膛線

膛線

槍管結構
膛線可說是槍管的靈魂,膛線的作法在于賦予彈頭旋轉的能力,使彈頭在出膛之後,仍能保持既定的方向。膛線是指在炮膛導向部管壁上與身管軸線成一定斜角的若幹條螺旋形的凸起和凹槽,其作用是賦予彈丸在出炮口時一定的旋轉速度,以保證彈丸在空中飛行的穩定性。槍管的要求不隻是堅硬,抗壓和高溫。另一個必備的特性是韌性,也就是說槍管還要具有一定的彈性,否則太硬會造成金屬太脆的結果。膛線槍反映槍管凸膛線表面結構特點。
    中文名:膛線 英文名:rifling 出現時間:15世紀 普及時間:18世紀 類别:槍的部位

膛線定義

膛線亦稱來複線,槍膛内呈螺旋形凹凸的線。凹下的部分稱為陰膛線,凸起的部分稱為陽膛線。膛線的作用是使彈頭旋轉運動,以保持飛行穩定,提高命中精度和增大侵徹力。中國軍隊現有武器的膛線都是有旋線。

曆史源流

早期的槍炮都是沒有膛線的,因而射擊距離近、精度差。最早在槍管壁上拉出膛線的是1498年維也納的Caspar Kollner,不過他的膛線是直直兩條線,應該是用來加快裝填速度,而非用來提高準确度的。真正使用螺旋式膛線的據信是在1500年到1520年間,在今天德國的紐倫堡地區開始的;現在還保存的最早一支有膛線的槍是1544年在瑞士制造,現存于蘇黎世博物館。英國伍爾威奇兵工廠的陳列室内保留有一些17世紀制造的線膛步槍,槍管裡有明顯的旋轉膛線。美國獨立戰争期間,美國抗英部隊由于使用了線膛槍将裝備滑膛槍的英國人打得落花流水。15世紀末期,德國人研制出一種線膛槍。

有了膛線,子彈就可以高速旋轉,從而在空中穩定飛行,指到哪裡打到哪裡。這裡需要作一點小小解釋。膛線的英文單詞是“rifling”,這個詞源于古高地日耳曼語中的“riffilon”,原文為“波紋”、“細浪”。後來,又派生出“rifle”(線膛步槍)這個詞。不過,我國早年将“膛線”翻譯成了“來複線”,“線膛步槍”翻譯成了“來複槍”。

相關故事

1854年,英國測量員意特沃斯奉命改進槍的性能,正當他無計可施時,忽然間聯想到小孩玩的陀螺,他認為,陀螺之所以能旋轉,是因為它不僅圍繞着本身的軸線轉,而且陀螺軸線還圍繞着垂直軸線旋轉,轉得越快,站得就越穩,擺動角越小,因而不但保持方向不變,還不受外界環境的影響。

于是,他很快在槍管内刻制螺旋膛線。遺憾的是意特沃斯的成功試驗并沒有受到重視,他研制成功的意特沃斯步槍也無人問津。直到若幹年後的1865年,另一位英國人梅特福在意特沃斯發明的膛線基礎上進行改進,才使膛線在槍上獲得泛的應用。隐藏在槍膛内的膛線,凹下去的小槽被稱為陰線,凸起來的則叫陽線,兩條相對陽線之間的垂直距離叫口徑,子彈頭的直徑比口徑稍大一些,這叫過盈,隻有這樣才能使子彈頭嵌入膛線而旋轉。

作為一名曾發明過爆炸彈頭的發明家,梅特福發明淺陰線和稍帶圓角的陽線,這種膛線結構保證了膛線内不因使用黑火藥而堆積過多的火藥殘渣。應該說,梅特福膛線是一種黑火藥時代較為成功的膛線。

膛線原理

線膛槍的原理并不複雜。當子彈在火藥氣體的作用下嵌人膛線時,便沿着膛線向前運動,同時開始旋轉,旋轉的彈頭與陀螺相似,子彈軸相當于陀螺軸,彈道的切線,即彈頭離開槍口後的飛行方向相當于垂直軸。彈頭的轉速達每秒3000轉,它不但繞着彈頭做圓圈運動,且彈頭的軸線始終圍繞着彈道切線做錐形運動,從而能克服空氣阻氣,不斷向前飛去,保證彈頭穩定地向前飛行。因此,一顆小小的子彈竟能飛幾千米的距離,其道理就不難理解了。

膛線的條數多少常與槍的口徑大小有關,一般在3~12條之間,手槍、沖鋒槍、步槍等常為4條,口徑大一些的機槍是8條。膛線的方向有右旋和左旋兩類,現在一般均采用右旋,究其原因,不過是習慣而已。有了膛線,子彈頭離開槍口時的旋轉速度就可高達每分鐘旋轉20萬轉了,這樣就保證了彈頭足夠的飛行穩定性,保證了子彈的飛行距離。

當然,也不是所有的槍均改成了線膛槍,滑膛槍也還在使用,如霰彈槍就采用滑膛,打獵用的獵槍由于要求的射擊距離不遠,又使用霰彈,故也采用滑膛槍。此外,箭形彈等一些特種槍彈也采用滑膛,因為它主要靠尾翼穩定,不需要線膛來幫助了。

彈頭在擠進過程中,由于受到火藥燃氣壓力、導轉側力、擠進阻力以及高溫的作用,加之槍/彈之間摩擦特性的不同,使得彈頭容易發生變形和損傷,而膛線截面形狀的不同,将導緻彈頭擠進中的動态應力變化的差異,因此深入分析彈頭在不同槍管截面形狀下的擠進受力變化,對于改進彈頭設計具有重要的意義。

