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[[File:Uss iowa bb-61 pr.jpg|thumb|[[美国海军]][[衣阿华号战列舰 (BB-61)]]于1984年7月1日在[[波多黎各]][[别克斯岛]]附近海域的一次实弹演习中进行右舷舰炮齐射，其[[Mk 7 16英寸舰炮|16英寸主炮]]产生的炮口爆震对周边水面施加的压力波十分明显可见。]]
'''枪口爆震'''（{{lang-en|muzzle blast|link=on}}），也称'''枪口冲击波'''或'''炮口爆震'''（如果[[口径]]大于20毫米），是指[[枪械]]（特别是[[火器]]）和[[火炮]]在射击时在[[枪口]]处产生的[[爆炸]]性[[纵波]]。一般来说，[[枪管]]越短，同规格[[弹药]]产生的枪口[[冲击波]]越强，特别是在[[推进药]]没有在[[枪膛]]内充分燃烧、膛压尚未达到[[压强]]峰值的情况下，还会因为残药喷离枪管后接触外部的新鲜空气而产生二次爆燃叠加在现有的冲击波之上。

在[[抛射物|被射出的弹体]]离开[[枪管]]之前，弹体会向[[活塞]]一样将膛内由推进药[[燃烧]]产生的高压气体“堵”在后方，使得气体扮演一个[[封闭系统]]内的中性角色；但在弹体离开枪口的一刹那，这个保持气密的[[密封件]]消失，整个枪管突然变成了[[开放系统 (热力学)|开放系统]]，膛内的高温高压气体也瞬间可以自由的向周边环境[[超音速]]扩散，在枪口前方产生一个甚至可以短暂距离内追上并使得弹体加速或偏转的[[强度 (物理)|高强度]][[纵波]]（见[[过渡弹道]]）。这个“放气”压力波中[[頻率 (物理學)|频率]]能够被[[人]]的[[听觉系统]]感知的部分称作'''枪口爆响'''（muzzle report），也就是俗称的枪声（gunfire）<ref>{{Cite web |url=http://www.elcaudio.com/decibel.htm |title=Muzzle Blast Sound Intensity, Firearm Sound Pressure Level |access-date=2022-01-19 |archive-date=2021-05-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210519033312/http://www.elcaudio.com/decibel.htm |dead-url=no }}</ref>；其余的部分则是能够传导钝力的[[次声波]]<ref>[http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA335572  Blast Overpressure Studies. Nonauditory Damage Risk Assessment for Simulated Muzzle Blast from a l2Omm Ml2l Mortar System.] {{Wayback|url=http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA335572 |date=20070930203007 }} (abstract)</ref>。枪口爆震产生的[[噪音]][[响度]]通常可以对周边人员造成较为严重的[[听觉障碍]]（噪音性耳聋）并且可以让很远处的人员听到并判断出枪声来源；所产生的次声冲击波则可以通过震动损坏附近较为脆弱的物体。

除了压力波以外，枪口排气的能量还可以[[光能]]的形式释放，也就是俗称的[[枪口焰]]（muzzle flash）。

== 成分 ==
[[File:Live Fire.jpg|thumb|[[M1129迫击炮车]]中的[[美国陆军]]士兵在发射120毫米[[迫击炮]]时捂住耳朵并躬身低头，以防头部被枪口爆震波及造成[[耳聋]]和[[脑震荡]]]]
=== 枪声 ===
枪炮在射击时产生的声响主要有三个来源：
#机械结构（[[枪机]]）运作时各部件互相碰撞和摩擦产生的“乒乓”声；
#枪口爆响产生的“砰”声；
#[[超音速]]弹体在[[外弹道|穿过空气飞行]]时产生[[音爆]]的如同甩鞭一般的“啪”声。
这三者中，枪机声因为响度通常较低基本上可以忽略不计；弹体音爆只在弹道周边的区域才较为明显；而枪口爆响的[[声压]]可以轻易超过140[[分贝]]，是三者中[[响度]]最高，因此是枪声的绝对主体。枪口爆响在近距离可以造成[[鼓膜]]破裂导致[[传导性耳聋]]，长期则可以引发不可逆转的[[感觉神经性耳聋]]<ref>[http://www.earplugco.com/hearing.htm Hearing protection FAQ] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070628050036/http://www.earplugco.com/hearing.htm |date=2007-06-28 }}</ref>。如果是[[枪口动能]]较高的[[火炮]]，噪音致聋的风险能延伸到距离炮口较远的位置<ref>{{Cite web |url=http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA005274 |title=Prediction of Standoff Distances to Prevent Loss of Hearing from Muzzle Blast |access-date=2022-01-19 |archive-date=2007-09-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070930200159/http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA005274 |dead-url=no }}</ref>，因此出于[[职业安全健康]]考量所有附近的人员都必须佩戴[[耳罩]]保全[[听力]]。

