概述
研發歷史
M193步槍彈(比利時稱之為SS92)是最早被選作軍用的5.56x45mm步槍彈, 由民用.223 Remington提高膛壓演變而來, 目的是為提高初速. 美軍于越戰時期開始使用，1970年成為北約（NATO）會員國的標準用彈。5.56x45 NATO與民用.223 Remington尺碼幾乎完全相同，不過 5.56 NATO因為高膛壓必須使用較厚的彈殼。民用.223 Remington 槍械使用5.56 NATO 需要注意槍管耐壓是否能夠承受，5.56x45 NATO的膛壓高於.223 Remington甚多。軍用 5.56 NATO槍械使用 .223 Remington彈藥則因膛壓過低，影響彈道表現，須重新歸零，有效距離亦顯著縮短。
5.56x45 NATO發射.223 Remington 的民用型步槍(如AR15)跟發射5.56x45 NATO的步槍(如M16)也略有不同. 主要是槍管坡膛直徑有差異(坡膛就是子彈上膛, 彈頭剛接觸膛線的部位): .223 Remington的坡膛直徑是0.224英寸(5.6896mm), 坡度是2°26′04″; 而5.56x45 NATO的坡膛直徑是0.226英寸(5.7404mm), 坡度是3°10′40″. 本來5.56mm軍用步槍彈的膛壓就比民用的.223槍彈要高, 如果再用民用版的AR15步槍(.223 Rem坡膛)發射5.56mm軍用彈, 彈膛就會更緊, 極易引發事故. 而軍用版的M16步槍, 則能夠安全的發射民用.223 Rem槍彈.
小口徑的秘密
小口徑步槍彈有著和他尺寸不相稱的巨大殺傷力.
首先, M193槍彈沒有鋼芯, 彈頭裡填充的是柔軟的鉛; 而且彈頭外面包裹的銅皮很薄, 整個彈頭就變得很軟, 擊中目標後彈頭會迅速變形並破碎(fragmenting), 子彈碎片會形成多孔道貫通傷(就是一個彈頭打出好幾個洞), 造成嚴重的出血.
5.56x45 NATO其次, M193槍彈的初速很高, 達到997m/s. 高速子彈擊中人體時, 子彈並不是簡單的穿刺傷(如刀傷), 而是伴隨著產生巨大的衝擊波. 由於人體含有大量的水分, 子彈跟人體的作用力是依靠衝擊波的形式傳遞的(想像石塊投入水中的情景). 衝擊波會導致肌肉組織向四周膨脹(類似於爆炸時的情景), 中心就會形成空腔, 所以又叫"空腔效應". 膨脹瞬間的稱為"瞬時空腔", 主要依靠彈頭的衝擊力; 瞬時空腔收縮後, 由於肌肉組織被破壞, 傷道不能完全癒合, 就會留下"永久空腔", 主要依靠子彈碎片的切割作用. 衝擊波還能破壞內臟, 還能引發非接觸性骨折(儘管沒有直接命中骨頭). 另外, 子彈的速度必須足夠高, 才有足夠的能量將彈頭"壓碎"; 而且速度越高, 子彈破碎得越快越完全.
最後, M193槍彈的膛線纏距很鬆(305mm), 自轉速度慢, 穩定性低, 僅僅能保證彈頭在空氣中的飛行. 彈頭一旦進入人體, 介質密度變大, 而穩定性已經不足以維持彈頭直線前進. 子彈就會開始翻滾(yawing), 有可能從肩膀打進去, 結果從大腿穿出來. 當然, 這個纏距的大小是相對速度來說的:彈頭速度越高, 需要的自轉速度越高; 相反, 彈頭速度越低, 需要的自轉速度越小. 日本在二戰時就研究出了6.5mm步槍彈, 按理說也算是"小口徑步槍"了, 但是槍管膛線纏度過密, 而初速又太低(770m/s), 彈頭穩定性不太好, 子彈進入人體不翻滾, 只是穿個眼, 殺傷力不足.
