不止皮轨——皮卡汀尼兵工厂揭秘

　　陈宏

　　“皮卡汀尼”不是人名，更不是设计师的名字，它指的是美国陆军下属的一个著名的研发和制造工厂——皮卡汀尼兵工厂（Picatinny Arsenal）。其位于美国新泽西州莫里斯县的杰斐逊及洛克威镇，总占地面积达到6400英亩（26km2），厂区内甚至包含皮卡汀尼湖和丹麦湖2个水体。

　　皮卡汀尼兵工厂：由弹药库发展而来

　　历史

　　1749年，铁匠乔纳森·奥斯本在新泽西州莫里斯附近河谷沿岸建造一座锻造厂，这是欧洲殖民者铁匠建造的众多锻造厂中的一家，主要冶炼铁矿石。这片区域有3家类似的锻造厂，奥本斯的这家因为地处中间位置，被称为中部锻造厂。

　　1750年，当地乡绅雅各布·福特在这里建立2个居民点，奥斯本的中部锻造厂正好于位居民点中间。当时在河流的下游还有另外2家锻造厂以及矿场、木炭厂、农田、磨坊、锯木厂、酒馆和杂货店。几家锻造厂向附近城镇的商户和居民出售铁制品维持经营。

　　福特后来收购奥斯本的锻造厂，并将其传给儿子小雅各布·福特上校。后者在莫里斯建造了一栋乔治亚风格的大宅邸，在美国独立战争期间曾经作为大陆军总司令华盛顿的指挥部。1778年，福特上校又将中部锻造厂租给瑞士铁匠约翰·雅各布·费施，费施一直经营到1799年，被小摩西·菲利普斯建造的新锻造厂取代，之后由塞缪尔·赖特接手到1850年代停止营业。

　　1776年美国建国之后，美国陆军将火药储存在各地的火药仓库，仓库大部分位于南部各州。1861年4月南北战争爆发，这些火药库很快被叛乱的美利坚联盟国（南军）占领征用。内战结束后，美国陆军军械部开始在东北部的大城市附近寻找合适地点建立中央火药库。1880年，皮卡汀尼火药库的第一任指挥官弗朗西斯·帕克少校领导一个委员会选定位于新泽西州莫里斯县多佛尔的一片理想区域，准备建造陆军火药库供整个大西洋沿岸驻军使用，该区域位于两排山丘之间的山谷中，可以保护周围的乡村免受爆炸事故的影响。

　　多佛尔位于纽约市附近，拥有尼兵工厂作为当地重要雇主的地位仍在不断提高，并向当地社区提供了包括建筑施工、行政管理、火药生产和化学试验等各种工作岗位。第一次世界大战结束时，兵工厂共有2167名工人。

　　在生产弹药的同时，皮卡汀尼兵工厂也从事研发和教育工作。1911年，兵工厂开办一所向陆军军官教授武器科学的学校，还建立测试和控制实验室。1919年成立一家小型实验工厂，用于设计和开发火炮用弹药。

　　1920年代，皮卡汀尼兵工厂的主要成就包括负责弹药引信的试验工作、改进无烟火药的储存方法和改良黑索金炸药的加工工艺。

　　1926年7月10日，闪电击中丹麦湖海军弹药库的一座仓库并引发火灾，引爆价值高达4700万美元（约相当于现今的10亿美元）的弹药。大爆炸持续3天，造成兵工厂200座建筑物中的187座不同程度毁坏，19人死亡，59人受伤，爆炸威力大到远在6.4km外的城镇都感觉到震动。美国国会对这一事故进行全面彻底的调查，之后要求国防部成立武装部队爆炸物安全委员会，对美军拥有的爆炸物进行监督审查。

