换弹不换枪的DSG多环境弹——超空泡水下步枪弹

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在2011年美国国防工业协会（NDIA）举办的年度步兵轻武器系统研讨会上，一家名为防务和安全集团（Defense & Security Group ，简称DSG）的挪威公司展出了一种水下枪械的专用弹药，并将其命名为多环境弹药（Multi-Environment Ammunition，国外一般简称其为MEA），大概意思是指既可以在空气中发射，也可以在水底下发射，甚至可以从水中向空中射击或从水面向水底下射击这多种环境条件中使用。

2011年DSG在NDIA轻武器年会上展出的3种口径的MEA弹

3种口径MEA弹弹头特写

当时俄罗斯已经装备水下枪械多年了，最早是从苏联时期就已经生产和装备的APS水下突击步枪和SPP-1水下手枪，但这两种武器所使用的箭形弹只适用于水底下发射，在水面上虽然也可以使用，但射程太近精度太差，只能用于近距离应急，而且枪弹太长、后坐力也太大。所以APS水下步枪因为用途有限及其他固有缺陷而没有大量生产，苏联海军的特种部队更倾向于让潜水人员携带SPP-1手枪用于水下战斗，并同时携带一支AK74步枪用于水面战斗。

再后来俄罗斯时期虽然研制了既能发射水下步枪弹又能发射普通步枪弹的ASM-DT两用突击步枪。但该枪的缺点是机匣太长，不得不缩短枪管来避免全枪过长，使得ASM-DT的全长与AK74接近但其水上战斗效能只和AKS-74U相近，而且每次改变发射弹种时都比较麻烦。因此在2005年俄罗斯又研制出一种与5.45x39mm步枪弹尺寸相同的水下步枪弹，称为PSP弹，而发射5.45mm PSP弹的两栖步枪可以大大缩短机匣长度，而保留较长的枪管长度。

APS水下步枪的弹匣体积很大

由于全弹长度缩短，因此发射5.45mm PSP弹的ADS两栖步枪的弹匣尺寸变得比较“正常”

而DSG公司推出的MEA弹，实际上就与5.45mm PSP弹一样，其全弹尺寸与现役弹药是一样的，但不同的是，5.45mm PSP弹只是外形与普通的5.45x39mm步枪弹相同，但弹头依然采用箭形弹设计，只是把弹头缩进弹壳里，因而发射药的容量也要小得多。所以5.45mm PSP弹的水面作战效能仍然比较低，只适用于近距离战斗。

而DSG的MEA弹不仅外形尺寸与普通步枪弹一样，而且其弹头长度也与普通弹相同，因此弹壳内可容纳正常的发射药量，更重要的是，MEA弹是采用线膛枪管发射的，因此其水面以上的作战效能就与常规步枪弹相近。因此比起5.45mm PSP弹，DSG的MEA弹才是真正的两栖步枪弹。

使用这种弹药的特种部队潜水作业人员，只需要携带一支步枪，就能在水底下向敌方潜水人员攻击，当浮出水面后，不需要作任何转换，就能用同一支枪同样的弹药直接与水面上的敌人交火。而且如果潜水人员发现预定的上浮位置有敌人的武装人员，还可以直接在水底下向水面上的敌人射击。或反过来，在水面上向水底下的敌人射击。

穿过两种介质射击，这是DSG MEA弹最重要的特点。

苏联/俄罗斯的水下枪弹采用箭形弹的原因，是因为水的密度是空气的800倍，而且水不可压缩。在一些电影中会有水面上的人向潜水的主角开枪射击，主角在“枪林弹雨”中拼命游出弹雨的覆盖区域。但事实上根据试验，常规枪弹在水底下射程只有不到2m，有些甚至半米不到，弹头就完全失去动能或者碎裂。所以潜到2m以下就完全不用惧怕水面的枪械射击。而采用滑膛枪发射的箭形弹就可以在水底下定向飞行较远的距离，即使只有几米远，但如果敌对的潜水员只有刀子的话，自己手上有一把水下枪械就占据压倒性优势。

改变设计思路，由箭形弹方案走向超空泡技术

而DSG公司研制的MEA弹却不是使用箭形弹的设计，而是采用了超空泡技术。因此DSG MEA弹就具有与常规枪弹尺寸相近的弹头，而且可以在线膛枪管上发射，通过自旋稳定，在空中飞行时弹道性能也与常规弹药相近。而且由于弹头质量比箭形弹要轻得多，因此其射击时的后坐力也与常规枪弹相近，不会像俄罗斯的箭形弹那么大。

