要想驰骋疆场,先过铁嘴钢牙
——枪械试验和测试
2022-02-24钧志
□钧志
枪械在装备部队或进入民用市场之前,要经历一系列试验测试,以确保其可靠性及安全性。那么,这些试验有哪些?对应的试验目的是什么?请看——
近年来,随着新媒体的蓬勃发展,枪械爱好者们在网络上看到大量枪械进行测试和试验的视频,此前央视军事频道的许多栏目也报道过国内对枪械进行测试的内容。《轻兵器》杂志在介绍国内外新型号枪支时也对枪支的试验和测试有所涉及。实际上,枪械试验和测试是一门非常专业的科学。而这些枪械试验和测试又可以说是承担着“黑脸包公”的角色,枪械如果想要装备部队驰骋疆场,那么必须首先过“黑脸包公”的铁嘴钢牙。本文对枪械涉及的主要试验和测试内容进行简述。
枪械的使用要求
在讲述枪械相关试验和测试之前,我们首先需要简述枪械有哪些使用要求。从结构原理角度来说,枪械其实属于特种机械的范畴,其“特种”首先体现在枪械的工作环境比较恶劣,典型的有射击过程中存在“高温、高压、高速”的“三高”情况,往往每发弹的发射时间仅仅为几毫秒。其次,枪械的“特种”体现在其由军警作战使用,不仅要满足作战任务和作战环境的需求,还要满足人机工效等方面的需求。
总的来说,枪械作为特种机械的典型代表,其具有非常多的使用要求。其中比较典型的有威力、机动性、可靠性、生存性、维修性、经济性以及人机工效性等。威力主要是指枪械能够在预定环境中对目标进行有效杀伤和毁坏,具体又可以分为有效射程、侵彻能力、杀伤能力以及射速等;机动性是指枪械的质量不能过重、尺寸不能过大,方便士兵携带使用;可靠性是指枪械能够在各种环境中保持原有性能不变,尤其不能因环境因素出现不可修复的故障甚至事故;生存性是指枪械在战斗过程中不被敌人发现、抵抗敌人破坏的能力,如枪口焰不能过大等;维修性是指枪械经过快速维修即可恢复原有功能的能力,即枪械结构不能过于复杂,战地分解结合容易,而且最好有必要的备件和通条等维护保养工具;经济性则要求枪械在设计生产、使用、维护保养和存储等过程中的各项成本都尽量低,并且在战时容易快速生产;人机工效性主要是指枪械对人员的适应性,即枪械的设计要与人的生理和心理特点相适应,如枪械多采用可伸缩枪托,以此适应不同身材的使用者以及穿着不同服装和装备的状态。
如果仔细思索一下上述对枪械的要求,我们不难发现这些要求有不少其实是相互矛盾的。例如枪械要想保证一定的射击精度、枪管寿命和威力,则需要具有一定的质量;而枪械要想保持一定的机动性,其质量又不能太大。因此,枪械设计过程中一个很重要的方面就是对各种设计要素进行分析和衡量权重,甚至进行部分舍弃和妥协,以追求枪械的最优化。
由于枪械有如此多的要求,因此一种枪械如果想要定型,则必须提前对枪械进行涉及上述要求的所有试验。枪械试验整体来说可以分为无需射击实弹和需要射击实弹两种,而按照试验内容又可以分为枪械参数测量和基础检查、精度试验、寿命试验、环境试验、操作方便性试验、威力试验以及军警部门或者民间射手的用户试用试验等内容。
枪械参数测量和基础检查
上文提到,枪械是特种机械的一种,因此加工时也与传统机械设备一样依赖图纸,并且需要符合图纸上标注的尺寸及技术要求。因此枪械在试验和测试一开始,便需要进行枪械的参数测量工作,这其中涉及到枪械关键尺寸、枪械主要零部件尺寸与质量的测量,并且需要与原始的技术图纸及技战术诸元要求对比,确定现阶段进行测试的枪支已经满足技术图纸和技战术诸元的要求,以及满足最初的研制要求等。
枪械的基础检查主要涉及枪械基本动作流畅性、基本动作完成度,主要零部件是否出现不应该出现的瑕疵甚至破损等方面的检查。一般来说,经过枪械的参数测量和基础检查后,测试人员对枪械的特征、结构原理有了初步了解,为下一步测试奠定了基础,有经验的测试人员甚至可以根据前期测量中对枪械的了解来预估后面的测试中可能出现的问题,从而针对这些问题进行测试。
使用设备测量枪机部件的基本参数
瞄具校准试验测试场景,枪械处在夹持状态更加稳定,可消除人工持枪造成的误差
精度试验
枪械的精度包括射击准确度和射击密集度两方面,因此枪械的精度试验包括射击准确度试验和射击密集度试验,其中最重要的是射击密集度试验。因为射击准确度可以通过射击矫正进行调整,而射击密集度则不能。