以上三種因素共同作用, 使得小口徑槍彈達到了變 態的程度. 右圖就是M193槍彈穿透明膠塊的橫截面(位於貫穿深度150mm處), 我們能清楚看見M193彈留下的永久空腔, 以及周圍成放射狀的貫通傷道, 傷道盡頭的黑點就是彈頭碎片.
5.56mm彈膛刀具[諸元]
彈殼類型無凸緣, 瓶頸彈
彈頭直徑5.69 mm (0.224 英寸)
殼頸外徑6.43 mm (0.253 英寸)
斜肩直徑8.99 mm (0.354 英寸)
彈體直徑9.55 mm (0.376 英寸)
底緣直徑9.60 mm (0.376 英寸)
底緣厚度1.14 mm (0.376 英寸)
彈殼長度44.70 mm (0.376 英寸)
子彈全長57.40 mm (2.26 英寸)
彈殼容量1.85 ml
最大膛壓430 MPa
底火種類Boxer 式中心底火
膛 線6條, 右旋, 纏距177.8 mm(SS109/M855)或228.6 mm(M193), 陽線寬度5.56 mm, 陽線直徑5.69 mm, 陰線直徑1.88 mm;
彈道表現
不同距離的瞄準圖像早期的M16和 M16A1型步槍使用 M193槍彈, 鉛芯彈頭長19.3mm 重3.56g, 初速997m/s, 膛線纏距305mm. 銅質彈頭被甲含有90%的銅和10%的鋅. M193飛行速度高, 而且進入人體後容易翻滾, 殺傷力大. 但後來發現M193彈的飛行穩定性不足, 遠距離的命中率和穿透力都不理想. 而且M193使用的WC846雙基球形發射藥容易形成殘渣, 堵塞槍膛.
不同風速下, 各距離上, M16A1型步槍/M193彈的風偏修正值(單位: cm)
| 風速 | 5 MPH 2.23m/s | 10 MPH 4.47m/s | 15 MHP 6.70m/s |
| 25 | 0.63 | 1.27 | 1.90 |
| 50 | 0.95 | 1.90 | 2.85 |
| 75 | 1.27 | 2.54 | 3.81 |
| 100 | 2.54 | 5.08 | 7.62 |
| 150 | 5.08 | 10.16 | 15.24 |
| 175 | 6.35 | 12.7 | 19.05 |
| 200 | 8.89 | 17.78 | 26.67 |
| 250 | 12.7 | 25.4 | 38.10 |
| 300 | 19.05 | 38.10 | 57.15 |
MPH, 英里每小時(mile per hour), 1 MPH=0.4469 m/s;
以上均為橫風(90°)狀況下的修正值, 如果是45°的側風, 只取數值的一半,
SS109與M193
北約後來採用了比利時 SS109槍彈, 以改善小口徑步槍的彈道性能, SS109槍彈, 添加鋼芯, 彈頭長度增至23.0mm, 重量增至4.0g, 初速945m/s, 槍管膛線纏距改為178mm. 遠距離(>500m)的穿透力得到較大提高. 安裝新型178mm纏距槍管的步槍正式命名為 M16A2型. 後來美國國內開始生產比利時SS109槍彈, 軍方編號為 M855彈(只有美國產的SS109才能被稱為M855). 隨著M855的全面裝備, M193已經退居二線, 只有部分預備役, 國民警衛隊和機場保全等單位依然使用M193槍彈.
