你知道那些膛口装置是怎么工作的吗？

以下为正文：

在欣赏枪械美图的时候，我们总能看到现在的枪口都会装上各种花里胡哨的膛口装置，最常见的应该就是定制的制退器和消声器了。那么这些膛口装置究竟在发射过程中是如何工作的呢？想要知道这些膛口装置是如何起作用的，就要知道弹丸从出膛瞬间到膛内火药燃气排空这个过程中发生了什么。

没有安装任何膛口装置的手枪击发后形成的膛口流场

在学术上，一般将指弹丸从出膛瞬间到膛内火药燃气排空这个过程称之为中间弹道。研究这个过程中弹丸的运动、受力状况以及火药燃气流场变化的学科叫做中间弹道学。这个学科早期归属于内弹道学，直到上个世纪60年代以后，中间弹道学迅速迅速发展，形成一门独立的学科。

中间弹道过程大致可以分为初始流场（弹丸出膛前由弹前激波形成的气流区）、火药燃气流场（弹丸出膛后火药燃气在膛口外形成的早、中期气流区）、膛口冲击波远场（火药燃气不再对弹丸作用后的气流区）和膛口气流脉冲噪声场4个部分，今天我们着重讲火药燃气流场，也就是火药燃气对弹丸影响最显著的气流区。

火药燃气流场典型流谱。1.瓶状激波，4.火药燃气冲击波，5.冠状冲击波，7.冠状气团，8.弹丸9.马赫盘，12.脉冲噪声波和各种弱扰动波

从弹丸出膛瞬间到膛内气体流空这段时间形成的膛口流场称之为火药燃气流场。弹丸出膛瞬间，火药燃气开始从弹底外泄，形成火药燃气冲击波向周围扩散（下图中的），更多的火药燃气紧随其后，推动冲击波前进。而后火药燃气在弹丸后方形成一个瓶状激波（下图中的），瓶状激波所包含的区域为超声波气流区。之后弹丸穿过马赫盘（超音速和亚音速的分界点），进入冠状气团，马赫盘外的气流降为亚音速（下图中的）。随着冲击波远离膛口，冠状冲击波形成（下图中的），然后弹丸穿过冠状冲击波进入外弹道，而膛口流场开始衰减，开始进入膛口冲击波远场（下图中的）。

火药燃气流场的产生过程（高速阴影照片）

在实际发射过程中，火药燃气不会在膛内完全燃烧殆尽，大量的可燃气体会随着弹丸出膛后进入大气中，由于瓶状激波和马赫盘的存在，这些火药燃气经过这些区域后容易被点燃形成膛口焰。（这里解释一下激波的意思，激波可以理解成高度压缩的气体，经过激波后压强、温度都会骤升，这也是为什么火药燃气容易被激波点燃的原因）

7.62mm弹道枪膛口焰的积累图片

在中间弹道学中，膛口焰按照产生的时间顺序分别为前期焰、初次焰、膛口辉光、中间焰、二次焰。其中初次焰、中间焰和二次焰是消焰器的主要消除对象。初次焰是弹丸离膛后火药燃气燃烧形成的可见光，中间焰是火药燃气经过瓶状激波和马赫盘后的低速、高压、高温区被引燃产生的火焰。二次焰则是火焰燃气在与周围空气混合后被中间焰等点燃行程的燃烧区。

膛口焰的形成过程。（a）前期焰（b）初次焰（c）膛口辉光（d）中间焰（e）二次焰

不难看出，轻武器的中间弹道过程是短暂而又迅速变化的，并且中间弹道会直接影响到弹丸在外弹道的表现，所以安装任何膛口装置都会对精度造成影响，也就是降低了绝对精度。但是为什么现在会出现安装消声器或膛口制退器会增加射击精度这样的说法呢？原因很简单，安装这些膛口膛口装置固然降低了绝对精度，但是它增加了射手对轻武器的可控性。这句话在大口径武器上体现的淋漓精致，在从扣动扳机开始到弹丸飞出膛口大约需要零点零几秒，如果大口径武器没有安装膛口装置，在内弹道过程中如果射手因为害怕后坐力和巨大的膛口噪声，或者因为巨大的后坐力破坏了射击一致性，那么就不会命中预定的目标。安装膛口装置减小了这些外在因素对射手的影响，提高了射手对武器的控制能力，自然射手就能打出更好的成绩。