此外，运用流体力学原理来稳定水下弹道的俄罗斯箭形弹的初速只有每秒300多米，而DSG MEA弹的初速也和常规步枪弹一样可达每秒800多米以上——当然，要自然形成超空泡，除了特殊的弹头设计，也需要较高的行进速度，二者缺一不可。

超空泡（Supercavitating）现象是瑞士科学家丹尼尔·伯努利于1738年发现的一种物理现象，即在同一流体系统（如水流、气流）中，物体运动速度越快，流体对物体表面产生的压力就越小，同时水的沸点也会随着压力减小而降低。如果物体相对速度增加到一定程度，即使是在常温下，物体表面的一部分水随着压力的减小会由液态转化为气态并由此产生空泡。超空泡就是这种空泡的一种极端形式。如果利用这种超空泡效应，通过物体尖端的特殊外形设计或是增加专门的气泡生成装置，在物体外表形成一层气泡包裹住其表面，就能极大地降低液体在该物体上的摩擦阻力，使该物体可以在水下保持较高的速度。

超空泡技术在历史上的应用

其实早在1960年代末，前苏联就已经通过一个名为“暴风”的研究项目研制出了超空泡原理的高速鱼雷，在“暴风”项目中试制出了多种原型，最终成功的是1972年研制而成的M-5型，并在1978年定型为VA-111鱼雷。后来德国在2004年和伊朗在2006年也分别宣称他们也研制了同样的高速鱼雷。

由于鱼雷太大太重，所以很难依靠特殊的尖端设计和高速行进来自然产生超空泡，但也正因为体积足够大，所以这些超空泡鱼雷都是通过人工通气的办法来产生超空泡的。比如VA-111就是在头部安装有火箭发动机，其燃气通过鱼雷头部的一个超空泡发生器形成超空泡。但对于体积较小的枪弹，显然无法安装专门的超空泡发生器，但其本身的行进速度又比较高，所以就可以采用特殊的尖端形状设计来自然产生超空泡。

超空泡原理示意图

VA-111超空泡鱼雷的示意图

VA-111鱼雷及其头部的超空泡发生器特写

不过最早研究自然产生超空泡高速射弹技术的其实不是挪威人，而是美国人。早在1994年，美国海军就在进行一项名为RAMICS的快速机载扫雷系统研究项目，通过在直升机上用小口径机炮向海面下发射超空泡射弹来摧毁水雷。在2000年，RAMICS的实弹射击试验取得了成功。不过当时美国人还没有计划在步兵轻武器上应用这项技术。

RAMICS系统的机炮

DSG MEA弹在水下“飞行”时的3D示范图

DSG公司的“换弹不换枪”方案

而挪威的DSG公司，则把这种超空泡技术应用到轻武器上，研制出了超空泡步枪弹（Supercavitating Rifle Ammunition，所以国外有些资料也把DSG的MEA弹称为SRA弹）。他们的宣传口号就是“换弹不换枪”，比如，像海豹突击队如果打算通过水下渗透的方式登上敌人占领的船只或石油平台并将其制服（即所谓的VBSS任务），这些潜水员只需要携带他们原本装备的枪械如M4A1、MK18或HK416等，不需要对枪支作出任何改装就能直接发射这种弹药。如果在水下向敌人接近的时候发现对方也有潜水人员，可直接用枪向其射击，如果发现预定登船位置有哨兵，不用浮出水面也可向其射击，当爬上船后，也不需要更换武器和弹药就可直接与敌人战斗。

不需要对现役武器作任何改动就可直接发射MEA弹

此外，DSG的超空泡MEA弹还具有低角度穿过不同界质的能力，常规枪弹如果以非常低的射角从水面上把枪弹射进水中，就会产生跳弹。而DSG的MEA弹在波涛汹涌的水中其入射角可低至2度，在平静的水面则为7度，都不易产生跳弹。弹头入水后，将继续沿其原定的方向继续在水下“飞行”而不会发生偏转。唯一需要注意的是，如果从水面向水下射击时，射手必须考虑光学折射来调整他的瞄准方向。以20度角的淡水水面视角为例，光学折射率大约为1.333度。所以射手的瞄准方向要偏过这1.333度才有可能命中目标。反之，从水底向水面目标射击时也一样。

不过美国政府对国防产品是有一定的地域保护政策，军方不能采购完全在国外生产的武器装备，而必须有一定比例的零部件或工序在美国进行。所以1988年比利时FN公司获得美国陆军的M16A2供应合同时，是由FN公司在美国开设的工厂（FNMI）来生产的。同理，意大利伯莱塔公司的92F手枪中标美国的XM9项目后，也是在美国设立工厂来生产M9手枪的。所以挪威DSG公司在2011年展出了MEA弹技术后，就急忙在美国寻找合作方。于是2012年NDIA举办的联合装备展览会上，一家名为PNW轻武器公司（PNW Arms）美国本土公司就和DSG公司一起搞了个展台，来展示在美国生产的多环境超空泡步枪弹。在北美销售的MEA弹，就是由这家PNW公司来生产。

