高级子弹生产零件特勤处怎么换

今年8月中旬，网上出现了一条不太起眼、但内容与国产轻武器密切相关的消息——湖南工业大学范才河教授科研团队成功研发出新型弹壳铝及铝弹壳系列产品。如果去掉新闻中那些修饰性的语言，其干货可归结如下：1、这种“新型轻武器用高强韧铝合金弹壳”为自行成分设计；2、铝合金本身“基于3D喷射成形快速凝固技术制备”；3、铝弹壳采用“自主开发的成型模具”冷冲成形；4、用新型弹壳铝制造的12.7毫米口径弹壳已通过军方某权威机构实弹测试验收，“各项参数达到军方使用标准”。一连串的“自行”“自主”“权威”，听起来非常振奋人心，各大媒体平台转载时也加上了“全国首家”之类的标题。事实是否真的如此，理想与现实之间有多大差距，未来的实际装备情况自然会给出结论。这方面我想大家也都有同感，近20年来已经有很多现实例子。在这里想通过自问自答三个问题，来帮助大家寻找自己的答案。

湖南工大研制的采用新型铝合金制造的12.7毫米弹壳

第一个问题，铝合金弹壳是一项全新技术吗？它的历史又是怎样的？

对前面的问题，答案必须是否定的。铝合金弹壳（或称药筒）已经是一项很成熟的技术，有着上百年和上千种弹药的应用经验。最先开始研制生产铝弹壳的是美国，早在1890年前后，法兰克福兵工厂就试制了从7.62毫米到10.16毫米多种口径铝壳弹。一战期间的欧洲强国，如奥匈帝国、英国和德国，也纷纷研制了本国主流军用步枪口径的铝壳弹，如8毫米、7.7毫米和7.92毫米。不过，由于缺乏具有良好强度与韧性的铝合金材料，这些早期尝试都失败了。特别是军用大威力步枪铝壳弹，发射时弹壳侧壁会出现小孔、裂纹，或者火药燃气从底火室周围泄漏，导致弹壳烧穿变形，因此不具有实用性。

德国二战期间试制的7.92毫米铝壳毛瑟步枪弹

到二战之前，铝合金开始在飞机上广泛使用，但在制造枪炮弹壳方面仍未取得突破。德国等国虽然仍多次对铝弹壳进行试验，最后因性能没有明显提升而半途而废。但美国陆军军械部却坚持到底，反复试验论证各种铝合金弹壳的可行性。1933年，法兰克福兵工厂试制了一批11.43毫米铝壳手枪弹。由于该弹膛压低，经试验枪弹的操作性能尚令人满意。但在更高膛压的弹药种类上应用时，铝壳仍然容易出现故障。1949年，该厂尝试改进制造工艺，改为先冲压后挤压，生产的铝壳性能有所提高。1956年，该厂采用当时最先进的7075铝合金及相应制造工艺，生产并试验了25000发7.62毫米铝壳步枪弹，但试验结果发现其壳壁在发射时多有破裂，另外底火漏气烧蚀的情况仍然常见。1968年，该厂将材料换成性能更好的7475铝合金，再次生产了2万发7.62毫米铝壳步枪弹，并在高射速的M134“米尼岗”机枪上进行了试验，结果还是差强人意。

铝壳在膛压相对较低的手枪弹上使用，性能一般能够保障

同时，对于6067、7075等铝合金在更大口径的弹药药筒制造中的应用，美国也一刻没有停止研究，遇到的主要问题除了烧蚀破裂外，还包括高膛压下铝合金弹壳会出现“滞膛”现象，面临退壳难问题。在1970年代之前，试验成功并列装部队的只有M67无后座力炮用破甲弹以及M79单兵榴弹发射器使用的杀伤榴弹两种铝弹壳。其他铝制弹壳或药筒都未能实现实际应用或批量生产。