在进行枪械精度试验以前,通常需要进行基础射击试验,收集枪械的基础动态参数。如对弹头初速等进行测试,得到枪械的基础初速变化情况;对自动枪械来说,还需要测试枪机在完成自动循环过程中的典型运动情况,如枪机在后坐开始、后坐到位、复进开始和复进到位等关键时刻的速度等;此外,根据技术指标不同,可能还需要测试枪械的噪声、膛口火焰、膛口烟等情况。如果枪械配套有消声器,还需要测试消声器的降噪、消烟和消焰效果。
使用自由后坐台对手枪射击不同弹种时的精度进行测试
精度试验开始后,需要由经过培训的射手根据试验流程严格进行。首先进行校枪,即对枪械的平均弹着点进行射击矫正。校枪完毕后,则会根据枪种的不同进行不同的精度试验,此时试验主要关注的是射击密集度,即弹着点的密集程度。一般来说,手枪由于多为半自动方式,因此只需检查半自动射击时的射击密集度即可;而冲锋枪、步枪、机枪等除了检查半自动射击时的射击密集度外,还需要检查点射时的射击密集度。尤其设计有脚架的机枪,如果其有高射要求,还需要进行高射的精度检查。此外根据情况,机枪还可能需要进行不同地形条件下的精度试验,因为机枪主要依靠脚架进行稳定,而不同地形条件对机枪脚架的稳定性有不同的影响。例如普通的土地,机枪在射击几发弹后脚架可能会陷进土里,此时对精度是有利的;而水泥地或者硬质的石头地形则会对精度产生不利影响。
寿命试验
正常弹孔(红框)和横弹孔(蓝框)的对比,当横弹孔的数量超过规定指标后,则判定枪械超出寿命
枪械射击明胶测试结果
寿命试验主要考核枪械的实际射击寿命是否符合技术指标的要求,根据环境不同又可以分为常温寿命试验、低温寿命试验和高温寿命试验。在进行试验时需要根据试验流程射击规定的枪弹数,并在射击规定的弹数间隔期间对枪械进行维护保养,一旦出现预先规定的超出寿命的状况,则可判定枪械到达寿命。不过在实际操作过程中,不可能经常检查枪械是否超出寿命,因此通常采取的方法是根据技术指标射击规定弹数,而后进行检查。例如某型枪械的寿命指标为1万发,则只需要检查在射击1万发弹后的情况,如果该枪没有出现超出寿命的状况,则判定该枪寿命指标合格。换句话说,寿命指标并不是枪械的实际寿命,某型枪械能通过1万发的寿命试验,只是说该枪械在按照规程射击1万发弹后没有超出寿命的状况,其实际寿命实际上大于1万发。
判断枪械超过寿命的主要指标有初速、密集度、椭圆弹孔或横弹孔以及零部件强度和故障等。从这些指标中我们可以看出,初速、密集度、椭圆弹孔或横弹孔等主要针对的是枪管寿命。大部分枪械在寿命期间由于膛线状态较好,能够很好地封闭弹头与枪管之间的缝隙,并且膛线对弹头的旋转效果较好,从而使弹头的初速比较稳定,并且弹头在飞行过程中的陀螺稳定较好,从而保证在命中靶标时弹孔基本上为圆形,且密集度较好。而随着枪械射击弹数的增加,枪管的膛线逐渐磨损,不仅无法较好地封闭弹头与枪管之间的缝隙,导致漏气,进而引起初速下降;而且也无法稳定地约束弹头使其旋转,因此弹头在出膛口后的飞行状态便极不稳定,产生一定歪斜和偏移,从而导致命中靶标时出现椭圆弹孔甚至横弹孔,并且密集度也会下降。因此将初速、密集度、椭圆弹孔或横弹孔等作为枪管寿命指标是非常科学的。
故障率主要针对枪械主要零部件。既然枪械是一种典型的特种机械,则枪械的零部件在工作过程中会像传统机械零部件一样产生磨损、疲劳甚至损坏,当出现了不被允许的故障或允许出现的故障超过一定次数后,则可以认定枪械超出寿命。例如一款枪械在试验过程中出现抽壳钩断裂的故障,则可以判定枪械超出寿命。
威力试验
枪械的主要作用是发射弹头对目标产生毁坏和杀伤,因此任何枪械都需要进行威力试验,目前使用模拟靶标进行的威力试验主要有以下几种。
明胶和肥皂试验:弹头进入人体后,会在人体内形成一个空腔,对人体造成伤害。为了测试弹头击中目标后的空腔,往往采用射击明胶或者肥皂的方式来判定空腔的大小,因为明胶或肥皂等物质与人体的肌肉比较接近。其中,明胶由于具有一定弹性和透明度,可以采用高速摄影机拍下弹头击中明胶后的全过程;而肥皂基本没有弹性,可以较好地反映瞬时空腔的情况,试验时只需在射击后切割开肥皂即可看到空腔。此外,为了尽可能地模拟现实生物目标,近些年国外出现了带有模拟骨骼的明胶靶标。