2012年在NDIA轻武器年会上PNW公司的MEA弹展台。屏幕里反复播放普通的HK416或AR-15

DSG MEA弹目前共有3种通用的口径。最早生产的是7.62mm NATO口径，可能是在尺寸较大的中口径全威力步枪弹上进行超空泡试验比较稳妥。当技术成功后，就推出了5.56mm NATO口径的MEA弹。因为像海豹突击队之类的单位如果需要潜水作战，更倾向于携带、使用这种口径的枪械。同时，DSG又研制了另一种北约通用口径12.7mm NATO弹（美国的0.50 英寸BMG口径）。

DSG MEA弹主要有3种弹种。一种是普通的实心铜弹，被称为通用超空泡弹（General Purpose Supercavitating，简称GPS弹）；另一种采用弹头前半截为钢、后半截为铜的复合结构，则被称为双弹心超空泡弹（Dual-Core Supercavitating，简称DCS弹），所谓的双弹心其实就是复合弹心的意思；第三种也是与第二种结构相似的复合弹心，但前半截的材料改为钨合金，而且形状与DCS弹也稍有不同，这种则称之为穿甲超空泡弹（一般简称APS弹）

左边两枚为实心铜材结构的GPS弹，右边为前后两截结构的DCS弹

7.62mm NATO MEA弹的DSC弹头

7.62mm NATO MEA弹的APS弹头

一次试验中两名射手使用G3步枪在低角度射击放置于水下约6、7m深处的6mm钢板。

不过PNW公司对MEA弹的推销工作似乎并不怎么顺利，为特种部队研究装备的美国海军水下作战中心虽然在对DSG MEA弹进行试验和探讨，但并没有下决心进行装备定型。现在一家叫“国际贸易和技术”（全称International trade and technologies，简称IT&T）的军火商接手了DSG MEA弹在北美的销售工作，而DSG和IT&T所介绍的最新的MEA弹在外形结构上又有了新改变，商业宣传称这种弹型采用了一种获得专利的新技术，并注册为Cav-X™。所以DSG MEA弹可能还存不完善的地方，正在边推销边改进。另外，最新的DSG MEA弹还增加了新弹种，其中7.62mm NATO MEA弹增加了亚音速弹（简称SSP弹），5.56mm NATO MEA弹则增加了穿甲弹和亚音速弹，而12.7mm NATO口径的MEA弹也增加了一种带可分离弹托的次口径穿甲弹（简称APSX弹）。

12.7mm NATO口径APSX次口径穿甲弹的弹头（含弹托）

根据IT&T提供的信息，7.62mm NATO超音速MEA弹的水下有效射程为20-22m，水上有效射程为1 100m；亚音速MEA弹的水下有效射程为12-14m，水上有效射程为600m。至于5.56mm NATO超音速MEA弹的水下有效射程为10-11m，水上有效射程为800-1 000m；亚音速MEA弹的水下有效射程为12-14m，水上有效射程为600m。12.7mm NATO口径MEA弹的水下有效射程为60m，水上有效射程为2 200m。另外，穿甲弹的水下射程约为其他弹种的1.5-2倍左右。

此外，除了已经在生产和销售的5.56mm NATO、7.62mm NATO、12.7mm NATO这3种口径外，DSG还宣称正在研制另外3个项目的更大口径的MEA弹，包括：14.5mm至27mm的大口径机枪弹和小口径炮弹项目，30mm至57mm的小口径炮弹项目，还有76mm至155mm超空泡炮弹项目。这3个项目的用途都一样，可用于水面舰艇拦截水下的鱼雷或其他水下威胁，或在水下武器平台（如无人潜艇）上向低空飞行的目标进行拦截或攻击，且公布了不同口径的试验型弹头的照片。但从宣传文字的描述中发掘信息，很可能DSG不是准备生产所有这数十种口径的MEA弹，而是在三类范围内进行广泛的试验，最后只选定最优的方案来生产和销售。

大口径的MEA弹拦截鱼雷的示意图

水下无人潜艇使用MEA弹药攻击低空目标或水下目标的示意图

另外，水下弹药的射程其实是受到水深的影响的。比如俄罗斯所公布的PSP弹的有效射程，在5m水深为25m，20m水深时为18m，而DSG/IT&T公布的MEA弹的水下有效射程是在哪个水深测定的，暂时还末知道。我们还会继续关注DSG MEA弹的发展。

校对：王晓涛 魏开功

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