在2011年美國國防工業協會（NDIA）舉辦的年度步兵輕武器系統研討會上，一家名為防務和安全集團（Defense & Security Group ，簡稱DSG）的挪威公司展出了一種水下槍械的專用彈藥，並將其命名為多環境彈藥（Multi-Environment Ammunition，國外一般簡稱其為MEA），大概意思是指既可以在空氣中發射，也可以在水底下發射，甚至可以從水中向空中射擊或從水面向水底下射擊這多種環境條件中使用。
2011年DSG在NDIA輕武器年會上展出的3種口徑的MEA彈
3種口徑MEA彈彈頭特寫
當時俄羅斯已經裝備水下槍械多年了，最早是從蘇聯時期就已經生產和裝備的APS水下突擊步槍和SPP-1水下手槍，但這兩種武器所使用的箭形彈只適用於水底下發射，在水面上雖然也可以使用，但射程太近精度太差，只能用於近距離應急，而且槍彈太長、後坐力也太大。所以APS水下步槍因為用途有限及其他固有缺陷而沒有大量生產，蘇聯海軍的特種部隊更傾向於讓潛水人員攜帶SPP-1手槍用於水下戰鬥，並同時攜帶一支AK74步槍用於水面戰鬥。
再後來俄羅斯時期雖然研製了既能發射水下步槍彈又能發射普通步槍彈的ASM-DT兩用突擊步槍。但該槍的缺點是機匣太長，不得不縮短槍管來避免全槍過長，使得ASM-DT的全長與AK74接近但其水上戰鬥效能只和AKS-74U相近，而且每次改變發射彈種時都比較麻煩。因此在2005年俄羅斯又研製出一種與5.45x39mm步槍彈尺寸相同的水下步槍彈，稱為PSP彈，而發射5.45mm PSP彈的兩棲步槍可以大大縮短機匣長度，而保留較長的槍管長度。
APS水下步槍的彈匣體積很大
由於全彈長度縮短，因此發射5.45mm PSP彈的ADS兩棲步槍的彈匣尺寸變得比較“正常”
而DSG公司推出的MEA彈，實際上就與5.45mm PSP彈一樣，其全彈尺寸與現役彈藥是一樣的，但不同的是，5.45mm PSP彈只是外形與普通的5.45x39mm步槍彈相同，但彈頭依然採用箭形彈設計，只是把彈頭縮進彈殼裡，因而發射藥的容量也要小得多。所以5.45mm PSP彈的水面作戰效能仍然比較低，只適用於近距離戰鬥。
而DSG的MEA彈不僅外形尺寸與普通步槍彈一樣，而且其彈頭長度也與普通彈相同，因此彈殼內可容納正常的發射藥量，更重要的是，MEA彈是採用線膛槍管發射的，因此其水面以上的作戰效能就與常規步槍彈相近。因此比起5.45mm PSP彈，DSG的MEA彈才是真正的兩棲步槍彈。
使用這種彈藥的特種部隊潛水作業人員，只需要攜帶一支步槍，就能在水底下向敵方潛水人員攻擊，當浮出水面後，不需要作任何轉換，就能用同一支槍同樣的彈藥直接與水面上的敵人交火。而且如果潛水人員發現預定的上浮位置有敵人的武裝人員，還可以直接在水底下向水面上的敵人射擊。或反過來，在水面上向水底下的敵人射擊。
穿過兩種介質射擊，這是DSG MEA彈最重要的特點。
蘇聯/俄羅斯的水下槍彈採用箭形彈的原因，是因為水的密度是空氣的800倍，而且水不可壓縮。在一些電影中會有水面上的人向潛水的主角開槍射擊，主角在“槍林彈雨”中拼命游出彈雨的覆蓋區域。但事實上根據試驗，常規槍彈在水底下射程只有不到2m，有些甚至半米不到，彈頭就完全失去動能或者碎裂。所以潛到2m以下就完全不用懼怕水面的槍械射擊。而採用滑膛槍發射的箭形彈就可以在水底下定向飛行較遠的距離，即使只有幾米遠，但如果敵對的潛水員只有刀子的話，自己手上有一把水下槍械就佔據壓倒性優勢。
改變設計思路，由箭形彈方案走向超空泡技術
而DSG公司研製的MEA彈卻不是使用箭形彈的設計，而是採用了超空泡技術。因此DSG MEA彈就具有與常規槍彈尺寸相近的彈頭，而且可以在線膛槍管上發射，通過自旋穩定，在空中飛行時彈道性能也與常規彈藥相近。而且由於彈頭質量比箭形彈要輕得多，因此其射擊時的後坐力也與常規槍彈相近，不會像俄羅斯的箭形彈那麼大。
此外，運用流體力學原理來穩定水下彈道的俄羅斯箭形彈的初速只有每秒300多米，而DSG MEA彈的初速也和常規步槍彈一樣可達每秒800多米以上——當然，要自然形成超空泡，除了特殊的彈頭設計，也需要較高的行進速度，二者缺一不可。
