槍管有啥原理？ 亦或者是題主問水冷的迴圈原理？

馬克沁的槍管外頭有一個水套，但裡頭的水不會儲滿，因為它上邊有一根開有兩個口的鐵管，這根鐵管子的水是可以通到冷卻桶的，如果裝滿的話反正也是白白漏掉，沒意義。

這根鐵管子的意義在於，它的兩個開孔可以收集槍管發熱而煮沸的套筒內的水蒸氣，然後透過下圖當中的皮管匯入到一個冷卻桶裡邊，等套筒裡沒水了就提高冷卻桶，把水再灌進去，這樣至少能起到迴圈利用的效果。

另外它那根開孔鐵罐子兩側都有開口（圖一），而外面還有一個滑套，這個滑套的用處是當機槍在仰射的時候，這個滑套往後堵住靠近機匣那個孔，防止水流出去。而俯射亦然

emmmm建議題主複習一下初中物理（當然如果問的不是我說的，當我沒說）。

馬克沁這種機槍就是在槍管子外面套一個水冷套，製冷原理無非就是兩個。

首先是水的比熱容比較大，我記得是4.2×10³焦/千克·攝氏度，想把它燒開還費點勁，還有就是水變成水蒸氣的過程中會蒸發吸熱，這也是一般滅火的原理，其餘的原理......我還真沒想到。

馬克沁機槍由於連續射擊，槍管溫度會很快升高，進而影響機槍的效能。為避免槍管溫度過高，採用了水冷方式，在槍管的外部再套上一個粗管，使用時在管中注入水，形成一個水套，將槍管浸泡在水中。

機槍射擊時，產生大量的熱，透過槍管傳導給周圍的水，由於水的比熱容較大，升高相同的溫度，吸收的熱量較多。不過，機槍射速較快，產生的熱量較多，也會使水的溫度很快升高，據說只需射擊一兩分鐘，就可使水沸騰。而水在沸騰時，同樣需要吸收大量的熱，同質量的水沸騰時吸收的熱量是升高1℃吸收熱量的539倍，沸騰時吸熱效果更好。並且，液體沸騰時，繼續吸熱，溫度保持不變。一般水的沸點是100℃左右，所以，只要槍管浸泡在水中，槍管的溫度就不會太高，保證正常使用。

另外，水沸騰會產生大量水蒸氣，水蒸氣洩出來遇冷會液化成小水滴飄浮在機槍周圍，形成的“白氣”會影響射手的視線，所以，在水套的前下位置有一個洩氣口，透過一根軟管與水箱相連，將水蒸氣匯入水箱冷凝成水，還能重複使用。

水冷水冷，那原理自然就是利用水來對發熱的槍管進行冷卻了呀，馬克沁機槍最初是沒有那個冷卻水箱的，在研發階段，馬克沁發現槍管在連續擊發1000發子彈以後開始發紅，如果槍管得不到冷卻而繼續發射子彈，那麼原本設計壽命為20000發的槍管將會在發射3000發以後報廢。

為了解決槍管發熱問題，馬克沁決定用最原始的方法來為槍管散熱——水冷，具體辦法是這樣的：在槍管上安裝一個可以容納液態水的水箱，裡面灌充足夠淹沒槍管的水，當槍管發熱時，水會吸收這些熱量並在沸騰中釋放熱量，將槍管的溫度始終控制在100℃以內。

所以使用了水箱冷卻的馬克沁機槍的火力持續性得到極大的提高，槍管溫度基本上不再製約子彈的持續發射能力。

比如說1916年的索姆河戰役，德軍用200餘挺馬克沁機槍組成機槍陣地阻擊英法聯軍的進攻，僅在7月1日當天，平均每一挺馬克沁機槍就發射了20000萬發子彈，殺傷聯軍5000餘人！

如果不是採用水冷，這些機槍早就報廢了，至少是槍管報廢了，因為槍管的材質是鎳鉻合金鋼，當溫度升到900℃時鋼材的硬度明顯下降，隨之造成槍管耐磨性的下降；當溫度超過1000℃時鋼材的抗屈服度下降，槍管將會發生變形；當溫度接近2000℃時鋼材就開始出現熔融現象，槍管內會有鐵水滴出。

