用下弯造型的枪托,由于抵肩点低于枪膛轴线,因此射击时容易导致枪口上跳。在AR-10上,斯通纳让枪管与枪托成一直线,使抵肩点处在枪膛轴线上,以此降低枪口上跳。而枪托内的复进装置含有缓冲器,能进一步降低后坐感。但这种设计会使射手的眼睛高出枪管上方很多,高于通常安装瞄准具的位置。他解决这个问题的方法就是把瞄准具上移,准星用一个三角形结构抬高,照门安装在一个提把上,为觇孔式照门,表尺分划200~700m,拉机柄也在提把下方。由于瞄准线较高,因此射击瞄准时受枪管发热的影响较小。
由于AR-10的独特设计,在1955年推出的原型就比当时的两个竞争对手轻了近1公斤,但全自动射击时却比这两个竞争对手都更容易控制,而且握持起来也比同时期的其他武器都要舒服。但美国陆军的严酷试验中发现AR-10的复合枪管不够坚固,为此阿玛莱特改用传统的铬-锄-钒钢合金枪管(chromium-molybdenum-vanadium steel)代替它,但陆军仍然拒绝AR-10。事实上在这次的选型试验中,军队政治一开始就介入得非常严重,AR-10和T48(FN FAL)都遭到潜意识的抵制,虽然这两种设计都很好,但它们都不是春田兵工厂研制的。最后,陆军选择了传统的T44,在1957年开始生产M14步枪。在这次试验过程中,美国陆军对T44的偏坦非常严重,FAL只是个陪太子读书的老外,而陆军一直不给机会阿玛莱特改进AR-10。(说个题外话,作者不是说M14就不好,而AR-10确实有较明显的缺点,特别是许多新型材料的应用技术未发展成熟,因此问题很多。M14在性能上的确很优秀,在1980年代我国曾对M14、FAL、G3及多种西方轻武器进行研究性质的对比试验,M14在射击精度、可靠性方面都领先,例如精度上,M14最高、FAL次之、G3最低;射击后坐感方面,也是M14最小,FAL次之,G3最大;但在综合评分上,FAL却高于M14,也许是M14的设计的确太保守了,基本上只是把M1伽兰德改变口径、换成弹匣供弹和增加全自动功能,许多M1伽兰德的缺点都没有改进,例如它只有一个小直径的觇孔,只适合在条件良好的情况下打靶,在琉璜岛战役期间,美军步枪手对抗日军的夜间自杀式冲锋时不得不拼刺刀,不是因为日军冲得太快,而是M1伽兰德在晚上根本无法瞄准。)

AR-10在选型试验中失败,阿玛莱特转而在高速小口径步枪上努力,AR-10的生产权被卖给一家名为Artillerie Inrichtingen的荷兰公司,但产量非常有限,当时购买AR-10步枪的军队只有苏丹和葡萄牙。除了标准步枪外,AR-10还发展出卡宾枪和重型枪管突击步枪(轻机枪)。AR-10大概在1960年代中期停产,只造了约6千支左右的军用型AR-10,另外还有一些民用的半自动型,据说柯尔特公司也少量生产过,但加起来的总产量不多,感兴趣的人也不多。但当M16被采用为美国的制式步枪时,AR-10立即就成为一种人人都想得到收藏品了。
但阿玛莱特早已经把AR-15的专利和生产权卖给柯尔特,所以享受不到M16的成功带来的效益。后来阿玛莱特也尝试继续研制“低成本”的5.56mm和7.62mm产品,这些步枪用冲压件和较传统的导气活塞原理,后来分别命名为AR-16和AR-18,但此时已经无法阻碍M16的发展,最后AR-18只有少量生产。阿玛莱特从此衰落。
在1995年鹰武器公司(Eagle Arms)购买了阿玛莱特的商标,并重新推出命名为AR-10的新产品,但新版的AR-10已经不像AR-10,而比较像M16了。






















葡萄牙型




苏丹型





下期预告:从AR-15到XM16

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注:转载自枪炮世界(已获得教授的转载许可)