朵英贤院士访谈录
今年,正值95式枪族设计定型20周年,本刊记者特别专访了95式步枪的总设计师——朵英贤院士,既对95式枪族进行梳理和总结,也对世界步枪格局进行评价和展望。采访期间,北京雾霾肆虐,朵院士笑喻人生:【本来无一物,何处惹尘埃。哎哟,我在霾中行,处处惹尘埃】。记者看来,终究是【守得云开见月明】。
本刊记者\何懿
1932年生,1956年毕业于北京工业学院自动武器设计专业,中国67式两用机枪及95式枪族技术负责人。1999年当选为中国工程院院士。著有《中国自动武器》、《工程中的纵向振动》、《自动武器新编》等书。
95式得与失
记者(以下简称“记”):在95式枪族定型之后,枪族的许多性能已进入世界步枪的前列,能不能谈谈它所具备的核心技术。
朵院士(以下简称“朵”):1971年我国开始研制小口径步枪,直到战术技术指标重新论证,军委定型委员会批复战技指标之后,才重新组织研制团队,1990年年中开始启动。研制95式步枪的团队是90年代初期由业内多家单位的精英临时组合的,当时称作“国家队”,30%是中老年技术人员,70%是以1985年以后的本科毕业生为主,大家肩负着国家使命走到一起。我们意识到在赶世界步枪小口径化的末班车,是背水一战。那时的轻武器行业是三线建设和“文革”动乱下的重灾户,工作启动时正是全国改革开放、拨乱反正初见成效的时期,大家排除一切干扰,团结拼搏,终于找到了技术途径,成就了许多核心技术,拿下主要性能指标,最主要的核心技术大致如下。
1.对自动机实施弹性导引,100多年来都是刚性导引,这一招明显提高了运动灵活性,超过苏式AK系列;
2.运用被动控制技术,有效地抑制了枪身颤动,控制了射弹散布;
3.运用长行程击发,大幅降低理论射速,降低射弹消耗,减弱后坐力叠加效应;
4.长导引自退弹壳自动机,提高了运动平稳性和构件寿命;
5.设计变刚度缓冲底托,消除枪身跳动;
6.研制成功高强度高韧性低吸水率枪用工程塑料,用其设计了全塑料弹匣,代替了金属弹匣;
7.研制成功高强度高韧性高热稳定性枪用工程塑料,用其设计了身管护套及缓冲底托。其中,前两项和最后两项均属发明,结束了中国枪械长期使用优质木材的历史,大量应用于其它轻武器。其余三项属技术革新。
记:请您详细介绍一下弹性导引和被动控制技术。
朵:多数步枪的机匣中是很规矩的两条导引槽,而95式的机匣里有一弹性导引杆,自动机上有孔,导杆从中穿过,这种设计减小了沿程阻力,能量消耗少,受风沙影响少,可靠性自然高。
大多数小口径步枪的理论射速很高,如M16、FAMAS、SA80步枪都在900发每分以上,耗弹量高,对射手的后坐力叠加效应高,长时间射击,射手容易疲劳。95式的射速可控制在600发每分以下,上述情况有所缓解。
被动控制与弹性导引有关。只要把导杆的振动与枪身的颤动协调好,就能很好地扼制枪身的摆动。
记:95式枪族率先在国产步枪上采用了工程塑料,当时是如何考虑的?
朵:主要是可以节约资源,简化加工工艺,减轻枪械重量。
当前,各国的军用枪械都不再用木料,中国是缺乏优质木材的国家,尤其要研制枪用工程塑料。在做了广泛调研后,我们决定与兵器工业五三研究所合作为95式枪族研制枪用工程塑料,最后研制成功综合性能很高的两种材料,一种是高热稳定性工程塑料,一种是低吸水率工程塑料,材料来源丰富,制造工艺好,材料配方先进。经过近20年的使用和改进,这两种材料已广泛用在国产各种枪械上,性能有了新改进,可以说是两项成功的发明。
记:变刚度缓冲底托的设计与材料有关吗?
◎ 95式步枪与法国FAMAS步枪(右)外形对比
◎ 95式(上)与03式步枪的瞄准基线高之比较
朵:我们把枪托内的钢结构变了一下,上面偏硬,下面偏软,兼具防跳和缓冲作用。
记:当初怎么考虑选择无托?
