線膛槍是如何逆襲上位的?子彈的功勞最大

書接前文,線膛槍為何沒有迅速取代滑膛槍?原因是多方面的,最主要的是戰術適用性——在19世紀60年代以前的戰場上,

滑膛槍、線膛槍各自佔據著一個獨特的生態位,誰也取代不了對方。

線膛槍是如何逆襲上位的?子彈的功勞最大

膛線技術早在火繩槍時代就出現了,但直到燧發槍時代的末期才大規模應用

線膛與滑膛之爭

18世紀末,普魯士人曾對滑膛槍做過測試:立一塊3米×2米的方形靶,在100步外用滑膛槍射擊,命中率60%;200步距離,命中率40%;300步上,只有25%

在之後的近一個世紀裡,滑膛槍的精度仍沒有多大提升。

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滑膛槍對射的常規距離是一百碼(約九十米)

但是,精度問題並不影響滑膛槍成為一種恐怖的武器。儘管相比於動輒三、四十毫米口徑的火繩"鐵炮",燧發滑膛槍的口徑縮小了一半,也就是15~20毫米,但其斷肢開膛的效果絲毫不減,特別是當它們集火射擊的時候——為了彌補精度的不足,人們用上了密集橫隊戰術,射出一堵子彈牆——俗稱“排隊槍斃”

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線列戰術時代:精度不夠,數量來湊

在這種戰術下,輸出速度遠比精度重要——滑膛(步)槍的理論射速為4發/分鐘,但在100米的接火距離上,通常第三槍打完,雙方就開始白刃戰了,這種情況下,如果換成線膛槍,根本來不及打出第二槍。

線膛槍的裝彈速度太慢,這個缺點導致來復槍手不能加入主力部隊打團戰只能遊走在戰場邊緣放冷槍,而且一旦遇到白刃戰,麻煩會很大——比如在北美殖民地的戰爭中,使用線膛槍的士兵大都自備武器,他們的線膛槍是純手工製作,能滿足個性化需求,但普遍沒有設計刺刀座

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刺刀戰是線列步兵對壘的決勝階段

薩拉託加戰役中,由北美殖民地的獵人們組成的“摩根來復槍隊

”全員裝備線膛槍,經常在英軍射程之外打出暴擊——在貝米斯高地,英軍主將弗雷澤被線膛槍狙殺,狙擊手躲在300米外的一棵樹上。

主將陣亡後,英軍群龍無首,一盤散沙,很快被打崩盤,大陸軍拿下了“薩拉託加大捷”,摩根來復槍隊和他們的線膛槍由此名聲大振。

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線膛槍手能在一百碼外狙擊單個目標

但沒過多久,英國將軍阿伯克龍比就扳回一局——他用刺刀衝鋒擊潰了美軍來復槍部隊,後者在潰敗之前,只有四分之一的人來得及開火

線膛槍裝填慢的問題,最終不是由槍械本身解決的,反倒是子彈的進步給出瞭解決方案。

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早期的線膛槍陣列面對白刃衝鋒時,通常沒有開第二槍的機會


旋轉的子彈為何穩定

19世紀30年代,一種圓錐形的子彈出現了,這就是大名鼎鼎的“米尼彈”。

在揭示圓錐子彈的奧秘前,我們先來看一下,為什麼旋轉能使子彈的飛行更加穩定。

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早期的線膛槍發射球形彈,彈丸表面與槍管內壁接觸面小,嵌合度不高

在上篇文章中,我們瞭解過球形彈丸的運動特點,知道了質心、阻心的分佈和影響,今天我們將這些知識用在圓錐子彈上,再探究竟。

槍彈的彈道,分內彈道外彈道,分別對應膛內運動和膛外飛行,而旋轉對子彈穩定性的影響,主要體現在外彈道階段。

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在內彈道,錐形子彈可以更好地嵌入膛線,進而獲得其在外彈道上的穩定性

子彈在外彈道的飛行穩定性,包括“急螺穩定性”“追隨穩定性”和“動態穩定性”三部分,旋轉運動能使彈丸更穩定的奧秘,就藏在它們之間。

我們知道,外彈道是一條拋物線,在二維平面上,拋物線上的每個點都有一條唯一的切線。

在真實的外彈道上,彈丸軸線與彈道切線,並不是重合的;同樣,在真實的彈丸上,彈丸軸線與彈丸的質心,也不是相交的。

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旋轉穩定彈的阻心位置在質心之前

與此同時,空氣阻力的作用線,也是不經過彈丸質心的,這樣就產生了一個翻轉力矩,讓彈丸軸線總有更加偏離彈道切線的趨勢,如果任由這種趨勢發展下去,彈丸就會翻跟頭。

這時,如果能讓彈丸旋轉起來,情況就會不一樣。

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旋轉的錐形彈丸,有保持自轉軸方向(大致)不變的特性

在真實的外彈道上,彈丸的旋轉有兩個維度:“自轉”“公轉”

