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長期以來，在輕武器彈藥領域，世界發達國家一直在不斷探索，如無殼炸彈、埋藏彈頭等，但最終卻因為不可逾越的技術困難而沒有進入裝備序列。今天，MAC已經開發出一種新的12.7毫米聚合物彈炮，并将于2020年開始将其傳遞給美國海軍陸戰隊。新型12.7mm聚合物彈炮由傳統的黃銅彈頭和聚合物彈殼組成，品質有效降低，彈道特性與傳統标準12.7mm炮相同，符合美軍的要求，适用于各種12.7mm機槍和步槍，包括世界廣泛使用的M2重機槍。聚合物彈槍在美國發展的原因是什麼？聚合物彈槍的未來是什麼？看
M2HB機槍一直是美國海軍陸戰隊的重要支援火力，而新的12.7毫米聚合物炮彈将賦予其更好的火力可持續性。
美國MAC公司研制的新型12.7mm聚合物彈炮由正常黃銅彈頭和聚合物彈殼組成，大大降低了其品質
軍事專家就輕武器在戰争中的作用形成共識，認為雖然世界高科技武器正在興起，但在戰争中手持或車載步兵輕武器裝備仍然是戰場上的基本力量，是形成戰鬥力的重要因素，無論是在應對低強度的沖突中， 或者實施大規模的攻防作戰，步兵輕武器裝備在重武器中仍然發揮着不可替代的作用。
目前，世界輕步兵武裝面臨的最大困境，是如何降低武器彈藥系統的整體品質，以适應戰場上日益加快的攻擊防禦步伐，士兵的機動性和機動性。
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聚合物在美國開發
殼體原因分析
美國人很早就試圖用塑膠纖維取代M16步槍的木頭槍托。
自20世紀70年代以來，随着橡膠、尼龍和凱夫拉爾等新材料的出現，各國開始探索輕武器/彈藥系統"塑膠木材"和"塑膠鋼"的路徑。早些時候，美國人首先試圖用塑膠纖維取代M16步槍的木頭。雨水浸泡試驗顯示，木頭M16步槍半年後被飛蛾侵襲，一年後腐爛，而塑膠纖維槍托M16步槍在5年後，在相同環境下仍能正常使用。是以，聚合物作為材料，現代工程塑膠技術已在槍支制造領域逐漸普及。今天，不僅聚合物材料用于槍支的槍托上，而且許多部件，如握把，護手，彈匣等被傳統的鋼和木結構的聚合物材料所取代。更具代表性的武器，如20世紀80年代奧地利引進的AUG 5.56mm步槍，除了少量的機床零件，如槍管、槍機，整炮85%的部件采用高分子材料，武器的整體品質都大大降低。
奧地利AUG 5.56mm步槍，85%的整機槍零件采用高分子材料，使武器的整體品質大幅降低
德國G11 5.56毫米無殼步槍由于成本高、技術難度大，最終無法裝備部隊使用
人類也沒有放棄在彈藥中使用聚合物材料。早在1969年，德國率先發展出"無殼炸彈/火炮系統"，經過20年的不懈努力，終于在1990年代初推出了一款新型G11 5.56毫米無殼步槍。事實上，不僅德國，其他世界軍事強國，如美國、英國、意大利、比利時等國也紛紛提出塑膠埋設彈頭、聚合物炮擊通過燃燒彈、聚合物空心裝填彈丸等高分子材料納入輕量化彈藥規劃。
G11無殼炸彈結構
那麼，為什麼世界發達國家要花費大量資金在輕武器和彈藥領域研制無殼、埋地和聚合物彈丸呢？
簡單地說，與正常輕武器和彈藥相比，聚合物制成的彈藥作為材料品質輕，耐腐蝕，技術簡單，成本低，具有更好的軍事和經濟效益，代表了輕彈藥的發展方向。
聚合物彈槍可以很好地解決承重問題，可以使士兵攜帶更多的子彈，增強耐火性
重量輕提高了士兵彈藥的承載能力和機動性，以美國MAC公司最新推出的12.7mm聚合物彈炮為例，比勃朗甯的12.7mm金屬彈炮少30%。如果根據一個機關在戰鬥中攜帶的500發子彈計算，一門Bronnin 12.7mm金屬彈炮的總品質為58kg（彈丸的品質為116g），而攜帶相同口徑、類型和性能的新型12.7mm聚合物彈炮的總品質僅為40.6kg。顯然，在戰鬥中，如果彈藥手部裝備相同的彈藥負載，使用新的12.7mm聚合物彈炮，可以在原來的500發的基礎上額外攜帶214發子彈，大大提高了武器火力的連續性。另一方面，即使使用新型12.7mm聚合物彈炮的士兵不需要額外攜帶214發子彈，也會有效降低彈藥手部的單個負荷，進而有效增強戰場機動性。