射击后的肥皂,可以看出弹头命中后的瞬时空腔
松木板试验:经过大量试验发现,如果弹头能够穿透25.4mm(1英寸)厚的松木板,则该弹头能够对有生目标产生杀伤,再加上松木板易于获得,因此25.4mm厚的松木板也是国内外进行威力试验时广泛使用的靶标。
此外,如果枪械在指标制定阶段规定需要在某个距离上能够穿透规定厚度的钢板,则在威力测试中还要针对特定的指标进行试验。
环境试验
对于枪械来说,环境试验一般是所有试验和测试中耗时最长、项目最多的试验。环境试验的主要目的是通过测试验证被试枪械可以在严寒(低温)、高温、风沙、雨水、扬尘和泅渡等环境下能否正常操作使用。这样做的主要原因是我国幅员辽阔,各种环境都有,而且作战时各种条件复杂,必须要求枪械的可靠性非常高,这就需要在测试时将枪械逼到极致。相比之下,一些用于外贸出口或者国外的民用枪由于使用条件没有这么恶劣,要求便比较低。
低温环境测试中的步枪
沙尘环境试验中的格洛克手枪
枪械在试验和测试时主要进行的环境模拟试验包括高温、低温、扬尘、淋雨、沙尘、盐雾和浸河水等。
操作方便性试验
操作方便性试验主要考核枪械在操作方面是否方便,即是否具有较好的操作人机工效性,如典型的操作方便性试验项目有枪械的不完全分解和结合、更换供弹具、装卸附件(瞄准镜、刺刀)、变换快慢机等。机枪等使用脚架的武器还需要考核脚架的展开、调节与收起等内容。
安全性试验
安全性试验是保证枪械在使用过程中不发生威胁射手安全问题的重要手段,不管是军警枪械还是民用枪械都必须在试验和测试中全面检查枪械的安全性。
典型的安全性试验有错装漏装试验、保险安全试验、跌落试验等。其中错装漏装试验主要检查枪械零部件出现错误装填(如前后颠倒、左右颠倒),或部分零件遗漏(并未安装到枪械中)时是否会出现危及射手的情况。一般来说,枪械在设计时就要专门考虑错装漏装的问题,即使做不到从设计上避免错装漏装(如某个零件只能从一个方向安装,便不会出现错装的问题),至少也要保证错装漏装后枪械无法击发。
保险安全试验是检查枪械是否有完备的保险机构以及保险机构是否起作用。以92式9mm手枪的手动保险为例,当处于保险状态时,套筒无法拉动,扳机无法扣动,击锤无法压下,自然也无法完成上膛和击发动作,说明保险机构确实起作用。
跌落试验中走火的西格-绍尔P320手枪
跌落试验是目前各种枪械都会进行的一项试验,主要检查枪械是否会在遇到外力撞击时发生走火,模拟的是使用者不慎将枪械掉落或者在作战中枪械与其他物体发生碰撞的情况。一般操作方法是在保险打开和关闭两种状态下,将膛内装有带底火弹壳的枪械从预定高度自然落到地面上,而后检查弹壳,若底火没有被击发,则说明枪械具有较好的跌落安全性。此外,跌落试验要进行多次,让枪械的前、后、左、右等不同位置落地,这样做是为了尽可能模拟较多碰撞情况。
用户试用试验
上述所有试验和测试完成后,枪械便需要进行用户使用试验和测试,参加测试的主要有典型军警部门的用户、民间射手等。试验目的是从用户的典型使用环境和使用方式对枪械进一步测试,既使得枪械比较适应典型用户的使用环境,又可以进一步暴露枪械在实际使用过程中的问题,从而进行改进。
以国外为例,通常许多枪械企业都会有自己的内部射击队,像西格-绍尔公司甚至有自己的培训机构。这些内部射击队的射手和培训机构的教官具有比较丰富的射击经验,有的可能是退役的军警射手,他们除经常代表公司参加各种射击比赛或者在培训中执教外,还担负着为枪械设计提供试用意见的重任,有的射手甚至从枪械设计伊始便参与其中。这些射手的参与使得枪械从设计开始便考虑到了用户体验因素。
在枪械较为成熟之后,枪械企业一般会组织活动邀请军警单位或民间射手对枪械进行测试。如果是将要定型装备部队的枪械,还会由军队组织在典型的部队代表中试装,以收集反馈意见对枪械进一步改进。
总而言之,枪械的试验和测试是非常专业的系统性工程,其中的项目则是一代又一代兵器试验人员根据枪械指标要求、枪械使用环境、枪械典型作战形式等综合各种学科知识而发展得到的,是典型的跨学科、多领域工程,其不仅起着检验枪械是否满足指标要求的作用,还起着在试验阶段尽量暴露枪械问题以便进一步改进的作用。
2019年,美军对M110A1 SDMR班组精确射手步枪进行部队试用测试