枪管污染和发热对狙击步枪射击精度的影响

艾 川,周 峰,王敏祥

(重庆建设工业(集团)有限责任公司,重庆 400054)

射击精度是射击密集度和射击准确度的总称[1]。通常用射弹散布角度来评价高精度狙击步枪的射击密集度,现代高精度狙击步枪的射弹散布角度指标通常要求不大于1′。影响射弹散布的因素较多,其中由于射击引起的枪管内膛污染和温度升高对射击精度性能的影响是用户在日常应用中最常见和最关注的问题。

目前,未见对高精度狙击步枪枪管在不同污染状态的射击精度性能研究。顾祖成等[2]对典型小口径步枪枪管系统冷热枪状态差异进行了三维有限元分析,发现热载荷是影响枪管系统变形的主要原因,而枪管系统的变形又是影响射击精度的重要因素。文献[3-8]以小口径步枪为研究对象,进行了燃气生成速率与弹丸初速关系、冷热枪状态下枪弹相互作用的分析及试验,结果表明由于枪管温度升高导致弹丸挤进过程和枪管弯曲量均发生改变,从而影响弹丸出膛口的姿态。同时,由于身管变形影响瞄准基线,导致小口径步枪在连续射击150发(1个弹药基数)后出现明显的热偏现象。上述文献都是针对小口径自动步枪进行的研究,武器射频达到600 r/min,在20 ℃常温环境下连续射击150发后,枪管膛口温度可达434.1 ℃,空冷3 min后仍高达256 ℃[3],温升较大。而现代高精度狙击步枪普遍采用非自动原理,射频低;1个弹药基数通常为25发,射弹量也较小,连续射击温升较小。目前针对采用非自动原理的高精度狙击步枪进行冷热偏射击精度性能的研究相对较少。仅于洪有等[9]设计并进行了某型7.62 mm高精度狙击武器冷热枪在50 m射距处的射击精度试验,分析出冷、热枪管射弹散布服从2个不同的正态总体分布,存在不能忽略不计的冷、热身管散布偏差量。该试验采用人工操作枪支瞄准目标进行射击,存在一定的瞄准和操作误差。

本文以某型7.62 mm高精度狙击步枪为对象,为消除人为瞄准误差和操作误差,在精度射击实验台上考察其在100 m射距的射击精度性能,分析枪管由于射击产生的污染和温度升高对射击精度的影响,以期为某型7.62 mm高精度狙击步枪的实战应用提供参考。

1.1 实验环境与装置

为避免射手、气象、地理等外部条件对射击精度造成影响[1],实验设置在室内靶道,射距100 m,室温17.6 ℃,湿度62.1%,气压999.3 hPa。射击精度实验台通过专用接口固定连接狙击步枪的机匣,不与枪管接触,减少周边零件结构对枪管温度场分布的影响,避免枪管出现径向轴心的不均匀偏移[10],进而影响射击精度。这种固定方式也符合某型7.62 mm高精度狙击步枪枪管浮置式设计的力学特性。拆除护手,使用胶带将热电偶固定在枪管高压区外壁,保证测温准确与及时,热电偶采用k型传感器,测温设备测量误差±1 ℃。实验装置安装方式如图1所示。

图1 实验装置安装Fig.1 Installation of experimental device

1.2 枪管污染实验方案

实验前,将枪、弹在室温下恒温2 h。使用棉纱将枪管清理干净后进行干净状态枪管射击精度实验。每射击1发,均清洁一次枪管内膛,待枪管冷却至接近室温后再射击下一发,共射击10发。然后连续射击1个弹药基数25发,不清洁枪管内膛,待枪管冷却至接近室温后进行污染状态枪管射击精度实验。每射击1发,不清洁枪管内膛,待枪管冷却至接近室温后再射击下一发,共射击10发。记录每发射击前枪管温度和射击后弹着点坐标。使用内窥镜对枪管内膛污染状态进行拍摄。

1.3 枪管发热实验方案

冷枪管实验方法与干净状态枪管实验相同。热枪管射击精度实验前,先连续射击1个弹药基数25发,射击方式参照狙击步枪在部队进行连续射击时的操作要求:射击间隔10～15 s,6 min内完成。然后在3 min内清洁枪管内膛,随即开展热枪管实验,每射击1发,均清洁一次枪管内膛,待枪管冷却至接近热枪管实验第一发射击前温度时,再射击下一发,共射击10发。记录每发射击前枪管温度和射击后弹着点坐标。

1.4 枪管污染与发热耦合作用实验方案

干净&冷枪管状态实验方法与干净状态枪管实验相同。污染&热枪管状态射击精度实验前,先连续射击1个弹药基数25发,射击方式与1.3节相同。射击完成后不清洁枪管内膛,随即开展污染&热枪管实验,每射击1发,不清洁枪管内膛,待枪管冷却至接近污染&热枪管实验第一发射击前温度时,再射击下一发,共射击10发。记录每发射击前枪管温度和射击后弹着点坐标。