其實M855槍彈最合適的膛線纏距是229mm, 但是為了兼顧於之配套的M856曳光彈的彈道穩定性, 只好將纏距改為178mm. M193, M855在不同距離的彈道落差(cm):
| 距離/m | M193 | M855 |
| 0 | 0 | 0 |
| 25 | -0.32 | -0.36 |
| 50 | -1.32 | -1.47 |
| 75 | -3.07 | -3.38 |
| 100 | -5.33 | -6.09 |
| 125 | -8.07 | -9.70 |
| 150 | -12.21 | -14.25 |
| 175 | -17.50 | -19.76 |
| 200 | -23.27 | -26.42 |
| 225 | -29.97 | -34.03 |
| 250 | -39.12 | -42.92 |
| 275 | -48.77 | -52.83 |
| 300 | -59.54 | -64.26 |
| 325 | -71.88 | -77.26 |
| 350 | -85.85 | -91.44 |
| 375 | -101.93 | -107.44 |
| 400 | -118.82 | - 125.22 |
使用M16A2步槍(槍管長508mm)發射M855普通彈, 初速945m/s, 槍口仰角0°, 風速5m/s, 氣溫15℃.(僅供參考)
| 距離m | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| 速度m/s | 835 | 732 | 635 | 546 | 463 | 388 | 330 | 296 | 272 | 252 |
| 時間s | 0.113 | 0.241 | 0.387 | 0.557 | 0.756 | 0.992 | 1.272 | 1.593 | 1.947 | 2.328 |
| 落差cm | 5.97 | 26.09 | 64.67 | 127.68 | 223.82 | 365.86 | 573.40 | 870.25 | 1277.26 | 1815.41 |
| 風偏cm | 3.37 | 14.42 | 34.82 | 66.77 | 113.28 | 178.36 | 265.83 | 373.46 | 497.15 | 635.05 |
有效距離在 300米左右，超過 300米以後由於彈道顯著下沉，在有效距離以內的彈道非常平直，準確度非常好。
5.56x45 NATO儘管M16A1的槍管是為M193槍彈設計的, 而M16A2的槍管是為SS109/M855槍彈設計的, 但是兩種步槍都能安全地發射兩種不同的槍彈. 不過彈著點有差別.
M16A1步槍的槍管膛線纏距為305mm, 發射M855彈時, 彈頭自轉速度不足, 穩定性下降, 精度是要變壞的. 因此, M16A1步槍只有在情況緊急是才會使用M855彈, 而且射程儘量不能超過100m. 見右圖, A是由一名射手使用同一支M16A1步槍, 左邊是使用標配的M193槍彈在100碼(91.4m)的10發散布, 而右邊是使用M855槍彈分別在100碼(91.4m), 300碼(274.3m)的10發散布(滿天星啊), 而且還會出現橫彈, 就是子彈橫著拍向靶子.
M16A2, M4, M16A4步槍的槍管膛線纏距為178mm, 發射M193彈時, 射擊密集度差別並不大, 只是彈頭落點會有所偏移. 如右圖B是一名射手使用同一支M16A2步槍, 分別使用M855槍彈和M193槍彈, 在300碼(274.3m)的10發散布.
總的來說, M193彈在M16A1和M16A2步槍上都能保持較好的射擊密集度; 而M855彈則必須用M16A2步槍和M4卡賓槍發射.
為了提高M193的遠程穿透力和射擊精度, M855槍彈是以犧牲殺傷力為代價的. 我們在前面說過, 小口徑步槍的"殺傷力鐵三角": ①容易破裂的彈頭, ②足夠高的速度, ③恰到好處的穩定性.
我們一條一條來看:①M193和M855的彈頭都比較容易破碎, 差異不大; ②M193的初速是997m/s, 而M855由於彈頭加重, 初速下降到945m/s, 比M193低;③M855就是為了提高穩定性而做改進的, 纏距只有178mm, 穩定性比M193好得多, 但翻滾作用也小得多. 總的來說, M855彈對軟目標的殺傷力並不如M193.
M193比較M855, 有如下優勢:
成本更低 在各種步槍都能發揮良好性能. 對不同目標的適應性更強. 在戰鬥標尺射程內的彈道更平直. 終點效應更好. 如果你想對付300m開外, 坐在汽車裡的敵人, 裝上一匣M855也無可厚非, 但對付一般的目標用M193更划算. 而且M193在初速上有先天優勢, 50m以內能穿透更厚的鋼板. 超過100m, M855的穿透性更好, 但是速度仍然低於M193. 大約在300m的距離, M855 的速度開始超越M193.