朵:我要为无托点赞,这是总装论证所在论证了4年时间后提出的,可以说是正确的,也是前沿的,适应步枪已进入连发点射为主、立姿射击为主的时代,所以我支持这一论证结果。再说,无托枪省去了专用枪托,减少了不少重量和长度,上车战斗很方便。
记:95式枪族面世20年间,在获得褒扬的同时,也有一些争议,如外形像FAMAS、瞄准基线高等,您如何看待?
朵:在研制95式枪族的过程中,总设计师系统统一指挥下进行的设计技术工作时间只有两年九个月,期间还要研制工程塑料,总师系统的主要精力放在硬性指标的研发上,如可靠性、射击效果、枪械寿命、传动效率等等,像外形和人机工效方面缺乏考究,有负重望,这是事实。
记:“9·3”阅兵中,03式步枪再次亮相,作为95总师系统中的一支枪,却是有托枪,它的前景如何?
朵:03式步枪虽是95总师系统的一员,但定型较晚,它与95式步枪仅刺刀和弹匣通用,其它不通用。1997年香港回归前,95式必须装备部队,那时95式已设计定型,但还没生产定型,因为着急满足驻港部队要求,全系统枪都要通过国家靶场会比较困难,总师系统就抓了短枪、步枪、机枪进国家靶场,以确保一次通过,而03式还没设计定型,由年轻的骨干进行设计,因难度太大,于2003年才设计定型。这些年部队需要有托枪,03式面临新的机遇。
世界步枪格局
记:当今世界步枪格局基本是三足鼎立,一类是弯托步枪,如大名鼎鼎的AK74;一类是直托步枪,以美国的M16、G36为主;一类是无托步枪,以法国的FAMAS、奥地利的AUG,以及中国的95式为代表。它们各自的特点和发展前景如何?
朵:弯托步枪是单发步枪的产物,产生于19世纪末,特点是枪托受力主线与枪膛轴线有一夹角,瞄准基线离枪膛轴线最近,以单发射击单个隐蔽的目标为主,射距800米左右。在第二次世界大战时,所有列装的步枪都是这种枪托结构,仍以单发单个目标为主,如德国“毛瑟”步枪、苏联“莫辛-纳干”步枪,日本“三八式”步枪、美国M1“伽兰德”步枪。二战末期,德国出现了MP43冲锋枪(Stg44突击步枪),这种步枪以连发射击为主,精度很差,以火力压制目标,还是弯托结构。苏联于1943年应急生产出了M43式7.62毫米中间威力枪弹,1947年生产出CKC半自动步枪和AK47突击步枪,仍是弯托结构,1956年以后,中国仿制出这两种步枪。AK47和它的参照枪Stg44 一样,火力很猛,不讲究射击精度,制造粗糙,也是冲锋枪观念下的产品。因其可靠性很好,被阿拉伯人大量使用。
1967年,美国人研制了M16A1步枪。当时正是美苏争霸时期,苏联人不到5年时间就研制出了5.45毫米AK74式枪族,1974年,已经是小口径换代了,这时候步兵班的枪械是以连发射击的步枪为主。AK74枪族虽然震撼了世界,却给自己埋下了隐患。首先枪弹跟错了,5.45毫米M74枪弹紧靠美M193枪弹,而M193弹的威力太小,被北约否定了,后来被SS109枪弹取代。也因为跟得太急,AK74的结构完全承袭了AK47的基因,两者在外形上难分伯仲,只是材料、弹匣、膛口装置、弹不一样,枪结构一样。但AK47是作为冲锋枪研制的,强调的是火力,不强调射击精度,因为它是步兵班的支援武器,还有CKC作为主战武器。而AK74是步兵班的主战武器,连发精度不行,在世界枪族中是精度最差的系统,所以苏联装备几年后发现AK74不适合作主战武器。
◎ 俄空降兵卧姿射击AK74M
◎ AN94在2014年2月的坦克大赛中露面
◎ AK-12与AK-74结构部件对比,AK74步枪的为红色,AK12为黑色部件,可见还是“换汤不换药”
1984年左右,在AK74枪族装备不到10周年之际,苏联制定阿巴甘计划,寻找替代产品,重点是提高射击效果。也花了10年左右时间,在多方案竞争中选中了AN94,它效仿德国G11变射速步枪的概念,因为苏联人认为G11的想法很好,但是AN94迟迟没有研制出来。与此同时,AK74的生产厂家也不甘心,在1987年改进AK74为AK74M。一直到1994年,耗时十几年,经过大量试验后,AN94才研制成功,还是有托枪,起初是放弃了弹药,但最终仍沿用了原来的弹。20世纪90年代末期才开始大量装备。不料在本世纪初,在俄罗斯与格鲁吉亚的战争中,俄步兵佩带的还是AK74M式步枪。
记:什么原因导致AN94撤装?
