67. 【内弹道学】为什么狙击枪都是长枪管？枪管越长威力就会越大吗？

欢迎收看火药与军械库第二期。我是FRANKLY。玩过射计游戏的玩家都有这样一种认识，即越是长枪管的武器伤害越高，越适合远距离射计，而枪管较短的武器则伤害更低，射速更快。这种观点有一定的道理，但显然过于片面了。在开始之前，我们先理清什么是威力当代几乎所有的轻武器都是靠子弹的动能来杀伤目标的所以想要提高轻武器的杀伤力最好的方法就是提高武器所发射子弹的动能子弹动能的提升最直观的体现就是同等条件下枪械所发射的子弹重量上升了或者子弹的速度变快了但无论是为了发射更中的弹丸也好是要求让子弹飞得更快也罢。

子弹的动能归根结底还是靠火药燃气的膨胀做功所赋予的因此为了从根本上增加子弹的威力最直接的办法便是增加火药燃气对子弹所做的功做工的物理意义其实很好理解用物体所受的力牛乘以物体运动的距厘米在考虑力所施加的方向扩散便能轻易求出这个力在该物体上所做的功而在一根枪管中子弹运动的方向和火药燃气对其施加的力的方向基本上是一致的因此不用考虑角度的问题而对于一支枪而言火药燃气对子弹的推动力就是火药燃气的平均压力P乘以枪管横截面积S但大家注意一点啊。内弹道学中的平均压力P单位一般是兆帕一兆帕指的是每平方米100万牛因此枪管的横截面积S单位也应该是平方米假设一支滑糖枪的口径是9mm那么它的枪管横截面面积就是用枪管口径除以二打上2次方后再乘以派约为63.6平方毫米换算一下就是63.6*10的-6次方平方米假设这支枪的最高糖压为100兆帕那么在枪管内达到最大糖压的那一瞬间火药燃气对子弹所施驾的推力便是6360扭但这只是推力的最大事火药燃气的压力不可能一直保持在100兆帕看过上期节目的观众应该都知道。枪管内的火药要等子弹以前进了一段距离后才燃烧殆尽，这个距离就是LK用LK比上弹丸总形成LG。即使火药相对燃烧节是位置特征量ATAK在那期视频里我将A塔K简单定义成了一个零点六左右的常数其意味着当子弹前进至弹丸总形成的60%左右时全部火药理论上在此时就该燃烧殆尽ATAK的存在就提醒着我们枪管内的压力是不断变化的枪管中气体的生成量和弹丸后空间的体积都会影响糖压我们还是以这根叉VLME1777滑糖枪的枪管为例。在弹丸前进至枪管总长度的60%之前即从火药开始燃烧到全部火药燃烧殆尽的阶段被称作内弹到期的第一时期在这段时期里枪管内的压力会先经历一个上升期达到枪管内的最大压力值及PM之后由于火药颗粒燃烧表面积的缩小与子弹的不断前进弹后的空间逐渐变大糖内压力会逐步降低但因为此时火药还在继续燃烧有新的火药燃气在不断加入因此下降的趋势相对缓和当火药燃烧殆尽时此时火药燃气的压力被标记为PK PK所对应的弹丸形成刚好是LK而当火药燃烧殆尽后我们便来到了第二时。期因为此时，枪管内不再有新的火药燃气产生所以在这一时，期随着子弹的加速前进弹后空间会越来越大糖压的下降会更明显直到子弹飞出枪口为止糖内压力归零既然枪管内的藏压是条随弹丸形成而不断变化的曲线那我们要如何计算火药燃气对子弹所做的功呢？答案是积分这里的积分就是微积分离的那个积分呃，我知道一提会积分，各位屏幕前的初中生，高中生就开始皱眉头了。