M16還是M4
5.56x45 NATO隨著阿富汗和伊拉克戰爭的進行, 使得美軍對短小精悍的M4卡賓槍喜愛有加. 但M4也並非完美無缺, 只有14.5英寸(368mm)的短槍管, 是M4的硬傷. 槍管短直接導致初速下降, 而且短槍管的射擊精度要比長槍管差. M4的初速只有880m/s, 而M4卡賓槍的前身—M16A2步槍, 槍管長20英寸(508mm), 初速945m/s.
何況, 小口徑步槍是"靠速度吃飯的". ①必須有足夠高的速度才能促使彈頭及時破裂; ②必須有足夠高的速度才能促使彈頭充分破裂; ③必須有足夠高的速度才能促使彈頭翻滾. 速度足夠高, 子彈進入人體時的作用力大, 彈頭就碎裂得早. 根據明膠射擊實驗, 彈著速度930m/s時, 空腔出現的深度是在15~20cm. 彈頭速度過低的話, 空腔效應, 破碎和翻滾還沒有機會出現, 彈頭就已經穿出了, 殺傷力削減得很厲害.
據美軍的實驗數據, 彈頭要達到理想的破碎程度, 彈著速度不能低於820m/s. 下面是彈頭速度為820m/s的射程, 其中M16槍管長20英寸(508mm), 而M4槍管長14.5英寸(368mm):
| 槍管長 | 20"/508mm | 16"/406mm | 14.5"/368mm | 11.5"/292mm |
| M193 | 190-200m | 140-150m | 95-100m | 40-45m |
| M855 | 140-150m | 90-95m | 45-50m | 12-15m |
現役的M16A2步槍在150m就能達到的殺傷效果, M4隻能在50m達到. 殺傷力的差距由此可見. 前線部隊也普遍反映M4殺傷力不足, 為此不得不消耗更多的彈藥. 但M4小巧的體型又是大兵們欲罷不能, 真實又愛又恨. 有鑒於此, 美國海軍陸戰隊決定放棄M4, 全面換裝M16A4型步槍; 而美國陸軍依然我行我素地選擇M4卡賓槍, 並準備大範圍列裝.
Mk 262
Mk262明膠射擊實驗於是人們開始尋找其他辦法. 通過明膠射擊實驗, 人們發現: 較重的彈頭, 破碎程度更好, 而且更早開始翻滾. 更重要的是, 重型彈頭要求的破裂臨界速度更低(660m/s, 遠低於M855要求的820m/s), 這意味著彈頭能在更遠的射程上保持殺傷力.
M16A2與Mk12對比正好美軍在研製Mk12 SPR特種用途步槍(Special Purpose Rifle, 其實就是班用半自動狙擊步槍), Mk12配套的槍彈是Black Hills的5.0g開尖比賽彈(OTM, Open-Tipped Match),軍方命名為 Mk 262; DODIC (Department of Defense Identification Code "國防部識別碼")序列號 AA53; NSN( National stock number"國家庫存號" ) 序列號 1305-10-497-9996.
Mk 262彈頭為開尖船尾型, 彈尖部並不密合, 並留有幾毫米的空隙, 命中目標後會形成不規則的變形和破裂. 彈頭加長, 內部全部用鉛填充, 重量增加到5.0g. 採用Mk 262的本意是提高5.56mm在遠程射擊的表現, 主要是提高精度和終點效應. 看得出, Mk12步槍比M16的精度提高不少.
Mk 262後來在彈頭中部加了一道緊口溝, 並命名為Mk 262 Mod 1型, 而原來沒有緊口溝的則改名為Mk 262 Mod 0型.
鑒於Mk 262在低速下良好的殺傷力, M4似乎又看到了希望, 打算以此提升有效射程. 但是Mk 262成本太高, 只少量發放給Mk12步槍使用, 面對數量龐大的M4隻能感慨"僧多粥少". M4看來還要另想辦法.
