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為何子彈打到人體後 入口小洞 出口卻變成一個大洞?

子彈打中人體非打個洞就了事,而有許多設計強化殺傷力!故近日有民眾在高雄柴山被.50機槍子彈擊中腳踝竟只有輕傷,讓許多民眾覺得不可思議,蘋果日報ETtoday專訪本站主編。媒體篇幅有限,本文補充分析子彈究竟是如何對人體產生殺傷力。

子彈對人體的破壞力由何而來

子彈高速射出後擊中人體,其攜帶的能量,越多的轉移到人體上,產生的破壞力(毀損人體組織)與制止力(讓目標失能)越大。

子彈對人體的破壞力,首先在於子彈切割、毀損人體組織。很多人直覺看到槍傷是前面一個射入口,後面一個射出口,但在人體內卻大有玄機,因槍傷在人體內會產生「永久穴」與「暫時穴」兩種傷害。

永久穴就是彈頭穿過肌肉組織時所切割的穴道,在治療前屬於不可逆的傷害,故稱為永久穴不難理解。


▲利用凝膠模擬子彈對人體肌肉的破壞力與能量轉換。

暫時穴則比較複雜,子彈高速通過人體組織時,能量轉換帶給人體的衝擊波,會撐開永久穴道之周圍的組織,形成暫時穴,亦即人體組織非永久性的變形。

暫時穴會隨著彈頭前進而逐漸擴張,再隨著彈頭因為能量轉換的減速而縮小,所以其形狀類似橄籃球形,前後小、中間大。

永久穴 暫時穴
▲中央深色部分為永久穴,淺色部分為暫時穴。因為彈頭翻滾距離夠,所以有兩個。

但暫時穴對人體的破壞力則不一定,端看擊中的組織彈性而定,例如擊中彈性甚佳的大肌肉組織時,暫時穴待震波消散後,就會縮小回復,不會造成太大損害。

但如果同樣的子彈震波作用在肝臟,這是人體較沒有彈性的組織,震波造成的擴張力,超越組織彈性的極限,肝臟破損,其傷害就類似永久穴。

子彈擊中蛋糕
▲彈珠高速擊中「沒有彈性」的蛋糕,可以大致類推暫時穴對非彈性組織的傷害。(避免血腥)

子彈對人體的制止力,則是在子彈本身就有「足夠能量」,就是夠重的彈頭與夠快的初速結合,以及打中人體後,能有效的把這些能量轉換到人體上。

子彈有足夠能量這點不難理解。但「有效的能量轉換」,則是許多子彈優化的目標:子彈速度慢,無法攜帶足夠能量,但子彈速度太快,能量夠了,卻又可能擊中人體後,瞬間就穿透人體,中間無法轉換太多能量。

如何增加子彈對人體的傷害

依照前述邏輯,子彈打中人體後,停留時間越久越好,才能轉換夠多能量與破壞!這主要是以讓彈頭在人體內「滾轉」與「斜行」達成效果。

以美國5.56mm M193子彈為例,在服役初期,因為彈頭很小且初速很快,很多人以為打中人體後,會快速穿出,不能造成多少傷害,在不信任之下,很多官兵要求繼續用7.62mm口徑的步槍。

沒想到M193上戰場打中敵人後,射入孔只有一個小孔,射出口卻比手掌張開還大,敵人死狀甚慘。M193明顯有超過其口徑的強大的殺傷力,讓美軍把這型子彈取了個「黑寡婦」的綽號。

M16 AK47
▲越戰兩把名槍對決,M16(上)與 AK47,並都獲得成功的實戰經驗,以利未來改良。

原來是M193子彈射入人體後,彈道很快開始偏轉,也有高機率發生滾動,子彈在人體內翻滾,形成的孔穴與能量轉換,都比直線前進大的多,在翻滾途中就穿出人體,亦形成較大的射出口創傷。

此外M193彈頭外殼較薄,有機率在翻滾途中解體,這也是故意的,每一個解體的彈頭碎片,都還有強大的動能,各自形成其永久穴與暫時穴來切割人體組織,造成很大容積的組織毀損。

