又是一个标签话题,很多人有疑问,咱们来展开讲讲。
首先,咱们要先说说外弹道,通过对外弹道的了解,大家可以找到心目中最好的弹头材料。
当一枚子弹离开枪口在空气中飞行的时候,子弹通常可以超过3倍的音速。不过速度越大,子弹受到的空气阻力就会越大。空气阻力是怎么计算的呢?在大多数情况下我们会用平方阻力公式来计算子弹所受到的阻力。也就是阻力F= 0.5 * ρ * v^2 * Cd * A。
其中ρ是空气的密度、v是子弹的速度、Cd是子弹的阻力系数、A是子弹的截面积。
当一把枪的性能被设定为一个固定数值,子弹的形状也设定为一个固定数值的时候,子弹所受到的阻力就是相同的。这时候空气就会对子弹产生一个沿着子弹相反方向的阻力F。这个阻力F就会逐渐的让子弹飞行的速度渐渐的降低。
学过初中物理的人都知道,当物体受到一个力F的时候,这个物体会改变运动状态也就是沿着F的方向产一个加速度a,同时运动状态的改变剧烈程度(a,加速度)不仅仅由力F来决定,还和物体的质量M相关。简单的写公式就是a=F/M。
这时候你会发现减速的关系就是公式就是: -a=0.5 * ρ * v^2 * Cd * A / M了,也就是说在v保持不变的情况下,子弹越重飞得越远。理由是质量越大越能在阻力下保持动能。
回答开始我们提出的问题——子弹用什么做最好呢?越重(密度越高)的材料做子弹射程越远。
铜的密度为8.9克/立方厘米,属于比较重的金属。比铜更重的金属例如银的密度为10.49克/立方厘米、金的密度为19.32克/立方厘米、钨的密度为19.3克/立方厘米、铀的密度为19.1克/立方厘米……所以,毫不避讳的说,金其实是最好的子弹弹头的制造材料。
然而这东西贵啊,一枚纯金弹头的子弹如果按照金价格来算,开一枪大约的成本是3000多块钱。而对比现在我们子弹的成本价0.192元人民币来算,差不多是15800多发传统子弹的价格,咱们就只能说金子弹好是好啊,但真的打不起。
除去了比较贵比较硬的重金属,这时候就有一种特别适合制作子弹的材料出现在大家的面前了,这就是铅。密度为11.34克/立方厘米,虽然比金轻很多,但是要比铜重了很多。关键是价格便宜啊。每吨铅的价格才知有15000块钱。5发金子弹的价格就够买1吨铅来做子弹了。
而且,铅还有熔点低易制造的特性,同时质地柔软易于嵌入膛线的特性。这就让铅成了最好的子弹材料。
世界上每年开采的铅量为400万吨左右,其中有大约12-17%的铅被做成了各种弹药的弹头。
那么为什么要在铅弹头外面再包上一层铜呢?这就得说到内弹道了。
现代步枪在发射的时候由于有膛线的存在子弹会在枪管中高速旋转。由于铅这种材质太过于柔软,如果不是完全定心的话,铅弹在出膛前就会被甩到质量更重的那一端去,射击精度根本无法保证。因此在子弹外壳上包裹一层强度更高的金属,对铅做出约束,这种子弹在开枪射击的时候就不会把铅甩到一边。带有金属外壳(一般是铜或者铁)的子弹叫做“被甲弹”。
全被甲弹药full metal jacket
它的设计就是为了满足,铅弹在膛线的作用下高速旋转不歪头的需求。
还有一些低速枪支所用的子弹由于子弹初速低,子弹不那么容易歪头,因此就采用了不同的半被甲设计,这种子弹也就叫做半被甲弹(half metal jacket)
他们突出的就是铅弹的杀伤力和弹药的初速直接的取舍和平衡了。
还有更复古的一些小口径枪会使用无被甲弹。
这类的枪通常初速都不高,因此也就没有被甲束缚铅弹的必要性了。
这是内弹道部分。
外弹道(Exterior Ballistics)和内弹道(Interior Ballistics)咱们都说完了,咱们再说下体弹道(Terminal Ballistics)。体弹道这件事就相当血腥残酷了。
这是指子弹弹头射入人体的路径和能量释放表现。
在这个阶段中,铅依旧是最好的材料。还记得前面说内弹道的时候铅做的弹头会被甩歪吗?在体弹道的的研究主要就是利用了铅的这种特性。
当高速飞行的子弹触碰到人体后,人体的密度要远远大于空气。这时候巨大的阻力就会给弹头的铅芯一个强大的加速度。铅芯就会变形或者移动。
在这个过程中,弹头就会释放出巨大的动能。
被甲的约束作用其实还是会消除很多的体弹道特性的。这就会让子弹在命中目标的时候出现一洞两眼的尴尬效果。
怎么解决这个问题呢?
注意上面子弹的剖面图,你会发现子弹的铅芯在弹头内没有填充满,十分偷工减料的在弹头前面空出了一小块。
当这种子弹射入人体的时候,弹头内的铅芯就会由惯性的作用向前滑动。这种滑动一般都是不均匀的。弹头前面的空穴就会被挤到弹头的侧面。这时候高速旋转的弹头就会由于重心不在旋转轴线上在离心力的作用下发生偏转。子弹就会在人体内开始翻滚。
子弹在体弹道内运动的轨迹就不是以弹头为指向了。
而是在人体内打着转的翻滚前进。弄不好的话,甚至是子弹的尾部先射出人体。在翻滚的过程中,会造成巨大的空穴,而且和普通枪弹的空穴不同的是,多次的翻转可以造成多个空穴。
这个过程,并不像达姆弹爆开的效果,而仅仅是弹头切入人体的方向变化,实际上比达姆弹所释放的能量更大,更为血腥。不过算是钻了一个公约的空子——子弹射入人体不变形。因此这种子弹广泛的使用在正规的军事冲突中。