所以現代機槍的要求是每連續射擊600發就必須更換槍管，防止槍管溫度超過發生硬度變化的900℃。

而水冷機槍則不存在這個問題，只要水箱裡有足夠的水，槍管就能保持溫度不超過100℃，因此像馬克沁這樣的水冷機槍理論上可以一直持續發射子彈到“天荒地老”。

那麼問題就來了，水冷機槍是如何對槍管進行降溫的呢？它具體的原理有是怎樣的呢？我們從以下幾點來分析。

▼下圖為裝備馬克沁機槍的德軍機槍小組，馬克沁機槍在採用水冷這一槍管冷卻技術以後火力持續性大大提高，只要水箱裡的冷卻水足夠，彈藥也供應不斷，它可以一直保持開火，從而大量殺傷英法聯軍，使用馬克沁機槍組成的機槍陣地甚至能有效狙擊英軍精銳的騎兵部隊的衝擊，這樣的火力持續性是包括現代機槍在內的風冷式機槍所不具備的。形成槍管過熱現象的原因分析

槍械子彈是一種用發射藥做為發射動力的彈藥，當子彈在槍械內被擊發時，彈殼內的發射藥就會被點燃，在發生爆燃的一瞬間產生大量高溫高壓燃氣，從而推動子彈在槍管里加速運動，使子彈獲得飛行動力。

比如說機槍子彈所使用的發射藥屬於雙基硝化棉，它的理化常數是這樣的：燃點170℃，閃點12.78℃，爆速：6300m/s(含氮13%)，爆轟氣體體積841L/kg(含氮13.3%時)。

假設機槍子彈為7.62×51mm，槍口初速約為850米/秒，槍管長736mm，那麼子彈在槍管裡的存速為279m/s，存能1631焦耳（即1.63KJ）。

這就意味著每發射1發子彈，槍管就要承受1.63KJ能量連續2.6毫秒的加熱，如果機槍連續發射100發子彈以後，槍管將承受爆速為6300m/s的發射藥連續燒灼100次，每次燒灼的能量為1.63KJ。

假設每次子彈燒灼的熱量平均提高槍管溫度1℃，那麼打一百發子彈以後槍管溫度就上升到100℃；如果這樣的提高一直持續900發，那麼此時的槍管溫度就已經達到了降低槍管硬度的900℃。

倘若到達這個溫度時機槍的射擊行為仍在不斷，那麼當槍管溫度超過900℃以後就開始出現發紅現象，這表示槍管已經達到承受熱衝擊能力的極限，材料效能正在隨著溫度的上升而下降，這種現象就是槍管形成過熱現象的原因。

舉個例子：曾有國外槍迷使用M249通用機槍進行過這樣的連續擊發實驗，當機槍擊發子彈達到600發時槍管開始出現區域性暗紅色；當擊發到900發時槍管全部發紅；當擊發子彈的數量達到1000發時槍械附件開始冒煙，隨後發生明火燃燒，槍械報廢。

這個實驗證明了槍管發生過熱現象以後的危害，所以槍管必須要有高效的散熱設計，其中就包括了水冷式散熱設計，即我們看到的馬克沁機槍。

▼下圖為正在體驗馬克沁機槍實彈射擊樂趣的美國槍械愛好者，這是一挺蘇制馬克沁機槍，紅色箭頭指示的是水箱排氣閥正在噴出高溫蒸汽，這個現象的出現說明水箱裡的冷卻水已經處於低位，不再起到為槍管冷卻的作用。水冷機槍的冷卻原理其實就是透過槍管加熱水箱裡的水，然後水在沸騰中以蒸發的形式釋放熱量來達到冷卻目的，避免槍管出現過熱。馬克沁機槍用水為槍管進行冷卻的方法

用水來為進行冷卻的機槍被稱為“水冷式機槍”，由於機槍的發熱部位主要是槍管，因此水冷式機槍的冷卻物件就是槍管，冷卻方式是這樣的：採用圓筒狀水箱安裝在機槍前端，槍管中貫其中，與槍管連線部位使用耐熱材料做為密封圈，防止漏水，水箱設計有注水孔，以便加註或釋放冷卻水，注水孔的端蓋設計有壓力閥，以便冷卻水沸騰後釋放蒸汽。

冷卻水就是普通的液態水，而用水來做為冷卻介質的原因是因為水有一個特點——沸點低，在正常大氣壓下，水的沸點為99.975℃，沸點隨著大氣壓的降低而降低，隨著壓力的升高而升高，即使在承受22.05MPa的臨界壓力時沸點也只有374.3℃。

如何來理解這段話呢？我們來舉個例子：在海拔為4000米的西藏燒水時，一般達到70℃就開始沸騰了；而在使用高壓鍋燒水時，誰能被加熱到300℃。

因馬克沁這樣的水冷機槍所使用的冷卻水箱並非加壓設計，可以視其加熱環境為正常大氣壓，因此不管槍管溫度有多高，水箱裡的冷卻水始終保持在99.975℃，這就意味著槍管在水的冷卻下溫度永遠不可能超過99.975℃，也就是說在水的冷卻下，槍管在理論上可以一直進行子彈連續發射。

