霰彈槍的發射藥能用在步槍上面嗎?淺談槍支發射藥

在介紹之前我們先來看看霰彈的發射藥能不能用到步槍上面,答案肯定是不可以,別說是霰彈的發射藥,就是二戰大威力步槍彈藥的發射藥都不能用到現代步槍上面。其實霰彈的發射藥和步槍彈的發射藥在化學成分上沒什麼區別,不同之處就在於各自發射藥的形狀和大小。霰彈槍內部是沒有膛線的,所以子彈幾乎不受到什麼阻力,發射過程是一下子完成的,進而發射藥的燃燒速率比較快。可是步槍就不一樣,內部的膛線導致了子彈受到的阻力極大,所以步槍彈的發射藥燃燒是一個持續過程,燃燒速率也就必須慢一點。

霰彈槍的發射藥能用在步槍上面嗎?淺談槍支發射藥

▲上圖是常見的發射藥形狀,燃燒速率應該是從左往右依次加快

為了讓發射藥的燃燒速率不同,在不改變成分的情況下只能在外觀大小上面動文章了。顆粒比較大的發射藥燃燒速率慢,所以就適合於步槍彈,顆粒比較小的發射藥燃耗速率快,就比較適合霰彈,更有甚者為了加快燃燒速率,直接將發射藥做成蜂窩狀的。這其中的原理很簡單,就是小木條燒的快,大木頭燒的慢。如果將霰彈槍發射藥裝入步槍彈中,就會出現炸膛的情況,因為燃燒速率實在是太快了,導致了膛壓瞬間增大,而且發射藥在壓強越大時燃燒越快,所以還沒等子彈發射出去,槍膛就會因為過高的壓強而損壞。將步槍發射藥放入霰彈中,因為燃燒速率不夠快,加之霰彈阻力較小,所以發射藥還沒有完全燃燒就會連同鉛粒一起噴射出去。

黑火藥

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▲早期以黑火藥為發射藥的槍支產生的煙幕比較大

黑火藥是人類歷史上最早的火藥,所以在無煙火藥出現之前,槍炮的發射藥一般都是黑火藥。黑火藥是按一定比例將一些化學物質以粉末狀混合起來的,製成的黑火藥在運輸和使用途中這些粉末極其容易分離,而且在受潮以後還會影響燃燒速率。所以此後人們就乾脆用水將黑火藥固定成為了塊狀,現代的黑火藥也是成型的,只不過是通過機械壓制的。黑火藥的缺點就是很容易燃燒,而且發射完畢後膛內會殘留大量的殘渣,容易堵塞槍支還會腐蝕槍支。再者黑火藥產生的煙霧也比較大,影響視野而且還容易暴露位置。不過黑火藥也是有優點的,那就是極易燃燒,在有了無煙火藥之後,人們還是會用黑火藥來充當引火藥,畢竟無煙火藥點燃起來特別不方便。

無煙火藥

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▲無煙火藥的主要成分硝化纖維,硝化纖維為一級易燃固體,燃燒速率極快

到了19世紀末期,新的無煙火藥充當黑火藥成為了槍彈的發射藥。之所以被稱之為無煙火藥,是因為該火藥產生的煙霧和黑火藥比起來幾乎可以忽略不計。首先將棉花等植物纖維用硝酸處理後得到了火藥棉,不過火藥棉特別容易燃燒而且速率極快,然後將其融入乙醚或者是乙醇中就會產生凝膠狀,最後經過揮發就成為了無煙火藥,這種火藥稱之為單基火藥,是槍支比較普遍的發射藥。將硝化纖維溶入硝化甘油中就得到了雙基火藥,這種火藥燃燒更為猛烈而且燃燒溫度極高,容易損壞槍支,在加入能控制燃燒溫度的抑制劑後才可以當步槍發射藥,所以現代步槍使用的都是這兩種無煙火藥。

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▲子彈常用的顆粒狀無煙火藥

此外還有更加暴躁的三基火藥,只不過步槍一類的小型火器根本駕馭不了這種發射藥,所以三基火藥只能當重型火炮的發射藥。此外無煙火藥還有一個缺點,那就是容易分解產生酸性物質,這種酸性物質反過來又會加劇分解,容易引起自燃而且還會腐蝕金屬。所以後來人們又在無煙火藥中加入了穩定劑。不過該過程是一個自然分解,穩定劑只能起到延緩分解過程的作用,並不能徹底抑制,所以現代的子彈都是有保質期的。網上經常說的被集中銷燬的子彈就包括類彈藥,這就是為啥寧願花錢銷燬都不給士兵使用的原因,這時候說不定彈殼都被腐蝕殆盡了(這僅僅是個人猜測)。

發射藥和炸藥的區別

發射槍彈時一般都用無煙火藥,因為發射藥不能用炸藥,如果將子彈裡面的無煙火藥換成等體積的炸藥,那步槍就會搖身一變成為手榴彈,適當的減少用量那麼產生的動能就不會將子彈推出槍膛了,這是因為兩者在一瞬間發生的反應根本就不是一個類型的:

  • 發射藥產生的反應叫“爆燃”,好比普通的木柴從一邊燒到另一邊,只不過這種燃燒過程速度極快,最高可以達到300米每秒
  • 炸藥產生的反應叫“爆轟”,位於中心的雷管給予炸藥一個衝擊,這個衝擊強到足以引起炸藥分子結構的變化,而爆轟產生的爆速最低也是用“千”來計量的
霰彈槍的發射藥能用在步槍上面嗎?淺談槍支發射藥

▲著名的震天雷就是用黑火藥燃燒產生的壓強差引發爆炸

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▲上圖分別為火雷管和電雷管,必須用雷管才能引發炸藥爆炸

發射藥是一種燃燒過程,而炸藥卻是爆炸過程,兩者完全不同。用火點燃炸藥時只會引起炸藥的緩慢燃燒,炸藥必須有雷管才能發揮作用。不過發射藥卻可以用來做炸彈,將發射藥放到一個密閉的容器內點燃,當產生的燃氣造成的壓強超過容器的承受範圍時,就會發生爆炸,單單是放在空氣中只會猛烈燃燒。

子彈決定著發射藥

綜合來說在選擇發射藥時,要充分考慮到子彈的口徑和彈丸的重量,具體的可以按照下面所做的曲線圖來看看三種最特殊的情況

霰彈槍的發射藥能用在步槍上面嗎?淺談槍支發射藥

▲自制的膛壓曲線

藍色:表示發射藥的燃燒速率剛剛好,整個時期產生的膛壓並不高,而且燃燒速率比較均衡,剛好子彈出膛的那一刻燃燒完畢

紅色:表示發射藥的燃燒速率極快,在短時間內產生了巨大的壓強,這個時候對於槍膛就是一個考驗,子彈在槍膛移動的後期燃燒速率又明顯不足,導致了槍口初速度極低,前面說的步槍彈用霰彈發射藥就是這種情況,這時候要麼減緩發射藥的燃燒速率,要麼換更輕,摩擦更小的彈頭。

綠色:表示發射藥的燃燒速率過慢,正常來說膛壓會達到一個最大值然後慢慢變小,而該情況就是膛壓還沒有達到最大值,發射藥還沒有完全燃燒,子彈就已經飛出了槍膛,這時候就應該加快發射藥的燃燒速率,或者是換成更重,摩擦更大的彈頭。

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