巴雷特大口径狙击步枪射击瞬间，.50步枪的后坐力是不容小觑的，但是在制退器的作用下，.50BMG的可感后坐仅相当于12号霰弹枪

对于轻武器而言，膛口装置主要有制退器、减跳器、消焰器、消声器这几类膛口装置，这些膛口装置的名字直接表明了它们的作用。在介绍这些制退器之前，笔者要先说一个东西：枪口倒角。我们在观察Remington 700或者其他不带膛口装置的狙击步枪时，会发现膛口并不是平整的，靠近枪口处是凹下去的，这个便是枪口倒角。枪口倒角是为了保护枪口直接和外界发生触碰，如果枪口内膛或者靠近枪口的膛线被破坏，那么中间弹道便会发生变化，进而影响到外弹道。当然，枪口倒角的保护作用也是有限的，所以即使有枪口倒角也需要对武器小心爱护。

高精狙特写，注意近枪口处是凹下去的，这便是枪口倒角

消焰器

我们最常看到的膛口装置应该就是消焰器了。从上面的描述中，我们已经明白，膛口焰的主要产生原因是因为高速高压的激波将部分未完全燃烧的火药燃气点燃。那么只要破坏激波，或者不让激波形成，便能够减小膛口焰的产生几率。

装有锥形消焰器的7.62mm弹道枪发射时的高速阴影图片

锥形消焰器和圆柱形消焰器让火药燃气提前在消焰器里膨胀，让部分火药颗粒在消焰器里燃烧，能有效降低膛口压力和温度，弹丸出膛后火药燃气沿枪管轴线的速度较高，形成的瓶状激波较弱，马赫盘的强度低，有利于削弱中间焰。通过这种方法抑制激波的形成，这两种消焰器可以降低初次焰和膛口辉光的形成几率。但是锥形消焰器的锥度和圆柱形消焰器的截面又不能太大，否则气体膨胀后速度更快反而更容易形成激波引燃火药燃气。我国使用的95式步枪采用的就是锥形消焰器，只不过由于多了几道加强筋，再加上有点狭长，让一些人误以为它和M16枪族一样是鸟笼消焰器。

95式步枪的喇叭口特写，95式的膛口是精铸成型的，由于质量不高，所以加了几条加强筋保证强度

如果将不同消焰器拼起来，消焰效果岂不是更好？武器设计师也是这么认为的，设计师们将锥形消焰器和圆柱形消焰器组合在一起，先让火药燃气在圆柱膨胀室内得到膨胀，降温降压后的火药燃气再通过锥形消焰器二次膨胀，膛口焰的产生几率进一步降低。比如AKS-74U的“喇叭口”便是这样经典的一个组合。

AKS-74U特写，它的膛口装置是为了配合短枪管（火药燃烧更不完全）采用小口径高初速弹（膛压更高）而诞生的产物，火药燃气先在膨胀室膨胀再通过喇叭口喷出

我们还可以直接通过破坏激波的形成来减小中间焰和二次焰的发生。对了，就是叉型消焰器。实际上，叉型消焰器的内部也有一段锥形通道，让火药燃气提前膨胀降压降温，而后火药燃气被“叉子”分流，从侧面和前面涌出，但是此时火药燃气流场已经被破坏，并减小了从前孔流出的气体量，所以形成中间焰和二次焰的几率大大减小。

