加特林机枪
19世纪60年代美国研制多管旋转机关枪
加特林机枪(英文:Gatling Gun)是一款手动型多管旋转机关枪,最初由美国理查德·乔丹·加特林(Richard Jordan Gatling)在1861年设计而成。是在世界范围内大规模实战使用的第一种机关枪。(该枪曾因加特林译名为格林,又被称为格林机枪或盖特机枪。)
发展沿革
历史背景
19世纪,当金属枪弹的发展逐渐成熟起来的时候,美国的发明家们开始了手动机枪的设计。不过,直到美国内战时期,机枪才受到军方重视。从19世纪中期到19世纪末,正是世界各国开发高射速武器的盛行时期。在这一时期内,相继出现了令军方感兴趣的连发机枪,提高了火力密度。
美国人理查德·乔丹·加特林年轻时期就对机械设计有兴趣。他经常协助父亲制造各种机械工具,自己也曾发明过棉花种植机、船用螺旋桨等机械设备。17岁时,他还申请了水稻种植机的专利,并在当地推广应用。他的经历和智慧,为之后的枪械设计奠定了基础。
美国南北战争时期,加特林了解到,当时士兵使用的枪需要手动装填火药和弹丸,不少士兵还没来得及装填第二发子弹,就已经被敌人击毙。加特林想“如果能够发明一种连续射击的武器,让一个人发挥一百个人的力量,对战争形态的影响将是巨大的。”从那时起,加特林决定研制一款新型枪。
研制历程
1861年夏天,加特林开始设计构思转管机枪,在书籍中了解到左轮手枪转膛发射的原理,从中获得灵感:“利用一套传动机构使数支枪管围绕一个公共轴转动,并在每根枪管中设置独立的击发装置,就可以完成连续射击。”
在研发过程中,加特林将多根枪管“捆”成一圈,通过曲柄摇动圆筒旋转,让各枪管在旋转中依次完成装弹、射击、退壳等动作,使枪射击的间隔时间大为缩短。新型机枪的设计图纸完成后,加特林让迈尔斯·格林伍德公司制造了6挺样枪,但在一次火灾中样枪和设计图纸全部被烧毁。突发挫折没有打倒加特林,随后他继续设计研制机枪,又花费几个月的时间重新设计图纸,让另外一家机械制造公司生产了12挺样枪。
在试验样枪过程中,加特林发现当时使用的纸壳枪弹的弹壳十分脆弱,机枪在高速射击情况下存在火药燃气泄漏的问题,很容易造成枪弹卡壳。加特林采用了非主流的金属弹壳,高硬度的弹壳与高射速的加特林机枪相配合,解决了子弹卡壳的问题。加特林机枪设计出每发子弹的连贯射击,包括了两点转管机枪所的设计特点:一是提供锁膛的内有击针的圆柱旋转体,与枪管一起旋转;二是每根枪管都有独立的击针。随后的所有与加特林机枪相似的设计都不能再申请获得专利。
1865年,加特林机枪作了进一步改进。
1866年,加特林机枪装备给美国陆军。
1865年以后,加特林机枪由最初的4管改为6管。
1867~1868年,加特林机枪又增加到了10管,并开始分发给美国的边防部队。
1870年,英国政府经过对比试验后,在英格兰建厂生产加特林机枪。与此同时,沙俄政府也购买了加特林机枪,更名为戈洛夫机枪。
从1884年开始,世界各国采用管退式、半自由枪机式等自动原理的自动武器陆续被发明。同这些单管自动武器相比,加特林转管机枪的优势不复存在,缺点却更加明显。
1903年,理查德·乔丹·加特林逝世时,多管手摇式转管机枪已基本消失。世界上大部分军队转而使用自动武器,如管退式马克沁机枪,导气式勃朗宁机枪和哈其开斯机枪。许多加特林机枪被当作废铜烂铁,彻底销毁,另一些则湮没在积满灰尘的仓库中,或被发掘利用在博物馆、私人收藏馆中进行展览。
技术特点
射击原理
加特林机枪通常由6至10根14.7毫米枪管“捆”成一圈,当射手摇动曲柄时,一圈的枪管便旋转起来,并装填入枪弹发射,其最高射速在每分钟可超过200发。
加特林枪的机构动作简单,由一名射手安装装弹器,另一名射手瞄准并转动曲柄。一组齿轮绕主轴旋转,主轴带动枪管、枪机等零部件随枪管旋转,枪弹一发一发的从装弹器上掉落在抽弹槽中,由枪机推枪弹入膛,随着枪机不断向前运动,弹簧被击针的待击凸起压缩,一旦击针被解脱,弹簧驱动击针向前,打击底火、击发枪弹。
