作者简介：
王宁，山东新泰人，研究生学历，毕业至今一直从事医药研制工作，从小喜欢军事，是一名资深军事爱好者，他从高中至毕业，几乎每期兵器知识、舰船知识、轻兵器和航空知识等国内出版的军事杂志均购买或者借阅。从大学开始，一直关注国内各种军事论坛，近几年随着微信公众号的兴起，逐渐关注各种公众号了解军事知识。多年来一直作为个人爱好，思考了很多武器的原理与方案，并没有认真想过要做与军事或者武器相关的工作。
作者语
作为一名军事爱好者，始终关注轻武器的发展，尤其是近几年随着“单兵装备”、 “晓枪”等公众号对枪械介绍，我学习到了非常多更加专业的轻武器知识。笔者在两年前开始尝试将自己的设想写出来，画出来（基于本人能力有限，只能描述一下非常粗糙的想法与最原始的草图）。目前也在学习SW软件，争取有一天能将自己的设想用更专业的方式表达出来。在此将本人发表该文章也是对自己的鞭策，希望得到大家鼓励，谢谢。
个人没有军警从业经历，2024年5月份在印尼雅加达跟随李怀义老师参加过两天步枪战术课程（共射击500发5.56mm步枪弹及100发9mm手枪弹），在国内靶场体验过200发9mm手枪弹，因此对枪械及弹药认知极为肤浅。在“叶落沼泽”及“Delta的特战访谈录”粉丝群中，笔者有幸接触多位大佬，在与大佬们的交流中，获益颇多，在此非常感谢以上几个公众号群主及各位群友。
对于枪弹威力、射击距离、各种光电瞄具指示器等，各位大佬均有不同看法，笔者决定本人仍然按照两年前的初稿进行修改（主要是懒），因此文中观点较为片面（本人也较为迷茫，尤其是射击距离，希望本文更多是一个新平台探讨），本文的出发点更像是在保持目前枪弹系统重量前提下（重量及携弹量与目前小口径一致），能提供更远的射程及穿甲能力（600-800米威力能取代7.62mmNATO级别弹药），希望能有幸得到各位大佬指点及网友评论。
目录
1.引言
2.枪弹的设计
2.1 弹壳设计
2.2弹壳的制造工艺设计
2.3弹头设计
2.4装药工艺
3.枪管组件
3.1 膛口装置
3.2 导气装置
3.3枪管长度
3.4枪管及弹膛
4.机匣组件
4.1上机匣组件
4.2下机匣
5.枪机组件
5.1自动机
5.2枪机头
5.3 拉机柄
6.枪托组件
7.弹匣
1.引言
小口径枪械的核心性能在于所使用的枪弹的性能，现在小口径系列弹药（5.8mm、5.56mm和5.45mm）在400米内仍是最理想的自动步枪弹药。随着各种光电瞄准设备的广泛应用，步兵在战场的观测距离（针对使用步枪射击的单兵目标）明显增加，因此可以有效提高步兵交战距离。而自动步枪的发展趋势是枪管越来越短，逐步由20英寸、16英寸降至14.5英寸、11.5英寸，甚至是10.5英寸（个别10.3英寸），造成枪弹出口速度降低，反而降低了有效射程。美军装备MK262、M885A1系列枪弹后，缓解了有效射程降低问题。枪管缩短后，想要提高有效射程（同等条件下），一是增加膛压提高弹头枪弹初速，二是使用超低阻力大长径比弹头提高枪弹存速能力。美军NGSW计划，正是通过以上两条措施来提高枪弹性能（同时大幅度提高了穿甲能力）。SIG公司中标的的M7自动步枪使用13英寸枪管可以将135格令（约8.74克）的弹头打出3000英尺每秒（约914.4米每秒），膛压达到了550Mpa的水平，已经与传统105mm坦克炮的膛压接近。其弹头长径比也远超传统小口径步枪弹弹头。
图1 美军6.8mm、7.62mm及5.56mm枪弹弹头
美国武器设计师斯通纳曾总结过战士对轻武器最关注的三个要点，分别是“对精度的渴望”、“对射程的自信”和“对弹药不足的忧虑”。小口径步枪及弹药正是几乎完美地解决了以上三个问题，获得了战士们的喜爱并成功接受了实战的考验。SIG公司中标的M7自动步枪和6.8mm高膛压复合弹壳枪弹相对于美军目前现役的M4系列步枪和M885A1系列弹药在前两项上有明显优势，但是由于弹药重量的增加导致弹药携带量出现降低（由典型的210发降低至140发）。纵观弹药发展历史，会发现弹药的威力（单指动能）从来不是轻武器系统最重要的指标，而弹药的重量（满足基本战术要求前提下）是影响轻武器发展的决定性因素。
