规范气枪威力测试条件研究

陈六一

(江苏警官学院刑事科学技术系， 江苏南京 210031)

规范气枪威力测试条件研究

陈六一

(江苏警官学院刑事科学技术系， 江苏南京 210031)

气枪发射动力与发射物分离，且储气式气枪的发射压力随射击次数的增加而下降，这使气枪的初始发射条件产生多种组合形式。为了规范涉案气枪威力的测定方法，阐述了气枪的动力形式及气枪发射物的种类，分析了影响气枪威力的多种因素，得出了压缩气体压力、环境温度及弹丸质量和型式是确定气枪威力必要条件的结论。

气枪; 枪口动能; 测试条件

0 引言

按动力方式分类，可将气枪分成弹簧活塞式气枪及储气式气枪[1]；按发射能量是否变化，还可将气枪分成发射能量不变的气枪及发射能量变化的气枪。一些气枪既能发射气枪弹[2]，也能发射球形弹丸；既能发射塑料球形弹丸，还能发射玻璃、陶瓷、钢珠等材质的球形弹丸。当发射能量或弹丸不确定时，同一支气枪在不同的物证鉴定机构或在不同的检验时间或地点检测所得到的枪口动能及枪口比动能不同。对于那些枪口比动能接近致伤力判据的气枪而言，这一不同，可能造成鉴定结论的对立及争议。

1 气枪的种类

1.1 发射能量不变的气枪

1.1.1 弹簧活塞式气枪

人们最早使用的气枪就是弹簧活塞式气枪，其发射过程为：外力压缩弹簧，弹簧伸张推动气缸内的活塞，活塞压缩气缸内的气体形成压缩空气，压缩空气发射弹丸。此类气枪的发射能量取决于弹簧的机械性能、空气压缩量及活塞与气缸的密封程度。一般一副弹簧及气缸密封碗可以发射数千发弹丸。在此寿命期内，可认为弹簧活塞式气枪的发射能量无变化。按外力的类型，又可将弹簧活塞式气枪分为手动型和电动型。

(1)手动型

即利用人体肌肉力量压缩弹簧，使其获得弹性势能。手动型弹簧活塞式气枪按压缩弹簧的方式不同还可分为手拉枪机(套筒)式、枪管下压式、拉杆下压式和拉杆侧压式[3]。

(2)电动型

图1为电动型弹簧活塞式气枪原理图。电机带动一组不完全齿轮变速机构运动，由不完全齿轮带动一个与活塞联在一起的直形齿条向后运动，活塞向后运动的同时压缩弹簧，见图1左，当不完全齿轮与直形齿条脱离啮合时，弹簧被压缩到位；随后，弹簧伸张，推动活塞向前压缩气缸内的空气，压缩空气发射弹丸，见图1右。不完全齿轮的齿数一定，直形齿条向后运动距离也一定，因而弹簧的被压缩量一定，所以电动型气枪每次发射能量一致。[4]

图1 电动型弹簧活塞式气枪原理图

1.1.2 单次泵压式气枪

单次泵压式气枪装有充气装置，每次射击只需“泵”一下气。其特点是威力较小，但由于每次发射的气压一致性好，所以射击精度高，适合作精确射击的比赛用枪，如德国产“4.5 mm瓦尔特LGR标准运动气步枪”[3]便属这类气枪。

1.2 发射能量变化的气枪

1.2.1 多次泵压式气枪

亦装有充气装置，但每次射击需泵多次气(3～4次)，威力随气室内压力的大小而变化，每次射击后需重新泵气才能再次射击。目前常见的自制“排枪”便属于这种类型，如图2所示。

图2 “排枪”

1.2.2 预充气式气枪

预充气式气枪带有可重复使用的储气装置，没装充气装置的，充气需由外接设备完成，使用压缩空气、CO2及氟代丙烷等作为发射能源。储气装置按外形分有潜水瓶气瓶、圆柱形气瓶及充气弹匣。潜水瓶气瓶容量大，可充入几十克至上百克的液态CO2或者一定量的压缩空气，其内部最大压力一般为20 MPa(少数可达30 MPa)，充满气可发射数十至数百发弹丸。潜水瓶气瓶通常兼作气步枪的枪托，如美国产“秃鹰”牌气步枪。圆柱形气瓶容量较大，一般平行安装于枪管下方，在气步枪与气手枪上均有应用。充气弹匣多用于外形仿名枪的气枪上，弹匣形状为弧形或矩形，与被仿枪支弹匣的外形相一致。充气弹匣底部设有充气嘴(与打火机上的类似)。氟代丙烷气罐内的气体可通过该气嘴快速地注入弹匣。

