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[科普中国]-炮口制动器

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制动器的专用术语(Terminology)不下7种,包括前面炮口制动器(muzzle brake)以及反冲辅助器(recoil compensator)之外,还有“辅助器”(compensator)、“反冲制动器”(recoil brake)、“混合制动器”(hybrid compensator)、“反冲抑止器”(recoil check)、“炮口驯服器”(Muzzle Tamer),以及“Mag-na-port”。

炮口制动器或者反冲辅助器(muzzle brake;recoil compensator)是轻兵器的枪管上或者火炮炮管上的装置,俗称“防火帽”。这种装置的设置目的在于将弹药中所燃烧推动弹头的瓦斯重新定向排放,如此可以减轻枪支或火炮的反冲作用,减少枪/炮管射击时无谓的上扬,大幅增加射击的效率,尤其需要快速射击的时候。

炮口制动器在战斗时与限时射击竞赛(practical pistol)时就能够显现其重要性,甚至在大口径的火炮与战车炮上亦然;至于枪支则更无需赘言。

为了便捷起见,以下本文将以制动器之作为文章中的简称。

术语制动器的专用术语(Terminology)不下7种,包括前面炮口制动器(muzzle brake)以及反冲辅助器(recoil compensator)之外,还有“辅助器”(compensator)、“反冲制动器”(recoil brake)、“混合制动器”(hybrid compensator)、“反冲抑止器”(recoil check)、“炮口驯服器”(Muzzle Tamer),以及“Mag-na-port”。这么多种名称都指向这种装置的功能就是将推动弹头的瓦斯向上、向两侧或者向后导引排出,由于瓦斯的压力相当高,又加以导向排放,或导引瓦斯排向导版,因此产生足够的反作用力将发射的枪/炮管减少上扬与反冲。

设计方式制动器最基本的设计可由M3战车炮的制动器(90 mm tank guns)作为参考。制动器通常像是个装置在枪/炮管末端的鸟笼,不过上面的瓦斯排放结构大约有四种:线性式导槽(slots)、导引式排气管(vents;具有指向性的排气管)、导引/非导引式排气孔(holes)、气流挡板(baffles)。只要弹头发射出去,后面推送的瓦斯就会被前面的各种形式的导引排送方式所控制。

制动器的另一种设计是不定向式的设计,在枪/炮口靠近的末端设计分布均匀的排气孔,往往弹头还没有真正被射出枪/炮膛外之前瓦斯已经先从这些排放口被排出

制动器的第三种设计是延迟瓦斯的排放而非限定排放的方向;亦即枪/炮口设置有容纳瓦斯的装置,以枪支来说抑制器可以算的上是一种制动器。

这些设计都是要成功地导引瓦斯的排放方向来中和(counteract)瓦斯对枪/炮的反作用力,因为瓦斯的体积与速度都相当惊人,如果导引成功其原理就有如飞行器上的推力反向器设计一样;例如AKM的枪口就有一个小小略偏向右下方的挡板(baffles),其目的就在于利用弹头离开枪膛之后的瓦斯急速膨胀时,对挡板产生作用力,则挡板产生反作用力则抑止枪口往左上方的跳动。

更先进的制动器设计是采用挡板或者将制动器的容积提高,增加瓦斯容量并且迟滞排放的速度,这是利用线性辅助器的基本原则;除了提高制动器的容积之外同时增加导槽(纵向或横向因枪种与弹药而定,尤其竞赛枪种的弹药通常为选手自行填装),这种技术往往也出现在IPSC的竞赛用枪上。

制动器的功效制动器如同大部份的装置或者设备一样,尽管是为了降低,甚至抑制发射时所产生的反冲,然而仍然有利弊的产生,而且所谓的反冲也是个主观的概念。有的射手认为反冲是令人痛苦的;换一个射手则视为理所当然;反冲是不是那么明显就看冲力的速度表现是不是很快,反之则会给射手“温柔”的感觉。

制动器的优点测量反冲的力量不难,因为测量的方式不胜其数。普遍来说反冲有10%~50%的量可以降低的,至少枪厂与制动器制造商是这么说的(见PGRS-1);不过话又说回来,制动器又需要弹药的配合才会测量出好的评比,也就是弹药口径越大,就能产生足够的高压瓦斯冲入制动器来上演一出产生低反冲的好戏,比较小的标准弹药演出就没有那么动人了。

制动器另外一个好处就是抑制枪/炮口上扬,这对于重新瞄准是重要的关键,尤其对自动武器而言;一般步枪所呈现的反冲可以由射手进行控制(例如缠绕枪背带),虽然不是那么理想;自动武器或者是大口径猎枪对于制动器的依赖可以想像而知(有的自动武器以配重的方式抑制枪口在射击的上扬)。

小口径的狙击枪也会采用制动器不是为了赶时髦,这个差别是在于受过训练的射手(狙击手)能够放心的从瞄准镜中看见弹著点,而不是慌乱地在枪口上扬后重新夺回对枪支的控制权,再透过瞄准镜重新追踪目标。

有个笑话是说有个爱喝咖啡的老兄每次喝完咖啡右眼就又红又痛,流泪不已。于是这位老兄去看医生,英明的医生只花了三分钟不到就结束诊疗并且不收费也没开药,只留下一句医嘱之后这位老兄喝咖啡再也不会眼睛痛了。医生说,

“喝咖啡的时候要把汤匙拿起来。”

制动器与这个笑话的关联是,既然枪口上扬与枪身反冲的问题大致上被解决了,同时也解决射手瞄准的眼睛避免因为枪支反冲而遭到瞄准镜目镜(ocular)或者是照门的撞击,如果不注意靠的太近的话;毕竟这牵涉到自尊心的问题,又红又痛还可能失明的眼睛是让人感到相当沮丧的;一个小小的组件却挽救了射手的信心与尊严,不能否认在打不中目标与眼睛的外伤的比较上,后者更为人所重视。

