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单兵急需减负
现代战争对步兵分队的要求越来越高，为有效遂行作战任务，各种武器、通信装备、保障装备等布满士兵全身。以美军为例，陆军士兵野战行军标准负荷是25千克，在伊拉克战争中实际负荷为35千克(见附表)，在阿富汗战场上单兵的平均负重竟接近50千克。单兵在如此重负之下行军作战，战斗力受到了极大影响，作战的困难程度可想而知。因此，世界各国都非常重视单兵负荷减重。而在单兵或班组遂行作战任务的主要武器装备中，轻武器是核心和关键，它的重量在很大程度上决定着单兵负荷的高低及作战能力的有效发挥。如何达到高作战效能和系统重量之间的完美结合，对于结构紧凑、小巧轻便的轻武器来说显得尤为重要，但也困难重重。
轻武器装备轻量化发展的巨大推动力就是需求牵引和技术推动。比如我国的12.7毫米机枪，重量由20世纪50年代的180千克减至80年代的40千克、90年代的26千克。7.62毫米机枪在20世纪50年代重40千克，80年代减到了15.5千克。轻武器的系统减重可以从两个方面来考虑——发射平台(主要包括发射器、脚架及各种附件的减重)和弹药减重。对于发射平台的减重，技术手段有很多种：结构优化设计、应用新型材料、改进加工工艺、采用高效的减后坐技术等等。本文的重点集中于弹药减重，因为与发射器平台的减重相比，弹药减重意义更为重大、效果更加明显。
弹药“瘦身”方案
轻武器系统“瘦身”在弹药方面下功夫可谓事半功倍。因为立足于现有武器平台进行弹药减重，不必增加同类武器装备(发射平台)的型号种类。而且在保证作战效能不降低的前提下，弹药减重将大大增加士兵的携弹量、火力杀伤的持续性及有效性。目前各国的弹药减重措施主要有以下几个方面。
弹药小口径化 增加士兵携弹量的先决条件是减轻弹重，采用小口径弹药是最有效的措施之一，但其受制于弹药储备量，国家经济、政治、军事等宏观条件的制约，各国在采用这种手段时都非常慎重。早在20世纪50年初期，美国经过专题研究发现：用高初速、小口径的轻弹头代替大威力的7.62毫米弹头，可提高杀伤效果和经济性。这一专题研究的成果就是M16式5.56毫米自动步枪的诞生。此后，世界范围内掀起研制小口径步枪和弹药的热潮，出现了比利时SS109式5.56毫米小口径弹药和一系列小口径步枪，并被作为北约第二口径标准。20世纪末，世界上装备小口径步枪的国家已经有100多个。与中间威力型(口径为6～8毫米)枪械相比，小口径枪械系统重量大为减轻，一般在3.5千克以下，枪弹重量一般是7.62毫米口径枪弹的2/3，直接效果就是士兵携弹量增多，火力持续性增强。将美国M16式5.56毫米步枪系统与M14式7.62毫米步枪系统作比较，如果弹药携带量相同，前者的系统重量仅是后者的一半。
研制轻质高效弹壳(药筒) 弹药减重，尤其是枪弹减重，弹壳减重首当其冲，因为弹壳的重量几乎占枪弹重量的一半。传统的金属材料弹壳(铜弹壳和钢弹壳等)已不能满足作战和使用要求，铝弹壳、铝合金弹壳和塑料弹壳的研制成为工程研究的课题之一。澳大利亚、英国、德国和美国均在对铝弹壳(药筒)进行研究，美国空军已把铝弹壳研究作为发展轻型弹药的一个方向。除了枪弹以外，铝合金药筒还大量应用于榴弹领域，美国40×50毫米(药筒长度)SR榴弹适用于包括MK19在内的各种高速40毫米榴弹发射器，其药筒就是由高强度铝合金制成的。2003年，美国纳特克公司研制出一种5.56毫米聚合物弹壳(PCA)枪弹。该弹使用效果与标准弹药相同，弹道性能与黄铜弹壳枪弹相当，成本却得到降低，使部队的基本弹药负荷减轻了33％。