Mk 262 Mod 1彈道表初速848m/s, 彈道係數0.362, 風速5m/s, 氣溫15℃.(僅供參考)
| 距離m | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| 速度m/s | 766 | 688 | 615 | 546 | 480 | 419 | 365 | 325 | 298 | 278 |
| 時間s | 0.124 | 0.264 | 0.415 | 0.588 | 0.783 | 1.006 | 1.261 | 1.553 | 1.875 | 2.222 |
| 落差cm | 7.29 | 31.34 | 76.17 | 147.06 | 251.00 | 397.58 | 599.99 | 876.12 | 1244.55 | 1721.45 |
| 風偏cm | 3.07 | 12.92 | 30.81 | 58.14 | 96.79 | 149.19 | 218.10 | 304.90 | 406.85 | 521.56 |
Mk 262 Mod 0由於在阿富汗戰爭中表現出了優秀的精度和良好的終點效應, 使其聲名鵲起. 曾有過700米的狙殺記錄; 據一份戰場報告說, 兩名特種隊員使用Mk12 SPR僅消耗了77發槍彈就消滅了75名塔利班. 製造商稱, 在300米射程內Mk 262進入人體75~100mm便開始翻滾, 有效射程達到600米 (狀況良好時可達800米). 反饋的都是很正面的信息, 但士兵對此似乎並不熱心, 因為問題最後都要歸結到"狙擊步槍到底是5.56mm還是7.62mm"上面來.
子彈類型
F1(奧地利): 仿FN SS109, 由ADI("澳大利亞國防工業公司" Australian Defence Industries)生產, 現裝備澳大利亞軍隊.
F3(奧地利): 空包彈, ADI生產, 現裝備澳大利亞軍隊.
C77(加拿大): 仿FN SS109, 供加拿大 C7, C8 和C9步槍使用.
C79(加拿大): 空包彈, 供加拿大 C7, C8 和C9步槍使用.
DM11(德國): 4.1g 雙芯彈, 鎢合金鋼芯, 彈尖塗綠色, 由RUAG彈藥公司生產.
DM21(德國): 曳光彈, 跟DM11彈道一致, 由RUAG彈藥公司生.
L2A1(英國): 仿FN SS109, 由Radway Green生產.
L1A1(英國): 曳光彈, 配合L2A1使用, 由Radway Green生產.
M193(美國): 普通彈, 彈頭重3.56g.
M195(美國): 空包彈.
M196(美國): 曳光彈, 彈頭重3.50g, 彈尖塗紅色.
M197(美國): 高壓試驗彈.
M198(美國): 雙頭彈.
M199(美國): 假彈.
M200(美國): 空包彈.
M202(美國): 仿FN SSX822, 彈頭重3.76g.
M232(美國): 假彈.
XM287(美國): 普通彈, 彈頭重4.40g, 由Industries Valcartier,Inc生產. 其改進型命名為 XM779.
XM288(美國): 曳光彈, 彈頭重4.40g, 由Industries Valcartier,Inc生產. 其改進型命名為 XM780.
M755(美國): 榴彈發射用空包彈, 用於M234型榴彈發射器.
XM777(美國): 普通彈.
XM778(美國): 曳光彈.
M855(美國): 普通彈, 仿FN SS109, 增加了鋼芯, 彈頭重4.01g, 彈尖塗綠色.
M855 Lead Free(美國):穿甲彈, 鋼芯為鎢合金鋼, 彈頭重4.01g.
M856(美國): 曳光彈, 仿FN L110, 彈頭重4.15g.
M862(美國): 塑膠訓練彈.
M995(美國): 穿甲彈, 彈頭重3.37g, 彈尖塗黑色.
XM996(美國): 低亮度曳光彈, 配合夜視儀使用.
Mk 262 Mod 0/1(美國): 空尖比賽彈, 尖頭船尾型彈頭重4.99g, Mod 1 型比Mod 0 型彈頭增加了一道緊口溝.
MLU-26/P(美國): 美國空軍早前使用的槍彈, 由雷明頓生產.
用途
軍事使用 警用
