常见枪械自动原理漫谈（三）

□杨文靖 李向东 林宏昌 杜飞

导气式原理的出现

世界上第一支采用导气式工作原理的机枪是勃朗宁设计的M1895机枪。M1895和马克沁机枪相比质量减轻了很多，不带脚架全重只有15.8kg。据说，勃朗宁在犹他州打猎时，看到枪口火药燃气吹动草叶，他意识到可利用火药燃气能量完成供弹、抽壳等动作,这成为了导气式设计思路的灵感来源。另一种说法是勃朗宁受到马克沁机枪的启发，开始探索枪械自动装填技术。他从温彻斯特M1873杠杆枪机步枪入手，将其改成通过枪口进行导气的自动装填步枪，1890年又制造了一种使用相同原理的机枪。随后他把设计成果提交给康涅狄格州的柯尔特公司，内容包括在距离枪口150mm处开一个导气孔和为避免过热而采用加重的枪管。柯尔特公司以此为基础生产出M1895机枪，该枪在距离枪口约7英寸（178mm）的枪管下方开导气孔，击发后火药燃气经导气孔冲击位于枪管下方的回转杠杆，杠杆向后下方旋转，并通过与之铰接的活塞连杆驱动枪机开锁、后坐。枪机后坐到位后，在复进簧作用下复进。

柯尔特M1895机枪是世界上第一支采用导气式工作原理的机枪

柯尔特M1895机枪枪管底部的导气孔

能单手提起的超轻型马克沁机枪通过套筒上的4个开孔散热

不甘心被超越的马克沁随后对自己的机枪进行改进，设计出超轻型机枪，不带脚架质量仅为12.5kg。这种超轻型机枪去除水冷装置，通过套筒上的4 个开孔散热，是一支气冷式机枪。该枪连续射击时枪管会严重发热，火力持续性差，据说只能连续射击400发，因此其应用范围远没有水冷式机枪广泛。

霍威尔半自动步枪最明显的特征是枪身右侧有一根长长的管子

红圈所示为霍威尔半自动步枪的导气箍

导气式走上历史舞台

19世纪后期至20世纪前期，人们对导气式（Gas Operating）自动原理做了很多探索，当时一些设计人员把栓动步枪改成自动装填步枪，比较著名的就是英国人在李-恩菲尔德步枪基础上设计出的霍威尔半自动步枪。其最明显的特征是枪身右侧有一根长长的管子，导气活塞杆容纳在其中。弹头越过膛壁导气孔后，火药燃气从导气孔进入右侧的活塞套管，进而推动导气活塞后移。活塞尾端连接一个外置引导槽，其包含开锁引导面和闭锁引导面，拉机柄被框在引导槽内。随着枪机前后运动，引导槽带动拉机柄实现开锁、抽抛壳、复进、送弹上膛和闭锁等动作。这种结构与活塞长行程导气颇为类似，可以说是一种有益的探索。

81-1式步枪采用了活塞短行程导气式自动原理

正是这些探索，为现在轻武器以应用导气式自动原理为主的局面奠定了基础，让导气式成为成果和分支最多的自动原理。

导气式又称气动式（Gas Action），其本质是收集并引导部分火药燃气作为推动枪机后坐的能量源。其特征一是枪管固定，二是有气体引导或能量传导装置。由于导气式原理推动枪机后坐时枪机的受力点不在枪管轴线上，可以改变枪机旋转方向、前后位置和其他状态，因此该原理能够让枪机在发射时与枪管或机匣刚性扣合，适用于发射大威力、高膛压枪弹的枪械。

独辟蹊径的枪口集气式原理

03式步枪不完全分解，其也采用了活塞短行程导气式自动原理

枪口集气式原理引起了当时一些人的兴趣，他们认为采用枪口集气式原理的枪械在发射时，弹头飞出枪口后枪机才向后运动，对射击精度的影响很小；而在枪膛壁上开孔，还没等弹头飞出枪膛，零部件就开始运动，会严重影响射击精度。

伽兰德步枪导气装置。左边为早期枪口集气式结构，右为改进后的导气孔结构

其实这个问题现在很好解决，那就是采用机头和机框分离的自动机，在机框的定型槽内增设一段开锁自由行程空间，这样就能保证弹头通过导气孔后枪机框单独运动一小段行程，弹头飞出枪口、膛压降到安全值后，机框定型槽的开锁斜面才与定型凸笋发生作用，带动机头旋转（偏移）并后移。

那时人们没有想到这一点，认为枪口集气式是保证射击精度的有效方法。1904年，丹麦人苏林·邦（Soren Bang）为其设计的枪口集气装置申请了专利，命名为邦式集气装置，并向军方大力推广。这种集气原理是在枪口前端设置一个可活动的杯状集气器，弹头飞出枪口后，火药燃气向前推动集气器和与之相连的一根连杆，连杆拉动一个转动杠杆后端向前运动，杠杆前端向相反方向（后）运动，带动枪机后坐。在实际使用中邦式集气动作比较可靠，但其复杂的结构增加了额外质量，为了控制全枪质量，不得不减小枪管壁厚，严重影响连续射击时的安全性，因此未能被军队采用。

早期的M1伽兰德步枪也采用了枪口集气式原理，不同于邦式的活动集气器，M1的集气器是固定在枪口前下方的。火药燃气喷出枪口后部分涌入集气器的空隙（伽兰德步枪导气装置图中“86”处），随后导入枪管下方的活塞筒中，推动与枪机连接的活塞及其连杆向后运动。采用枪口集气式原理的伽兰德步枪被称为“Gas Trap Garand”。现在看来，这非常像导气孔结构，只是引导气体的集气器与枪管不是一个整体。枪口集气式的伽兰德步枪在部队中口碑并不好，由于活塞筒与枪口罩连接不牢固，刺刀固定不稳，准星可移动，影响精度，军方要求约翰·伽兰德（John Cantius Garand）“重新设计”。伽兰德对导气方式进行了改进，增加枪管长度，在枪管下方开导气孔，并改进了导气管，使其成为一支极为可靠的长行程活塞导气式半自动步枪。