不过别担心，接下来我会用最通俗易懂的方式来介绍什么是积分看到这张画着糖压随弹丸形成变化曲线的图了吗？求图中蓝色部分的面积就行了没错这就是积分求该曲线与X轴X等于零X等于LG这三条直线一条曲线围成的曲边梯形的面积就是该曲线在零到LG象限的积分用这条糖压与弹丸形成的曲线在LG象限的积分乘以枪管横截面积S所得的结果就是该枪管中火药燃气对子弹所做的总共所做的功越大子弹的出膛动能就越大子弹的威力就越大说到这里我们终于搞清楚了子弹的威力是由什么决定的了那回到开头的问题对于一款内弹到设计合理的武器将它的枪管加长后是不是威力也会变大呢？嗯，某种程度上来说是的因为多出来的那节枪管等于是把最后剩下的一点点糖压也算到了该曲线的积分里头所以弹丸出宿是会高那么一点点但是上期节目里我给大家反复强调的一点就是枪管的长度必须与火药的燃烧速度挂钩对于一款设计已经十分合理了的武器而言如果在不降低火药燃烧速度的前提下盲目的加长枪管那只会在大幅增加武器重量的前提下提升一点微不足道。的威力这当然是不划算的要想增加武器的威力最好的方法还是在加长武器枪管的前提下增加其所装填的火药量同时为了防止糖压过高增加火药颗粒的厚度来让火药烧得更慢这里还有个十分有趣的细节。同样的火药成分，同等的火药质量，燃烧速度更慢，即火药颗粒更大的那组火药充分燃烧后所产生的火药燃气压力冲量会略微大于同样充分燃烧的小颗粒燃速快的那组火药尽管两组火药燃烧后所产生的气体是一样多的哦。对了先简单讲一下什么是压力冲量对于腔管内糖压的变化曲线我们其实有两种表达形式一种是糖压随弹丸形成变化的曲线即之前给各位演示的PL曲线而另一种则是PT曲线所表达的是腔管内糖压随时间变化的曲线今天我们先不展开讨论PT曲线与PL曲线之间的关系了因为探讨这个就会涉及到一些微分和函数求导的问题我可不是来上数学课的我们今天只需要知道PT曲线的积分和PL曲线的积分之间是正相关的关系就行了PL曲线的积分乘以S后就是子弹的出膛动能而PT曲线的积分与PL曲线的积分又是正相关关系因此PT曲线的积分越大子弹的威力也就越大这里PT曲线的积分就是所谓的火药压力全冲量单位是压力乘以十件也就是说冲量越大子弹的威力就越大而火药燃烧速度的快慢却会影响火药压力的冲量也就是说同等质量同等成分的前提下在同样充分燃烧后使用燃烧速度更慢的火药发射出的弹丸威力要略微大一些这个可不是我瞎说的啊。燃烧速度越慢燃气压力冲量越大的这个结论可是国防设计单位海量专业技术人员精确计算出来的结果用槽带走的话讲就是他们当然比我懂更比你懂开玩笑的啊。这里引用一张北京理工大学出版社出版的枪炮内弹闹学一书第123页在一门76mm加农炮上进行实验所取得的数据表表中的A塔K与IK便是正相关的关系至于为什么会造成这种结果嗯。这就是个涉及热力学与热期效率的问题了这些都留到下期节目再讲吧。从这张表中我们还能发现一个重要信息那就是使用燃素更慢的火药升管中的最高糖压也会降低这在装药量增加的前提下就显得尤其重要这也是人为降低火药燃素最主要的原因及控制最高糖压节目的最后再简单归纳一下现实中大卫力的狙击枪重机枪在拥有较长枪管的同时还需要使用与其枪管配套的高装药低燃速弹药才能最大限度地发挥其威力对于发射小口径步枪弹的武器也是同理因此各国的制式步枪枪弹中才会衍生出重弹这种专攻长枪管的机枪狙击枪使用的特殊子弹普通的突击步枪当然也可以发射这些和普通子弹同规格同口径的重弹但因为重弹的火药燃烧速度往往较慢因此使用较短枪管用于发射普通子弹的突击步枪就难以发挥这些重弹的全部潜力只有在这时给普通步枪加装延长枪管才是必要的否则只是途增五系的尺寸与重量好了。

终于可以暂时告一段落了。我知道这期视频拖更了很久啊，整整四个礼拜啊。没办法毕，你上期节目做的就已经很赶了。大年30晚上吃完饭后就跑到电脑桌前，一边看B站半年纪，一边剪的视频，所以这四周的。时间有一半都是去补过年没放的假去了。而未来的话因为我们学校大四是都要外出实习的所以以后的更新可能会更不稳定毕竟我就是个都21岁了。还在看无知转身的社会底层时不时盼望着二次元教父下来体训民情啊，早知道当年高考的时候我要是能有人家马课一半努力我现在也能天天在B站刷视频吃战俘牛排了。那样的话一天一更都没有问题啊，那么以上就是本期节目的全部内容了。感谢收看我是FRANK我们下期再见