朵:俄罗斯人撤装AN94时没对外宣布,直到苏联与格鲁吉亚发生战争,我们发现战车上的士兵手持的还是AK74M步枪。当时一位朋友去俄罗斯的特种部队,我请他看一看AN94式是否还在装备。他拿回了照片,AN94式的枪不见了,但是它的部件的照片如膛口装置还有。南京理工大学教授徐万和在《中国自动武器》一书中提到,AN94不像G11,G11是通过身管的后坐来实现变速的,而AN94的身管不动,属于导气式武器,自动机上有变速机构,依靠钢绳来实现,徐教授分析就是这根钢绳出问题了,因为它是柔性结构,可靠性肯定有问题,从而导致故障率高。
记:俄罗斯在此之后不断改进步枪,AK12步枪的列装也是一波三折,精度问题改善了吗?
朵:由于士兵现在使用的AK74M的精度还是不好,伊热夫斯克兵工厂的继承者伊孜玛什公司又在AK74M的基础上改进了AK100、AK200等,但销量不佳,2012年1月,工厂向军方展示改型枪,定型号为AK12。它主要改进为模块化设计,但还是在原来大弯托的基础上设计出来的,自动机继续沿用AK47的,精度还是没有起色。
这就是当前俄式弯托枪的状况,AK74 一直在走下坡路,可以肯定的是,由于AK74沿袭了AK47的自动机,枪机运动过程中枪口跳动太大,影响射击精度。如果把枪托改成直托,自动机构、击发机构、膛口装置等都要大动,伤筋动骨,因此 AK74射击效果差和枪弹弹道弱的毛病是改不掉的。下一步看俄罗斯的国内招标情况。原来他从国外招标,曾经想与法国签订合同,最后不了了之。不过俄罗斯的招标不会停滞,还可能在考虑新弹种。
记:直托步枪在设计上有哪些特点?由此带来哪些影响?
朵:直托步枪以美国M16为主。1967年,美军正式装备5.56毫米M16A1步枪。它的原型是AR15步枪,一支以民用为主的小口径步枪。出于对射击精度的特殊要求,研制中把传统的弯托步枪改成直托步枪,枪托的受力主线与枪膛轴线一致;圆柱形自动机的轴线与枪膛轴线一致;采用封闭式气推传动等,提高了步枪的射击稳定性,使得无依托点射精度很高。采用觇孔式瞄准装置,瞄准速度很快。M16步枪用无依托点射射击方式,对于长期有依托单发射击方式无疑是一个挑战。
记:G36也是名枪之一,但在2015年,出现了精度差、连发射击时温度过高等负面新闻,面临可能被换装的尴尬境地,您如何看待直托步枪的未来?
朵:G36实际也是一个直托,不是弯托,枪托与枪管轴线基本一致。在上世纪70年代,各国竞相研制小口径步枪时,德国的主要精力放在4.7毫米G11无壳弹枪系统上,直到1992年,在“ACR计划”的6个方案竞标中,G11的综合测评与美M16A2相当,优于其它方案,但成本太高——都是齿轮机械传动系统,对加工工艺和寿命要求很高,很难达到要求,所以未能装备。此时德国手里没武器了,G3也舍弃了,促使他赶快研制新枪,这时HK公司才转向G36的研制,1993年,G36项目上马,1996年研制成功,口径为5.56毫米,主要装备本国步兵及“士兵系统”。G36的设计很有看点,它配备两个光学瞄准镜,上下各装一个,上面的是准直式的,下面的是望远镜式的,近距离时用准直式。G36在国际上装备少,使用性能不详。
自从德国定型G36枪族以后,步枪小口径化的势头停了下来,各国都在品评已经装备的小口径步枪,曾径嚷嚷一时的点面结合武器受到各国士兵系统的冲击暂时搁置下来。步枪口径稳定在3种,欧美为主的国家口径为5.56毫米、俄罗斯的5.45毫米、中国的5.8毫米。大致情况是使用5.56毫米SS109枪弹的各种步枪列装比较稳定。