超空泡（Supercavitating）現象是瑞士科學家丹尼爾·伯努利於1738年發現的一種物理現象，即在同一流體系統（如水流、氣流）中，物體運動速度越快，流體對物體表面產生的壓力就越小，同時水的沸點也會隨著壓力減小而降低。如果物體相對速度增加到一定程度，即使是在常溫下，物體表面的一部分水隨著壓力的減小會由液態轉化為氣態並由此產生空泡。超空泡就是這種空泡的一種極端形式。如果利用這種超空泡效應，通過物體尖端的特殊外形設計或是增加專門的氣泡生成裝置，在物體外表形成一層氣泡包裹住其表面，就能極大地降低液體在該物體上的摩擦阻力，使該物體可以在水下保持較高的速度。
超空泡技術在歷史上的應用
其實早在1960年代末，前蘇聯就已經通過一個名為“暴風”的研究項目研製出了超空泡原理的高速魚雷，在“暴風”項目中試製出了多種原型，最終成功的是1972年研製而成的M-5型，並在1978年定型為VA-111魚雷。後來德國在2004年和伊朗在2006年也分別宣稱他們也研製了同樣的高速魚雷。
由於魚雷太大太重，所以很難依靠特殊的尖端設計和高速行進來自然產生超空泡，但也正因為體積足夠大，所以這些超空泡魚雷都是通過人工通氣的辦法來產生超空泡的。比如VA-111就是在頭部安裝有火箭發動機，其燃氣通過魚雷頭部的一個超空泡發生器形成超空泡。但對於體積較小的槍彈，顯然無法安裝專門的超空泡發生器，但其本身的行進速度又比較高，所以就可以採用特殊的尖端形狀設計來自然產生超空泡。
超空泡原理示意圖
VA-111超空泡魚雷的示意圖
VA-111魚雷及其頭部的超空泡發生器特寫
不過最早研究自然產生超空泡高速射彈技術的其實不是挪威人，而是美國人。早在1994年，美國海軍就在進行一項名為RAMICS的快速機載掃雷系統研究項目，通過在直升機上用小口徑機炮向海面下發射超空泡射彈來摧毀水雷。在2000年，RAMICS的實彈射擊試驗取得了成功。不過當時美國人還沒有計劃在步兵輕武器上應用這項技術。
RAMICS系統的機炮
DSG MEA彈在水下“飛行”時的3D示範圖
DSG公司的“換彈不換槍”方案
而挪威的DSG公司，則把這種超空泡技術應用到輕武器上，研製出了超空泡步槍彈（Supercavitating Rifle Ammunition，所以國外有些資料也把DSG的MEA彈稱為SRA彈）。他們的宣傳口號就是“換彈不換槍”，比如，像海豹突擊隊如果打算通過水下滲透的方式登上敵人佔領的船隻或石油平臺並將其制服（即所謂的VBSS任務），這些潛水員只需要攜帶他們原本裝備的槍械如M4A1、MK18或HK416等，不需要對槍支作出任何改裝就能直接發射這種彈藥。如果在水下向敵人接近的時候發現對方也有潛水人員，可直接用槍向其射擊，如果發現預定登船位置有哨兵，不用浮出水面也可向其射擊，當爬上船後，也不需要更換武器和彈藥就可直接與敵人戰鬥。
不需要對現役武器作任何改動就可直接發射MEA彈
此外，DSG的超空泡MEA彈還具有低角度穿過不同界質的能力，常規槍彈如果以非常低的射角從水面上把槍彈射進水中，就會產生跳彈。而DSG的MEA彈在波濤洶湧的水中其入射角可低至2度，在平靜的水面則為7度，都不易產生跳彈。彈頭入水後，將繼續沿其原定的方向繼續在水下“飛行”而不會發生偏轉。唯一需要注意的是，如果從水面向水下射擊時，射手必須考慮光學折射來調整他的瞄準方向。以20度角的淡水水面視角為例，光學折射率大約為1.333度。所以射手的瞄準方向要偏過這1.333度才有可能命中目標。反之，從水底向水面目標射擊時也一樣。
不過美國政府對國防產品是有一定的地域保護政策，軍方不能採購完全在國外生產的武器裝備，而必須有一定比例的零部件或工序在美國進行。所以1988年比利時FN公司獲得美國陸軍的M16A2供應合同時，是由FN公司在美國開設的工廠（FNMI）來生產的。同理，意大利伯萊塔公司的92F手槍中標美國的XM9項目後，也是在美國設立工廠來生產M9手槍的。所以挪威DSG公司在2011年展出了MEA彈技術後，就急忙在美國尋找合作方。於是2012年NDIA舉辦的聯合裝備展覽會上，一家名為PNW輕武器公司（PNW Arms）美國本土公司就和DSG公司一起搞了個展臺，來展示在美國生產的多環境超空泡步槍彈。在北美銷售的MEA彈，就是由這家PNW公司來生產。
2012年在NDIA輕武器年會上PNW公司的MEA彈展臺。屏幕裡反覆播放普通的HK416或AR-15