基本设计
加特林机枪采用转管发射原理(后被称为:加特林自动原理),它利用一套传动机构使数支枪管绕一个公共轴转动,从而完成连续射击。加特林机枪是机械式的,最初枪管转动需要由人力转动摇把,后来改进为由电动机或导出燃气动力来完成。加特林机枪的优点是射速高,威力大,而且枪管交替工作的方式使它能保持较好的持续火力,其主要缺点是体积、质量大,消耗能量多。
枪体构成
1862型加特林转管机枪有两种不同结构。
第一种结构使用的是独立的钢制弹膛(弹膛与枪管分离),其尾部封闭并装有撞击火帽。射手通过摇动曲柄带动沿圆周均匀排列的枪管旋转,装满弹药的弹膛从供弹料斗中进入到每根枪管后面的闭锁槽中。当枪管转到某个特定位置时,击针将弹药击发。而枪管转动到另一位置时,射击后的弹膛退出机枪。弹膛可以重复使用,枪管旋转一周可完成6发弹药的装填、击发和退弹,每分钟达到了200发的射速,但是存在火药燃气泄露等缺点,主要是因为当时流行使用最多的是纸壳枪弹,而金属弹壳尚未普及。为了解决上述难题,加特林使用了新开发的独立金属弹壳弹药。这种弹药结构被后来所有机枪的设计者沿用。
第二种结构使用的是0.58英寸口径的铜质弹壳边缘发火式弹药。在克服如何使独立的弹膛与枪膛同轴这一难题上,加特林使用了锥形枪膛,枪膛后部直径更大,使得弹丸进入枪管更加容易。
加特林机枪最初由手动曲柄机构操作,六个枪管围绕中心轴旋转(有些型号有多达十个枪管)。每转一圈,每个枪管在相同的位置发射一次。枪管、托架和锁芯是分开的,都安装在一个围绕中心轴旋转的实心钢板上,枪体则安装在长方形固定框架上。射击时转动曲柄使轴转动,枪体上有凹槽,锁芯上钻有与枪管相对应的孔。
性能数据
衍生型号
“火神”机枪
1946年6月,美国通用电气公司与空军和陆军的军械部签定了承包火神机枪预研的合同,合同要求:口径0.6英寸,枪管数量5-10根,枪管长1524毫米,全枪长2032毫米,每根枪管质量不超过45千克,每根枪管射速1000发/分。
1949年4月,第一种样枪完成。该枪以加特林机枪为基础,6根枪管,有779个零件(后来流行的M61型20毫米火神机关炮有224个零部件),每分钟可以发射4000发枪弹。1950年夏,经过改进,射速提高到5000发/分,以后又提高到超过6000发/分。该枪被称为T45机枪。随后生产了10挺A型0.6英寸T45机枪,并进行了全面的试验,以考察这种枪的可行性及其潜在的能力。
1950年11月,在T45机枪成功的基础上,开始生产C型样枪,共生产了33挺。该武器有15毫米、20毫米和27毫米3种口径。样枪运到陆军军械部和空军军械部作试验鉴定,通过了系统可靠性试验。
在1952年5月的又一次试验中,7挺新枪发射了75000发枪弹没有出现故障。成功地完成全面试验以后,美国军方要求进一步开发T-171型20毫米机关炮。美国通用电气公司签订了生产27挺该种机关炮的合同。T-171机关炮发射的炮弹长168毫米,6根身管,全炮长1829毫米,外径约279.4毫米,全炮质量131-135千克,每根身管质量约22.5千克,射速超过6000发/分。采用电动式或液压式驱动均可,取决于飞机上的安装要求。
火神机炮
1956年,T-171型20毫米机关炮的研制工作由美国空军和陆军进行标准化,命名为M61型20毫米“火神”(Vulcan)机关炮,并交付生产。
20世纪60年代后期,加特林机炮把当时炮管旋转的动力来源,由手动改为电动或者用导出发射药燃气的动力来驱动枪管旋转。前者称为外能源(美国使用的加特林机炮习惯使用),后者称为内能源(苏联习惯用)。