储气装置内的气压随着射击发数的增加而逐渐降低，影响射弹的弹道一致性。为了解决这一问题，一些高档的预充气式气步枪采用恒压装置，以保证气枪具有一致发射力。美国考斯曼公司生产的“本杰明·发现”[5]、德国产范维克鲍C60式等便属于此类气步枪。实现恒压的关键是在高压气瓶与枪膛之间加装二级气室，高压气瓶与二级气室之间设有阀门。每次发射前，高压气瓶内的气体通过阀门注入二级气室，当二级气室内压力达到预定值时，阀门自动关闭，高压气瓶停止注气，使二级气室内获得定压、定量发射气体。当二级气室与枪膛之间的阀门被打开时，二级气室内的气体进入枪膛，发射弹丸。当高压气瓶内的压力等于或低于上述预定值时，“恒压”作用消失。

1.2.3 CO2气瓶式气枪

这里的CO2气瓶是指内含12克CO2的一次性小钢瓶，通常用在气手枪上，见图3。

2 气枪的发射物

通常气枪的发射物按其外形可分为BB弹、气枪弹和箭镖弹3类。前两类常见，箭镖弹少见。

BB弹为各种材质制成的球形弹丸，通常由滑膛枪发射，有塑料弹、陶瓷弹、玻璃弹、大理石弹和金属BB弹。常见的BB弹直径为6 mm，重量规格有0.1、0.12、0.135、0.15、0.16、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.32、0.36、0.40、0.43、0.66、0.90 g，其中0.12 g和0.20 g塑料材质最常见。另外，还有直径为8 mm的BB弹，典型重量有0.34 g和0.35 g。直径4.5 mm钢珠BB弹(BBs)也是常见品种，表面镀有铜或镍，常由以CO2气瓶为动力的气手枪发射，如图3所示。彩弹也属于BB弹，我国有11 mm和17.5 mm两种直径，中间装填彩色涂料，由专用彩弹枪发射。当击中目标时，彩弹破裂，其彩色涂料在目标上显示击中标记；除此之外，各种对应直径的轴承滚珠常被用作BB弹的替代品。

气枪弹的种类较多，一般有线膛枪发射，按不同的分类方法，可分成：普通气枪弹、竞赛气枪弹；铅或铅合金气枪弹、其他材质气枪弹；单体式气枪弹、组合式气枪弹；平头、圆头、尖头、凹头等、气枪弹。气枪弹的常见外形为“空竹形”，也有不常见的圆柱形。制作气枪弹的常用材料为铅，为了环保也有用锡制成的。组合式气枪弹通常为环保气枪弹，中间为钢芯，外面为不含铅的软金属或塑料。我国气枪弹的口径规格只有4.5 mm(0.177 in)和5.5 mm(0.22 in)两种规格，这也是世界上最流行的规格。国外次流行的规格有5 mm(0.20 in)和6.35 mm(0.25 in)。此外，国外还有配用狩猎大型动物的大口径充气式气步枪的气枪弹，规格有：9 mm(0.357 in)、11.43 mm(0.45 in)、12.7 mm(0.50 in)和14.5 mm(0.58 in)等，甚至有20 mm(0.79 in)和22.1 mm(0.87 in)大口径供个人定制。竞赛气枪弹只有4.5 mm一种规格。国产竞赛气枪弹的质量为0.50、0.53和0.56 g，普通弹为0.52 g(4.5 mm)和0.92 g(5.5 mm)。不同口径的气枪弹的质量值差别较大。

3 讨论

依据气体炮发射原理[6]，应用到上述带恒压装置的气枪，得到弹丸枪口动能：

(1)

式中：E0为弹丸枪口动能；m为弹丸质量；ug为弹丸枪口速度；p0为二级气室内部气体压力；v0为二级气室容积；γ为发射用气体的绝热指数；φ1为次要功系数；M为二级气室内的气体质量；s为枪管的横截面积；L为枪管长度。

这里，γ、s、L、p0、v0、M为常量，这里的次要功系数φ1主要体现弹丸所受摩擦力做功的系数，可视为常量。

从式中可看出：弹丸质量m增大时，(φ1+M/3m)变小，故枪口动能E0增大，E0为m的单调增函数。

由此可见，测定气枪威力时，弹丸质量不同，则气枪威力也不同。

在式(1)中，取φ1=1.03，M=0.3g，弹丸1质量m1=0.10 g，弹丸2质量m2=0.12 g，弹丸3质量m3=0.20 g，弹丸4质量m4=0.90 g，则1/(φ1+M/3m4)=0.88，1/(φ1+M/3m3)=0.65，1/(φ1+M/3m2)=0.54，1/(φ1+M/3m1)=0.49，得出E4∶E3∶E2∶E1=1.79∶1.33∶1.1∶1，E3∶E2=1.20∶1。理论估算表明，在某一相同初始发射条件下，6 mm BB弹中最重弹丸枪口动能是最轻弹丸枪口动能的1.79倍；最常见的0.20 g和0.12 g的6 mm BB弹，前者枪口动能比后者枪口动能大20%。有实验研究[7]表明，在射击距离为30cm时，钢珠(0.87 g)的比动能是塑料弹(0.21 g)比动能的1.59倍。