　　1935年，兵工厂的首席化学家乔治·C.黑尔发明一种新的黄色高爆炸药Ednatol，其由约55%的亚乙基二硝胺和45%的TNT炸药混合组成，爆炸速度7400m/s，熔点80℃。这种炸药性质稳定、不易受潮，可以长期储存，主要用于大型通用炸弹和破片炸弹。这一时期，兵工厂还上马一批现代化的测试和生产设备，为美国陆军军械人员开发一系列高级弹药工程课程，客观上为美国参加第二次世界大战做了准备。

　　自兵工厂成立后，美国陆军一直不断向当地人购买土地以扩大范围，就在珍珠港事件前夕，陆军又突击购买大量地块，最终形成现今皮卡汀尼兵工厂的边界。

　　突如其来的第二次世界大战和美国参战严重干扰了皮卡汀尼兵工厂的研发工作，促使其将重心投入到生产环节。作为美军下属的少数几个能够大规模制造弹药的兵工厂之一，皮卡汀尼兵工厂在二战的生产高峰期雇用18000名员工，24小时不间断生产各种炸弹和炮弹。即使这样，兵工厂还是在研发领域取得了许多成果，比如用于跳跃轰炸的延迟引信、为了摧毁水坝和油田的专用炸弹等。其还开创一整套成熟的弹药生产工艺流程，并推广到全国各地的弹药制造厂。

　　二战后，皮卡汀尼兵工厂重新将工作重心放在新武器和弹药的研发上，其为美军在雷达、火工品、导弹、定时引信和战术型核武器（比如绰号为“原子安妮”的M65 280mm原子炮）领域占据领先地位做出重要贡献。越南战争爆发后，其又为驻越美军提供一系列各种用途的40mm榴弹，用于单兵榴弹发射器和武装直升机。

　　1960年，美国海军将丹麦湖海军弹药库归还美国陆军，皮卡汀尼兵工厂至此完全由陆军管理。从1960年代一直到1973年,兵工厂一直是美国陆军弹药司令部所在地。1977年，皮卡汀尼兵工厂最终确立了其在美国陆军武器和弹药研发方面的龙头地位。

　　1991年海湾战争期间，皮卡汀尼兵工厂参与研制著名的爱国者地对空导弹弹头，用于对抗伊拉克的飞毛腿导弹。

　　1992年，机械设计师加里·胡茨马领导的研发小组开发出著名的皮卡汀尼导轨，并于1995年2月正式发布。

　　2010年，皮卡汀尼兵工厂研发出M855A1增强性能弹，其为M855 5.56×45mm标准步枪弹的环保改进型。

　　皮卡汀尼兵工厂同时还是美国陆军多个重要研究单位的总部所在地。1977年，美国陆军将其下属的武器研究与发展司令部总部设在皮卡汀尼兵工厂，负责小口径武器和弹药的研发。1983年，陆军将武器研究与发展司令部改名为武器研究与发展中心，总部仍设在皮卡汀尼兵工厂。1986年，该中心再次改名为武器研究、发展与工程中心。2003年10月，陆军成立作战能力发展司令部，武器研究、发展与工程中心成为其下属的一个中心，并更名为陆军作战能力发展司令部武器中心。

　　美国陆军爆炸物处理技术局总部也设在皮卡汀尼兵工厂。该局负责开发、验证和核实所有美国常规弹药以及首次发现的外国弹药的弹药拆卸程序——这是唯一被授权执行这一复杂任务的陆军单位，其还负责为美国陆军爆炸物处理人员（即俗称的“拆弹专家”）制造工具设备和制定操作流程。

　　现状

　　今天的皮卡汀尼兵工厂作为美国陆军武器和弹药研发的牵头单位，专门负责各种先进常规武器系统和先进弹药的研究、开发、采购和生命周期管理，其产品组合涵盖美国陆军近90%的杀伤力武器装备和各军兵种的所有常规弹药，具体包括：简易爆炸装置防御技术、小/中/大口径常规弹药、精确制导弹药、迫击炮、火控系统、榴弹炮、炮手防护装甲、弹头、引信和不敏感弹药。