那麼為什麼這種說法只是理論上的呢？原因很簡單，拋開彈藥供給的制約因素以外不論，水箱中的冷卻水在沸騰過程中是在以持續不斷蒸發水分的形式向外部散發熱量的，而蒸發則是一種以水量消耗的形式進行的，當冷卻水被蒸發到接近消耗殆盡時便不再具備為槍管散熱的功能。

這時候的槍管溫度將會迅速上升，當連續發射子彈超過900發以後，槍管的發熱現象就會發生，機槍就此失去發射功能。因此為了保證機槍的火力持續性，必須確保水箱的裡的冷卻水充足，即水箱裡的水位必須確保漫過槍管，以確保槍管能夠得到充分的散熱。

▼下圖為美國槍械愛好者正在體驗蘇聯版馬克沁機槍實彈射擊，她連續射擊了200發子彈，槍管溫度在水箱的冷卻下始終保持著良好的工作狀態，只要確保水箱中冷卻水的水量充足，槍管永遠不會出現過熱現象。部分馬克沁機槍需要迴圈水進行冷卻的原因

在防禦戰中，由於馬克沁機槍常常被部署到陣地防禦中構築的機槍陣地，在無特殊情況下一般不會挪動它，因此防禦戰中所使用的馬克沁機槍沒有機動性要求。

而在運動戰中使用的馬克沁機槍就有機動性要求了，因為機槍小組必須根據戰鬥的需求隨時會移動機槍的假設位置，這時候就產生一個不可迴避的問題，那就是馬克沁機槍的冷卻水箱本身的散熱問題。

上述中我們已經得知馬克沁機槍的冷卻水箱是透過蒸發冷卻水的形式為槍管進行冷卻的，這種冷卻方式隨即產生一個問題，那就是機槍連續發射子彈過後水箱的溫度始終保持在99.975℃，這就意味著一旦射手的面板觸碰到水箱時就會被燙傷。

人體的面板能承受的最高溫度46.5℃（最低溫度14.2℃），超過這個數值時面板就會感到明顯不適，如果溫度升高至50℃時面板就會有明顯的灼燙感，當溫度升高至70℃時面板就會被燙傷，當溫度達到80℃時面板將會被嚴重燙傷。

而馬克沁機槍的槍管在連續發射100發子彈以後溫度就會超過100℃，倘若繼續發射，那麼水箱裡的冷卻水很快就會沸騰起來，達到99.975℃，如果這個時候士兵用手觸控到水箱時，受傷的面板就會被燙傷。

因此要求水冷式機槍的冷卻水箱溫度不能超過50℃，否則將會因為太燙而失去機動性（每人敢徒手抱著這麼燙的機槍奔跑），為了將水箱中的水溫控制在50℃以內，人們想出了一個好辦法——迴圈水冷卻。

所以在部分型號中的馬克沁機槍水箱會有一根橡膠管子相連，這根管子就是使水箱中的冷卻水實現迴圈冷卻的關鍵，它的兩端各安裝一個快速接頭，在機槍展開時一端連線著水箱的注水孔氣閥，另一端連線著冷凝器（冷凝器和管子由副射手揹負）。

當水箱裡的冷卻水開始沸騰，高溫水蒸氣會從注水口氣閥排到管子裡，然後隨管道流進冷凝器，這些高溫水蒸氣在冷凝器中被轉換為液態水。

當水箱裡的水位接近低位時（淹沒槍管的最低水位），冷凝器裡收集的液態水又迴流到機槍的水箱中，如此反覆迴圈就能將機槍水箱中的冷卻水溫度基本控制在50℃左右，從而避免了士兵燙傷事故的發生。

▼下圖為第二次世界大戰期間的美國新兵訓練營正在使用一挺迴圈水冷式馬克沁機槍進行實彈實際訓練，紅色箭頭指示的是蒐集水箱蒸汽的冷凝器，水箱在迴圈中可以將水溫控制在不會對士兵面板造成燙傷的安全溫度範圍內。

綜上所述我們可以得出這樣的結論：第一、馬克沁機槍的水冷槍管原理是透過水箱裡的冷卻水實現冷卻的，水是一種常壓下沸點不超過100℃的物質，當槍管因連續發射子彈開始發熱時，熱量被水箱裡的冷卻水吸收，然後冷卻水以沸騰並蒸發高溫蒸汽的形式釋放這些熱量，使槍管始終處於100℃以內的工作環境，從而達到為槍管進行冷卻的目的。

