近日，美國政府在 SBIR（小企業創新研究）計劃網站上公佈瞭為美國陸軍尋求新型彈藥的招標計劃——新一代輕武器的可燃彈殼。
此舉是為德事隆集團（Textron）正在研發的埋頭彈機槍（LSAT）尋求更加先進的彈藥方案。顯然美軍並不滿足與現階段推出的聚合物彈殼，追求更加極致的輕量化。
正如招標名字所提到的，美國陸軍正在尋找一種新型材料來取代輕武器彈藥的金屬彈殼。首先，它應該是一種疏水性聚合物材料，可以制作成彈殼形狀；這種材料必須完全可燃，發射後不會留下任何殘留物；這種材料顯然也應該是無毒的，無論是平時狀態還是點燃後產生煙霧。圖為現在的 LSAT 機槍所用的埋頭彈，采用的是聚合物彈殼。
此外，美軍還要求彈藥的重量必須減少達到 50%，與目前現役的彈藥相比，彈道性能更好或相當，而且制造應該更加簡單，成本也更低廉，同時不會犧牲穿甲性能，並滿足長期儲存的需要。顯然這個真是一個理想化的目標，在技術方面有很多難題。圖為 LSAT 機槍射擊後，留下的聚合物彈殼，註意金屬底火。
不過需要註意的是，如果美軍真的得到這樣的全可燃彈殼技術，那麼武器系統也必然要進行重新設計。由於全可燃彈殼在發射時無法起到傳統彈殼密封火藥燃氣的功能，所以如何保證發射全可燃彈藥時的彈膛氣密性，將是一個高難度的挑戰。這是英國研制的 40mm 埋頭彈，盡管優點很多，但對旋轉彈膛的加工精度提出瞭非常高的要求。如果是 5.56mm 或 6.5mm 步槍來說，這樣的旋轉彈膛設計顯然是不合適的。
隨著科技的進步，步兵火力強度不斷提升，所需彈藥數量也直線上升，士兵負載越來越重。為瞭確保美軍士兵能夠在 21 世紀保持壓倒性的優勢，減少士兵負載已經成為陸軍的當務之急。士兵最沉重的負擔就是他們的彈藥，通過輕質金屬取代銅制造彈殼，因為成本和技術限制無法解決這個問題。
過去 50 多年間，世界各國嘗試用輕質聚合物取代黃銅制作彈殼，隻能減少 25% 的彈藥重量，並且無法保證彈道性能和滿足長期儲存的需要。可燃彈殼技術已經成功應用於大口徑彈藥，與傳統的金屬彈殼相比，可燃彈殼具有很多優勢，如：減少彈膛磨損；提高發射能量（可燃彈殼充當部分發射藥的功能）；提高發射藥燃燒效率；降低回收成本；可燃彈殼可以在儲存、運輸、裝填時保護發射藥。
近來，在小口徑武器系統使用現有的氈合纖維可燃彈殼技術，以實現輕量化彈藥的研究引起各國的極大興趣。然而將氈化纖維技術應用到輕武器彈藥，取代傳統的銅 / 鋼彈殼還是非常具有挑戰性的。技術障礙包括這種材料缺乏機械強度、高孔隙率、可燃樹脂容易被水和水蒸汽滲透、彈藥的運輸和使用安全等。圖為破碎的 120mm 坦克炮彈，現階段可燃彈殼的強度無法滿足輕武器的使用需要。
這個 SBIR 項目看起來簡單，其實涵蓋瞭材料學、物理、化學、設計、數據模擬、力學等多學科的綜合研究和開發工作。如何尋找新型可燃聚合物，並優化小口徑彈殼的設計，並確定其生產可行性，每個都有很有挑戰性。
首先需要開發適用於輕武器的新型聚合物材料，並分析不同溫度、濕度和制造工藝下的燃燒殘餘物，尋找最佳可燃聚合物的配比。接下來還要對彈殼的生產工藝進行開發，選擇合適的彈殼外形，並進行綜合分析模擬，以驗證新型子彈的內外彈道性能。最後對可燃彈殼材料的機械和物理特性進行調查，並評估使用輕質全可燃彈殼子彈的槍械生產問題及可行性。
如果此項目成功，這種全可燃埋頭彈彈殼技術將廣泛應用於軍事和民用方面。包括輕武器（5.56mm、7.62mm、12.7mm）、中口徑火炮（20mm、25mm、30mm、40mm）以及大口徑火炮（60mm、81mm、105mm、120mm），民用狩獵、射擊競賽和執法機構使用的彈藥。
全可燃彈殼必須滿足的參數指標：彈殼完全可燃，燃燒後不應留下任何殘留物；彈殼應完全防水；制造相對容易；材料機械強度比目前大口徑彈藥的可燃彈殼要高 25%；新型彈藥的彈道性能與現有彈藥相當或更好；重量是傳統彈藥的 50%；材料完全無毒；能夠滿足標準操作需要；彈殼材料老化不能對性能或安全產生重大影響。
在之前美軍曝光的復合材料彈殼子彈，現在可以看作是保守方案（參見 2017 年 11 月 28 日《美國復合材料彈殼子彈新動態 中國應該做什麼？》）。而本文提及的全可燃彈殼顯然是一種最激進的方案。這種 " 洋躍進 " 項目是否能夠順利完成，讓我們拭目以待。
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