制动器与射击训练也有直接的关系。对于没有经验的新手或者新兵而言除了噪音就足够让人紧张之外,射击时产生反冲更是让新手对这样僵硬而猛烈的碰撞提心吊胆。如果又是正式的射击课程打个没日没夜,对于教官来说不断地耳提面命加强瞄准也抵不过新手对于反冲的反应,不是将肩膀往前顶就是死命抱着枪再射击。

这样的课程只会带来两种下场,射手与教官都很沮丧,因为成绩惨不忍睹;还有就是疲累,学员的疲累更胜教官,由于以僵硬的姿势维持长时间射击的关系。这样的疲劳来自于恐惧,一种透过急扣扳机来释放焦虑的行为但是只会浪费弹药而已。解决这种问题最好的方法并不是处罚学员以高举步枪大喊“我爱射击,我爱弹药”然后绕着部队跑就可以了;制动器才是真正解决问题的办法(一直到1989年台湾教育单位仍然以高威力的.30-06弹药加上M1903春田步枪提供高中生进行射击训练,其训练结果不言可喻)。

制动器的缺点或许听起来制动器或者辅助器还真是不错,但是不等于不用花到一毛钱或者没有代价;当制动器装上枪口的时候不能说不会令人感到后悔,尽管是程度上的差别。最明显的就是制动器会使得枪口的噪音变大火光变的更亮,因为噪音与火光等于是被限定以固定方向传播,尤其噪音与火光是从导引式排气管排出的时候,变的更具有指向性,如果排放方向朝后方以减轻后座力的话(想像射击巴雷特步枪的情形,它的枪口一共左右共四个朝向后方的排放口)。这也就是为什么特别是在室内的时候进行射击训练时要做好听力与视力的防护原因。

制动器的噪音威力以下列文字纪录叙述:

‘以具公信力的音响仪器纪录到的大型枪口或高出速步枪的制动器噪音程度高达160分贝以上,光是120分贝的噪音就足够造成耳朵永久性听觉伤害。如果你的耳罩上的说明写的够清楚你会发现耳罩顶多只能降低22~31分贝的音量,也就是说就算你带着耳罩听见从制动器传出的枪声之后,你除了可能不会谱曲之外从此要承担会变的跟贝多芬没两样的风险。’

测量结果显示出制动器具有扩音的效果,能增加5~10分贝的音量,因此枪口噪音高达160分贝(A) +/- 3分贝。音量高达120~125分贝时就够让你耳膜产生剧痛,尽管也有来源指出133分贝才是耳膜剧痛的门槛;主动式电子噪音抵制耳罩(ear muffs)只能对于直接传达的音源与音量对减17~33分贝,而且还要看是低中高频中所测得最细的音量;被动式耳罩的测量值范围较广,可以降低20~30分贝。不过也要看是否使用正确,如果同时使用耳塞(ear plugs)与耳罩是个获得最大保护的措施,但是使否能够产生足够的功效目前为止并无定论。证据显示混合噪音递减比(combined noise reduction ratio;NRR)在同时使用耳塞与耳罩的同时以加权计算(weighted),以测量得到降低的36分贝减去7得到29分贝,距离160分贝的高峰差别并不是那么明显,也就是说射手同时配戴耳塞与耳罩并不等于得到不会遭受听力伤害的保证,如果我们以120分贝为基准的话。

以欧盟的标准来说,欧盟所规定的劳工法条中不得让劳工承受高达137分贝的噪音,不论是高速运行(impulsive)或者冲撞(impact)的噪音,最多不得超过140分贝,在有保护的情形下;而这还只是通则,在欧盟各国往往订定的标准比这项条约还严格。以大英国协(United Kingdom)为例,其噪音管制标准依据各项资料来源订定为120分贝,并且规定不得暴露在超过一定的时间范围内;美国则依照OSHA(劳工安全健康管理局)规定在工作一整天的时间里,环境噪音上限为90分贝;欧盟则为80分贝。

欧盟立法机构要求将噪音从源头改善为技术上最好的方法;军方与警方等专业枪械使用者得依法发配使用适当的专用抑制器或听力防护用品。原则上警方得被视为雇员(employer)并依照命令与要求执行法律行动,然而假使员警于勤务中因其所发配之防护装备而导致工作上的健康损失得与以补偿。

以制动器或补助器相对来说,通常是庞大的而且增加枪支额外的长度与宽度,也使得枪口变的笨重而影响动作上的操控。甚至发射时巨大的火光会引起心理上的压力(flinch),尤其是操作反器材步枪的射手更是必须要面对这种情形,有的射手还会出现额窦性头痛(sinus cavity concussion discomfort)。

制动器在战术上也会造成不利的状况,不论是小口径武器或者火炮上,依制动器的设计而论,排出的高压瓦斯会卷起尘土或者喷发碎屑形成烟雾而曝露射击位置;老经验的战防炮手会在条件许可下于默认的阵地前方倒水将地面弄湿,以避免上述情形发生。(不过在北非战场就没有相对许可条件,然而德军的Flak18高射/战防炮并不会因为半埋式的阵地而必须担心发射时炮口所卷起尘土而曝露位置,尽管有的阵地炮口距离地面只有8英吋。而是高温所造成的地面空气对流会曲折光线,以传统光学瞄准具是无法让英军装甲部队准确地进行还击)。抑制器在这一点上完全没有造成任何影响,因为它会先容纳发射时产生的高压瓦斯之后再向前排出。1

本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学