以单兵携弹量为例，携带300发的枪弹，5.56毫米黄铜弹壳枪弹的总重为3.6千克，而同口径聚合物弹壳枪弹总重为2.4千克。如果同样携带3.6千克枪弹，5.56毫米聚合物弹壳枪弹可以携带450发。由于聚合物本身是绝缘体，使发射药的燃烧速度得到提高，在保持相同弹道性能的情况下减少了装药量。另外，聚合物还具备所谓的“尺寸记忆”功能，也就是说可使武器的抽壳力减小。对自动和半自动武器来说，这意味着武器射击时产生的后坐力也会很小。除5.56毫米雷明顿聚合物弹壳枪弹以外，7.62毫米温彻斯特聚合物弹壳枪弹也在深入研究之中。
无壳弹可能重出江湖 无壳弹方案的提出，主要基于减轻系统重量和减少金属材料消耗的需要。传统枪弹的弹壳重量几乎占全弹重量的一半，不但限制了士兵的携弹量，影响了武器的机动性和火力持续性，而且弹壳不便重复使用或再利用，造成大量金属材料的浪费。无壳枪弹彻底摒弃了常规的金属弹壳，它将发射药压成药柱，点火药装在发射药柱底部，弹头结合在发射药柱中。德国诺贝尔公司研制出G11无壳弹枪，发射4.73毫米无壳弹，而DE11型枪弹称得上是经典之作。该弹全长32.8毫米，全弹重5.2克(北约标准5.56毫米SS109枪弹全重12.44克)，弹头重(采用传统型金属被甲)3.2克，初速930米，秒，枪口动能1380焦耳。当然，无壳弹／枪是一个新武器系统，所以其减重措施与上面提到的聚合物弹壳减重涵义有很大不同。无论从减轻枪弹重量，还是射击精度等方面来衡量，无壳弹都是无可挑剔的。但它也存在致命的弱点：枪弹易自燃、弹膛烧蚀、生产过程不安全、价格昂贵等。这也是无壳弹最终夭折的根本原因。虽然如此。无壳弹先进的设计理念为轻武器弹药和系统减重开拓出了一条新路，在其基础上研制出的塑料弹壳埋头弹，不但大幅度减轻了弹药重量，还克服了无壳弹的上述缺陷。2004年美国陆军和国防部发起的“轻量化轻武器技术”(LSAT)计划，对无壳弹、有壳埋头弹、聚合物弹壳等技术和产品都进行了深入研究，相信随着技术的不断进步，无壳弹在克服了上述缺点后仍有可能重返江湖。
可燃药筒广泛应用 可燃药筒的应用使轻武器弹药减重又多了一条途径。由于可燃药筒在弹药发射时燃烧，从效果上可代替部分火药，所以可燃药筒在不增加装药量的情况下提高了弹丸初速，减小了药筒的体积，减轻了弹重。此外，药筒燃烧完全，省去了抽壳、抛壳动作和相应机构，简化了发射器的结构，对减轻系统重量也大有好处。到目前为止，可燃药筒的技术已经很成熟，比利时、德国、法国、英国、挪威、意大利等国的坦克炮和大口径自行火炮上(口径90～155毫米)都应用了可燃药筒。相比较而言，可燃药筒在小口径武器上应用较少。典型代表是德国莱茵金属工业集团奥伯恩多夫一毛瑟公司研制出的RMK30型无后坐力机关炮，配备了30×280毫米的可燃药筒弹药。
新型高能发射药现身 新型高能发射药的出现将抢占轻武器弹药减重的制高点。改进发射药，减少药量并提高燃烧效能是减轻弹重的全新途径。在轻武器枪弹发射药的发展历程中，用无烟药代替黑火药，双基药代替单基药都曾给弹药减重创造了非常便利的条件。德国G11式4.73毫米无壳弹采用了高燃点的“奥克托冈”固体发射药替代了硝化棉发射药，发射药柱热分解后燃烧，可产生高温高压的火药燃气推动弹丸加速。利用纳米技术可制成燃烧速度更高的催化剂，将其加入发射药中可以大大提高燃烧效能。如在固体燃料中加入镍纳米微粒做催化剂，可使其燃烧效率提高1000倍。通过这种途径不但可降低枪弹的重量，且会大幅度提高弹丸的初速。此外，利用纳米技术制作的发射药，将从根本上改变现有的轻武器发射机构。因为这种新型发射药遇到空气就发生反应，所以新的击发机构实际上是一个控制发射药与空气接触的机构，使武器的击发机构设计更为简单。