[[轻兵器]]可以使用[[抑制器|消音器]]来降低枪口爆响的音量。其原理是使用一个内部拥有一系列障碍阻件的金属管将枪口排气束缚，将气体扩散的速度放缓，使其动能用更长的时间释放在更大面积上，从而因此减弱[[声能]]强度并达到降低[[音量]]的效果<ref>{{cite web |url=http://www.midwayusa.com/guntecdictionary.exe/showterm?TermID=4604 |publisher=MidwayUSA |title=Definition for "sound suppressor" |access-date=2022-01-19 |archive-date=2011-07-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110714092335/http://www.midwayusa.com/guntecdictionary.exe/showterm?TermID=4604 |dead-url=no }}</ref>。其它枪口附件，比如[[枪口罩筒]]（muzzle shroud，也称blast shield），虽然不能减少声能，但是可以屏障向后方传播的大部分冲击波和[[声波]]，从而保护枪口后方的射手和人员。而[[枪口]][[制退器]]这种主要用来降低[[后坐力]]的附件则反而会加重枪口侧面和后方的声能。

=== 压力波 ===
枪口爆震产生的高压[[冲击波]]虽然很大一部分是[[次声波]]，不能被人耳听到的，但仍可以产生能够被[[触觉]]感到的震动。与枪声一样，枪械可以使用消音器和枪口罩筒将这种压力波向后方的[[矢量]]屏障或反射向前，因而保护射手和后方人员不受到冲击。有些枪口附件，比如[[枪口助退器]]，则会用少量阻拦排气扩散的方式增加枪口爆震的局部压强，增加反冲压力从而辅助枪机的自动运作<ref name="Owen">{{cite book|author=John Ivor Headon Owen|title=Brassey's infantry weapons of the world: infantry weapons and combat aids in current use by the regular and reserve forces of all nations|url=https://archive.org/details/brasseysinfantry0000unse|year=1975|publisher=Bonanza|isbn=978-0-517-24234-6|pages=[https://archive.org/details/brasseysinfantry0000unse/page/109 109]–110}}</ref>。但如果使用枪口制退器，会同枪声一样增强侧向的压力波矢量，使得枪械两侧的人员感受到的震动感加强<ref>{{cite web |url=http://www.midwayusa.com/guntecdictionary.exe/showterm?TermID=1860 |publisher=MidwayUSA |title=Definition for "compensator" |access-date=2022-01-19 |archive-date=2011-07-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110714092121/http://www.midwayusa.com/guntecdictionary.exe/showterm?TermID=1860 |dead-url=no }}</ref>。

火炮因为其膛压和枪口动能远高于步兵枪械，产生的冲击波强度可以影响到距离炮口很远的地方。因为大部分现代火炮为了抗衡[[后坐力]]都装有炮口制退器，导气角度的设计经常会大于90度角，而且通常会配以滑动式炮身设计，所以其冲击波可以波及枪口后方较长距离并对人员、器材和车辆并造成不可忽视的损毁<ref>[http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA198199  Muzzle Blast Damage to Combat Vehicles]{{Dead link}} (abstract)</ref>。因此[[炮兵]]在射击时通常会预先回避到枪口横轴之后较远的地方，以降低遭受[[附带损害]]的风险。

== 后坐力 ==
[[File:US Navy 090925-N-2915M-052 A U.S. Marine Corps saluting battery detail fires a 17-gun salute during the arrival of Adm. Timothy J. Keating.jpg|thumb|在不使用任何炮口附件的情况下，大部分爆震气体都向前方喷射]]
[[File:4-14 Marines in Fallujah.jpg|thumb|装配了炮口[[制退器]]后，大量爆震排气被导向侧面]]
在枪口平整（即“裸口”）的条件下，绝大部分枪口爆震产生的[[冲量]]都是指向正前方的[[矢量]]。而因为[[动量守恒]]，这也相应的会顺着枪膛轴线产生一个向后的[[反作用力|反作用]]冲量，与喷射推进器的原理相似。这种枪口排气产生的反冲动量与枪身因为[[弹丸]]在枪管内加速运动产生的反向动量叠加的总和，就是通俗意义上的[[后坐力]]动量。

如果要大致计算，枪口排气可以假定有效出膛速度为<math>\alpha V_0</math>，而弹体的[[枪口初速]]可以定为<math>V_0</math>。后坐力的总动量<math>p_e</math>的数学公式就是：
:<math>p_e=m_pV_0 + m_g \alpha V_0\,</math>
其中<math>m_g\,</math>是推进药的[[质量]]，大致也等于枪口排气的质量。因为[[定装弹药]]的[[推进药]]通常自带[[氧化剂]]，在假设燃烧彻底的情况下，因为[[质量守恒]]，发射产生的膛内气体质量与装药量相等。[[系数]]<math>\alpha</math>取决于推进药，可以看做是个[[常数]]，通常在1.25和1.75之间，但也可能受到枪膛纵截面[[长宽比]]的一些影响。