苏军使用7.62×39 mm枪弹(约16克)代替7.62×54 mm R（约25克）枪弹，进一步使用5.45×39 mm枪弹（约10.5克）作为步枪弹，与之配套的AK-47和AK-74经过实战检验，完成了预定作战效果及军方战术相融合。在越南战场M14步枪和7.62×51 mm枪弹被越南人用AK-47突击步枪和7.62×39 mm枪弹教育之后，美军才意识到AK-47不是大号的冲锋枪。在美军紧急更换M16及5.56×45 mm枪弹（约12克）才获得了与AK-47抗衡的能力。小口径弹药带来了高初速、直射距离的增加、可控的连发能力和巨大的弹药携带量的优势。苏军迅速发展了与之对应的AK-74自动步枪及5.45×39 mm枪弹。我军在20世纪80年代末期发展了87式自动步枪及5.8×42 mm枪弹，并进一步装备了95式自动步枪。近年来俄乌战场，双方轻武器基本是处在贴脸互射的状态，交战距离极近，但是由于各种障碍物的影响，俄方喜欢在小组中携带一挺PKM机枪进行CQB及战壕清扫任务。
2.枪弹的设计
在“步枪设计研究综述”（作者张帆、朱特、朵应贤，《包装工程》，2021(20)）一文中提到，步枪弹发展呈现“双7趋势”，即口径在7mm左右，弹头重量在7克左右，以达到威力、命中率、人机功效在设计效果最大化下的最佳匹配。结合NGSW计划中SIG公司高膛压复合枪弹思想、真实速度公司高分子聚合物不锈钢复合弹、美国6mm克里德莫尔枪弹、6mmARC枪弹、俄罗斯最新6.02×41mm弹药以及现有小口径枪弹，设想出一系列新型枪弹作为下一代步枪弹。主要特征在于采用高膛压、大长径比弹头及新的制造及装配方法，并通过共用相同弹壳（在同一种弹壳上进行适当改进）来实现不同口径的设计。
本文设想的弹药为6.0×45mm，弹头7克左右，装药量在2.2克左右，膛压450-480Mpa左右，使用16寸枪管，枪口动能控制在2500J左右，以平衡后坐力、直射距离等技术指标（以上指标为个人瞎猜，不一定符合实际情况）。本质上是一种弹药体积与6mmARC弹药基本相当，但是枪口动能比6mmARC更大的弹药。
2.1 弹壳设计
枪弹的底缘直径是影响枪弹设计的核心因素之一，直接决定了枪机头大小、枪管节套的体积等因素。现有枪弹主要有美军7.62mmNATO枪弹（底缘直径约12.0mm）、M43枪弹（底缘直径约11.3毫米）、5.8mm枪弹（底缘直径约10.5毫米）和5.56mmNATO枪弹（底缘直径约10.0毫米）。为了降低新枪弹的设计风险，决定以现有的M43枪弹底缘作为新一代枪弹的底缘，主要原因有以下两点：
1）采用M43枪弹底缘直径基本是30发步枪弹弹匣长度上限，若使用7.62mmNATO底缘直径太大，则使用30发弹匣会造成弹匣太长，若使用20-25发弹匣则会造成火力持续性下降。
2）采用5.8mm枪弹或者5.56mmNATO枪弹底缘直径，虽然30发弹匣长度更适中，但是新一代枪弹采用的大长径比弹头及弹头深入弹壳的设计，会造成弹壳有效容积减少，发射药装填减少会影响枪弹性能。
弹壳长度选择45mm，采用直弹筒设计，以平衡全弹长度、装药量、全弹重量及不同口径弹头装配等指标。
M43弹示意图：
图2 M43枪弹尺寸
2.2弹壳的制造工艺设计
借鉴SIG及真实速度公司的6.8mm新弹设计方式，弹壳采用不锈钢弹底及高分子聚合物弹筒的设计，在弹壳底部靠近底缘约5mm位置增加一滚沟设计，以降低抽壳阻力（参考苏联6mm×49弹壳设计，如下图），复合结构弹筒在此部位与不锈钢弹底结合固定。
图3、4 苏联6×49 mm枪弹及SIG 6.8mm枪弹弹壳