DSG MEA彈目前共有3種通用的口徑。最早生產的是7.62mm NATO口徑，可能是在尺寸較大的中口徑全威力步槍彈上進行超空泡試驗比較穩妥。當技術成功後，就推出了5.56mm NATO口徑的MEA彈。因為像海豹突擊隊之類的單位如果需要潛水作戰，更傾向於攜帶、使用這種口徑的槍械。同時，DSG又研製了另一種北約通用口徑12.7mm NATO彈（美國的0.50 英寸BMG口徑）。
DSG MEA彈主要有3種彈種。一種是普通的實心銅彈，被稱為通用超空泡彈（General Purpose Supercavitating，簡稱GPS彈）；另一種採用彈頭前半截為鋼、後半截為銅的複合結構，則被稱為雙彈心超空泡彈（Dual-Core Supercavitating，簡稱DCS彈），所謂的雙彈心其實就是複合彈心的意思；第三種也是與第二種結構相似的複合彈心，但前半截的材料改為鎢合金，而且形狀與DCS彈也稍有不同，這種則稱之為穿甲超空泡彈（一般簡稱APS彈） 。最初展出的MEA彈裡，5.56mm NATO口徑的MEA彈就生產有GPS彈和DCS彈兩種類型，而12.7mm NATO口徑MEA彈的實心銅彈則被稱為超空泡狙擊彈，另外也生產有DCS彈和APS彈。至於7.62mm NATO彈則有GPS彈、DCS彈和APS彈3種類型。
左邊兩枚為實心銅材結構的GPS彈，右邊為前後兩截結構的DCS彈
7.62mm NATO MEA彈的DSC彈頭
7.62mm NATO MEA彈的APS彈頭
一次試驗中兩名射手使用G3步槍在低角度射擊放置於水下約6、7m深處的6mm鋼板。
不過PNW公司對MEA彈的推銷工作似乎並不怎麼順利，為特種部隊研究裝備的美國海軍水下作戰中心雖然在對DSG MEA彈進行試驗和探討，但並沒有下決心進行裝備定型。現在一家叫“國際貿易和技術”（全稱International trade and technologies，簡稱IT&T）的軍火商接手了DSG MEA彈在北美的銷售工作，而DSG和IT&T所介紹的最新的MEA彈在外形結構上又有了新改變，商業宣傳稱這種彈型採用了一種獲得專利的新技術，並註冊為Cav-X™。所以DSG MEA彈可能還存不完善的地方，正在邊推銷邊改進。另外，最新的DSG MEA彈還增加了新彈種，其中7.62mm NATO MEA彈增加了亞音速彈（簡稱SSP彈），5.56mm NATO MEA彈則增加了穿甲彈和亞音速彈，而12.7mm NATO口徑的MEA彈也增加了一種帶可分離彈託的次口徑穿甲彈（簡稱APSX彈）。
12.7mm NATO口徑APSX次口徑穿甲彈的彈頭（含彈託）
根據IT&T提供的信息，7.62mm NATO超音速MEA彈的水下有效射程為20-22m，水上有效射程為1 100m；亞音速MEA彈的水下有效射程為12-14m，水上有效射程為600m。至於5.56mm NATO超音速MEA彈的水下有效射程為10-11m，水上有效射程為800-1 000m；亞音速MEA彈的水下有效射程為12-14m，水上有效射程為600m。12.7mm NATO口徑MEA彈的水下有效射程為60m，水上有效射程為2 200m。另外，穿甲彈的水下射程約為其他彈種的1.5-2倍左右。
此外，除了已經在生產和銷售的5.56mm NATO、7.62mm NATO、12.7mm NATO這3種口徑外，DSG還宣稱正在研製另外3個項目的更大口徑的MEA彈，包括：14.5mm至27mm的大口徑機槍彈和小口徑炮彈項目，30mm至57mm的小口徑炮彈項目，還有76mm至155mm超空泡炮彈項目。這3個項目的用途都一樣，可用於水面艦艇攔截水下的魚雷或其他水下威脅，或在水下武器平臺（如無人潛艇）上向低空飛行的目標進行攔截或攻擊，且公佈了不同口徑的試驗型彈頭的照片。但從宣傳文字的描述中發掘信息，很可能DSG不是準備生產所有這數十種口徑的MEA彈，而是在三類範圍內進行廣泛的試驗，最後只選定最優的方案來生產和銷售。
大口徑的MEA彈攔截魚雷的示意圖
水下無人潛艇使用MEA彈藥攻擊低空目標或水下目標的示意圖
另外，水下彈藥的射程其實是受到水深的影響的。比如俄羅斯所公佈的PSP彈的有效射程，在5m水深為25m，20m水深時為18m，而DSG/IT&T公佈的MEA彈的水下有效射程是在哪個水深測定的，暫時還末知道。我們還會繼續關注DSG MEA彈的發展。
校對：王曉濤 魏開功
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