槍械消聲器的原理是什麼?

上帝之杖


槍支的消聲器主要通過改變推進氣體的溢出方式或降低彈頭射速的方式達到抑制槍聲的效果。實際上所有消聲器都不能使射擊完全靜音,所以消聲器(Silencer)又被稱為抑制器(Suppressor),它通常是安裝在槍管上的圓柱形金屬管。

圖、被拆解後的消聲器

槍支為什麼那麼大聲音?

當子彈離開槍管後,由於高溫高壓氣體溢出,從槍口中擴散出衝擊波。超音速彈頭會產生1個音爆衝擊波,這會導致響亮爆聲,亞音速彈頭在射出後也會發出響亮的聲響。此外槍內的機械部件運動也會產生噪音。所以消聲器被設計成圓柱體,靠近槍口處有一個較大的膨脹倉,它會引導氣體膨脹並冷卻。為容納這些氣體,消聲器一般會有4~15個倉體,它能夠釋放並削弱壓力和速度。

圖、馬克沁取得的消聲器專利圖

1909年3月20日,美國發明家海勒姆·帕西·馬克沁(Hiram Percy Maxim)取得消聲器專利,並註冊了“Maxim Silencer”商標,於是消聲器流傳開來。二戰期間美國的特工大量採購了.22 LR的高標準HDM手槍,手槍上搭載的消聲器可以吸收掉90%的噪音。美國戰略服務處處長在拜訪羅斯福總統時,曾用手槍射擊沙袋而未打擾到總統。

消聲器不僅能降低槍聲,還能改變設計的聲音和聲音的散播方向,從而增加識別搶手位置的難度。消聲器還能減輕後坐力,它降低了槍管的溫度,可以讓槍管噴出的鉛蒸汽冷凝在消聲器內部,減少了槍手吸入鉛的可能性。例如M16突擊步槍,加裝了消聲器後,可以減少一半的後坐力,還能減少90%射擊時產生的亮光,這對於夜晚環境能更大程度上保護槍手。從上我們得知,消聲器不僅能夠削弱聲響,還有其他更多的好處。


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消音器這個叫法其實對於他的功能性來說不太準確,或許應該叫抑制器(suppressor)主要目的是抑制槍口特徵,包括過量擴散的槍口燃氣,槍口的光線,以及槍口聲音特徵。一般有效的消音器可以降低30分貝左右的槍口音量,並且減小後座以及對外排除的燃氣。

一般來說槍的噪音源有這麼幾個,一機械噪音,這個是沒有辦法完全消除的,就算是槍機後方加裝墊片,槍機與槍膛閉鎖處必須是金屬的硬碰硬,一定會有聲音。二是子彈突破音爆的聲音,大家都知道大部分子彈都是超音速的,像超音速飛機一樣,突破音速時會產生音爆發出巨大聲響。三是火藥燃氣高速噴出槍口的聲音,就像爆竹爆炸一樣。而消音器主要是針對第三種聲響來減小聲音的。就好像在過年的鞭炮上蓋了一個鐵筒,聲音會變得沉悶許多,並且沒有那麼刺耳了。

一般來說消音器的原理與汽車消音器類似,採用一個較槍管更大的空間,多次分隔將槍口溢出的燃氣包裹在一層一層的消音碗中,使氣體在一個個消音碗中利用湍流層層減速,使得氣體在衝出消音器本體時得到充分減速而使對空氣的壓縮更小也就減小了空氣的振幅,從而抑制聲音的大小。

有人說消音器會使子彈動能減小,這是個典型的謬論。從上圖可以看見,子彈始終是比消音器中所包含的高壓燃氣來的快的,並且在脫離槍管後後方的壓力始終比前方的壓力來的大,其實裝上消音器後子彈只可能增速,不可能減速。

實際的實驗也證明了我的觀點。

圖上 裝有消音器的子彈平均速度要比不裝消音器的來的快10-20英尺每秒,大約就是6米每米了。所以其實消音器不會減小子彈的能量,只是有的時候為了減少音爆產生的噪音使用亞音速彈時,相對來說動能會稍稍小一點,但是損失的速度可以在一定程度上使用大質量彈丸彌補所以也能達到理想效果,甚至有時候變態起來,穿甲能力遠強於部分超音速彈。比如說俄製9*39的AP彈雖然速度只有900多m/s但是穿甲彈頭卻重達245格令,曾做過測試,可以穿透美軍3006AP都打不穿的NIJ IV防彈板。

