为什么步枪子弹尖手枪子弹圆？让我们从科学的角度剖析

子弹的历史

火药是咱们老祖宗的四大发明之一，大约在公元9世纪就已经有书籍记载了黑火药的制作方法。火药做出来并不只是为了过年放爆竹听个响儿，世界上第一门火炮在公元12、13世纪就由宋朝军队用于实战，随后不久宋军中出现了更方便携带的手铳，这就是最早的枪。

现在你应该明白了：不仅火药是咱发明的，连枪、炮和多管火箭炮也都是咱最早发明的。

差不多也在13世纪，火药、火炮和手炮的技术被阿拉伯的倒爷们带到欧洲。要知道一千多年来欧洲大小国家之间一直战事不断，于是到了14世纪，这种厉害的武器在欧洲迅速普及开来。

宋元时期的手铳与瑞士的手炮

最早的炮弹枪弹是用石头做的圆球球，大约是因为发现石球容易碎裂，破甲能力差，于是渐渐改为更加昂贵的金属球。目前已知的有些是铸铁的，也有是用更重的铅铸造而成。

使用铅弹的好处是它更软，可以从枪口牢牢地塞进去并且紧贴火药，这样火药在燃烧时漏气少，子弹可以获得更多的动能，从而拥有更远的射程和更大的杀伤力。这个原理一直到今天依然有效。

圆球子弹的进步用了300多年的时间，直到公元19世纪，一个叫亨利的法国步兵军官发明了膛线，其后才出现了带尖头的非球形子弹。

手枪子弹与步枪子弹

如果你是一个枪迷，会知道子弹五花八门分许多种，一般来说，手枪子弹与步枪子弹最大的不同在于弹头形状。这一方面受制于子弹在飞行过程中的空气动力学，同时还取决于子弹最主要的功能——攻击。

手枪子弹与步枪子弹外形不同

但是一味以外形来判断子弹到底是适用于手枪还是步枪，这并不十分准确，因为有许多步枪或看起来像是步枪的枪支，它也可以使用手枪弹。比如下图的温彻斯特Wildcat 22就是采用了一种Ruger 10/22旋转弹鼓，可以安装10枚.22口径的手枪子弹。

Wildcat 22内置10发手枪弹

同样地，许多卡宾枪也采用手枪子弹，比如GMR-15和KPR7 9mm卡宾枪采用的都是9mm手枪子弹，这一点你从它们细细的弹匣就可以很容易地分辨。

卡宾枪大多采用手枪弹用于近战

手枪子弹与步枪子弹的区别在哪里？

通过前面一节的介绍，你或许知道了不能“以貌取弹”，因为有许多步枪也可以使用手枪子弹，并且有些枪支它长得像步枪，但却只能使用手枪子弹。这到底是为什么呢？手枪子弹与步枪子弹的区别究竟在哪里？

这是个科学问题，属于物理学范畴。因为这两种子弹最大的区别在于速度。

步枪子弹的装药量大，弹丸的出膛速度快，并且在飞行的过程中大多超过了音速，因此步枪子弹大多设计成尖头的。而手枪主要以近身防御为主，枪身短，子弹里的火药相对少一些，弹丸出膛速度比步枪要低得多，因此手枪子弹大多做成圆头的，有些干脆做成平头或其它形状。

手枪子弹

速度与形状的关系

子弹在空气中飞行，空气是流体，所以子弹在飞行的过程中需要克服空气这种流体扰动带来的阻力。

当你以正常的速度行走时，空气阻力对你行进的速度几乎不会造成影响，但是像博尔特那样的短跑运动员或者速度滑冰选手就不能不考虑空气阻力了，他们行进的速度非常快，需要想方设法减少不必要的阻力。

子弹的速度更快，弹头在空气中飞行时会通过压缩前方的空气形成声波激波。下面这张亚音速飞行的子弹，我们可以清晰地看到弹头前方被压缩的空气波以及尾部的湍流。

亚音速子弹受空气的影响

子弹的速度未达到音速时，无论它选择什么形状，其前端受到的空气压力都是差不多的，不同在于空气摩擦力的大小。

如果子弹的表面足够光滑，并且弧线是连续的，它与空气之间的摩擦力就小；与此同时，子弹的表面积越小，它与空气的接触面积就越小，摩擦力也更小。我们知道在相同体积下球体的表面积最小，所以手枪子弹的前端大多是半球形或抛物线形。

