相信大家看过电影里面杀手用带消音器的枪pi pi pi biu biu biu的一幕。所以问题来了,消音器是什么原理?
其实,消音器的行话叫做抑制器(suppressor),因为它们并不能完全消除枪声,最终枪声还是有100分贝左右,比地铁站的声音要响。
要明白消音器的原理,就要先了解枪声的来源。开火的时候,枪声来源于三个地方,一是扣动板机时,枪的零部件运动和撞击的声音;二是膛口冲击波;三是超音速子弹飞行时的声爆。
扣动板机时的声音很好理解。子弹飞行时如果超过声速,突破音障,就会产生类似爆炸的声音,这就是声爆。超音速飞机突破音障那么膛口冲击波是什么?原来,火药被点燃爆炸时,在狭小的空间内能产生压强为数万千帕的高温压缩气体。压缩气体把子弹逼出,但同时也产生了巨大的膛口冲击波,它就是噪音的主要来源,也是消音器要消灭的对象,另外两个噪音来源是消音器管不了的。
我们来具体看看消音器的原理。消音器是在1909年由美国发明家 Hiram Percy Maxim 发明的。根据1994年出版的畅销书 Inside the CIA,在消音器刚出来那会儿,卢瑟福总统的老友 Donovan 曾带着一把装着消音器的枪走进总统办公室,在卢瑟福高声朗读的时候,背对着他啪啪啪连打了沙袋10枪,然后把热乎的枪递给总统。
只闻枪味,未闻枪声的卢瑟福目瞪口呆。而到了二战时期,美国战略情报局就成了消音器的忠实用户。一百年来,消音器的设计大同小异,工作原理和汽车尾气的消声器类似,靠的是小气化大,大气化无的原则。
看,传统的消音器是一个加长的中空管,里面是层层叠叠的阻体,它们形成了一个个的气室,它们是气体膨胀的缓冲区。在气体膨胀时,阻体的形态可以让气流在气室里循环滚动,减少气体溢出的速度,从而降低气体射出后的声压。
其实这个过程很好理解,大家应该都有这样的经验,对着硬座菊部哈欠的时候,由于气体没有扩散的缓冲空间,声音比较响;对着海绵软座的话,声音就小多了。在这个过程中,气体的动能,也就是被消除的枪声被转化为了热能,因此消音器也是用能耐热上千摄氏度的材料制作的。
不过因为需要受气挨热,消音器的使用寿命都不长。看看这个装在M249机枪上的消音器在被突突突哒哒哒了700下后直接化掉的样子——膛口冲击波经过传统的消音器后,声压能显著降低10-30分贝,让武器声效从上厕所的战神变成打喷嚏的萌妹。
说数字大家没什么感觉,一起来观摩一下这个秃都秃得这么叛逆的大哥的示范——再来看看没有消音器和有消音器的膛口冲击波的威力对比。这是没有用消音器时,放在枪支旁边的气球——这是用了消音器的情况——很明显,装了消音器后,膛口冲击波无法撕裂枪边上的气球。
降低声压不仅对特工和杀手来说很有用,对射手的健康也有很大帮助。我们之前介绍过,哺乳动物的听觉细胞毛细胞受伤后是不会修复的(点我查看)。而打枪的声音可以达到160分贝甚至更高,可以对听力造成永久损伤。
美国国立听力保健学会(NHCA)指出,几乎所有枪械开火时产生的噪音都超过140分贝的安全水平,因此不使用消音器的猎人大多患有永久听力损伤,他们的猎犬也是,许多猎狗在跟着主人打猎2-3年后都会耳聋。而一般的耳罩也只能降低20分贝左右的声压,因此消音器对射击爱好者来说还是挺有必要的。
当然,传统的消音器也不完美。气体溢满消音器后会反向倒灌,进入枪的机械结构里,损害枪支。所以,现在也出现了频率移位(把噪音调为人耳听不到的波段)等方法来减少膛口冲击波的高级消音技术。
消音器导致气体倒灌另外,子弹飞行时发出的声爆是消音器没有办法降低的。为了减少声爆,一些军火公司设计制造出了飞行速度小于声速的亚音速弹。超音速子弹突破音障你可能还好奇电影里用枕头捂住枪口的操作是不是也能有效降噪。
这还真有人试过。直接射120分贝左右垫着枕头射大概100分贝左右经测试,普通的枕头能减掉大约10-20个分贝,比消音器的功效差一截。当然对于香菇螺旋屁来说,枕头的减噪祛味效果还是不错的。
看完消音器的介绍,很多人会害怕它被犯罪分子滥用。实际上在可以合法持枪的国家,利用消音器的犯罪并不像大家想象的那样频繁。比如一项于2007年发表在 Western Criminology Review 上的研究发现,1995-2005年间,在美国153起涉及枪支的案件中,只有12起使用了消音器。
不过,这也是因为在美国从合法途径购买消音器是真的复杂,要得到美国烟酒枪炮及爆炸物管理局(BATF)的批准,此外还要交税、留照片和指纹。而在一些可以随意购买消音器的国家,比如北欧诸国,买枪倒成了一件困难的事了。在这些国家用消音器犯罪,简直是帮警察缩小嫌疑人范围嘛。
买不到消音器的杀手也不要气馁,我们可以换个思路,装扩嘤器也可以打乱目击者的思路( ´_ゝ`)——当然,如果杀手要实行炮决而不是枪决,那可能需要一管异形消音器——德国M109G型155毫米自行火炮正在使用消音器进行射击训练。