2.1 枪管污染实验结果

枪管不同射弹数内膛污染程度如图2所示,白色亮点即为射击后留下的杂质。可以看出,射击1发后,枪管内膛就会被污染,射击25发后污染最严重,内膛挂铜状态无明显变化,“覆铜”现象不明显。

图2 枪管内膛污染Fig.2 Barrel bore contamination

干净状态和污染状态的枪管实验数据分别如表1和表2所示,表中t0为射击前枪管温度。表1中,10发弹全数散布圆直径为3.49 cm;表2中,10发弹全数散布圆直径为4.44 cm。

由表1和表2可知,10发弹全数散布圆直径最大为4.44 cm,换算为射弹散布中心差角为1.53′,散布稳定,数据可信;对比计算可得干净与污染状态平均弹着点坐标距离值为0.61 cm,换算为射弹散布中心差角为0.21′,约为散布指标要求的1/4,表明狙击步枪在发射1个弹药基数,枪管产生污染后,射击准确度无明显变化。

表1 干净状态实验数据Table 1 Experimental data of clean condition

表2 污染状态实验数据Table 2 Experimental data of contaminated condition

按高精度狙击步枪射击密集度计算方法,将第1～3发设置为第1射弹组、第4～6发设置为第2射弹组、第7～9发设置为第3射弹组,构成连续3组,计算每组(即3发为1组)的全数散布圆直径即为射击密集度,记为D100。对实验数据进行射击密集度计算,结果如表3所示。

表3 不同污染状态射击密集度Table 3 Firing intensity in different contaminated conditions

通过表3所示,狙击步枪发射1个弹药基数,枪管产生污染后,射击密集度基本无变化,且在不同污染状态时的射弹密集度3组平均值和单组值D100均满足≤2.9 cm,即满足射弹散布角度≤1′的指标要求,表明狙击步枪精度稳定性较高。

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2.2 枪管发热实验结果

冷枪管状态实验数据如表1所示。连续射击25发过程中枪管温度测试结果如图3所示。可以看出,在连续发射1个弹药基数后,枪管发热明显,温度升高约44 ℃,但显著低于小口径自动步枪[3]。射弹量在20发以内时,温度呈线性稳定上升,每射击一发,温度升高约2 ℃。当射弹量超过20发,温度上升到58 ℃以上后,由于枪管温度与环境温度差异较大,枪管降温较快,受射击频率影响,枪管温升出现较大波动。

图3 枪管温度Fig.3 Barrel temperature

热枪管状态实验数据如表4所示。10发弹全数散布圆直径为3.40 cm。

表4 热枪管实验数据Table 4 Experimental data of hot barrel conditions

对比表1和表4,计算可得冷枪管与热枪管状态平均弹着点坐标距离值为0.41 cm,换算为射弹散布中心差角为0.14′,不足散布指标要求的1/7,表明狙击步枪在发射1个弹药基数,枪管温度升高后,射击准确度无明显变化。按2.1节的方法对实验数据进行射击密集度计算,结果如表5所示。

表5 不同温度状态射击密集度Table 5 Firing intensity at different temperature conditions

由表5可知,狙击步枪在发射1个弹药基数,枪管温度升高后,射击密集度无明显变化,且在不同温度状态时的射弹密集度3组平均值和单组值D100均≤2.9 cm,即满足射弹散布角度≤1′的指标要求,表明狙击步枪精度稳定性较高。

2.3 枪管洁净与发热耦合作用实验结果

干净&冷枪管状态实验数据如表1所示。污染&热枪管状态实验数据如表6所示。10发弹全数散布圆直径为3.13 cm。

表6 污染&热枪管实验数据Tab.6 Experimental data of contamination & hot barrel conditions

由表1和表6计算可得干净&冷枪管与污染&热枪管状态平均弹着点坐标距离值为1.04 cm,换算为射弹散布中心差角为0.36′,约散布指标要求的1/3,表明狙击步枪在发射1个弹药基数,枪管污染&温度升高后,射击准确度无明显变化。

按2.1节的方法对实验数据进行射击密集度计算,结果如表7所示。

表7 枪管洁净与温度耦合作用射击密集度Table 7 Firing intensity of barrel cleanliness and temperature coupling

如表7所示,狙击步枪在发射1个弹药基数,枪管污染&温度升高后,射击密集度无明显变化,且在不同洁净和温度状态时的射弹密集度3组平均值和单组值D100均满足≤2.9 cm,即满足射弹散布角度≤1′的指标要求,表明狙击步枪精度稳定性较高。

本文以某型7.62 mm高精度狙击步枪为研究对象,设计并进行了枪管污染和冷热状态实验。通过对实验数据进行分析,得到以下结论:

①发射1发枪弹,枪管内膛就会被污染,发射25发枪弹后,污染明显,但无明显“覆铜”现象。

②连续射击25发枪弹后,枪管温度升高约44 ℃,升温过程平稳,每射击一发,温度升高2 ℃左右。

③连续射击25发枪弹对枪管造成的污染和发热不会对100 m射距处的射击精度产生明显影响。用户不需要在1个弹药基数内频繁擦拭枪管,也不需要分别在冷、热枪管状态下进行射校矫正。

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