效果這麼好,各國的子彈也競相模仿,例如前蘇聯的5.45×39子彈,其彈頭也設計成由前到後為空腔、鉛芯,鋼芯的排列,因為重心在後,子彈飛行時很穩定。

擊中人體後阻力大增,鉛芯與鋼芯往前擠,改變彈頭重心,能很早就在人體內翻滾,且不管是高速(近距離)或低速(遠距離)擊中人體,都不影響子彈翻滾機率。

此處的滾轉與子彈因為膛線作用而「自旋穩定」是兩個概念,子彈會在人體內滾轉,並非因為自旋穩定導致。相對的,一個設計成過於穩定自旋的子彈,射入人體後,還是會穩定的自旋,接著以穩定的直線彈道穿出人體,造成殺傷力不足。

殺傷彈道
▲各種槍械與子彈口徑,造成的殺傷彈道不完全相同。

彈頭設計的難點 需兼顧多個要素

雖然M193子彈打無防護的軟性目標,展現強大的殺傷力,但其特性對付1980年代後,逐漸穿上防彈背心的各國現代化士兵,就顯得貫穿力不足,連軟式防彈背心都打不穿,更別提其後發展的個人陶瓷裝甲。

於是美國於1983年開發出M855子彈,能夠擊穿防彈背心後,再對人體產生傷害,但是1990年代開始,例如電影「黑鷹墜落」背景的摩加迪休之役,美軍卻發現他們要對付的目標,是各國無防護裝備的民兵。

高貫穿力的M855子彈打中這些形同裸奔的民兵,卻常只有一槍兩洞的貫穿傷,無法轉換太多的能量,傷害與制止力都不足,甚至有目標連中數槍還能逃跑,或爬起來拿槍還擊的情況!

原來M855彈頭想在人體內破裂解體,造成更大的傷害,需要條件是彈頭飛行速度在820m/s以上,如果速度過低就無法保證破裂,但如槍管較短的M4突擊步槍,射擊超過125m外的目標,彈頭速度就降到820m/s以下,擊中人體後不易翻轉或破裂。

美軍更發現,5.56mm子彈的標準射程為400m,但是美軍在伊拉克與阿富汗戰場,卻發現他們常常需要對付超過這個距離的敵人,精確的光學瞄具解決了瞄準的問題,但子彈飛過去之後,卻沒有足夠的殺傷力。

更糟糕的是,許多民兵的「特種部隊」在美軍的薰陶下,也開始穿上重型防彈背心,並在一般無防護民兵的掩護下作戰,造成美軍要對付的人體目標與射擊距離,變的五花八門,南轅北轍。

為了應付前述差異甚大的需求,美軍改良出M855A1 EPR子彈,彈頭前端為鋼,後半主體為銅,這個設計保證了穿甲力,385m的距離可擊穿9.5mm中碳鋼,1000m可擊穿軟式防彈衣。

彈頭的雙材質設計,射入人體內易翻滾,保證對軟性目標也有足夠的殺傷力。更重要的是有效射程可達600m,優異的性能獲得美國陸戰隊採用。

M193 M855
▲M193與M855/M855A1 子彈。
塔利班特種部隊
▲穿戴現代化裝備,在擬定作戰計畫的阿富汗「塔利班特種部隊」。

小口徑潛力挖掘殆盡 新一代子彈口徑放大

雖然M855A1 EPR子彈性能優異,但另一個軍武大國俄羅斯也沒閒著,開發能夠對抗此種子彈的威脅的防彈衣。美軍取得俄羅斯最新6B45-1防彈衣測試後,發現M855A1 EPR子彈也無法有效的穿透。


▲俄製防彈衣幾乎0距離檔下AK突擊步槍子彈的實體測試。

美軍經過研究發現,5.56mm子彈的潛力基本上已經挖掘殆盡,為了更強的威力,只能放大口徑,但現有7.62mm口徑的子彈又太大,影響單兵子彈攜帶量,於是美國開發出6.8mm這個新口徑,並研發對應的槍械,詳見「美國6.8mm口徑次世代突擊步槍 為何能600m外打穿重型防彈背心?

未來美軍
▲未來美軍將漸漸淘汰5.56mm口徑,改採6.8mm口徑的突擊步槍與班用機槍。

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