以上是我的回答,歡迎大家留言討論。

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輕兵器愛好者


槍械消聲器種類很多,不同種類的消聲器採用的原理不同,較為常見的槍械消聲器原理有以下幾種。

渦流式:世界上第一種真正實用的消聲器採用的是渦流式消聲原理,具體結構是在消聲器的後部設置有膨脹室,前部等距離裝有19個金屬膜片,膜片中心部向後鼓起,周邊向後翻卷。武器射擊時,膨脹室中的膜片可使火藥燃氣沿周邊運動,形成渦流,以降低中心部位的壓力,延緩火藥燃氣流出的速度,從而達到降低槍口噪聲之目的。

圖注:我國05微聲衝鋒槍採用膨脹式消音原理,消音效果好,但質量體積大,不利於攜帶

膨脹式:在槍口安裝一個大容積的膨脹室,使高溫高壓的火藥燃氣在膨脹室內膨脹,通過減壓後再進入大氣,從而起到降低槍口噪聲的效果。隨著人們對膨脹式消聲器的不斷改進,目前世界各國在採用膨脹式消聲器時,大都以多個膨脹室的形式出現,即用有中間彈孔的隔板將消聲器內腔分成若干個膨脹室,靠近槍口的膨脹室比較大,火藥燃氣經過各個膨脹室後逐步減壓,進而起到更佳的消聲效果。

圖注:德國MP5SD微聲衝鋒槍,採用膨脹反射式消聲原理,其可將槍口噪聲降到20分貝

槍管開孔式:在槍管上靠近槍口的一段距離打許多小孔,消聲器套在外面,在彈頭出槍口之前,一部分高溫高壓的火藥燃氣被導入消聲器後腔,從而降低槍口燃氣壓力和流速,以達到減小槍口噪聲的目的。

密閉式:在消聲器口部用彈性材料,如:橡膠墊、毛氈墊等來密封,在密封墊的中心預製縫隙或開有比彈頭直徑小的孔。射擊時,彈頭穿過密封墊而火藥燃氣被封閉在消聲器內慢慢釋放,從而達到降低槍口噪聲的目的。

圖注:二戰時期著名的MKIIS微聲衝鋒槍採用密閉式消聲器

膨脹反射式:在綜合了關於高速高壓氣體膨脹原理基礎上,配合反射理論綜合而成的消聲裝置。膨脹反射式消聲器最早由德國人在二戰時期研製成功,後經不斷改進和完善,目前採用膨脹反射式消聲原理製作的消聲器是世界各國最常用的消聲器裝置。

目前在使用槍管與消聲連接在一起的消聲裝置中,大都單獨或與槍管開孔式消聲器原理配合使用。比如:國產64式微聲衝鋒槍、85式微聲衝鋒槍和05式微聲衝鋒槍的槍管上都設有槍管開孔。


兵工科技


聲音傳播速度是340m/s,子彈出膛的一刻,槍口燃氣噴射速度可以達到1000m/s(例如M16步槍)。所以槍聲才那麼的響亮而且刺耳,所以要想降低槍口噪聲,必須降低槍口燃氣噴射速度才可以。

消聲器,不是真正的把聲音變得消失,而是把槍口聲音降低到可以被掩蓋或者是被忽略的情況甚至以下。它是由一個接著一個的消聲碗共同組合而成的筒狀結構。
消聲器的具體工作原理就是在子彈衝出槍口以後,燃氣進入消聲碗隔成的消聲室內,一個接著一個直到子彈衝出消聲器後,槍口燃氣的噴射速度與燃氣量都降低了很多。一般經過消聲器處理的槍聲可以降低到只有撕裂一張紙的大小。而且槍口火焰也被有效抑制,但是缺點也很明顯,燃氣過多的被消耗在消聲器內,會導致子彈射程降低。消聲器為了追求工作效果,一般都會又大又長,十分佔據空間。而且,消聲器不適合用於高烈度戰鬥,連續射擊的情況下容易導致消聲器溫度過高被熔化掉。並且,並不是所有槍械都適合裝配消聲器,必須配合合適的槍口消聲器掛載裝置,如專用的槍口制退器。


代號鐮刀


槍械或者火炮的消音器不僅僅是是用來消除聲音的,也可以幫助消除槍口的火焰和爆炸殘留物,甚至可以減小後坐力。說到後坐力很多人都會問二戰時期的德軍坦克炮大多都帶有炮口制退器,這個裝置與槍支消聲器有什麼雷同呢?