编辑 何懿
现代战争对步兵分队的要求越来越高，为有效遂行作战任务，各种武器、通信装备、保障装备等布满士兵全身。以美军为例，陆军士兵野战行军标准负荷是25千克，在伊拉克战争中实际负荷为35千克(见附表)，在阿富汗战场上单兵的平均负重竟接近50千克。单兵在如此重负之下行军作战，战斗力受到了极大影响，作战的困难程度可想而知。因此，世界各国都非常重视单兵负荷减重。而在单兵或班组遂行作战任务的主要武器装备中，轻武器是核心和关键，它的重量在很大程度上决定着单兵负荷的高低及作战能力的有效发挥。如何达到高作战效能和系统重量之间的完美结合，对于结构紧凑、小巧轻便的轻武器来说显得尤为重要，但也困难重重。
轻武器装备轻量化发展的巨大推动力就是需求牵引和技术推动。比如我国的12.7毫米机枪，重量由20世纪50年代的180千克减至80年代的40千克、90年代的26千克。7.62毫米机枪在20世纪50年代重40千克，80年代减到了15.5千克。轻武器的系统减重可以从两个方面来考虑——发射平台(主要包括发射器、脚架及各种附件的减重)和弹药减重。对于发射平台的减重，技术手段有很多种：结构优化设计、应用新型材料、改进加工工艺、采用高效的减后坐技术等等。本文的重点集中于弹药减重，因为与发射器平台的减重相比，弹药减重意义更为重大、效果更加明显。
弹药“瘦身”方案
轻武器系统“瘦身”在弹药方面下功夫可谓事半功倍。因为立足于现有武器平台进行弹药减重，不必增加同类武器装备(发射平台)的型号种类。而且在保证作战效能不降低的前提下，弹药减重将大大增加士兵的携弹量、火力杀伤的持续性及有效性。目前各国的弹药减重措施主要有以下几个方面。
弹药小口径化 增加士兵携弹量的先决条件是减轻弹重，采用小口径弹药是最有效的措施之一，但其受制于弹药储备量，国家经济、政治、军事等宏观条件的制约，各国在采用这种手段时都非常慎重。早在20世纪50年初期，美国经过专题研究发现：用高初速、小口径的轻弹头代替大威力的7.62毫米弹头，可提高杀伤效果和经济性。这一专题研究的成果就是M16式5.56毫米自动步枪的诞生。此后，世界范围内掀起研制小口径步枪和弹药的热潮，出现了比利时SS109式5.56毫米小口径弹药和一系列小口径步枪，并被作为北约第二口径标准。20世纪末，世界上装备小口径步枪的国家已经有100多个。与中间威力型(口径为6～8毫米)枪械相比，小口径枪械系统重量大为减轻，一般在3.5千克以下，枪弹重量一般是7.62毫米口径枪弹的2/3，直接效果就是士兵携弹量增多，火力持续性增强。将美国M16式5.56毫米步枪系统与M14式7.62毫米步枪系统作比较，如果弹药携带量相同，前者的系统重量仅是后者的一半。
研制轻质高效弹壳(药筒) 弹药减重，尤其是枪弹减重，弹壳减重首当其冲，因为弹壳的重量几乎占枪弹重量的一半。传统的金属材料弹壳(铜弹壳和钢弹壳等)已不能满足作战和使用要求，铝弹壳、铝合金弹壳和塑料弹壳的研制成为工程研究的课题之一。澳大利亚、英国、德国和美国均在对铝弹壳(药筒)进行研究，美国空军已把铝弹壳研究作为发展轻型弹药的一个方向。除了枪弹以外，铝合金药筒还大量应用于榴弹领域，美国40×50毫米(药筒长度)SR榴弹适用于包括MK19在内的各种高速40毫米榴弹发射器，其药筒就是由高强度铝合金制成的。2003年，美国纳特克公司研制出一种5.56毫米聚合物弹壳(PCA)枪弹。该弹使用效果与标准弹药相同，弹道性能与黄铜弹壳枪弹相当，成本却得到降低，使部队的基本弹药负荷减轻了33％。以单兵携弹量为例，携带300发的枪弹，5.56毫米黄铜弹壳枪弹的总重为3.6千克，而同口径聚合物弹壳枪弹总重为2.4千克。如果同样携带3.6千克枪弹，5.56毫米聚合物弹壳枪弹可以携带450发。由于聚合物本身是绝缘体，使发射药的燃烧速度得到提高，在保持相同弹道性能的情况下减少了装药量。另外，聚合物还具备所谓的“尺寸记忆”功能，也就是说可使武器的抽壳力减小。对自动和半自动武器来说，这意味着武器射击时产生的后坐力也会很小。除5.56毫米雷明顿聚合物弹壳枪弹以外，7.62毫米温彻斯特聚合物弹壳枪弹也在深入研究之中。