膛線種類

等距膛線

是指膛線的纏角不随纏度(纏距)變化而變化,纏角始終如一的膛線,也就是說若将炮管展開成一平面,等距膛線将是一條直線,等距膛線常用在反坦克炮等平射炮上。n

漸速膛線

是指膛線的纏角随纏距的變化而變化的膛線,這種膛線的好處是可以減小在炮管根部的磨損(彈膛處纏角為0),這種膛線的纏角是随纏距的增大而單向增大的,也就是越靠近炮口處纏角越大,若将這種這種炮管展開,膛線将是一條曲線,漸速膛線常用在短身管的榴彈炮上,經過漸速膛線的彈丸做的是加速度的旋轉。n

混合膛線

是指膛線的纏角随纏距的變化而變化的膛線,在炮管根部靠近彈膛的地方沒有纏角,而随着纏距的增大纏角也會增大,但與漸速膛線不同的是,混合膛線的纏角增大到一定程度就不再變化,如果将炮管展開這種膛線将是部分彎曲,大部分是直線的,混合膛線常用在加農榴彈炮等較長身管的火炮上。

制作方法

刮刀法

用一根比手槍内徑略紉的鋼棒,在它的特定部位刻挖一個槽,安裝一塊硬質合金鋼片,鋼片上有一條或二條凸出的有一定傾斜角的帶狀體,前端有利削部,并可調節凸起高度。在一條膛線位置上來回拉動數十次,就切副出一條陰膛線,然後調節位置再切刮下一條。這種方法切奇數或偶數的膛線一般用單刮刀,切偶數的膛線可以用雙向刮刀。也可以在相對的位置安裝單刮刀,雙刮刀或三副刀,一次切出2至6條膛線。

鈎刀拉削法

把鈎狀切刀安置在比槍膛直徑略細的鋼拉杆上,鈎形刮刀刃口的高度可以通過調節拉杆層部的螺絲來調節。每拉動通過槍管一次,拉杆移動幾微米,随着槍管的勻速旋轉,拉削出一條有一定纏度的陰膛線,達到預定寬度後,再換位置拉第二條膛線。早期的線膛槍拉一條陰膛線隻要拉削二十次左右,而一支較好的槍拉削同樣的陰膛線要拉削一百次左右。拉的次數越多,形成的拉槽越細,越精密。

早期美洲殖民者制造膛線就采用了鈎刀拉削法,其采用的工具是很簡單的手動木質機械,殖民者自己就能制造。

組合環形刀拉削法

在一根拉杆上固定25至30個硬質合金鋼環,每個鋼環之間的距離相等,每個鋼環上加工有與陰膛線數量相同的等距的刮刀,每把切刀可循其纏角與下一個環上的切刀相連,從頭連到尾部即可視為一條螺形線。每一個環上刀刃的突出量略大于前一個環,形成一組系列切刀,所開的槽具有穩定的寬度,深度和間隔,這種組合環形拉削刀通過槍膛—次.則可切削出全部的陰膛線,縮短工作時間,提高了産量和質量。

頂錐(或膛線沖子)擠JE法

用一個中段截面形态與線膛内截面形狀相同的硬質合金(如碳化鎢)無尖彈頭形頂錐,通過内徑比頂錐略小的槍管光膛時,槍管金屬在頂錐的強力頂壓下,通過槍膛,使膛内徑略有增加,頂錐外表凸出部擠過膛内壁形成變形,即陰膛線,凹入部沿槍膛并緊貼内影擠過形成的變形,卯陽膛線。并因承受的大壓力使膛内壁表面金屬密度增加,硬度加大.同時完成了鉸除疵點和制作膛線二返工序。膛内壁由于頂錐的堅硬與平滑的表面擠過而變得光滑。使得槍管的壽命成倍延長。這種方法最早是由德國人發明,70年代以後各國在生産槍管時已普遍采用。

冷精鍛法

槍管徑向冷精鍛成型技術實質上是屬于精密旋轉鍛軸工藝類型,是無切屑精密成型的方法。冷精鍛工藝是在專業精鍛機上,将槍管毛坯件一次鍛打出線膛和彈膛,其内膛的精度有芯軸保證。由于精鍛工藝可以提高槍管的強度、射擊精度,進而提高槍管的壽命,減少初速下降,對提高槍械性能起到了關鍵作用。西方發達國家普遍采用精鍛工藝,我國也于80年代後引進了這一技術。

無論用哪種方法制作膛線,在足夠大倍數的顯微鏡下觀察,都有很多裂紋留在凹槽的拉溝内,像鋸齒形指向刮刀前進的方向。即使經過抛光後鍍鉻,仍然可以觀察到。而切削加工過程的平移會産生随機的拉溝距離變化,形成穩定的特征。槍管鋼材的材質也不是絕對均質的,管内壁上必然有些地方要硬一些,刮刀加工到此時會有不同的效果産生。金屬的碎屑會有微觀下直徑的變化,在發射時就會出現:彈頭軟金屬上産生重複的痕迹。即使用頂錐加工後再抛光到摩氏8級,達到鏡面效果,也會有其家族特征(同一頂錐制成所留下的特征),因為頂錐之間都有因加工形成的微小差異。而随着射擊次數的增加。會産生随機性的磨損、鏽蝕斑和化學氣體腐蝕痕,形成個體差異。工廠在生産中,會在一台擠壓機上備置二個以上的頂錐,通常是随機交替使用,并不特定一個頂錐一次擠壓出幾根槍管的膛線。一個工序車間會有多台擠壓機同時運作。雖然一個頂錐理論上可以擠出上千支槍管的膛線,但每一個批号的槍管會有細微的膛線差異,隻要放大到足夠的倍數,是可以區别其家族特征的。

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