为什么瞄准具在枪管上方,子弹却能打在瞄准点上?

表尺 射击 子弹 枪管 枪口 瞄准镜 刻度 准星

11-20 10:46 中科院物理所 (cas-iop) 学术

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很多人都有这样的疑问,各种枪支无论是手枪、自动步枪、狙击步枪还是机枪,瞄准具都装在枪管上方,可是为什么射击时子弹的弹着点就在瞄准点上,而不是在瞄准点的下方呢?



首先,和很多人的直觉不同,当射手用枪射击与自己处于同一水平面的目标时,枪管其实并不是水平的,而是有轻微的上抬角度的。如果不能理解的话,我们不妨先假设,枪管处于绝对水平的情况下射击会发生什么情况:


如果枪管处于绝对水平状态,子弹在枪管内运动还没出枪口的时候,水平方向上受到火药燃气的推力做加速运动,同时竖直方向又受到地球的重力,但此时有枪管壁的支撑,竖直方向上重力和枪管壁提供的弹力互相平衡,所以可以忽略。当子弹飞出枪口之后,子弹凭惯性飞行,不再加速;竖直方向上又受到重力作用,同时还有空气的阻力,那么子弹的轨迹大致就是一个平抛运动。

就类似于水平飞行的飞机上投掷航空炸弹


那么对枪来说,意味着只要子弹一出枪口,就开始下坠,比水平的瞄准线低,子弹肯定会落在瞄准点的下方,而且距离越远,偏下的量越大,这显然打不中目标。所以在射击的时候,其实枪管是微微向上抬起的,子弹飞出枪口后的轨迹不是一条直线,而是一条抛物线。只不过这个微微抬起幅度很小,你没有感觉到罢了。

这张图中,黑线是子弹的轨迹,红线是瞄准轴线,也就是眼睛-照门-准星-目标的延长线


既然子弹是抛物线飞行的,那势必是先上升,后下降,在上图中,子弹到200米的地方和瞄准线重合了。也就是说,如果目标在200米处,那么开枪后子弹能击中瞄准点。


那么如果目标在100米处呢?弹着点就会偏高8厘米。


如果目标在300米处呢?会偏低30厘米。


我们都知道,射击目标不可能永远在200米距离上,可远可近,那么枪如何保证在有效射程内射击不同距离的目标,弹着点都落在瞄准点上,不偏高不偏低呢?从子弹抛射的轨迹可以想象得出,假设要射击300米的目标,那么枪口肯定要比图中,也就是射击200米目标时抬得更高一些,让子弹飞出枪口时上升角度更大一些,抛得远一点,这样等子弹落下时,正好在300米处与瞄准线交汇,射中瞄准点。如果要射击100米目标,那就让枪口上抬角度低一点,子弹飞出去的轨迹上升角度小一些,抛得近一些,这样子弹下落时在100米距离上就和瞄准线交汇,射中瞄准点。


但是这个枪口上抬角度高一点、低一点如何做到量化的呢?这就需要表尺


竖起状态的M1918A2自动步枪表尺


上图是表尺竖起状态的美国M1918A2自动步枪,也就是大家熟悉的BAR自动步枪。可以看到表尺框两侧有数字,从下往上左右交替排列,从1排列到15,表尺框顶部还有YD的刻字,代表yard,其含义就是100码-1500码,每100码一档。目前照门的游标在表尺最低位置,也就是100码,假设现在要射击500码目标,就把照门游标往上移动,抬高到刻度5,照门位置高了,如果枪管还是持水平状态,那么从照门孔向前看时,视线就从枪口准星的上方通过,是看不见准星的。



抬高照门游标后,如果枪管不向上抬起,从照门孔内是看不见准星的,视线从准星上方通过。


要从照门觇孔向准星瞄准,枪托就要放低,微微抬高枪口,这样才能让准星落入照门孔视野。只不过这个动作非常微小,你没有察觉到。


要从照门孔内向准星瞄准,枪口势必要向上抬起,准星才会进入视野,枪口就抬起了一个角度。


此时枪口抬高了,子弹飞出枪口时上抛的角度更大,就能在500码距离上下落和瞄准线交汇,击中瞄准点。表尺板上的数字刻度不是瞎刻的,是根据这一种枪在射击不同距离目标时枪口上抬的角度计算后刻上去的,所以表尺板就是把"枪口上抬一定角度"这一动作量化的工具。


M1918A2用的这种表尺叫立框式表尺,这种表尺对"照门上抬一定高度,瞄准时相当于枪口上抬了一定角度"这个过程表现得比较直观。但是立框式表尺有缺点,体积大,竖起来高度高是最容易看到的一个缺点,还有一个缺点就不是很明显了,让我们放大了看这个表尺。