第二、雖然100℃可以確保槍管不發生過熱現象，但是當水箱溫度被槍管加熱到這個溫度以後卻會對士兵造成燙傷，因此水冷式的馬克沁機槍使用了迴圈水冷卻，即使用一根管道連線水箱和冷凝器，實現冷卻水的迴圈降溫，使水箱的冷卻水溫度不超過50℃，從而避免了水箱燙傷士兵。

隨著快速更換槍管技術的普及，笨重的水冷式馬克沁機槍已經淡出了我們的視線，大家只能在博物館或者影視劇中看到它的身影。然而並不是說技術的進步就表示散熱效果的提高，時至今日，世界上仍然沒有哪一款風冷式機槍的散熱效果能超越馬克沁機槍的水冷式，更沒有哪一種槍管冷卻技術能將槍管的工作環境永遠控制在100℃以內。

那麼現代機槍為什麼全部採用散熱效果不佳的風冷式呢？我們不去理會那些亂七八糟的胡編亂造的各種理由，真正的原因在於——現代戰爭中機槍開槍的機會已經越來越少了。

▼下圖為在科索沃戰爭中被北約軍隊從空中發起的攻擊中被摧毀的南聯盟裝甲車，現代戰爭往往是在雙方素未謀面的情況下進行甚至結束，所以包括機槍在內的輕武器的開火機會已經越來越少了，像第一次世界大戰和第二次世界大戰那樣一挺機槍一天打20000發子彈的事已經不會再發生，因此現代機槍不再需要像馬克沁機槍那樣用水來為槍管進行冷卻。

水冷槍管，就是利用水的流動迴圈散熱，沒有什麼多大的科技含量在。

馬克沁機槍在一戰的背景下，算得上比較創新的了。機槍持續火力很強，但是在連續打幾千發子彈以後，槍管勢必會變得紅熱，這股熱量一旦進入槍機內部，極有可能引燃沒有擊發的彈藥造成炸膛、殉爆的危險。

所以馬克沁機槍在槍管上套裝了一個迴圈水散熱的水冷裝置，水流一直在迴圈帶走槍管的熱量。理論上，只要迴圈水充足，馬克沁機槍就可以一直射擊下去。但是戰場上，後勤本來就吃緊，能獲取的水很有可能雜質特別多從而堵塞迴圈水道。加之在二戰以後，機槍的作用被榴彈炮、迫擊炮和空中支援大大壓縮。馬克沁機槍那一套極其笨重的裝置根本無法滿足戰場快速機動的要求。所以後來在二戰，主流的機槍都採用了可拆卸式槍管和風冷散熱的方式來保證持續火力。比如納粹德國的mg2通用機槍就是如此，打到三四百發子彈，換備用槍管，過熱的槍管丟到一邊散熱。一個機槍手配合幾名彈藥手和後勤員來保證持續火力。

但是馬克沁機槍，還是可以在永備火力點發揮威力。反正也不用移動，槍本身重不重就不那麼重要了。而且永備火力點都是後勤保障比較充足的，少了拆裝槍管這道工序反倒可以減少一些麻煩。

到了二戰中期，美國參戰以後，美華人似乎更喜歡把重機槍架在坦克的艙蓋上用來抵禦俯衝下來的飛機。因為坦克炮仰角也是有限的，所以架一挺機槍就非常要必要，而且在對付快速移動的近距離人員目標，車載機槍要比坦克炮和同航向機槍實在的多。只是車載機槍能用到的機會不算多，而且空間極其受限所以不方便採用馬克沁機槍那種碩大的水冷散熱方式。

所以，在一戰前馬克沁機槍讓世界明白了這種武器的恐怖，但是在二戰也讓世界認識到了它的不足之處。在戰場環境下，機動性、火力和防護能力永遠是一個反比例公式。三者互相牽制，武器設計師們，只能不斷的改進生產工藝和材質，並且不斷的探求這一平衡。戰場上沒有絕對的無敵於天下，只有好用與不好用這一說。馬克沁機槍到了二戰那個環境，變得不再好用，水冷式散熱裝置也隨之淘汰了。