美国NGSW计划中，真实速度公司提交了塑料弹筒加不锈钢弹底的方案，弹药性能（弹头速度、枪口动能等，非可靠性）完全满足要求。此方案弹壳减重幅度最大，但是未能中标，推测为其弹筒和弹底结合部位强度太弱，导致抽壳出现可靠性问题。通过观察其专利公布结合方式，个人认为不是很理想。此方案不锈钢弹底会在高膛压作用下产生较大塑性变形，而将弹底外层塑料挤压变形（会变成像生活中常用的小黄鱼膨胀螺丝一样），塑料变形后增大会严重增大抽壳阻力）。因此通知改变结合方式来增加弹药可靠性。真实速度公司相应弹药底部固定方式如下：
图5 美国真实速度公司塑料弹筒和不锈钢弹底结合示意图
尝试修改如下：
图6 修改塑料弹筒和不锈钢弹底结合示意图
通过在不锈钢弹底底部约5mm位置增加一滚沟，并且增加弹底部位高分子材料厚度来增加其结合强度，防止弹药击发后高温造成高分子材料软化变形，增大抽壳阻力，在抽壳时出现弹筒和弹底分离情况。聚合物弹筒与不锈钢弹底采用在弹底内部结合的方式固定，弹底外部不再有聚合物包裹。
图7、8 美国真实速度公司塑料弹筒和不锈钢弹弹肩部位及改进示意图
弹肩部分，在肩部增加几道加强筋用于增加肩部强度及抱弹稳定性。
弹筒高分子材料采用玻璃纤维增强聚酰亚胺材料（成本较尼龙要高，但在可接受范围内），备选方案为玻璃纤维增强尼龙材料。
2.3弹头设计
图9 美国6mmARC弹药
采用大长径比设计，计划直接使用美国6mmARC弹头设计，弹头重量约7.0克。同时可以以此弹壳为基础，进行其他口径弹头设计。弹头装配采用深入弹壳设计，在控制全弹长的同时，将弹药重心也适当后移（采用塑料弹筒后，传统弹头装配方式容易造成重心靠前，供弹时可能产生低头现象），提高供弹可靠性。
2.4装药工艺
图10 子弹剖面示意图
传统弹药制造装药工艺几乎都是往弹壳里面装入发射药后，再装入弹头，一般为了多装发射药，弹头尽量不深入弹壳。枪弹定型后，子弹长度确定后，后期如果想换更长更重的弹头只能让弹头向弹壳里面延长。鉴于发射药的流动性和敏感度，弹头并不适合过于深入弹壳里面，而且在装入弹头后，挤压发射药的过程中会导致弹头的同心度受到影响。
因此，采用先安装弹头，弹头安装好后，将整个子弹倒过来，从底火孔装入发射药的方式进行装配，然后再安装底火。
主要有以下问题需要解决：
1）发射药颗粒能否顺利通过底火孔，底火孔能否做的尽可能大一些，发射药颗粒能否做的小一些，尽量采用球形发射药，以便进行装药工艺。
2）装填效率是否能接受，如果装填太慢（能采用此种方法的前提下），能否先将底火孔用一些工装件堵住（塑料模具，一次可以批量化装填），先装入大部分发射药，然后再转过来从底火孔装入剩余发射药。
暂定采用该工艺可行，可以有效提高装药效率，提高弹壳空间利用率。
3.枪管组件
3.1 膛口装置
在枪口处设置统一安装接口，便于根据不同需求安装不同膛口装置。
3.2 导气装置
图11 M4步枪枪管不同长度导气位置示意图
M16的直吹式导气结构具有结构简单，容易加工等优点，其导气管长度对枪械可靠性有重要影响。柯尔特在研制M4系列卡宾枪时，直接采用了卡宾长度的导气管，导致导气口离枪膛距离过近，导气口处压力较大，使得自动机的运行速度过快，导致射速变快，零部件受力恶化，加剧磨损，从而导致可靠性出现降低。而美军特战新装备的URGI改进型上机匣，采用了中长导气管，可靠性明显增强。Geissele在2023年推出一款枪管长为8’的Geissele GFW，据Geissele所说Geissele GFW成功解决了超短DI的高射速和可靠性问题。GFW的导气系统为Geissele专利的“Phased Array”系统。该系统包含三个导气孔，一个在枪管上方与枪管呈120°夹角（Array)，另两个导气孔在这个导气孔的两边(Phased)。该导气系统的导气孔非常小所以导气孔不容易受燃气腐蚀，加上三个导气孔的设计使整体动作循环速度变得慢而缓和。Geissele宣称GFW在装消音器后全自动射击时射速仅为750rpm（一般这个长度的AR全自动射速得1000rpm），而不装消音器全自动射速仅为650rpm。