这种表尺射击距离越远,刻度之间间隔越大,射击距离越近,刻度间隔越密集,到了3、2、1几乎都挤在一起了。这是因为子弹在空中飞行,由于空气阻力的缘故射击距离增加量和枪口抬高角度的增加量(学名叫高角的增加量)不是等比例的,射击距离从200米增加到300米,枪口上抬角度增加量假设为A1,从300米增加到400米,射击距离还是提高了100米,枪口上抬角度增加量假设为A2,这个A2不等于A1,而是要大于A1,反映到表尺框的刻度上,就会出现射击距离越远刻度越稀疏,射击距离越近刻度越密集的情况。因为立框式表尺在近距离的刻度间隔太小,所以给装定表尺就带来了不便,容易装错表尺。特别是对步枪、轻机枪等武器,主要在400米距离内使用,立框表尺在近距离内刻线非常密集,给使用带来了很多不便。


于是,弧形表尺就解决了这个问题:


毛瑟步枪上的弧形表尺


弧形表尺不是用照门在立框中上下移动来调整高角的,它的表尺板是卧式的,底下的底座是弧形拱起的,往前推表尺的游标,因为弧形底座的缘故,表尺板就往上抬,照门就相应地抬高。由于这种表尺射击距离到表尺板刻度投射的方式不一样,它的刻度是等间隔的,装定表尺就比较清楚不容易装错。所以这种表尺用得比较多。


不同的枪表尺类型不同,但总的来说都只是上述表尺的变种罢了。


M1卡宾枪表尺


比如M1卡宾枪,转动旁边那个旋钮,觇孔就在一个斜面上前后滑动,高度随之上下变动。


MP5旋转式表尺


这是MP5冲锋枪的旋转式表尺,不同高度的觇孔代表了不同射程的表尺高度,使用时把要用的那个孔转到自己眼前就行了。


早期M1卡宾枪瞄准具


早期的M1卡宾枪更简单,是一个L形的表尺,直接分两档,高度较低的大觇孔对应150码射距,位置较高的小觇孔对应300码射距,要用哪个就把哪个竖起。因为M1卡宾枪本来就是一支近距离使用的自卫武器,设置很远的表尺射程没有必要。类似这种只有两档的L形表尺在有效射程较近、成本较低的冲锋枪上也很常见,比如苏联PPsh41、PPS43冲锋枪。



手枪因为以50米内近距离射击为主,所以现代的手枪干脆不设置可调式照门,直接用固定照门和准星。


还有好多人问,战场上敌情瞬息万变,目标往往是隐现的,暴露的时间很短,每次射击都要精确测距怎么可能抓住战机?这时候就需要"常用表尺"。


SKS半自动步枪的表尺特写


上图是SKS半自动步枪,也就是中国56式半自动步枪的表尺板,它使用的也是弧形标尺。大家注意表尺刻度1后面还有一个俄语字母П,这个叫做"常用表尺",相当于表尺3,也就是300米距离上照门的高度。在实际战斗中步枪的射击距离一般不超过400米,所以射手可以将表尺装定在П,不必每次都变换表尺,而是根据经验在射击比300米近的目标时适当压低瞄准点,射击比300米远的目标时适当抬高瞄准点。举个例子,射击100米距离上立姿的敌步兵,表尺装定在П也就是相当于表尺3,如果瞄准敌胸部位置,子弹弹道高在100米距离上会比瞄准点高,会越过目标,所以此时应当瞄准敌人腰腹部射击,在100米距离上子弹正好能击中敌人前胸。


对射程较远的武器比如重机枪、狙击步枪,因为目标的距离往往很远,此时用凭经验适当抬高或者压低瞄准点的办法就不大可靠,所以就需要用工具来测距。比如望远镜、瞄准镜中的刻度分划。以SVD狙击步枪使用的瞄准镜内分划为例:


SVD狙击步枪的瞄准镜分划


在瞄准镜视野的左下方有一道水平实线,下面写着1.7,一道类似指数函数的虚线,上面写着2、4、6、8、10,这是简易测距用的分划线。这种测距分划是根据平均身高为1.7米的人在瞄准镜视野中的高度来测距的,假设站立的人在测距分划线上正好卡在刻度为2的虚线和实线之间,那么距离大致就是200米;假设站立的人高度正好卡在刻度4的虚实线之间,那么距离大致就是400米。简易测距后,调整瞄准镜上的距离调节转轮到测得的距离。


瞄准镜顶部的旋钮就是距离调节转轮


转动距离调节转轮的动作,其实就是在调整瞄准镜内分划板,也就是刻了分划线的玻璃板的高度,和使用机械瞄准具一样,通过调整分划板的高度,让瞄准时枪口适当抬高或者降低来满足不同距离的射击要求。


如果是对测距要求更精确的远距离狙击,那么就要用专门的测距仪了。远距离狙击往往由两名狙击手进行,一人负责射击,另一人在旁边用测距仪进行精确测距。


双人狙击组

来源:

彩云的机械整备间

一个旨在介绍近代到当代火炮、步兵武器和弹药基本知识的军事科普公众号。

编辑:Cloudiiink


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