“自轉”是彈丸繞自身軸線高速旋轉,“公轉”則是彈丸軸線繞另一根軸線做圓錐運動,不過,這根軸線並不是彈道切線,而是一根與彈道切線呈一定夾角的軸線,我們叫它“動力平衡軸”,這個夾角叫“攻角”。

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動力平衡軸是彈丸圓錐進動的軸線

如果你腦補一下這幾根軸線的位置關係,就會發現,彈丸與其說是“射”出去的,不如說是“拍”出去的。

而旋轉的作用,就是讓 “拍擊”更接近“射擊”——“自轉”克服翻轉力矩的影響,是為“急螺穩定性”;“公轉使動力平衡軸始終向著彈道切線靠攏,是為“追隨穩定性”;在保持這兩個穩定性的同時,彈丸的攻角越來越小,是為“動態穩定性”。

三大穩定性的作用,讓圓錐子彈獲得了球形彈所不具備的精度與射程。

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米尼彈的出現,讓線膛槍全面逆襲滑膛槍成為可能


米尼彈有多“香”

說完了外彈道,再來看內彈道。

為什麼在槍管內壁刻上了膛線,就能讓彈丸旋轉起來?這裡我們要知道一種說法:擠進膛線

子彈之所以能按照膛線的旋向轉動,是因為火藥燃氣在彈丸軸向上施加了巨大的推力,迫使彈丸在徑向上嵌入槍膛的陰線,同時又被陽線反嵌入,就像是硬“擠進去”一樣。

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在火藥燃氣的照耀下,“陽線”與“陰線”的區別更加直觀

而在接觸面上,彈丸受到了剛性約束,被迫沿著膛線的軌跡,邊前進邊轉動,這就賦予了彈丸離膛時的初始姿態。

這一切的前提是:彈丸表面必須緊貼槍管內壁,但在前膛裝填時代,這種過盈配合給槍手帶來了很大麻煩,有時甚至要把通條當成釺子,用錘子鑿擊,才能順利裝彈。

相比之下,滑膛槍手雖然沒有裝彈的麻煩,但卻有發射的煩惱——球形彈的直徑比槍管口徑小,裝彈是方便了,但打俯角的時候,彈丸容易滑出來,因此必須用一些柔性填充物,塞實彈與壁之間的空隙,同時也起到密封槍管,減少火藥燃氣外洩的作用。

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滑膛槍管內壁與彈丸之間的空隙,通常要用沾溼的布片進行填充

而米尼彈則完全沒有這方面的顧慮,它圓柱部的直徑比槍管口徑小,可以很

順暢地從前膛裝填,又因為彈丸是鉛製的,而且底部有一個內凹的空腔,在火藥燃氣的衝擊下,容易受熱膨脹,進而咬入膛線,起到定心和閉氣的作用

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軟鉛製成的米尼彈,是線膛槍的獨家高配

同時,米尼彈底部的空腔還有一個作用,很可能並不在設計者考慮之內,但無意中起到了增加射程的作用

雖然錐形彈的氣動流線比球形彈更優異,但當彈丸表面的氣流抵達尾部時,會因為流速的驟降而形成一個低壓區,這樣,在從彈丸頭部到尾部的方向上,就產生了額外的阻力。

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幾種米尼彈特寫

但是,米尼彈的底部不是平的,它有一個空腔,這裡可以積壓一部分火藥燃氣,在外彈道的早期階段,這部分氣體可以平衡頭尾壓力差,進而增加射程。

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米尼彈在內彈道發生適當的形變,以獲得其在外彈道上的優良性能


呼之欲出的金屬定裝彈

早在米尼彈出現以前,另一項重要的發明——火帽,就在歐洲和北美快速普及。

火帽是一種裝有雷酸汞的發火元件,使用時套在一個凸起的擊砧上,由擊錘撞擊實現發火。發火後,能量通過擊砧內部的傳火通道進入膛內,點燃發射藥,這樣就避免了陰雨、潮溼、大風等因素對發火的干擾。

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燧發槍機(上)與擊發槍機(下)的外部對比

用火帽發火的槍,被稱作擊發槍,它是燧發槍的繼任者。

從火門槍到火繩槍,從火繩槍到燧發槍,再從燧發槍到擊發槍,槍械的擊發部位從開放、外置,逐漸走向封閉、內置,與此同時,槍彈的結構,也逐漸從分裝走向定裝,而火帽和米尼彈的出現,則為金屬定裝彈的誕生做好了最後鋪墊,於是,在槍械發展史上一個激動人心的時代即將到來,我們下篇繼續。


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