图12 国外专利示意图及本人设想多导气孔示意图
因此，借鉴CFW的设计，尝试采用沿枪管方向布置多个小直径导气孔的设计，以此来达到降低自动机初始气体压力以及延长燃气停留时间的目的，可以有效提高枪械可靠性。总体思想为控制控制导气孔在枪管上的位置、直径大小、间距、数量等参数来控制进入自动机的气体压力大小、气体量及停留时间来达到提高可靠性的目的。该设计有一定的自我调节能力，当弹头越过第一个导气孔时，在气体沿导气管向自动机方向运动时，一部分气体沿导气管向枪口方向运动，经过后面导气孔，直至弹头越过最后一个导气孔，所有导气孔沿枪口方向运动路径被截断。这样可以达到既降低进入自动机气体压力，又可以尽早让气体进入自动机，延长气体对自动机做功时间，以此将短促有力的后座变为柔和缓慢的后座，提高整体可靠性，降低部件磨损以及可感后坐力。
3.3枪管长度
采用10.5、13.5和16.5英寸长度等多种长度枪管，根据不同作战任务进行选择（将不同长度枪管、瞄具和激光指示器等安装在不同上机匣上，不同作战任务直接更换整个上机匣）。
枪管采用节套一体化设计，直接安插在上机匣预留的位置，使用螺钉固定。节套凸台与机匣相应凸台配合，承担后座力与定位功能。
3.4枪管及弹膛
枪管采用冷锻制造，内壁镀铬，膛线采用多边形膛线。
4.机匣组件
机匣组件是体现枪械扩展性、人机功效的核心组件。目前大多数自动步枪采用上下机匣的方式，主要分为两种。一种以SCAR为代表，一种以M16为代表，两种方式各有优点。SCAR及M16机匣布局如下：
图13 SCAR及M16步枪
4.1上机匣组件
FN公司的SCAR上机匣采用挤出式铝合金型材制造，整个上机匣的设计和制造是SCAR步枪最为精彩的地方。其优点国内专业人员及军事爱好者均详细描述，在此不再详细论述。SCAR步枪在军事爱好者中更是赢得了“万般皆下品，唯有疤痕高”的赞誉。SCAR上机匣如下：
图14 SCAR上机匣半成品部件
个人认为SCAR上机匣有两个局限性造成整个上机匣设计不够完美：
一是为满足强度要求，厚度太大，宽度太大，增加了质量，采用了“U”型铝合金型材，护木6点钟方向导轨安装在枪管上，再使用螺钉与上机匣连接，造成护木太重，且护木成“U”型，纵向强度虽高，但是横向强度不高，结构效率太低。
二是整个机匣宽度以满足枪管安装以及枪管与护木空间距离要求为准，造成机匣后部分较为臃肿，造成机匣后端空间利用率降低。自动机的运行与机匣的空间很小即可满足要求，且自动机的横向尺寸一般较小，不需要这么肥大的机匣。
美国路易斯机械与工具公司（Lewis Machine & Tool，简称LMT）的独立导轨平台（Monolithic Rail Platform—MRP）机匣不同于其他AR式的导轨系统，它的导轨护木和上机匣是由一整块铝材机加生产出来的，而不是各自独立（机匣和护木）。采用这种结构的目的是让该系统具有快速更换枪管的能力，只用一个螺丝起子就能装拆枪管，而且枪管是自由浮置的。可以看到无论铝合金毛坯还是最终成品，机匣部位的截面尺寸都小于护木的截面尺寸
图15 LMT公司机匣毛坯、半成品及成品示意图
图16 URGI所用的MK16护木以及Noveske N4步枪
可以看到，两家公司的护木都成类似于“凸”字型的截面，MK16护木与机匣结合部门可以明显看到，护木要比机匣更宽，连接处有一台阶。而N4步枪的设计，护木与机匣的连接处截面基本一致，机匣尾截面也基本与前端一致，只有机匣中间进行机加工切除一部分导致截面积明显减小，此举既提高了机匣的强度，又不会增加太多重量。
结合以上机匣与护木的制造及布局方式，新设计步枪使用挤出型铝合金型材进行护木机匣一体化设计，以便达成更加优秀的设计，具体设计如下：
图17 挤出铝合金型材截面示意图