叉型消焰器的剖面图，叉型消焰器的内部也有一个锥形口用于让火药燃气提前膨胀

那能不能让叉型消焰器和锥形消焰器组合起来呢？可以。M16枪族（M16除外）便是通过这个思路设计的消焰器。它便是圆锥狭缝组合消焰器。这个拗口的名字又因为它的外形有个大家都熟悉的名称：鸟笼型消焰器。圆锥狭缝组合消焰器取两家之长，内可借锥形口消初次焰和膛口辉光，外可用狭缝破中间焰和二次焰，可谓内外兼修。

装有鸟笼消焰器的AR-15击发后产生的膛口流场的高速阴影镜头

做个小总结，消焰器能有效降低枪口焰形成的几率，减小了射手被发现的可能性，从而提高了射手的生存率。但由于消焰器的存在使得火药燃气的速率增加，导致枪口噪声反而会更大，同时也变相增大了火药燃气对膛口的作用面积（尤其是锥形消焰器）使得武器的后坐力增大。这也不是一味的坏处，比如MG-34的膛口装置，除了消焰功能以外还有助退的作用。

消声器

射击时的噪声主要来源于三个方面：枪械本身机械运动发出的声音；中间弹道过程中冲击波、瓶状激波、马赫盘等高速高压的激波以及火药燃气湍流射流产生的噪声；弹丸超音速飞行时发出的声音。其中，中间弹道产生噪声的响度最大，远超过其他两者，一般在160dB以上，也是消声器的主要作用对象。

我们可以在膛口安装一个膨胀室，让高温高压的火药燃气先在室内膨胀减压，然后再出膛，从而降低膛口噪声。如果只有一个膨胀室，那么效果并不理想，或者说膨胀室想要起到应有的作用，需要将消声器的体积设计的很大，这样反而不利于武器的携行与使用。为了提高效果，我们可以用隔板或者消声碗将消声器内部分隔成多个膨胀室，这样火药燃气经过多个膨胀室多次膨胀，从前孔流出的气体无论是压力还是流速都很低，从而达到降低声音的目的。这就是多腔室消声器的基本原理，现在很多消声器都是基于此原理进行设计的。

消声碗多腔室消声器的内部结构，不知道大家有没有发现靠近膛口的膨胀室是最大的，而后层层就比较密集了，火药燃气最后到达膛口的时候速度和压力降低了很多

涡流消声器是通过膨胀室内的若干膜片，隔离成多个腔室，但和上面的多腔室消声器的原理又有点不大一样。膜片类似一个中间开孔的波浪形，两侧向后翻卷，引导火药燃气沿着膜片运动形成涡流消耗能量，以降低中心部分的压力，延缓火药燃气的流出速度，从而降低膛口噪声。世界上第一个实用的马克沁消声器便是采用这个原理。

涡流消声器剖视图

除了上述两种消声器，还有通过吸热来降低火药燃气能量的吸热损耗消声器和采用多孔消声原理的消声器等等，笔者就不再一一进行赘述了。消声器的原理和种类很多，但千变万幻不离其宗，消声器的目的就是通过降压降速来减小膛口噪声，所以我们还能看到消声器附带的一个作用：消灭膛口焰。

至于制退器和助推器以及减跳器，笔者在之前的什么是后坐力？它和枪口上跳有什么关系？已经提到了它的原理和作用了，就不再这里凑字数了。

装有制退器的弹道枪发射枪弹的高速阴影照片，制退器的作用是将火药燃气引导到两边，不会阻碍激波的形成，所以装有制退器前方和两侧相当于各自形成独立的火药燃气流场，形成的激波很容易点燃火药燃气，产生更加剧烈的膛口焰和更大的噪声

以上便是轻武器大部分膛口装置的原理了，由于本人水平所限，文章内容可能存在事实性错误，希望各位直接指出，不胜感激！最后，谢谢每一位认真读到这里的读者朋友。

参考资料：

《中间弹道学》

《自动武器原理与构造学》

End

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