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機槍飛行背包 MACHINE-GUN JETPACK

Q.用一挺向下射擊的機槍能做出一個飛行背包嗎?

——羅布·B


A.我很驚訝地發現,答案是肯定的!不過要真的想把它做出來,你還得去向俄國人討教一下。

這東西的原理相當簡單:如果你朝前方開槍,槍的後坐力會把你往後推。因而如果你向下開槍,那麼後坐力就會把你往天上推。

那麼我們要弄清楚的第一個問題是:槍產生的後坐力能夠抵消自己的重量嗎?如果一把機槍重5千克,但只能產生折合4千克的後坐力,那麼它就沒辦法把自己推離地面,更不用說再算上開槍的人了。

在工程領域裡,一個飛船的推力和自身重力的比值被稱為推重比。如果這個比值小於1,那麼飛船就飛不起來。「土星五號」在起飛時的推重比約為1.5。

雖然我在南方長大,但對於槍支卻不怎麼瞭解,因而為了回答這個問題,我找了一個在得克薩斯的熟人幫忙。1

警告:請你千萬不要在家裡嘗試這麼做!

通過測試我發現AK-47步槍的推重比在2左右,換言之,如果你把槍口立在地上,然後拿膠帶把扳機纏住,那麼整支槍就能飛起來。

但並不是所有機槍都有大於1的推重比,比如M60機槍的後坐力大概就不足以把它自己推離地面。

火箭(或射擊中的機槍)所能產生的推力取決於:(1)它能向後拋射出多少質量;(2)拋射出東西的速度有多快。推力等於這兩個量的乘積。

推力=拋射質量的效率×拋射物的速度

如果AK-47能在一秒內以715米/秒的速度射出10發8克的子彈,那麼產生的推力為:

10子彈/秒×8克/子彈×715米/秒=57.2牛≒6千克重力

而一把AK-47裝滿子彈的重量也不到5千克,因而它能夠飛起來並向上加速。

在實際情況中,產生的推力還會比計算值大30%左右。原因在於槍口發射出來的不只是子彈,還有熾熱的氣體和炸藥碎片。這些額外推力的大小取決於槍支和彈藥的種類。

整體的推進效率還取決於彈殼是不是也隨著子彈發射一起拋出去了。我問我那位得克薩斯的哥們兒能不能幫我稱一下彈殼的重量,當我發現他家裡似乎沒有秤之後,我善意地提醒他,以他家裡的軍火庫規模,去找一個家裡有秤的人就好了。2

那麼對我們的飛行背包來說這意味著什麼呢?

意味著AK-47能夠騰空而起,但它的運載力不足,最多能再帶一隻松鼠。

我們可以試試把許多把槍拼在一起。如果我們拿兩把槍朝地面開槍,那麼就會有2倍的推力。如果每把槍除了自身重力之外還能額外運載2千克的東西,那麼2把槍就能帶動一個4千克的東西。

都說到這份兒上了,你也肯定已經知道接下來我們要幹什麼了:

你今天去不了太空

如果我們能把足夠多的步槍綁在一起,那麼搭載的那個人的重量就無關緊要了,因為他的體重已經分散到大量的槍身上去了。隨著步槍數量的增加,由於這個裝置本質上還是許多獨立的步槍的並聯,因而整體的推重比會漸漸趨近於一把不搭載負載的槍的推重比。

但還有一個問題:彈藥數量。

一把AK-47步槍只能裝彈30發,以每秒10發的速度來算,這把槍只能提供3秒的加速度。

我們可以通過攜帶更多的彈藥來克服這一缺點,但是這個方法有一個上限。你會發現當你攜帶超過250發子彈後,再繼續增加子彈數將不會再給你帶來任何好處,原因在於火箭科學中一個基礎卻重要的問題:燃料會增加你的重量。

每枚彈丸質量8克,整顆子彈(彈丸、彈殼、火藥、底火……加起來)質量超過16克。如果你攜帶超過250發的彈藥,那麼你的AK-47就會因過重而無法飛起來。

這意味著最佳配置是一大把(至少25把,最好超過300把)各攜帶250枚彈藥的AK-47步槍,這個配置能讓你的飛船加速至接近每秒100米的速度,你能飛上500多米的高空。

所以至此,羅布的問題已經有了答案。只要你有足夠多的機槍,你是能夠飛起來的。

但我們的AK-47步槍顯然不是製作飛行背包的理想武器,能不能再給力一點兒?

我的朋友推薦了其他一些機槍,我也一一進行了計算。有些表現很好,比如重機槍MG-42,它的推重比要比AK-47更高一些。

接下來就輪到大傢伙了。

GAU-8復仇者多管機炮能在1秒內射出60枚0.5千克的炮彈,它產生的後坐力將近5噸。這個後坐力是相當恐怖的,因為搭載它的A-10雷電攻擊機的2個引擎每台只能產生4噸的推力。如果你在A-10上裝上2台機炮,油門全開並同時向前開火,那麼機炮會贏過引擎,飛機將會向後加速。

換個角度,如果我把GAU-8裝在我的車上,車子掛空擋停著,然後開始向後開火,那麼我會在3秒之內超過美國州際公路的速度限制(約110千米/小時)。

「其實我更想知道你要怎麼把我攔下來。」

雖然這炮拿來做陣列火箭引擎會很不錯,但俄羅斯人還有更好的東西。格裡亞澤夫-希普諾夫GSh-6-30加特林機炮的重量只有GAU-8的一半,但射速更高,它的推重比接近40。這意味著如果你朝地面開火的話,除了會有一股急速膨脹的致命金屬碎片雲,你還會以將近40倍重力加速度騰空而起。

GSh-6-30的後坐力過於恐怖,即使是牢固地安裝在飛機上,後坐力產生的加速度仍然是個很大的問題。

後坐力……仍然容易對飛機造成損傷,即使把射速降低到每分鐘4000發也沒有多大改觀。在開火之後著陸燈幾乎每次都被毀了……連續發射超過30發就會因過熱而發生故障……

——格雷格·戈貝爾,airvectors.net

但是如果你設法把人類乘客安置好,建造出一個強度足夠承受這麼大加速度的飛船,把GSh-6-30包裹在氣動外殼裡,然後確保它能妥善地冷卻……

……那麼你就能飛越重山啦。

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1.從他堆在家裡用來給我測試的彈藥數量來看,得克薩斯很明顯已經變成某種程度上的「瘋狂的麥克斯」式的後末日戰爭區了。

2.最好是家裡沒這麼多軍火的。