亚音速子弹通常采用光滑球面或抛物面

而当子弹的速度大于音速时，情况会发现改变。子弹的尖部会与激波相重叠，这时候声波的震动会对子弹运动造成干扰，这种现象在空气动力学中被称为弓震。为了将激波震动的干扰减到最小，需要使运动物体的头部有一个尖角，于是球体的头部就变成锥体的尖端。

左图为1.9马赫子弹，右图为跨音速飞机造成的激波

超音速飞行的物体（包括步枪子弹和战斗机）头部的设计涉及非常复杂的空气动力学计算，并且其形状还与跨音速飞行状态以及最高马赫数等等相关联。即便有丰富的理论和数学公式做支撑，设计师依然需要依赖大量风洞进行验证，以确定最后的形状。

球面钝头切线鼻锥轮廓

一般来说，大部分步枪子弹头的形状基本符合德国数学家及空气动力学家沃尔夫冈·哈克通过数学推导出的鼻锥模型，在超音速状态下，这种尖端受到的空气阻力相对要小。

步枪子弹大多符合哈克模型

完美的子弹头是怎样的？

按照哈克的理论，他认为在空气中受波阻力最小的形状应该是两头尖尖的梭形，其锥体长度与底部直径比约为5:1，也就是说梭子的总长度与其直径比为10:1，这种形状被称为Sears-Haack体。

Sears-Haack body

很显然子弹头没办法做成这样，一方面它太长，同时如此尖的底部装在弹壳里，火药气在将其推出枪膛的过程中很难发挥效率。而如果我们截取其一半，子弹平坦的底部在飞行的过程中又会形成涡流。我们知道涡流是流体拖曳作用的一个主要因素，你可以在上面两张子弹飞行的照片上找到它们的痕迹。

设计师们通过将弹头后部内收一定的角度，形成一个“船尾”，这样既解决了火药推进效率的问题，又同时将空气涡流减到最小。这样的弹头更加细长、速度更快、弹道也更稳定，是狙击手的最爱。

部分狙击子弹的弹头，它们都靠“船尾”减少空气湍流

为什么手枪不用步枪子弹？

你可能会问，既然步枪的子弹可以更快、打击更远距离的目标，为什么手枪不能使用步枪子弹呢？那样火力不是更强吗？

尽管谁都知道“一寸长一寸强”，但作为一种防御性武器，手枪是科学与杀伤力相妥协的产物。

为了便于携带，能在关键时刻快速投入战斗，手枪不能做得跟步枪那样长，其重量也受到严格限制。短的枪管决定了子弹不能太大，因为更多的火药无法在枪管里烧完，一方面造成浪费，同时也无法为弹头提供更多推力。与此同时，手枪的弹匣装在手柄里，更大的子弹需要更大的弹匣，弹匣太大你的手就无法握住枪柄。

另一个原因是，手枪属于近战武器，它的枪管短瞄准基线短，你很难打准远距离的目标。因此手枪的作战距离基本上在50米以内，更多时候射击目标只有10~30米远。因此手枪子弹需要做的并不是飞得多快打得多准，而是在最短的时间内做出反应、出枪、击发，使目标失去还手的能力。

总结：

由于需要攻击远距离目标，步枪子弹需要更高的速度和更大的动能，它更多地以超音速飞行。为了克服飞行过程中的空气阻力和超音速带来的激波震动，步枪子弹通常被设计成细长的尖头形状。

狙击步枪子弹

相比于步枪子弹来说，手枪子弹在短距离内拥有更多优势。通常情况下手枪弹更短更小，由于不需要考虑超音速飞行带来的复杂空气动力学问题，手枪弹可以有各种形状，甚至被制成空心子弹，以使其在目标体内翻滚开花，造成更大创口，使目标快速失能。