　　作为美国国防部下属的枪支和弹药专业基地，皮卡汀尼兵工厂拥有美国海军和陆军的各种设备设施，例如：武器技术设备、推进剂监测设备、先进弹头开发设备、精密武器实验室、制造业科学与技术转移中心、装备软件工程中心、高性能推进剂设备和火工品研究/配方设备以及纳米制造、技术和教育中心。

　　皮卡汀尼兵工厂为美军各军兵种承担任务所取得的重要成果包括：

　　从1950年代开始开发并部署在欧洲的核炮弹，为有朝一日和苏联及华约国家的热战做准备；

　　第一种由火炮发射的“铜斑蛇”反坦克制导导弹，配有传感器，可确保高命中率和杀伤率；

　　双重用途改进型常规火炮和火箭弹头，配合控制破片和聚能装药，以提供反车辆效能，并将反人员杀伤力提高一个数量级；

　　大幅提升坦克发射的高速贫铀穿甲弹的穿透力；

　　研制爱国者地对空导弹弹头以摧毁来袭的导弹，例如海湾战争中的飞毛腿导弹；

　　大幅度提升中小口径武器和火箭发射的2.75英寸（70mm）弹头对多种目标的打击效果；

　　具有自毁能力的智能反装甲地雷，可确保战后战场的最终安全。

　　现今的皮卡汀尼兵工厂仍然是莫里斯县最大的雇主之一，基地内有约3900多名文职人员、90名现役军人和约1035名承包商，基地外还有许多承包商为皮卡汀尼兵工厂的各项任务提供支持。兵工厂还有440多名员工在纽约州沃特夫利特兵工厂、伊利诺伊州罗克岛兵工厂、马里兰州阿伯丁试验场和马里兰州阿德尔菲的皮卡汀尼基地协会工作。

　　未来

　　美国国会2005年的基地调整与关闭委员会要求美国国防部将皮卡汀尼兵工厂建设成为国防部枪支弹药专业基地，并将海军技术专家迁至皮卡汀尼兵工厂，同时将一些海军所属的作战中心（如海军水面作战中心）划归皮卡汀尼兵工厂。

　　这项建议重新调整并优化了从事武器装备研究、开发和采购的枪支和弹药各部门的关系和资源。皮卡汀尼兵工厂作为国防部枪支和弹药研究、开发及采购的中心，其工作量比国防部下属的其他单位都要大出一个数量级，该兵工厂也是国防部唯一负责常规弹药管理人员的所在地。

　　为了因应这次调整，皮卡汀尼兵工厂也重新定义了自己的使命和方向：作为美军的联合杀伤力卓越中心，皮卡汀尼兵工厂将成为连接军工行业与设计师、开发人员和测试人员的枢纽，使他们能够作为一个虚拟企业运营。凭借这一享有盛誉的中心地位，皮卡汀尼兵工厂的使命可以扩展到以下领域：为军兵种联合作战发展重点和重大项目；将特种作战研究开发与采购以及测试与评估项目整合到一个平台；实现并加强皮卡汀尼联合产品与私营部门的整合。

　　皮卡汀尼导轨：附件兴起的必然产物

　　二战后，由于世界安全形势的变化，特别是国际恐怖主义势力兴起给各国军警部门带来挑战，使得特种部队的任务多样化，特警部队应运而生，这些单位迫切需要在武器上安装诸如战术灯、夜视仪、红点瞄准镜、握把等各种战术附件。因此接口组件实现标准化与通用化以提高附件兼容性逐渐成为用户和厂商的共识，提供多兼容的标准化附件平台的导轨整合系统概念也应运而生。