M61型20毫米火神机关炮是一挺6管、靠外动力驱动的自动武器,射速可达7200发/分。全炮长1829毫米,全炮质量114.8千克。发射20毫米电击发底火弹药,如M53A1穿甲燃烧弹、M56A1高爆燃烧弹、MSSA1普通弹,弹头初速1030米秒。根据武器与飞机的相容性,火神机关炮可利用电动机、液压机或汽推涡轮机为动力,即只要使身管转动并把电压加到点火电路上即可。当扣动扳机发射时,弹链被拉进进弹机构,运动到枪机前面的枪弹从弹链上脱离,枪弹向前移动进人弹膛。6根身管逐次地进行枪机闭锁,枪弹发射出去,枪机开锁,空弹壳被抽出并抛到枪外,下一发枪弹进弹到位、枪机推弹进膛……该循环以高速重复。当释放扳机时,动力断开,转动体被制动而停止转动。火神机关炮身管逆时针转动,以钟表指针形式形象地表示身管位置:在5点钟时进弹,12点钟时发射,6点半钟抛壳。6根转动的身管大大地减轻了身管烧蚀及过热问题,有助于炮身的寿命(全炮寿命10万发,身管寿命1.5万发)。该种自动方式消除了多管联装武器的后坐不稳定因素。几根身管被刚性夹固在一起,在25米射距上,80%的射弹散布为8密位,射击精度满足军方要求。而且,高低温和高空试验已证明,20毫米火神机关炮在-55℃~+126℃以及在18千米高空载人飞机上性能正常。
M61火神机关炮的寿命与执行任务的飞机寿命相同,在射击到4.5万发以前不必进行全面检修。M61火神机关炮具有安装和维护简便的特点,如只需拧下一个螺母就可以快速拆下炮口卡箍;在枪机松开的状态下,向前拉动就可以把身管卡座拉出来,这时转动身管1/3圈,身管即可取下来;从机座上拔出两个快速联结销可以拆下供弹机;卸下一个紧定器,液压传动装置也可以很容易地卸下来;通过机座上的一个铰接盖可以看到枪机等。熟悉火神机关炮结构的人,只用8分钟就可以完成不完全分解。
M61火神机关炮一直装在美国空军的F104“战星”喷气式战斗/截击机、F105“雷公”战术核轰炸机和B52H,B58轰炸机上,也装备比利时、荷兰、德国、意大利空军的F104G`‘战星”喷气式战斗/截击机及日本空军的F104战斗机。
随后,按照美国空军和陆军的指示,通用电气公司又开发了称为T-212的30毫米口径的火神机关炮,发射的炮弹比20毫米炮弹长50%、威力增大3倍。尽管机关炮的口径增大,但采用了较短的身管,武器全长为1626毫米,全炮质量也和先前的M61型差不多,该种机关炮只试制了2挺。
M134机枪
随着火神武器在现代高性能战斗机和轰炸机上的使用及演变,火神武器系统的基本结构逐渐被简化,并为实现弹药通用化、发射撞击式底火弹药而对击发机构重新进行设计。通过改变供弹机构、机座、枪机和枪管,利用加特林原理发射普通口径弹药及小口径弹药的机枪也研制出来,火神机枪的射速由电动机的转速和实际战术需要来确定,组合射速可达到7000发/分以上,能适应各种战术任务的需要。
越南战争期间,美国通用电气公司在M61型20毫米火神机关炮基础上研制了FAU-2/A航空机枪,即M134型7.62毫米“米尼冈”(Minigun)机枪,为直升机及其他轻型飞机提供了一种射速很高、质量很轻的武器,既可装备于各种类型的武装直升机,作为支援和压制火力,用于杀伤集结的地面有生目标及无装甲车辆目标,也可装在车辆上作为车载武器使用。
M134机枪是利用加特林原理的转管式、外能源驱动的自动武器。采用弹链供弹或无弹链供弹,6根枪管,发射7.62毫米北约(NATO)制式枪弹,有效射程1000米,枪身质量约15.9千克(不包括供弹机构和电动机),供弹机构质量4.8千克,电动机质量3.4千克,每根枪管质量1.l千克,枪管长558.8毫米,全枪长800毫米,枪管设计寿命10万发。随着7.62毫米机枪的研制成功,美国通用电气公司在此基础L又开发了XM214型5.56毫米6管机枪,作为轻型自动武器装备于武装直升机和各种车辆上,也可装在M122三脚架上,作为地面机枪使用。XM214机枪由弹链供弹,带1000发枪弹时全枪质量只有38.5千克,枪身质量10.2千克。而且,无需工具就可分解结合,便于携行。