采用铝弹壳的5.56毫米近程训练弹，同样膛压较低

1969年，美国陆军又启动了一个三年探索计划，用于确定铝弹壳的应用可行性，美国空军和相关的军工、金属企业也继续推动铝制弹壳和药筒的研究。与此同时，具有更好综合性能的新型铝锌镁铜合金的出现以及粉末冶金工艺在高强度铝合金生产中的应用，终于解决了铝壳烧穿的问题，到1970年代初期，基本实现了铝弹壳的实用化。1972年8月，法兰克福兵工厂实射试验了13940发改进版的用7475铝合金制造的铝壳5.56毫米步枪弹。试验用3支M16A1步枪进行，每支发射4000发，并分为三种情况，一种是正常膛压下发射，一种是在高膛压条件下发射，一种是预先在铝壳壁刻有纵槽，以模拟加工中存在弊病的弹壳。但试验中3支步枪都未发生停射或其他故障，试验结束后步枪的自动机构和导气管中均没有残渣，仍可继续使用。包括预刻纵槽的180个弹壳在内，13940个弹壳经过检查，都也没有发生烧穿或破裂的情况，证明7475铝合金制作弹壳的确是可行的。1975年，同样由7475铝合金制造的铝质药筒在A-10攻击机GAU-8航炮使用的30毫米机关炮弹上得以成功应用。时至今日，美国空军使用的多种口径的航炮炮弹都在使用铝弹壳。

在美军装备序列中，铝弹壳应用最广泛的是航空机关炮炮弹和低压榴弹

在枪弹方面，到今天使用铝壳的仍然不多，但也不是没有。比如美国就有一家名为CCI的弹药公司，早在1980年代就推出了Blazer系列手枪弹，到1997年时已经发展到可提供7种常见口径、24种弹头配置，其中也包括诸如10毫米AUTO、.357马格南姆、.44马格南姆等膛压比较高的品种，现在美国民间市场上仍然很容易看到，其价格比铜壳手枪弹便宜约五分之一，但比钢壳弹要贵一些。Blazer系列手枪弹主要用作民用，警用、军用的手枪弹仍然还是铜壳为主。考虑到铝合金在高压燃气作用下容易产生裂缝或小孔，所以这些商品铝弹壳都是一次性的，不能用于复装，这也限制了它的使用面。

美国民间市场上的Blazer 9毫米铝壳手枪弹

第二个问题，铝与更常用做弹壳材料的钢与黄铜相比，究竟有什么优势？

应该说铝的优势其实并不明显，如果说有，最重要的只有一个，就是轻。纯铝的比重是2.7克/立方厘米，钢的平均比重是7.85/立方厘米，前者只有后者的34.4%，铝合金因为添加了铜、锌、镁等成份，平均比重大约是钢的36%，而黄铜是三者中最重的，平均比重是7.85/立方厘米。三种材质的弹壳如果尺寸相同，铝壳最轻。换句话就是说，在同等重量条件下，用铝壳弹可以携带更多的弹药。以美国6毫米SAW枪弹为例，钢壳弹的重量是15克，铝壳弹只有11.6克，钢壳弹携带300发就是4.5千克，换作铝壳弹的话，就可以多携带87发。另一个角度，从材料消耗来看，同样制造6000发30毫米机关炮弹，如果使用铝弹壳，只需要消耗1吨铝材，而如果使用钢弹壳，仅弹壳重量就要将近3吨。除了材料消耗之外，对于机载武器系统来说，轻量化的弹药显然更有优势。

美国的6毫米SAW试验弹开始采用铝弹壳（右一），但最终还是选择了钢壳

另外，与钢相比，铝弹壳比较软，加工时模具的损耗小，使用时对弹膛、坡膛等处的磨损也比较小，可以减少零件磨损，提高武器寿命。同时，与钢相比，铝的化学稳定性较好，长期储存中机械性能不易改变，也不容易出现锈蚀。但在这些性能方面，铝壳却明显不如铜壳。特别是铝合金的热容量较差，与同样的铜壳相比，空壳吸收和带走的火药热量较少，如果用在全自动武器上，枪膛更容易过热，导致弹药自燃等意外的发生。

