【物理科普】电影里的手枪消音器真那么神吗,消掉的枪声去哪了?

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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(www.365os.cn)。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。

汽车尾气的消声器

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`)——

00:06

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

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