这里要说一下有依托射击及瞄准的历史。中国步兵自1935年仿制德国1888式步枪并装备直到1949年,1953年仿制苏“莫辛-纳干”步马枪并装备,1956年仿制苏CKC步枪及AK47步枪并装备,1981年装备81式步枪,直到20世纪末,士兵一直是有依托单发射击打精度,都是缺口式瞄准装备,目标都是静止的,瞄准速度不计。装备换来换去都是弯托步枪。“弯托步枪、有依托、单发射击、缺口式瞄准装置、静止靶”成了精度射击的五元素,近70年的习惯已经深深地嵌入几代军人的习惯中,瞄准时形成的握枪和贴腮都成了不成文的规范,惯性之大要动一下非常困难。
而现在,步兵遭遇的目标是动态的,遭遇时要快瞄快速射击,没有时间找依托,步枪都是点射杀伤,不配单发。为了快速瞄准,觇孔式瞄具是一个选择,M16是觇孔瞄具(光学瞄具也是同一瞄准原理)。这样一来“直托步枪,无依托点射、觇孔瞄具动态靶(隐显靶或运动靶)”成为现代步枪精度射击的新元素。M16步枪的出现无疑是对旧的精度射击法的一个挑战。
20世纪80年代,南京自动武器教研室鉴于M16步枪、FAMAS步枪等新枪不断涌现,以朱明武教授为首,两届博士接力研究发明了一种“人-枪模拟射击系统”,专为步枪无依托点射精度进行规范试验,这是一个重大创举,一个具有前瞻性的发明,鉴定会、评审会开了好几次。然而时代虽然变了,新枪频频面世,无依托射击规范化的装置也面世了,但该模拟系统还是被打入了冷宫。幸运的是95式枪族在做设计定型试验时,朱明武教授及时地在模拟系统上对95式、AK47及87式步枪做试验,结果证明这个系统准确地反映了三种枪的动态状况。这说明什么呢?行业缺乏科学传统,旧习惯把整个行业埋得太深,几十年了还是那些老生常谈,大而概之。
记:目前,西方轻武器换装潮来临,美国为什么动静不大?
朵:M16的致命问题是可靠性,美国也想改,但国内没有好的办法,也没有公司愿意接手。原来德国HK公司为美国研制了XM8,美国认可准备换装,这时特种兵提出其配备的M4的弹头穿透力不行,需要在5.56毫米的基础上改进枪弹,如改口径为6.8毫米,因此换装的进度暂停下来。
记:与弯托、直托相比,无托结构独具特色,面世后迅速成名,它们的前景如何?
朵:这种结构出现于20世纪40年代,专有名称是Bullpup,中文取名“无托结构”——没有传统意义上的枪托,以机匣权作托的主体。以无托结构为特点的枪族有法国“法玛斯”(FAMAS)枪族、英国SA80枪族、奥地利AUG枪族、以色列“塔沃尔”(Tavor)枪族等。无托结构之所以著名,主要是短、轻、直、快,以上几种枪族体现了这几点。因为这种枪没有专门的枪托,受力主线与枪膛轴线无夹角,适用于连发射击。与直托枪相近,射击时无辅助动作,出枪快,重心靠后,可单手操作,全枪短,适用于上车作战。
我们国家研制了几年无托,在无托的结构上有些没设计好,主要是人机工效有缺陷,没有完全体现出无托枪的优点,加上没有新枪跟踪改进制度,20年只有1次改进,留下一些遗憾,但这不是无托自身的问题。在我看来无托是未来步枪发展的方向。
新枪跟踪改进制度
记:您在很多场合下建议我国步枪的发展管理要建立新枪跟踪改进制度,很有必要吗?