湖南工大的弹壳铝冲压形成的弹壳盂子，其制造过程与传统工艺并无本质区别

在经济性方面，应该说铝没有想象的那样好。自然界中，铝元素的储量虽然大，但因性质相对活泼，提炼的难度较大，能耗较高，电解铝目前价格在1.8-2万元/吨，至于制造弹壳用的高性能铝合金价格还要高出至少50%。与之相对应的，黄铜在4.5-5.3万元/吨，而碳素钢只有3500元/吨甚至更低。可见钢的价格仍然是最低廉的，而且作为普通弹药的弹壳材料，钢的性能完全满足需要，又有大几十年的成熟使用经验，所以我国对于大量装备使用的步、机弹，长期使用的都是覆铜钢、涂漆钢和镀铜钢等各种以钢材为基础的弹壳材料，仅仅在近些年才在狙击弹等少数需要强调精度的弹药种类上改用铜壳。

国内目前常用的覆铜钢弹壳，价格低廉且能满足基本需要

另一个制约铝合金应用的是材料特性上的差异。对于同一种弹药来说，铜壳和钢壳可以做到尺寸完全一致，但铝和铜、钢两种材料的特性差异较大，尤其延展性、抗拉伸性较低，所以壳底耐高压部分的壁厚一般需要有所增加，如果按照现成尺寸制作，往往保证不了基本性能，容易出现问题。所以既便是同种弹药，换用铝壳后，可能需要从工艺到结构上进行重新设计，膛压越高、体型越小的弹壳越是如此。如1972年8月法兰克福厂试验成功的1.4万发铝壳步枪弹，不仅弹壳预先经过了专门热处理，而且弹壳底部装有特殊的硅酮橡胶密封帽，即使壳体出现了小孔或裂缝，也不会影响发射安全。一旦需要这样的“特殊化”，那么成本就往往会居高不下了。范教授所说的“采用新材料制造的子弹每颗重量较传统弹壳减重65%，造价则便宜75%左右”只是理想化的实验室数据，在实际中是很难实现的。

铝弹壳如缺乏合适的保管条件，其耐腐蚀性并不比钢壳更加优越

第三个问题，我国铝合金弹壳应用水平究竟怎么样？

首先需要指出的是，国内在铝合金材料弹壳制造和使用方面并不是空白，已经有很多成功的产品和借鉴经验。根据公开资料，至少从1981年，国内就开始了弹壳用铝合金的研制工作，当时称为“轻合金材料”弹壳。经有关金属冶炼厂与军工企业合作，先后仿制成功7075和7475等高性能铝合金材料，在此基础上，经过十几年摸索和大量试验，在1990年代后半期就自行研制出具有自主知识产权的某牌号铝合金，其特点是屈服强度高、抗拉性强，用其加工的弹壳，受应力腐蚀破裂影响小，存放时间长，能够满足战术技术要求。随便在网上搜一下，就可以发现有时间更早的由重庆大学等单位撰写的《铝合金弹壳成形工艺优化及热处理工艺的研究》等多篇论文成果。所以，湖南工大的产品即使获得装备，也绝不会是“全国首家”

