次世代班用輕武器

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?

美國陸軍提出2021會計年度預算案1780億美金,其中包含研發與採購「次世代班用輕武器」(Next Generation Squad Weapon,NGSW)的1.1億美金(7540萬研發與3580萬首批採購費),雖然看似佔比不大,卻是美軍相當重要的武器研發項目。

美國次世代班用輕武器的開發難度在哪?

美軍希望NGSW能在中距離擊穿可防禦7.62mm穿甲彈的4級防彈板,以及在600m處能殺死穿防彈背心的敵軍。這顯然是歸納實際戰場經驗得來的教訓:現在的5.56mm突擊步槍對付600m外的敵人,就算用穿透力較佳的M855A1彈藥,還是無法穿透大部分的軍用重型防彈衣。

不採用現今通用的7.62mm子彈,是希望能夠在提高子彈口徑增加貫穿力的同時,還能兼顧彈藥攜帶量。

 M4 carbine Assault rifle
▲M4系列突擊步槍經過不斷改良,美軍仍認為需要全新口徑武器取代。    圖片來源

NGSW要取代美軍現役的M4突擊步槍與M249輕機槍,預計使用「6.8mm」的子彈,口徑看似只有微幅提升,還不如已經通用的7.62mm,不過NGSW必須要大幅度增高膛壓,將槍口初速提高到M4的幾乎一倍,也就是1400~1700m/s(視槍管長度),目前就算20吋長槍管的M16A2射擊5.56mm子彈,槍口初速也只有975m/s。

槍口初速增加到1400m/s以上,目前科技需要20吋以上的長槍管,並射擊「箭形彈」這類特殊子彈才能勉強達到。但是箭型彈完全屬於「重看不重用」的構型,美軍曾經為了配合ACR步槍的研發,委託廠商開發出箭型彈,結果發現因為彈芯重量需減到0.66公克(尺寸1.5mm x 41mm),才能達到1450m/s的初速,但這麼輕的子彈讓風偏影響非常嚴重,稍微有點風就吹離預設彈道,遠距離精確度讓人存疑。

此外由於類似翼穩穿甲彈的外型,讓箭型彈有很強的穿甲性能,但是打到人體這種軟性目標,動能轉換成殺傷力的效率卻很差,在近距離會迅速穿透人體,距離稍微遠一點,雖然子彈會在人體內碎裂,但因為前述的子彈過小過輕,殺傷力有限,所以最後慘遭淘汰。要讓一般子彈達到甚至大幅超越1400m/s的初速,還要兼顧實用性,是非常難的高科技。

箭型彈
▲箭型彈的構造。    圖片來源

超高初速利用「錐膛」槍管達成?

加速子彈的方式還有如下圖的A.常規槍(砲)管發射較輕的子彈(砲彈)、B. 發射脫殼彈、C.使用較長的槍管、D.錐膛、E、火箭推助等許多方法。

子彈加速方法
▲子彈加速方法 。    圖片來源

很多讀者應該沒有聽過這個名詞「錐膛槍管」(Tapered-bore barrel 或 Squeeze bore barrel),這是指槍膛從尾部到槍口不斷變細的槍管(或砲管),內膛口徑不是固定值。子彈的外層是軟質的金屬(例如鉛),內部則是堅硬的材質(例如鋼芯),原本的彈頭直徑比槍口的口徑略大。

子彈在發射後,軟質的彈頭外層受到不斷收窄的槍管擠壓,彈頭口徑不斷縮小,但也形成超良好的氣閉性,讓發射藥全部的威力都作用在彈頭上,當彈頭出膛後,直徑完全變成槍口的口徑,並獲得比相同長度槍管的普通子彈,高的多的槍口初速!