虽然推进药的质量通常小于弹体，但是因为弹体出膛瞬间膛内气体释放的速度通常要快过弹速（因此才会产生[[过渡弹道]]），而且气体从被完全密封变换到高速膨胀之间的加速时间极短，远远少于弹体[[内弹道|在枪膛内加速]]的时间，因此枪口喷气所产生的反冲力其实远远大于弹体，可以说枪口后坐力才是后坐力真正的主体。加上枪口喷气产生的反冲力是作用在枪管末端，距离枪身[[质心|重心]]的[[力臂]]更长，[[力矩]]也更大，因此所产生的枪口上扬（muzzle rise）也更加明显。

使用枪口附件可以改变枪口排气的分布状态，因此也可以被用来改变枪口后坐力的强度。枪口[[制退器]]和[[后坐辅助器]]就是最明显的例子，利用排气口的反射面设计改变气体膨胀的方向，让大部分气体被导成侧喷，向前喷气的动量也被部分传递到枪管上而不是产生反冲推力。现在市面上的大部分制退器设计宣称可以将主观感觉到的后坐力降低40～60％<ref>{{citeweb|url=https://www.chuckhawks.com/muzzle_brakes.htm|title=Muzzle Brakes|last=Hawks|first=Chuck|access-date=2022-01-20|archive-date=2022-01-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20220120134655/https://chuckhawks.com/muzzle_brakes.htm|dead-url=no}}</ref>。如果使用对称的导气设计，侧喷的矢量会互相抵消；如果采用上方开口，则可以产生向下的推力抗衡枪口上扬。[[抑制器|消音器]]也可以显著降低后坐力，但是采用的物理原理完全不同——消音器本身会束缚任何侧向的气体膨胀，最终是完全向着前方排气，但消音器内部的阻件却会显著增长排气所花费的时间。因为冲量是[[力]]在[[时间]]上的累积<ref name="jichu69">{{cite book|author1=蔡怀新 等|title=基础物理学. 上册|date=2003-7|publisher=高等教育出版社|location=北京|isbn=7-04-011848-3|pages=69}}</ref>（公式：<math>\mathit{J} = \text{F} \cdot \Delta t</math>），因此在冲量不变的情况下，产生的力和所需的时间成[[反比]]，增加时间就可以降低后坐力。

== 搜索 ==
[[File:Boomerang 3 Gunfire Acoustic Detection System MOD 45153048.jpg|thumb|[[英国陆军]]在[[阿富汗战争 (2001年－2021年)|阿富汗战争]]中使用的“回旋镖3”枪声定位器]]
在进行[[直射|平射]]时，因为枪口距离地面的高度较低，所产生的冲击波可以吹动周边[[植被]]晃动并将细小的土壤颗粒掀起，产生远处可见的尘雾。如果是枪口动能较高的大口径枪械和火炮则更为严重。这在实战情况下很容易让敌方的观测手发现，因而暴露己方射手和炮兵的位置，使其被锁定并遭受报复性打击。常见的应对手段很多，包括使用导气口向斜上方排气的[[制退器]]以避免波及地面、将周围地面的土壤浇湿（湿土不太容易被吹起）、或者将炮口隐蔽在[[苫布]][[帐篷]]下方来掩盖住可能扬起的尘土。

枪声定位器（gunfire locator）是一种[[遥感]]系统，用[[麦克风|话筒]]发现枪声并进行[[三角测量]]，从而计算出[[声波]]源头（枪械）的准确位置。这种遥感装置可以在几秒钟时间内锁定枪手位置，99％的户外情况下精准范围可以达到{{convert|33|ft|m|order=flip}}以内。在[[美国]]，[[执法]]机构常常在都市中的高犯罪率区域安装这种仪器，让[[签派员]]在枪击事件发生的很短时间内就可以迅速指派警力到达现场<ref>{{cite web |url=http://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf |title=Random Gunfire Problems and Gunshot Detection Systems |publisher=U.S. Department of Justice |date=December 1999 |access-date=2022-01-19 |archive-date=2020-10-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201021225036/https://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf |dead-url=no }}</ref>。在[[阿富汗战争 (2001年－2021年)|阿富汗战争]]和[[伊拉克战争]]中，西方军队也在[[军用车辆]]上和据点周围布置这种仪器以便迅速锁定打冷枪的[[游击队]]和[[狙击手]]的位置。

== 另见 ==
* [[抑制器]]
* [[制退器]]
* [[枪口助退器]]

== 参考 ==
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