同理，在相同初始发射条件下，不同材质、不同质量、不同公称直径气枪弹的枪口动能也有差异。

一些带有转轮弹仓的4.5 mm口径的滑膛气枪[4]，既能发射4.5 mm BBs(0.34 g)也能发射4.5 mm气枪弹(0.52 g)，BBs和气枪弹的枪口动能也不一致。

(2)

式中，Mmol为发射气体的摩尔质量；R为理想气体常数；T为理想气体热力学温度，将(2)式代入(1)式，得到：

(3)

从(3)式可看出，E0亦为p0的单调增函数。

对于发射能量不变的气枪，若其它条件不变，则气枪威力不变；而对于发射能量变化的气枪，则应该明确发射压力，然后测定枪口动能。

在式(1)中，设m不变。当密闭在二级气室内的定量气体(M也不变)温度T上升时，根据克拉贝龙定律，p0与T成正比，即E0与T成正比。这就是为什么在射击比赛时为了获得好成绩，射击运动员带着射击器材早早地进入比赛场地的原因，其目的是让气枪及其气体与环境温度相一致，消除温度对射击成绩的影响。

我国地域辽阔，南北常年温差较大，因此，测试气枪威力时，还应规定测试的环境温度。我国现行国家标准《气枪》(GB/T 28801—2012)[1]和美国标准ASTM F2748—2014[8]规定测试环境温度为16～27 ℃，可以此作为参考依据。

4 结论

公安部在有关认定枪支的文件及标准[9-10]中从未规定测试气枪时压力和温度标准，而在《法庭科学枪口比动能测速仪法测试规程》(GB/T 953—2011)[10]中规定“若某枪支可发射多种材质或形式的弹丸(如塑料弹丸或金属弹丸等)，则以最大比动能为准”。这一规定过于“笼统”，缺乏可操作性。对于产品质量检验，国际上通行的做法是只对送检的枪支及弹丸做检测。但是，在枪支认定实务中，部分案件的委托鉴定人仅送检了疑似气枪，未送检弹丸，检验人员往往难以弄清疑似枪支标准配置哪些弹丸。因此，针对这类检验，应明确测试用弹丸，使检验人员有章可循，检验意见更具权威性。

其它行业的做法也值得借鉴，实际上，军用制式枪支使用不同类型的子弹射击时，如普通弹、标准弹、强装药弹及高压弹，所获得的枪口动能是不同的。人们通常所说的某枪支的枪口动能是用标准弹在设定温度等条件下使用测速仪测出速度后经计算得出的数值[11]。确定气枪威力的必要条件是首先要给定发射气体的压力、温度及一定型式和一定质量的弹丸。

[1] GB/T 28801—2012,气枪[S].北京：中国标准出版社，2013.

[2] GB/T 28800—2012,气枪弹[S].北京：中国标准出版社，2013.

[3] 钱熊飞，王光华主编.枪械识别图典[M].沈阳：万卷出版公司.2008.

[4] 梁传胜，张锐编著.射击球形弹丸气枪识别图谱[M].北京：群众出版社.2012.

[5] 杨晓波，毛翔.气步枪中的新星:本杰明·发现[J].轻兵器,2009(11)：46-48.

[6] 经福谦等编著.动高压原理与技术[M].北京：国防工业出版社,2006.

[7] 陈六一，刘墨，仇祯昱.由BB弹枪发射的不同材质同径球形弹丸的比动能差异的研究[J]. 刑事技术， 2016(5):380-382.

[8] ASTM F2748—2014 Standard Specification for Low Energy Air Guns[S].

[9] GA/T 718—2007，枪支致伤力的法庭科学鉴定判据[S].北京：中国标准出版社，2008.

[10] GA/T 953—2011，法庭科学枪口比动能测速仪法测试规程[S].北京：中国标准出版社，2011.

[11] GJB 3196—98，枪弹试验方法[S].北京：中国人民解放军总参谋部，1998.

(责任编辑 于瑞华)

陈六一(1961—)， 男， 江苏宜兴人， 副教授。 研究方向为痕迹鉴定。

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