采用如上图所示“圆底/七面体底凸”字型挤出成型7系铝合金型材，型材上半部分，横向及纵向尺寸以容纳导气装置和自动机顶部装置以及顶端皮卡汀尼导轨并满足结构强度为准。下面圆体/七面体部分，内径以容纳自动机及枪机头组件为准，满足其运行空间。后续CNC加工时，后端机匣外侧，将所有多余材料去除以减轻质量及体积（包含抛壳窗及与下机匣配合需要切除部分）。前端护木部分，进行扩孔，以去除内部多余部分，满足枪管从前向安装空间要求，正好在枪管节套处形成一个台阶，与枪管节套凸台配合，以便安装枪管。顶部加工皮卡汀尼导轨，其他七个方向加工M-LOK导轨。
采用此种方式，非常有利于护木及机匣的制造，生产成本更低，且护木和机匣不需要设计连接装置，强度更高，重量更低。枪管采用螺钉与机匣进行连接，在枪管与机匣的“10点、2点、6点钟”三个方向各设置两组螺钉（设置防丢装置），按照相应组装顺序与扭矩进行连接既满足强度要求，也有利于快速更换枪管。
4.2下机匣
借鉴SCAR步枪下机匣，采用一体化塑料注塑生产，内部构造按照AR系列双面操作设计（弹匣释放按钮、快慢机和空挂解脱按钮等）。扳机采用Geissele超级火控系列扳机组。
图18 Geissele扳机组
5.枪机组件
使用气吹式AR自动机，进行修改，使其能安装折叠枪托，提高人机功效。
5.1自动机
经过多年发展气吹式可靠性已经很强，设置好导气装置，用更好的材料制造自动机、枪机头等部件，对各部件及机匣更好的表面处理，完全可以满足可靠性的要求。无论HK416还是M4系列（包含各种改改改）在短时间战斗基本都没有可靠性问题，而长时间战斗一旦出现枪击后坐或者复进卡滞等不顺畅情况，直接往机匣里面倒入部分润滑油，然后手动拉动几下，即可立刻投入战斗，并保持可靠性（美英特种兵往往随身携带一小瓶润滑油）。
图19 AR系列自动机及枪机头
图20 SIG 公司MCX步枪
AR系列由于自动机长度和复进簧（包含缓冲器）设计，使枪托只能有限长度伸缩，不能折叠。Sig公司的MCX步枪，采用了双复进簧和短活塞式设计，以此来完成可以使用折叠托，但是该方案不能使用气吹方案。
尝试进行如下修改：
图21 自动机及枪管组件示意图（未包含卡铁止转组件）
将AR的自动机导气管加粗并延长，使其在后座过程中始终与前方导气管不脱离，以此来减少进入机匣的燃气。同时在导气管上方安装复进簧套管，导气管套管与复进簧套管均使用耐高温不锈钢材料制作并焊接在一起，使用类似AR固定导气管的方式用螺丝固定在自动机上。由于导气管整个组件并不像短活塞一样承担后座力量，强度满足拉机柄操作及自动循环要求即可，因此可以设计的极为轻便。复进簧套管采用外方内圆设计，内部容纳复进簧，外部与机匣紧密贴合，且在整个后座复进过程中，前端均能覆盖拉机柄槽，以防杂物进入。由于采用螺钉连接，不需要AR的太阳环固定枪管方式，因此可以适当降低导气管及相应套管，避免上方增加复进簧套管导致枪械高度增加太多。
5.2枪机头
气吹式191机头，采用卡铁止转，防止复进过程中出现楔紧现象。自动机和枪机头表面处理和更好的材料最为关键，参考美军MK18及URGI的改进即可。
5.3 拉机柄
图22 BREN Gen3步枪拉机柄图
拉机柄采用类似CZ最新推出的BREN Gen3步枪设计方式。
6.枪托组件
直接采用ACR步枪枪托
图23 ACR步枪枪托组件
7.弹匣
采用7系铝合金挤出式一体铝合金制造，设置好模具，将铝合金直接挤出成型，然后进行机加工即可。采用7系铝合金强度显著高于M16系列的铝合金弹匣，同时重量较塑料弹匣更轻，强度更高，成本也更低。
下面是几张本人在雅加达培训的图片
#artContent h1{font-size:16px;font-weight: 400;}#artContent p img{float:none !important;}#artContent table{width:100% !important;}