无壳弹可能重出江湖 无壳弹方案的提出，主要基于减轻系统重量和减少金属材料消耗的需要。传统枪弹的弹壳重量几乎占全弹重量的一半，不但限制了士兵的携弹量，影响了武器的机动性和火力持续性，而且弹壳不便重复使用或再利用，造成大量金属材料的浪费。无壳枪弹彻底摒弃了常规的金属弹壳，它将发射药压成药柱，点火药装在发射药柱底部，弹头结合在发射药柱中。德国诺贝尔公司研制出G11无壳弹枪，发射4.73毫米无壳弹，而DE11型枪弹称得上是经典之作。该弹全长32.8毫米，全弹重5.2克(北约标准5.56毫米SS109枪弹全重12.44克)，弹头重(采用传统型金属被甲)3.2克，初速930米，秒，枪口动能1380焦耳。当然，无壳弹／枪是一个新武器系统，所以其减重措施与上面提到的聚合物弹壳减重涵义有很大不同。无论从减轻枪弹重量，还是射击精度等方面来衡量，无壳弹都是无可挑剔的。但它也存在致命的弱点：枪弹易自燃、弹膛烧蚀、生产过程不安全、价格昂贵等。这也是无壳弹最终夭折的根本原因。虽然如此。无壳弹先进的设计理念为轻武器弹药和系统减重开拓出了一条新路，在其基础上研制出的塑料弹壳埋头弹，不但大幅度减轻了弹药重量，还克服了无壳弹的上述缺陷。2004年美国陆军和国防部发起的“轻量化轻武器技术”(LSAT)计划，对无壳弹、有壳埋头弹、聚合物弹壳等技术和产品都进行了深入研究，相信随着技术的不断进步，无壳弹在克服了上述缺点后仍有可能重返江湖。
可燃药筒广泛应用 可燃药筒的应用使轻武器弹药减重又多了一条途径。由于可燃药筒在弹药发射时燃烧，从效果上可代替部分火药，所以可燃药筒在不增加装药量的情况下提高了弹丸初速，减小了药筒的体积，减轻了弹重。此外，药筒燃烧完全，省去了抽壳、抛壳动作和相应机构，简化了发射器的结构，对减轻系统重量也大有好处。到目前为止，可燃药筒的技术已经很成熟，比利时、德国、法国、英国、挪威、意大利等国的坦克炮和大口径自行火炮上(口径90～155毫米)都应用了可燃药筒。相比较而言，可燃药筒在小口径武器上应用较少。典型代表是德国莱茵金属工业集团奥伯恩多夫一毛瑟公司研制出的RMK30型无后坐力机关炮，配备了30×280毫米的可燃药筒弹药。
新型高能发射药现身 新型高能发射药的出现将抢占轻武器弹药减重的制高点。改进发射药，减少药量并提高燃烧效能是减轻弹重的全新途径。在轻武器枪弹发射药的发展历程中，用无烟药代替黑火药，双基药代替单基药都曾给弹药减重创造了非常便利的条件。德国G11式4.73毫米无壳弹采用了高燃点的“奥克托冈”固体发射药替代了硝化棉发射药，发射药柱热分解后燃烧，可产生高温高压的火药燃气推动弹丸加速。利用纳米技术可制成燃烧速度更高的催化剂，将其加入发射药中可以大大提高燃烧效能。如在固体燃料中加入镍纳米微粒做催化剂，可使其燃烧效率提高1000倍。通过这种途径不但可降低枪弹的重量，且会大幅度提高弹丸的初速。此外，利用纳米技术制作的发射药，将从根本上改变现有的轻武器发射机构。因为这种新型发射药遇到空气就发生反应，所以新的击发机构实际上是一个控制发射药与空气接触的机构，使武器的击发机构设计更为简单。
编辑 何懿