　　1950年代，W·R.韦弗公司（后来更名为Weaver Optics，即韦弗光学公司）的创始人威廉·拉尔夫·韦弗在旧式燕尾槽基础上推出一款新的导轨设计方案，即将燕尾槽加宽，并把其两侧的锐角边棱更改成下斜面，以增加有效接触面积，便于充分受力。韦弗导轨的上方开有平行横槽，以便战术附件可以用横向螺钉锁定。这种新导轨的性能明显优于燕尾槽设计，很快就被各大厂家相继模仿，同时也被业界命名为韦弗式导轨（Weaver Rail）。但另一方面，韦弗式导轨缺乏统一的设计标准，各大厂家纷纷根据自己喜好和理解推出不同的规格尺寸，加上平行横槽间距没有标准化，经常发生横槽宽度和螺钉直径不匹配的情况，导致战术附件的固定质量时好时坏。

　　1992年，美国陆军苦于当时导轨标准的混乱，终于痛下决心，将轻武器战术附件平台标准化的研发工作交给下属的皮卡汀尼兵工厂，兵工厂任命资深机械设计师加里·胡茨马为项目总负责人。他的团队收集军队使用和市场上销售的20多种不同规格的韦弗类导轨进行仔细比较，之后总结出规格平均值，并且确定了45°的斜面标准。随后,胡茨马要求生产车间拿出一份最易于生产检验的设计方案。车间参考现成的105mm口径M119榴弹炮的滑轨并进行缩小，开发出一款新的导轨系统。之后,胡茨马团队将新导轨样品带往伊利诺州的罗克岛兵工厂进行检验和试用，效果良好，最终被军方选用定型，其美军军规标准编号为MIL-STD-1913，北约编号为STANAG 2324。

　　皮卡汀尼导轨一般为长条状，横截面为扁T形。T形上部左右两侧均为90°凸棱，凸棱上、下边与水平面的夹角均为45°，凸棱可与瞄准镜座或其他附件底部的V形槽配合，并通过螺钉将附件固定在皮卡汀尼导轨上。皮卡汀尼导轨顶部有若干个均匀分布的横向凹槽，使顶部呈鱼骨状。凹槽可与附件底部的横向凸起配合，将附件定位在皮卡汀尼导轨上。皮卡汀尼导轨顶部的凹槽的尺寸是标准的，凹槽宽0.206英寸（5.23mm），槽中心间距0.394英寸（10mm），槽深度0.118英寸（3mm）。

　　皮卡汀尼导轨通常使用螺钉或其他紧固件安装在枪械上，战术附件使用夹具或其他锁定工具安装在导轨上。皮卡汀尼导轨允许快速轻松地安装或拆卸战术附件，这使其成为军事和执法用途的热门选择。

　　皮卡汀尼导轨和其前辈韦弗式导轨之间唯一显著的区别是顶部凹槽的大小和形状，韦弗式导轨的凹槽较窄。这意味着为韦弗式导轨设计的战术配件可以适用于皮卡汀尼导轨，反之则不适用。但自2012年5月起，大多数导轨均采用MIL-STD-1913标准生产，附件不兼容导轨的问题显著减少。

　　当然，皮卡汀尼导轨也有其不足之处，比如与其他导轨相比，加工难度更大，制造成本更高，因此价格更贵。其次，由于皮卡汀尼导轨大多使用高强度金属制造，质量相对较大，会增加枪支的质量，并影响枪支的操作和平衡。但总体来说，皮卡汀尼导轨瑕不掩瑜，其性能超过当时市场上的所有同类产品，具有明显优势。

　　面世20多年以来，皮卡汀尼导轨的生态已经发展得相当成熟，市场上有各种各样的战术附件可以安装其上。同时，皮卡汀尼导轨也不再局限于安装在步枪的上机匣上，越来越多的厂家直接将其加工在各种武器的上表面、侧面或下表面。比如近年来出品的各种手枪和步枪，大部分都在手枪套筒座下方和步枪护手位置铣削皮卡汀尼导轨，方便安装各种战术附件。

