文|候知健
美国陆军实验室最近的一次公开信息披露，给出了美国下一代步枪发展的惊人指标：能够在600米外穿透4级防弹衣，初速比现有M4这样的短管步枪高出一倍，但尺寸和重量却仅有M4步枪的一半左右。
这种尚未正式公布计划名称和细节的新武器原型，目前正在阿伯丁试验场进行测试。美方表示这种枪械仅需要10英寸（635px）长的枪管，就能推动弹头加速到883米/秒；如果采用标准长度的24寸锥形枪管，能够加速到1402-1752.6米/秒。
膛压测定原理展示
老式膛压测定工具，通过铜柱或者铅柱的压缩程度推算燃气压力
而这种巨大的初速提升，无疑需要远超现有标准的燃气压力作为支撑，美方披露的数据是新武器的膛压将提升到60-80ksi——即4218-5625公斤/平方厘米。现役中俄的步枪设计中，膛压标准低于美国现有步枪标准，都是2900公斤/平方厘米。
美国军方人员明确表示，这是要在步枪上实现120坦克炮级别的膛压，而且明确指出这种设计是为了强化远距离射击能力、尤其是对付身穿防护装备的目标，是基于对抗中俄这样的大国对手而进行的性能规划。
目前美军披露，这种新武器并没有采用美国陆军下一代武器的6.8毫米口径，是下下代装备的技术。口径的选择上，除了技术成熟程度带来的研发进度和生产成本问题之外，这很大程度上，也源于它强调要同时满足室内近战的需求。
图：美军下一代枪弹样品
美军现在公布的6.8毫米埋头弹，从弹头重量上看，实际上是原有7.62大威力口径的变形产物（弹头拉的更细更长，弹体采用先进技术的埋头设计）。如果将其初速提升到1400-1750米/秒，其弹头出膛的巨大动量，会使得枪械连续射击的后坐力远比当年M14还要猛烈；如果没有外骨骼一类的技术辅助，这不是人的身体能力所可以控制的。
图：95步枪
因此最有可能的情况是，这种新式武器的口径本身不大，在传统的5.x毫米级别，甚至可能更小；弹头相较于现有枪弹更为细长，重量应该不会超过5.56毫米MK262弹头的5克。若按此估算，这种武器的枪口动能可以达到7680焦耳的惊人水平——相当于传统7.62x51或者7.62x54这样大威力中间口径的两倍乃至于更高，达到95步枪的四倍左右。
美军的发展方向，完全符合笔者在2013年文章《5.8mm功与过》中的论断；虽然这个论断，当时是用来否定5.8毫米通用机枪的设计理念基础（传统中口径的威力在战场上过剩）的：
“无数的实战经验一次又一次的证明：对于战场上的枪械，威力永远都是不够的，从来不存在什么过剩——过剩的只是后坐力和重量。”
严格来说，美军的这种思路并不新鲜，实际上依旧是上世纪60-70年代弹道学研究的直接延续：
俄制6毫米枪弹，初速1150米/秒，仅论性能确实很强悍
图：上中下分别是俄制5.45、6、7.62毫米弹
枪弹后坐力的基础在于动量，重量或者速度增大一倍，动量都是增大一倍。但枪弹威力的基础在于动能，弹头重量加大一倍，动能也增大一倍；但如果速度增大一倍，动能就是原来的四倍。
因此要兼顾连发武器的低后坐力、高穿透和杀伤力，最好的办法就是减轻弹头重量，而大幅度提高枪口的初速。
但对于多数枪械来说，接近1000米/秒的初速已经是可以接受的极限。这背后存在两个环节的叠加制约：
1。 传统枪炮现在使用的固体火药发射药，爆燃时的烧蚀作用非常厉害。初速要上去，膛压就要高；膛压高了，爆温也高；而温度和压力高了之后，枪管内部的寿命撑不住——特别是线膛枪炮的膛线起始部分。
2。 枪弹要打得准，最便宜、最可靠的途径，是弹体像陀螺一样自旋稳定；这就要依靠弹体变形、嵌入枪管的膛线中来实现。获得稳定性的同时，枪弹与枪管的摩擦、燃气对枪管的烧蚀破坏作用也大大加强了。
图：双35高炮
在线膛枪炮中，确实存在极少数初速千米以上的产品；比如中国从瑞士引进的双35高炮（初速视炮弹种类而定，最高1175米/秒）；但这种高指标，除了瑞士本身极其优异的枪炮身管制造技术、火炸药技术作为基础以外，依然有极大程度是因为高射炮用途特殊，对成本的容忍程度极高才能容许的。
在步兵枪械上，此前所有千米以上初速的小口径方案研究，没有一种投入实用化。比如俄国在苏联时期就开始研究的6x49毫米枪弹，初速达到1150米/秒。
图：英国二战坦克，40毫米炮上外接了一段锥形炮管附件，用于发射强化初速和穿透力的特殊弹种
目前美军这种下下代技术，公开的技术措施只有一条，就是采用锥形枪管。这种身管在前端会逐渐收紧，变得越来越狭窄。这种设计其实早在一二战期间，就投入战场使用了，但其显而易见的弊端——炮弹要从更狭窄的炮管里挤出去，带来的磨损烧蚀必然要厉害的多，因此后来没有主流型号使用它。
多数现代坦克使用的滑膛炮，取消膛线以后虽然能获得更高的初速，但是高膛压高烧蚀带来的寿命问题依旧非常严重——只有几百发。这样的寿命对于坦克或许还能接受，但是对于步枪是完全不行的。
现在国产步枪的寿命在一万发，西方产品在两到三万发之间。而且坦克火炮和高炮一样，都是炮管计价上不惜工本的昂贵产品；步枪的用料做工，绝无可能按照同样的成本标准去做以求得更高的寿命。
有一些方法可以做到高能量、高膛压、低爆温、低烧蚀，但种种缺陷会使得它们无法实用化。比如含水20%的LP1846液体发射药，通过水的蒸发过程，可以吸收大量的热量，产气的同时有效降低爆温和烧蚀。
图：一种液体发射药火炮的结构原理
由于枪械上不可能有复杂的发射药喷注系统和点火控制系统，因此液体发射药枪弹，只能直接把液体封装在定装的弹壳中。这就无法避免液体发射药的核心弊端——点燃过程中，由于气泡生成/溃灭所引发的膛压波动剧烈，不可能得到抑制，这是足以引发炸膛的致命隐患。
在弹道学等枪炮基础研究上，美国当之无愧是代差性领先的全球第一。但美国这个下下代步枪，要实现性能与寿命的极端冲突的有效克服，其要求之高是前所未见、甚至是超越现阶段弹道学常识的。
这个项目前景到底如何？只能说有待于时间的证明了。