馬克沁機槍被稱為“生命收割機”，據統計差不多收割了300萬人的生命，被稱為殺人最多的武器，無疑這是一款非常成功的武器，取得如此大的成就得益於馬克沁機槍的三大創新：第一 他是人類第一款自動化武器，馬克沁利用燃氣的後座力實現了退殼、送彈、再次擊發的迴圈過程，提高了射擊效率，讓槍械射速達到了400~600發/分鐘，高效的射擊組建起一個殺戮的火力網；第二就是彈鏈供彈，馬克沁的彈鏈是一條長達6米，可載彈360發的供彈帶，他是由兩層帆布和中間的鋼板透過鉚接形成，這種彈帶設計是自動化原理以外的又一偉大發明，為馬克沁提供了持續射擊的保障；第三就是非常顯然的水冷槍管設計，可以讓槍管不知疲憊的進行連續射擊，這個創新雖然簡單但卻非常高效，是馬克沁機槍進行持續性火力輸出的又一保障。

由於馬克沁重機槍持續瘋狂的射擊會在短時間內產生巨大的熱量，很快就會將槍管燒紅並慢慢變形最終報廢。為了解決槍管降溫問題，他的發明者馬克沁本人使用了一個最簡單粗暴且高效的方法，就是在馬克沁重機槍槍管外加上一個特製金屬套筒，裡面裝上水直接對槍管實施冷卻，這就是我們今天看到馬克沁重機槍整個前方槍管位置像一根炮管這麼粗的重要原因。

在馬克沁機槍架設好後，直接擰開這個金屬水套前端的一個閥門，加上一個喇叭口灌水器直接往內部灌水，簡單高效。槍管處於水冷管的下部，目的是保證持續射擊時冷卻水大量蒸發後，槍管依然浸泡在水中降溫，馬克沁機槍只需要持續射擊2~3分鐘左右，冷水管裡的誰就會被燒開沸騰，槍管的溫度基本也就恆定在100℃左右了，這個溫度下槍管有足夠的剛度保證不變形，因為一般槍管軟化大約要400℃左右。

燒開的水持續沸騰會形成大量的蒸汽，如果對這個蒸汽不加以控制，第一會干擾射手視線，第二更容易暴露射擊陣地的位置（超越射擊法可以讓馬克沁在戰壕、掩體後持續射擊，敵人根本看不見機槍陣位），因此設計師在金屬水套上部設計了一根導氣管，導氣管與水套下部的一個出氣口相連，用一個導管接入水箱，這樣部分蒸汽和析出的冷凝水透過這個導管流入水箱冷卻，必要時可以對進水套筒的水進行補充。這樣一個迴圈的過程可以持續不斷的給槍管進行降溫，是一種非常簡單高效的降溫手段。

所以說，不要小看這個看起來比較醜的水冷管，這可是馬克沁機槍持續射擊的一個重要的保障措施，沒有這個水冷裝置，恐怕馬克沁也打不出如此大的威名。

馬克沁重機槍剛被設計出來不久就派上了大用場，僅僅50名士兵以4挺馬克沁重機槍橫掃了5000祖魯戰士的衝鋒並擊殺3000人，可即便如此，這時候世界大多數國家也不太看好馬克沁，因為射速太快消耗太大了，經濟和後勤都讓各國軍隊感到頭疼；直到日俄戰爭中，日本以絕對兵力優勢衝鋒一個30米高的小高地，結果在馬克沁的屠殺下攻擊了9個晝夜、戰死17000人終於拿下了這個高低，馬克沁因為這次完美防禦戰而名聲大噪，這才受到各國重視；之後德國不但自己仿製了MG08馬克沁機槍，還為這款機槍制定了專門計程車兵操作手冊，德軍用這款英國設計的機槍在一戰中瘋狂屠殺了英法士兵，尤其是索姆河一戰，一天之內400挺馬克沁吐露這火蛇瘋狂屠殺了6萬英法士兵。正因為如此，德國失敗後，協約國堅決規定德國不得再擁有馬克沁機槍這樣的大殺器。

馬克沁機槍是由槍托、支架、槍管、發射機構、水冷管等裝置組成的。當機槍撞針撞擊子彈底部時，子彈內的火藥就會發生爆燃，子彈頭在火藥燃燒所產生的高壓氣體推動下，沿著槍管膛線高速旋轉衝出槍膛。在這個過程中，槍管會產生大量的熱。如果槍管的溫度持續升高，不但會影響機槍的使用，而且還會有炸膛的危險。所以，為了控制槍管的溫度，馬克沁機槍在設計上，用可以儲存水的套管套裝在槍管上，使槍管從儲水管中穿過，達到冷卻槍管的目的。由於機槍連續射擊，槍膛內火藥連續燃燒、子彈頭不停地衝出槍膛，導致槍管溫度始終很高，水冷管內的水蒸發得很快，所以要及時往水冷管內加水，以保證槍管的溫度維持在正常值。