名家論壇》施孝瑋/國防大學槍枝、防護和電磁彈射新技術

由國防大學理工學院動力系統及工程學系兵器組開發的多邊型內壁無膛線T75K3手槍,目前已經配賦部隊。(圖/軍情與航空提供)
由國防大學理工學院動力系統及工程學系兵器組開發的多邊型內壁無膛線T75K3手槍,目前已經配賦部隊。(圖/軍情與航空提供)

文 / 施孝瑋

今年國軍春節戰備巡禮,記者發現陸軍換裝T75K3手槍,這把新式T75K3手槍,不但是新近換裝,還沒有膛線。過去槍枝槍管與砲管內一定有可讓子彈旋轉的膛線,膛線可以幫助子彈旋轉,增加穩定度,但還是會與彈頭產生摩擦,國防大學理工學院克服這個困難,研發出多邊型槍管內壁光膛槍,不但讓槍管壽命更長,精準度還更高!

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國防大學理工學院老師鄧世剛將航太科技中對應力的研究應用在槍管上。他指出傳統槍管上面的膛線,在打完之後他的殘餘應力非常高,新的槍管它是平滑的,所以殘餘應力非常少。國防大學理工學院新式槍管的研發成功關鍵,是開發出內彈道(子彈在槍管內)的電腦模擬程式。過去傳統的槍械工藝,都必須先製出實體原型槍枝,進行試射後才能瞭解效果。但是透過電腦模擬科技,就可以利用模擬軟體模擬不同的內彈道,子彈與槍管各自承受的應力等影響,大幅減少研發的時間。

國防大學理工學院新式槍管的研發成功關鍵,是開發出內彈道的電腦模擬程式。清楚看到螢幕左邊是無膛線的應力變化,右邊的是有膛線,看出兩者應力的不同。(圖/軍情與航空提供)

除研發時間縮短,國防大學理工學院院長荊元宇少將指出,目前這種多邊型無膛線槍管的T75K3手槍,壽命比有膛線從8000發倍增到16000發,而且槍管狀況還十分良好,最後預測槍管壽命可能累積到原本設計時3倍的24000發。除了已經成功開發的T75K3手槍之外,鄧老師率領的研發團隊,進一步研發T91步槍的多邊型無膛線槍管,已經開發成功。未來這種新式多邊型無膛線的T91步槍,也將會加入國軍輕兵器的行列。

這兩把T75手槍,左邊是舊式有膛線、右邊是多邊型內壁無膛線槍管,未來還有可能採用複合材料製造的槍管。(圖/軍情與航空提供)

除了槍管的多邊型無膛線內壁外,國防大學理工學院化學及材料工程學系的電化學細微製造實驗室在材料加工上,也找出讓槍枝壽命延長、以及簡易保養的方式。國防大學分析發現槍械會生鏽,和發射時機械摩擦與火藥殘留產生鹽酸和硝酸,腐蝕槍枝零件有關,因此研發出新式鎳硼鍍膜。鎳硼鍍膜和現在槍械處理常用的傳統磷酸鹽皮膜相比,磷酸鹽皮膜的特色是很軟,經過一般正常數百發的射擊之後,就會產生磨損。而台灣氣候潮濕且鹽分高,槍枝使用後,槍機基底露出後若無經常保養上油,槍械自然容易生鏽。透過鎳硼鍍膜技術,未來將大幅提升槍械妥善率、降低故障。更重要的是僅需簡單擦拭即可完成保養,讓過去的洗槍輕槍通槍成為記憶。

目前無膛線槍,除了T75K3手槍外,T91步槍的無膛線槍也已經開發完成。(圖/軍情與航空提供)

這種鎳硼鍍膜的T91步槍,已經完成6000發廠測,接下來要少量生產配發部隊進行戰測。除了槍機部之外,理工學院正在對活塞部和槍管研發相同鍍膜技術。目前槍管鍍膜是鍍鉻,彈鍍鉻時使用的六價鉻為劇毒工業品,若能成功研發後不僅能大幅增加槍管壽命且減少保養,也有環保效益。未來戰測通過後新的T91步槍就可以以這種新式鍍膜的槍機和槍管量產,讓野戰部隊的槍械保養更為簡易。

國防大學理工學院化學及材料工程學系的電化學細微製造實驗室開發出鎳硼鍍膜技術,不用上油僅需簡單擦拭就可以完成保養,左邊是傳統磷酸鹽皮膜槍機底座,短時間就會生鏽。(圖/軍情與航空提供)

國防大學理工學院化學及材料工程學系,成功開發碳化硼的陶瓷防護片,未來可以用於雲豹甲車的外掛防護裝甲、士兵防護背心的裝甲襯裡,也可以運用在戰鬥直升機座椅的裝甲強化。但這種碳化硼防彈板在國外屬於管制類軍品,勢必得自行研發。碳化硼和傳統氧化鋁的的優勢在於重量減輕,硬度和重量都比傳統氧化鋁要更具有優勢。化學及材料工程學系另外還在石墨硒這類吸波匿蹤塗料、以及金屬附著印刷上也有成效。甚至可以在晶圓片上,以附著法取代傳統光蝕刻的方式,進行金屬印刷。

國防大學也進行電磁軌道的相關研究

電磁推進近年可說是軍事科技研發的一大顯學,可以應用在電磁彈射技術和電磁軌道砲。由國防大學理工學院研究員許曆山先生領導的研發團隊,現在可以利用一條短短一公尺長的軌道,將一顆模擬彈頭加速到音速3倍以上,目前第二代的系統,甚是可以達到4-5倍音速。

國防大學理工學院開發的電磁軌道砲原型驗證平台,可將模擬彈頭在1公尺的電磁軌道上就加速到音速3-4倍。(圖/軍情與航空提供)

電磁軌道砲其實是利用磁力同極相斥的原理,兩個極性不同的物體就會產生互斥,因此可以將物體彈射出去。這個磁場是可控制的,就可以控制彈射物體飛多快與飛多遠。原理聽起來很簡單,但實際操作時,因為通電的軌道周邊會產生電漿,若彈射體就停留在電磁軌道旁,反而會產生類似電焊的反應,因此彈射體必須要先有初步加速。突破被彈射體的最大靜摩擦力和類似電焊產生的阻力,並讓電磁場對推送體產生加速的推力。電磁砲彈取代傳統的火砲,除了可以達到比傳統火藥產生更大的速度與射程,而且因不必準備發射藥,不會起火爆炸,而且砲彈體積因少了發射藥,將大幅減少。

多邊型無膛線槍管、重量輕硬度大的陶瓷防護片、槍枝鍍膜新技術和電磁軌道相關研究,原來教學單位對國防科技的鞏獻,是相當重要的。

●作者:施孝瑋/軍情與航空網站主編

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