刘庆恩(1869～1929年)，中国近代著名武器设计师，设计出中国第一支半自动步枪，为中国轻武器事业做出重要贡献

刘氏半自动步枪的枪口集气筒和拉杆滑座。转动集气筒使凸笋与滑座解除扣合，该枪即可变为手动上膛步枪

刘氏半自动步枪的枪机拉杆、小转动杠杆和枪机。枪机拉杆向前运动，使小转动杠杆向后运动，带动枪机后坐

辛亥革命后，孙中山委任刘庆恩出任汉阳兵工厂第一任总办。1914年，他研发出中国第一支半自动步枪。刘氏半自动步枪也采用枪口集气式自动原理，弹头飞出枪口后，火药燃气向前推动枪口集气筒，集气筒下方两个凸笋带动拉杆滑座前移，滑座拉动枪机拉杆前移，枪机拉杆后端连接一个小转动杠杆的下端，转动杠杆上端与枪机接触，拉杆向前运动带动枪机后坐。将枪口集气筒旋转使凸笋与拉杆滑座脱离接触，就不能带动枪机后坐，这成为刘氏半自动步枪的“快慢机”，这类似于把95式自动步枪的气体调节器调到“0”档，使火药燃气不与自动机发生接触，只能进行手动退弹、上膛。

MAS38/39步枪结构图，可以看到在枪管中间向上引出一根细长的导气管（29）通向机匣

“沙漠之鹰”手枪透视图。注意其枪管下方有一条细长的导气管，是典型的气吹式原理特征

M16A1剖面图，枪管上方有一根细长的导气管，具备典型的气吹式原理特征

气吹式原理的应用

在膛壁上开孔的导气式原理可分为气吹式和活塞导气式两大类。

20世纪初，法国人罗西尼奥尔（Rossignol）设计了6mm口径的ENT B-5半自动试验步枪，首次将气吹式原理应用于枪械上，为后续研制的MAS系列步枪奠定了基础。MAS系列步枪继承了气吹式原理，在枪管上开导气孔，引导火药燃气直接推动枪机框后坐，带动枪机开锁进行自动循环。

气吹式，即火药燃气通过导气管直接进入机匣作用到枪机上。典型的如AG42杨曼步枪、AR15系列步枪，其特点是能量传导层级少，导气机构零件少，枪支整体质量轻。但气吹式导气原理也有固有的缺陷，一是不适应雨水环境，如果水滴进入非常细的导气管内，水滴会阻塞火药燃气，可能会引发炸膛等；二是火药燃气直接进入机匣作用到枪机上，射击时会有较多废气从抛壳窗涌出，机匣和枪机也会有较为严重的积碳，不便于清理维护，保养不及时会造成零部件运动不畅，甚至发生闭锁不到位等故障。

AR15 工作示意图，注意火药燃气直接进入枪机框的气室内

拉开机体的87式自动榴弹发射器，注意图中右侧桶状气体调节器，火药燃气导入导气箍后，通过该气体调节器进入机体的气室

87式自动榴弹发射器发射瞬间

AR15系列步枪在枪管上方有一根细长的导气管，将火药燃气直接导入枪机框的气室内，推动枪机框后移并使机头旋转开锁，尔后整个枪机后坐，实现自动循环。由于火药燃气直接进入枪机框的气室内，气室发挥了类似活塞的作用，因此一些学者认为AR15是“内置活塞”结构，不是严格意义上的气吹式原理。

上图为OC-14 Groza自动步枪送弹上膛瞬间，下图为OC-14 Groza自动步枪不完全分解，注意其枪管上方有一根细长的导气管

中国的85式高射机枪和87式35mm榴弹发射器（简称“35榴”）也采用了气吹式自动原理。发射“35榴”时，当榴弹弹头越过导气孔后，部分火药燃气通过导气孔、导气箍进入气室，推动机体向后运动一段自由行程，弹头飞出身管后膛压降至安全值，机头带动闭锁卡铁后移脱离闭锁卡槽，因惯性继续后坐完成自动循环。“35榴”的闭锁卡铁工作时一开一合，非常像鱼的腮盖。

气吹式原理在手枪上也有应用，典型代表就是“沙漠之鹰”手枪。“沙漠之鹰”手枪为狩猎而研发，发射大威力枪弹，不适宜采用管退式或枪机后坐式原理，设计人员在弹膛前部下方开导气孔（这点与P7手枪很像），射击时火药燃气沿着狭长的导气管（与枪管一体）进入枪管前下方的气室，火药燃气在气室中向后推动活塞，活塞推动枪机后坐压缩复进簧，机框上的定型突笋引导机头向左旋转开锁，实现抽壳、抛壳等动作。由于采用了导气式原理，“沙漠之鹰”手枪射击时气密性好，动作安全有力，但其质量大、后坐力大、结构较为复杂，因此并没有军队和执法部门大量采购列装。

与“沙漠之鹰”手枪的导气系统结构类似的还有俄罗斯OC-14 Groza武器系统，其自动步枪也是在弹膛前上方开设导气孔，向前引出一根细长的导气管，火药燃气经过这根导气管进入导气箍内再推动活塞向后运动。这样的设计主要是为了保证火药燃气有足够的压力使枪机完成自动循环。（待续）