在原理上兩者都是在爆炸產生的氣體上做文章。無論是火炮還是槍械在火藥爆炸後巨大的熱空氣張力將彈頭推出去,子彈在一瞬間超越音速飛行從而遇到音爆,

就好比超音速飛機突破音障伴隨著巨大聲響一樣,此時也會產生巨響。而當炮彈或者子彈離開槍口時其後方的高壓氣體與周圍的低壓氣體因為壓力差而產生摩擦,這才是主要的聲音來源。

既然是子彈前後的氣壓差距引起了巨響那隻要降低這種差距就可以了。消音器是比槍管更粗的管子,裡邊還有複雜的空腔結構,而且是一點一點的增大空間。

精密的消聲器會分為諸多艙室,按次序逐漸擴大艙室的體積。當子彈通過空間逐漸變大的艙室時後方的高壓氣體體積擴大而降低了壓力,彈頭前後的氣體壓力差也會逐漸減小,

直到子彈出槍口時這個壓力差會被減小到不足以發出巨響的程度。



沒有壓力差巨大的氣體之間摩擦就起到了消音的過程,一般的消聲器內部空間會被逐漸放大到槍炮口徑的70倍以上,可以想象在子彈離開槍口時其後方的氣體壓力已經被稀釋了70倍,自然就不會有巨大的爆鳴聲了,

一般噪音降低到30分貝就是電影裡的咻咻聲了。而德國坦克的炮口制退器也是在跑道出口時的熱空氣上做文章,但是差別也很大。


之所以會有巨大的後坐力,是因為熱空氣推著彈丸前進的同時,空氣也會被彈丸反推進而傳遞給槍械一個後坐力,也可以想象成熱空氣推著槍械,這個後坐力不可能消除;

但是後坐力主要來源還是跑到出槍口時瞬間釋放的高溫氣體。這就像噴氣發動機一樣,高溫氣體釋放時給飛機一個反作用力,而炮口的制退器也會給火炮一個反作用力。


如何消除這個反作用力呢?最簡單的辦法還是降低氣體壓力差,坦克工作環境比槍械惡劣,因此可以不用逐漸的擴大炮管的直徑,而是在炮彈離開之前直接將一部分高溫氣體釋放出去,為了不影響彈頭出膛速度選擇在炮口位置設置釋放燃氣的裝置這就是炮口制退器。



炮口制退器就是在炮口處開幾個口,讓燃氣提前釋放一部分,由於和外界相通其降低燃氣壓力的效果非常顯著。

聰明的德國人通過擴大炮口的口徑將開口朝向彈丸釋放方向的後方,這樣一部分燃氣等於向後噴射給炮管一個向前的作用力,進一步抵消了後坐力。而現代化火炮的制退器已經可以降低68%的後坐力。



最後分析一下制退器和消聲器會不會影響射程和穿透力?影響著兩個指標的主要還是彈丸的初速度,而彈丸的初速度是炮管長度決定的(在沒有出炮管之前彈丸都在加速,加速距離越長彈丸速度越快),

上文已經提到無論是消聲器還是制退器都加裝炮管的末端,也就是說不會影響炮管的長度,也就不會影響彈丸的出膛速度了。而且由於炮管被加長了反而增加了彈丸的加速距離,進一步提高了穿透力和破壞力。

當然了,事物都是兩面,關於制退器和消聲器的弊端請關注本號文章內容。


兵器世界


我們都看到過香檳酒木塞被拔起時會發出“砰”的聲音,這是氣流急速流動與瓶口產生震動發出的響聲。而槍口的氣流速度遠大於香檳酒木塞開啟時的速度,所以發出的聲音也會更響。因此,只要我們能將出槍口的氣流速度大幅降低,就能達到消音的目的(這裡的消音並不能百分百的完全消音,只是聲音比原來有大幅下降,所以也叫“微聲”武器。)。常用的消音器一般採用多級氣室(消音碗)將氣流膨脹來降低槍口噴出的氣流壓力,從而降低流速,達到消音目的;另外還可以採用阻尼材料來吸收槍口動能,達到消音目的。如最簡單的方法是在槍口堵上鬆軟的物質,正規的阻尼消音器一般採用耐熱和高彈力材料製作,其特點是消音器較輕巧,但會影響槍械射程和殺傷力。





Xjm423


槍的聲音主要是來自子彈出膛,空氣衝出槍口時巨大的壓力會對外面的空氣引起衝擊震動。

通過上方這張 GIF 圖,我們理解起來就容易多了。

消音器內部排列著許多吸聲材料,槍管內的高壓氣體在噴出槍口前可以相對緩慢地膨脹。由於降低了氣體噴出的速度,噪音也顯著降低了。

當然,消音器再厲害也不能完全消聲,裝上消音器後,開槍的聲音就像平時敲門聲差不多大。

不當之處請大家批評指正啊~謝謝!