国产军用弹药中，铝弹壳的应用比例已经很高

铝弹壳的使用，最早是在民用和警用产品方面。早在1980年代，绥化前进机械厂的国产“金环牌”猎枪弹就开始使用铝弹壳。随后根据国外产品仿制的38毫米防暴枪，其发射的催泪弹、爆震弹、发烟弹等非致命弹药，也研制了相应的铝弹壳。真正在军用弹药上使用铝合金弹壳，则是从仿制单兵榴弹开始的。在对越自卫反击作战中，我军相继缴获了美制M79单发、M203枪挂两种榴弹发射器和其配用的M406高爆杀伤榴弹。对它们的研究和仿制，特别是M406的带钟表机构的炮口保险设计、内部预制刻槽冲压战斗部以及采用挤压法制造的铝合金弹壳等先进技术，对国产单兵榴弹发射系统的发展都起到了重要的借鉴作用。当时国内相关研究刚刚起步，经过多年消化吸收，到1990年代初已正式定型了91式防暴榴弹发射器及配套的35毫米系列防暴弹药，尽管口径有所缩小，但在系统的整体原理、结构设计特别是药筒结构、制造工艺等方面，91式防暴弹均受到了M406榴弹的很大影响。以此为基础，国内随后研制出了一系列不同结构布局和自动方式的35毫米/40毫米榴弹发射器，包括最新式的QLU11 35毫米狙击榴弹发射器，它们的弹壳均采用铝合金材料（其实弹药其他部分包括发射器本身也大量使用了各种铝合金）。另外一种大量使用铝弹壳的国产武器，就是QBS09军用霰弹枪，由于与其配套的09霰弹发射较重的钨合金弹丸，为减轻弹药重量，同时保持较好的勤务性能，该弹也采用铝合金弹壳。此外近年来，还出现了一些铝/塑混合材质弹壳的新尝试，主要出现在空包弹、教练弹等新弹种上。既然早有广泛应用，相关报道声称的湖南工大成果一举解决了我国自主制备铝合金特种材料“卡脖子”技术瓶颈，可能就略有夸大之嫌了。

金环牌铝壳猎枪弹（下）与嘉陵牌塑料壳猎枪弹（上）

国产38毫米催泪弹的铝质弹壳，挤压成形后经过车制

对越自卫反击中缴获的美制40毫米榴弹对国产榴弹的发展起到了很大借鉴作用

国产自动榴弹发射器及其弹药上已经广泛使用了各种铝合金材料

最后要说的其实也是半个问题，就是现在国内铝合金弹壳应用的短板在哪儿？这个差距主要体现在加工工艺上。与国外产品相比，国产铝弹壳挤压成形表面明显不光滑，留有明显的加工痕迹，尺寸无法精确，特别是长径比较大的弹壳，绝大部分最后都要经过车制，这也是国产弹壳的一个通病。当然，这并不妨碍国产铝壳的使用质量。湖南工大研发新材料的制成品，主要12.7毫米大口径机枪弹壳，所说的“铝合金弹壳的膛压达400MPa以上、耐瞬间高温1000℃以上、弹头初速1200m/s以上，与钢弹壳相比较整体质量降低20%以上（此处与前面提到的减重65%存在矛盾）”，都是指这种12.7毫米弹壳。但仅从公布的照片来看，这批12.7毫米弹壳使用的是对冲压或挤压精度要求较低的博克赛式底火室，而且弹壳表面加工质量也非常一般。至于3个展示用的铝合金盂子，更是加工粗糙。其实，要想证明新的工艺有效非常简单，因为35毫米榴弹、09霰弹都在湖南本地生产，如果湖南工大的工艺能够切实解决它们目前生产中存在的质量问题，那么说明这些工艺肯定是真正有效的。最后，请注意新闻最后还有一句话，“目前，新材料弹壳正在进行常规低温、高温等测试，并向产业化生产方向努力推进”，也就是说，即使性能合格，也还没有解决批量化生产的问题，能不能投产、其成本如何最后都是未知数。

国产09霰弹壳底部的车制痕迹十分明显

国产12.7毫米铝底塑壳复合材料空包弹

就我本人而言，还是衷心希望湖南工大的这些成果真的有含金量，并且能够顺利投入实际运用。但就铝合金弹壳而言，个人并不认为是很有前途的一个科研方向。综前所述，现有的钢、铜弹壳材料暂时没有用铝合金材料替代的迫切需求，在当前的情况下，铝弹壳并没有特殊的战略意义或特别广阔的应用前景。既使以后确实需要更新换代，更大的可能也是目前方兴未艾的聚合物弹壳，甚至是无壳弹，而不会是仍为金属材料的铝合金弹壳。