朵:很有必要,也很重要。这要从1988年请M16步枪设计大师斯通纳先生来我国做学术交流谈起,我和论证所的刘学昌教授为主全程陪同。陪到后来,刘教授和我感到,我们有仿制的整套经验,弹药和武器全系统自主研制才开始,处于学步阶段,产品管理更没有经验。我们向斯通纳先生请教,M16步枪列装后为什么连续改了三次,由谁掌握。他说(大意)“步枪的研制环境与使用环境差别太大,使用环境变来变去,士兵素质也有差异,新枪列装后会集中出现设计者意想不到的问题,惯例是研制公司派研制团队成员去各地跟踪使用,做好记录和统计,大致1年左右就可集中更改一次。第一次改型是由他本人主持解决了十几个问题,有一些较大问题,如加了复进助推器,3年后,改进型M16A1列装。这次改进后,性能趋于稳定。但公司继续派人跟踪,第二次改型时他已调走,公司改进后征求了他的意见,1982年M16A2定型,这次改的内容不多,但比较深层,难度大,加了缓冲器,改了导气管系统,还是由原团队人员为主,产品性能又一次稳定,从反馈的信息看,军队对M16步枪的信心大增。20世纪90年代的改进型M16A3仍由原公司主持,已转向瞄准系统,他没有参与意见。斯通纳先生特别强调,由原公司跟踪改进是各国惯例,跟踪要及时,把问题长期留给士兵,枪的声誉要下降”。
◎ 模块化系统是枪械发展的新方向之一。波兰新型5.56毫米MSBS(模块化枪械系统),每种武器都有无托型版本,将同样的部件装入新型下机匣中,相比有托型缩短了260毫米,重量减轻约300克
◎ 2012年,澳大利亚宣布将用F90步枪替换现役的F88S A2步枪。F90步枪是斯太尔公司对AUG步枪的一次重大改进
◎ 朵院士与射击专家交流95式步枪操作
◎ 当年斯通纳先生(左二)来华期间,朵院士(左三)全程陪同
◎ 从上至下依次为M16A1、M16A2、M4A1、M16A4。M16A3主要将M16A2的3发点射机构改为连发机构;M4是M16A2的紧凑版,改为伸缩托,M4A1是M4的进一步改进。可见美国的枪械在不断改进中
关于这个问题的交流对我们影响深刻,觉得很合理很实际。1995年95式枪族设计定型后,工业部门立即解散总设计师系统,我想起了这次交流,给有关领导提跟踪的事,回答很简单:“定型产品交给军方,从来没有跟踪这一说。”95式枪族1997年装备驻港部队,到第一次改进时(2003年启动)已过去了6年,到2009年改进才结束,也就是说列装12年以后存在的问题才得到解决。2009年以后没有听到再一次改进的消息。
回想1963年式7.62毫米步枪,它的设计质量本来很好,列装部队后,因为没有新枪跟踪改进制度,出现了问题由各厂家随意自己改,规章制度也随意更改,枪的质量越改越差,到1975年只好撤装,现在回顾历史的时候,大家都随口一句“那个枪问题太多”。其实“那个枪”的设计者云集了我国枪械设计大师于道文及一批老兵工专家如王以德、汤觉人等国内枪械设计的顶尖人物,他们也亲手带出来一批年轻骨干。当1963年63式步枪批准设计定型时,大家都怀着极大的荣誉感,但是在12年后由于不是他们的原因,型号被撤消了,还留下历史把柄。说到这里还是要补救管理体制中的漏洞,增加新枪跟踪制度为要。
记:您希望如何具体执行枪械跟踪制度?
朵:拿95式步枪举例,它出现的问题不只是设计一方面的原因,也有操作使用等原因,如果设计团队跟踪了,哪些是真问题,哪些是假问题就会显现出来。武器刚装备部队时,设计团队不应全部解散,因为研制环境跟使用环境相差太大,而工厂研制环境很好,也没有雨水。应该把枪配发给战士,分别在海区、风沙区、高温区、雨水环境下使用,这样很多不同的问题就会显露出来,部分设计人员必须跟在战士身边,因为设计者对自己设计的枪械很熟悉,能发现是操作原因还是设计问题,琢磨以后向上级汇报,改进方法就显示出来了,积攒几个问题后进行阶段性地改进,工厂再生产。部队使用四五年后,又会有新的问题出现,而且战场在时刻变化,技术在更新,比如国外枪械模块化系统,步枪加装皮卡汀尼导轨等,全盘考虑后继续改进。这样跟踪改进几年后,枪的性能就会稳定下来。而我国目前所谓的跟踪制度就是派人听意见,不经精细切磋就交给工厂,改进的针对性不强。
我国航天部就有跟踪制度,比如总师办公室设计了一型导弹,交付军方以后,总师办公室不撤消,一直派技术人员跟踪,出现问题及时向总师办汇报,总师责成相关设计人员下基层了解问题,谁出的问题谁负责改进,这样不断地改进问题,几年以后导弹的性能就稳定了,总师办才撤消,改由部队负责。
记:95式枪族装备部队已近20年的时间,您有什么期望建议?
朵:还是亡羊补牢,采取跟踪制度,对部队使用中反映的问题进行针对性地改进,使武器更加完善。
记:衷心感谢您的答疑解惑,使我们对世界步枪的格局发展有了更深刻全面的理解,对国产枪械充满期待!