激光武器
2015年的英国伦敦国防与安全博览会上,德国莱茵金属公司利用四台功率各为20千瓦的激光发射机同时开火,利用一种名叫“叠加”的技术,组合得到一束功率为80千瓦的强大光束,是一种威力巨大的新型激光“加特林机枪”。
加特林激光枪可以在500米之外击中无人机。激光还可以引爆炸药和炮弹,使其它船只上的传感器失灵,甚至能在较小的船只上烧出洞。该公司称,通过将每个激光枪单元组合起来,该武器可以释放出“无限”的能量。
服役动态
中国仿制
1884年,旧中国的金陵兵工厂曾在仿制过加特林1883型机枪。中国仿制的加特林机枪,将原加特林1883型机枪的三轮模式,改为采用中国独轮手推车,轻巧灵活、价格低廉,适合中国地理特点和国情。1883年以后,加特林改进老式机枪,发明了利用压缩空气和火药燃气驱动实现自动循环的转管机枪。
退出历史
据史料记载,俄土战争中曾有8个连的俄军使用加特林机枪,每连50挺。
1879年的祖鲁战争,英国军队借助加特林机枪,主宰了战场上的主动权。另一支英国海军部队开始在其船只上安装加特林机枪。直到19世纪八九十年代,由于马克沁机枪的问世,加特林机枪才被挤出战争的历史舞台。
总体评价
加特林转管机枪从诞生之日起,工作原理就决定了其具有能连发射击,火力猛等优点,但也存在重量大、机动性差等缺点。正如许多其它发明一样,在军用领域,加特林转管机枪是“早产儿”——当时世界主流军事思想还没有为其诞生做好准备。
1862年并不存在对转管机枪的战术需求,因为当时军队不知道如何有效地将一挺机枪作为高效火力来使用,而将机枪用在步兵进攻中作为近距离支援武器的思想,直到 1898 年才由美国陆军进行了论证,甚至后来在日俄战争第一次世界大战时各国陆军都还经常采取大规模步兵集群冲锋的战术,可见直到20世纪初很多国家都还对机枪的威力不够重视。
更为不幸的是,就在加特林和其他的天才发明家们在不断解决技术难题,努力完善各自发明的同时,也不自觉地为自己的发明创造掘好了坟墓--当手动武器发展到极致的时候,也就为自动武器的出现创造了成熟条件。
加特林机枪在战场上高光亮相,其采用独特的多管旋转设计,每根枪管都有独立的击发装置,与当时的单管填弹式火枪相比,加特林机枪具备绝对的火力优势,射速高达每分钟200余发,这在当时是一个惊人的数字。
该款经典名枪的设计者是加特林。他一生拥有40多项发明专利,在枪械制造界享有“机枪之父”的美誉。自19世纪中叶以来,加特林机枪的设计原理被枪械研制者广泛运用。
20世纪初,加特林机枪逐渐被淘汰,其原因,一是加特林机枪操作需要4个人,而马克沁机枪只需要1个人便可以完成。二是射速,虽然每分钟200~400发已经很快,但是其他机枪例如马克沁机枪,射速可达每分钟600发。三是加特林机枪的体积和重量都远在其他自动枪械之上,所以大都架设在高耸的大型轮架上才能保证稳定射击,这就使得它的机动性和隐蔽性无法与其他机枪相比。(中国军网、Gatlingguns.net、《轻兵器》 评)
加特林机枪在战场上高光亮相的武器,采用独特的多管旋转设计,每根枪管都有独立的击发装置,与当时的单管填弹式火枪相比,加特林机枪具备绝对的火力优势,射速高达每分钟200余发,这在当时是一个惊人的数字。这款经典名枪的设计者就是理查德·乔登·加特林。他一生拥有40多项发明专利,在枪械制造界享有“机枪之父”的美誉。时至而今,加特林机枪的设计原理仍被枪械研制者广泛运用。
参考资料
“机枪之父”加特林.中国军网.2020-03-27
现代加特林机枪机炮.枪炮世界.2008-10-12
最新修订时间:2024-12-20 16:14
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