當然這種槍管的缺點一看便知,子彈與槍管間的巨大的磨損,讓槍管的壽命一定比普通槍管短很多,子彈的設計與保存也較複雜,因此並沒有流行起來,但根據外媒消息,美國陸軍實驗室(Army Research Laboratory ,ARL)透露,NGSW的超高初速,可能會以錐膛槍管方法來解決,參見 The Army is working on a tiny assault rifle that can punch clean through body armor

入圍決選的三種原型槍

NGSW最終版還未定案,目前有三家競標廠商General Dynamics OT&S、SIG Sauer、AAI Corporation Textron Systems,各家廠商間的設計差別蠻大的,應該是希望以自己獨有的特色,爭取這筆超大訂單!

General Dynamics OT&S NGSW原型槍

例如最「劍走偏鋒」的GDOT&S公司,竟然採用「犢牛式」結構(美軍制式步槍從未有此類構型服役),配備可拆腳架和消音器。但犢牛式的優點也顯而易見,因為NGSW要求高初速,槍管長度也是關鍵之一,GDOT&S版的槍管長達508mm,並另外兩家競爭對手都長的多。犢牛式也有缺點,例如不可採用彈鏈進彈(因此機槍版也使用彈匣給彈)、槍口容易上跳、膛炸對射手較危險等,就看GDOT&S怎麼設計與改良。

美國次世代班用輕武器
▲美國次世代班用輕武器GDOT&S版本,上方為機槍,下方為突擊步槍。    圖片來源

影片介紹

SIG Sauer  NGSW原型槍

SIG Sauer  NGSW原型槍的外型看似普通,但有全新設計槍機與子彈,細節則沒有完全公開。突擊步槍原型具有可自由拆動的「模塊化鎖定護手」(M-LOK),比皮克汀尼導軌更簡便,能夠安裝輔助手柄與其他設備。輕機槍具有側開式進彈口,佔用空間很小,增加了加裝夜視鏡和其他裝備的空間,也設計了折疊式槍托。

SIG Sauer  NGSW
▲美國次世代班用輕武器SIG Sauer版本,左為機槍,右為突擊步槍。    圖片來源

影片介紹

AAI Corporation Textron Systems  NGSW原型槍

AAI Corporation Textron Systems(AAI CTS)的NGSW原型槍的子彈(突擊步槍版)比槍還出風頭,因為是採用聚合物彈殼「埋頭彈」(cased telescoped ammunition,CTA),即把彈頭包入發射藥中,彈藥外形呈一個簡單圓柱體,發射流程較為複雜,因為發射藥在彈頭旁邊,所以擊發時需要先用一部分發射藥把彈頭推入槍膛,再引燃主發射藥,所以並不是很簡單的技術。埋頭彈的優點是能夠大幅縮小子彈長度,節省運輸空間與提高攜彈量。

First Photo of Textron's NGSW Prototypes
▲美國次世代班用輕武器AAI CTS版本,左為突擊步槍,右為機槍。    圖片來源 

影片介紹

每一家廠商要提交53把突擊步槍、47把機槍,84.5萬發子彈,以及相關配件,供美國陸軍測試,大部分交給對槍械非常要求的特種部隊,例如第75遊騎兵團(75th Ranger Regiment)就獲選為測試單位。

美國次世代步槍
▲美國次世代6.8mm口徑步槍原型槍與新開發的子彈已交付部隊測試。    圖片來源

NGSW計畫需經過研發、競標、改良、測試等流程,其配套的光學瞄準器等周邊也要另外招標,一切順利的話,預計2023年撥交美軍服役。

網友精闢評論

Q:持續提升穿透性 會不會造成子彈快速穿透人體 反而降低殺傷力?
A:對無甲目標來說是這樣,但如果彈頭採M74那種重心偏後的設計,在打穿護甲之後,因為自轉自穩的效果被瞬間打亂,反而能造成更大的滾轉。
Q:我記得.338在1000M左右能貫穿10mm的鋼板?
A:.338換算約8.6mm,比7.62口徑又大了一號,那是狙擊槍等級了
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