環球洞察力


作為一名退役軍人給大家解釋下消音器

今天就來和大家說一說槍支的消音器,到底是怎麼消除槍聲的。我們小時候看007電影,當詹姆斯·邦德拿出消音器裝在槍口時,我很好奇兩件事。第一,這消音器裡頭到底是怎麼樣的,竟然能把聲音變沒了?第二,這麼小個東西就能消音?它的原理到底是什麼呢?

其實“無聲手槍”也是做不到完全無聲的,只是將聲音儘量的降低。 槍的聲音主要是來自子彈出膛的瞬間,空氣衝出槍口時巨大的壓力會對外面的空氣引起衝擊震動。消音器內部排列著許多吸聲材料,槍管內的高壓氣體在噴出槍口前可以相對緩慢地膨脹。由於降低了氣體噴出的速度,噪音也顯著降低了。當然,消音器再厲害也不能完全消聲,裝上消音器後,開槍的聲音就像平時敲門聲差不多大。並且帶上銷音器的槍,在發射子彈之後槍口會排放更多的煙霧,這是因為消聲器將槍的大部分聲波抵消轉換所導致的。

但是從實戰角度來說,雖然消音器不能完全把槍的聲音消除掉,但是大幅減小聲音後,對於作戰行動也是有著很大的好處,尤其對於特工行動和反恐行動來說,消音器起著舉足輕重的作用。

另外有人說用竹子做消音器也是可行的。不過我是沒有搜索到抗戰時期用竹子做消音器的故事或者傳說,我估計這個用竹子做消音器的情節應該是編導加上去的,想法不錯的,但是在實際當中確實是很難實現罷了。


戲說茶語


在這裡,我問大家一個問題,就是大家都知道打響指這個東西發出來的聲音都是從哪裡發出來的嗎?

出乎大家的意料,打響指他真正發出聲音的並不是手指,而是手指之間那一段空氣柱,空氣柱可以發出如此大的聲音。

事實上,整個槍在激發子彈的過程中所產生的巨大噪聲。除了槍金屬本身的顫動,子彈刺破空氣的聲音,大部分的噪聲是空氣,尤其是槍口內大量積攢的空氣,他們在火藥被點燃之後迅速膨脹,推動子彈劃出槍管,隨著子彈脫出槍管之後,這些膨脹的空氣從槍口衝了出去,撞擊到附近的空氣中。撞擊到附近的空氣,所產生的巨大聲音。

這一點在槍裝上消聲器後,大家就感覺特別清楚了,因為槍在裝上消聲器所射出的聲音就感覺針刺入空氣的那種聲音,缺少那種嘭一般的聲音。

如何使這股空氣的壓力減小,這就成了消音器所必須要做的事情,當然,這樣說的話方法就簡單了,要麼把這個空氣儲存起來,要麼直接把他削弱,要麼讓他分割成無數的小份。

將空氣儲存起來,可以製造一個消音器,在這個消音器的管徑要比搶管要粗,這樣的話,空氣在脫出的時候將會直接儲存到這個消音器裡面,然後在慢慢的擴散出來這樣的話就一定程度上減少了噪聲。

將空氣割成無數個小份,這一點在某些消音器上面,它會在消音器割成許多個小口子,當空氣柱,通過這個小口的時候是大部分的空氣會順著這些小口散出去,這樣的話就提前減少了槍口脫出空氣的時候,那種撞擊在其它空氣上那種壓力。

此外,還有一種消音器他是可以變形的,就是在空氣將要離開槍管的那一刻作用在消音器上面,通過消音器的形變能夠使得空氣中部分的動能消失,減少空氣撞擊在其它空氣上的動能這樣的話,以達到消音的目的。

但是無論是哪種消音器都不可能讓槍真正的聲音消失,只不過是適當的減少了槍的分貝。


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