　　1994年8月，美国特种作战司令部正式将皮卡汀尼导轨用于改进版M4卡宾枪上。1994年12月，美军在M16A2自动步枪和M4卡宾枪的基础上分别推出M16A2E4（后称为M16A4）自动步枪和M4E1卡宾枪，后两者的主要改进是将带有提把的上机匣改为新型平顶式机匣，上面加工有皮卡汀尼导轨，可以安装提把、夜视仪、瞄准镜等各种附件。

　　2009年5月，皮卡汀尼导轨迎来了其北约升级版本。北约陆军武器组第一陆地战斗力小组批准4694号标准化协议（STANAG 4694），STANAG 4694协议于2011年3月正式发布。该协议定义了北约标准的附件导轨，这是一种基于公制尺寸的改进版皮卡汀尼导轨，用于将瞄准镜、战术灯、激光指示器、夜视设备、反射式瞄准镜、前握把、两脚架等附件安装到步枪和手枪等小型武器上。一些著名的武器厂商如艾姆波音特、伯莱塔、柯尔特、FN、HK等公司参与了筹备过程。STANAG 4694可以兼容STANAG 2324/MIL-STD-1913标准。

　　根据北约陆军武器组的说法，STANAG 4694导轨和皮卡汀尼导轨之间的区别主要有：设计图和加工数据使用公制单位；增加了额外的测量值和加工公差；调整了一些测量值；更严格的直线度公差。

　　番外篇：美国陆军作战能力发展司令部武器中心

　　美国陆军作战能力发展司令部武器中心的使命是提供专业研究、工程和分析，使美国陆军能够威慑并在必要时果断击败现在和将来的任何对手。该中心受陆军委托，负责研制和发展各种武器系统，供世界各地的美国军人使用。武器中心与包括行业、学术界和其他政府机构在内的各种组织合作，以促进作战人员所需新技术的开发和转型。

　　陆军作战能力发展司令部武器中心的主要职能有：承担作为美军武器系统和弹药中心的任务；通过聚焦先进武器、弹药和火控系统，为美国陆军90%以上的杀伤力武器提供技术；围绕核心竞争力进行组织，以企业方式快速响应作战人员的需求；招募、发展和保留专用人才，同时着眼于未来的技术进步，满足当前和不断变化的作战人员需求；保持实验室和设施更新，以满足当前和未来的研发需求和能力；促进技术成果向战斗力转化。

　　陆军作战能力发展司令部武器中心总部设在皮卡汀尼兵工厂，同时在纽约州北部的沃特夫利特兵工厂、伊利诺伊州的罗克岛兵工厂和马里兰州的阿伯丁试验场设有分部。中心雇佣3200多名民用工程师、科学家和后勤保障人员，并拥有美军首家授予武器工程研究生学位的学院。其员工在弹药、武器、火控和相关材料领域的工程、科学、质量、创新、专业知识和问题解决方面处于领先地位。2010～2019年，陆军作战能力发展司令部武器中心获得399项美国专利，平均每年为行业会议和同行评审期刊提交100多篇技术论文。

　　陆军作战能力发展司令部武器中心的重点领域有：致死率、综合多任务武器系统、智能瞄具、火工品、战场数字化和软件、精密武器、环境技术、网络杀伤力、防御无人系统、反恐技术、国土防御技术、先进材料/纳米技术、武器及弹药的新型动力和能源系统、武器装备制造科学技术、可靠性和可预测性技术、武器系统建模与仿真、综合武器系统、先进能量学与弹头、自动化系统、装备软件与保障工程技术等。

　　面对美国军事重心的调整和新形势下大国对抗的可能性，陆军作战能力发展司令部武器中心当下的中心任务与陆军现代化优先事项保持一致。中心任务包括：远程精确射击（增程火炮、增程火炮弹药套件、成本可控的精密技术、精准射程技术）、下一代战斗车辆、士兵杀伤能力（下一代班组武器系统和弹药、下一代卡宾枪系统、火控技术）、防空与导弹防御系统。

　　编辑/魏开功

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