新型12.7毫米聚合物彈炮（如圖）的品質比勃朗甯12.7毫米金屬彈炮低30%。如果根據一個機關在單次戰鬥中攜帶的500發子彈計算，金屬彈炮的總品質（全彈品質116g/發）為58kg，而具有相同品質的新聚合物炮彈可以額外攜帶214發子彈。
衆所周知，步兵輕武器成本低、變幻莫測、強度大，是世界上軍事裝備數量最多、使用最廣泛的裝備，彈藥使用量和消耗量也非常大。傳統的輕武器彈藥彈殼材料以鋼、銅為主，造成金屬材料的巨大消耗，尤其是銅彈彈藥，成本較高。相比之下，以高分子為代表的現代工程塑膠材料，雖然在硬度、密度、沖擊強度等方面有所欠缺，但高分子材料在耐腐蝕性、柔韌性等方面具有優勢，特别是高分子材料牌号，通過材料改性、增強、發泡和填充材料比例不同，許多等級的高分子，如尼龍材料單獨使用， 可制備成尼龍4、5、6、7、8、9、11、12、13、46、66、610、612、613、1010、1313等多種品種。可以看出，高分子工程塑膠材料具有相當大的可變性。
M2HB重機槍裝備傳統金屬彈炮狀态
材料容易獲得，工藝簡單，以鋼、銅、硬質鋁等金屬制成外殼，雖然具有硬度大、抗沖擊性強、密封效果好等優點，但這些優點是提高了材料品質和高交換成本，而且與高分子材料相比，其生産工藝和成型工藝要複雜得多。據有關資料介紹，制造一枚12.7mm的重磅炸彈的成本，黃銅作為材料比使用高分子材料高出30~50%，而高分子材料制備物體、材料提取相當友善，不需要制備金屬材料如鍛造、破碎、淬火等複雜的深加工，隻需按不同材料的比例進行填充， 并且可以加工和成型，制備過程簡單。
聚合物外殼通過注塑成型成型
材料成本低，與鋼材、銅等金屬材料相比具有良好的經濟效益，高分子原料價格在國際上體積機關要便宜得多，1升不鏽鋼闆材價格為15美元，1升銅闆材料價格為26美元，而1升尼龍高分子材料價格僅為6美元。其他高分子材料，如酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚甲醛等不超過10美元。這意味着聚合物材料制造相同尺寸的物體要便宜得多。如果将加工制造成本考慮在内，可以顯示出高分子材料産品的經濟優勢。在裝備有國家軍隊的自動化輕武器的情況下，輕武器行動中的彈藥消耗量将成倍增加，降低彈藥價格成本的努力尤為重要。
高分子材料是通過共價鍵與特定結構單元重複連接配接而制成的高分子化合物，該材料廣泛用于槍支制造
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高分子外殼材料特性要求
炮彈的主要功能是容納火藥、固定底部火力和彈頭，是以在彈藥發射過程中，炮彈必須承受非常高的藥物溫度，并要求其具有很強的耐磨性、耐久性等性能。這種對殼體性能的全面要求，無論是在性能名額上還是在可靠性方面，都是普通高分子材料所無法達到的。此外，彈殼和槍支中使用的聚合物材料在性能名額上有所不同。例如，工程塑膠槍托上的槍械、握把等，都是"塑木"部件，隻要選用和使用耐久性好、耐腐蝕的聚合物就行了;而高分子外殼材料的選擇，不僅具有良好的強度、韌性、耐磨性，而且能滿足高溫、高壓、疲勞等性能要求。由此可見，高分子材料要做殼技術，不是哪個國家能輕易擁有，需要立足于國家科技水準、技術水準、材料加工水準等綜合能力，以及積累應用才能做到。
以下聚合物外殼耐高溫和耐磨性的兩個名額說明了這個問題。
外殼電阻指數要求我們知道，在燒制過程中，外殼必須能夠承受300°C以上的高溫。而普通的高分子材料，如聚苯醚、聚酰亞胺、液晶等，其高溫強度隻能在150~300°C之間，即使高溫強度的多聯苯酯有了很大的提高，也隻能在400°C以上。但是，在連續射擊過程中，炮彈的槍管可以承受高達500攝氏度的槍管溫度。顯然，制備能夠承受500°C以上溫度的高分子材料的技術難度非常大。據透露，美國聚合物彈藥外殼是通過在塑膠中嵌入陶瓷來解決彈殼承受高溫的問題而制成的。
耐磨訓示器要求，當槍支開火時，機器首先将子彈推入斜坡，然後将其送入槍管，然後鎖定槍支。射擊後，槍機解鎖并将空彈殼從炮彈中拉出，進而完成炮彈投擲。在完成投彈、裝彈、投擲炮彈的循環過程中，要求炮彈必須具有較好的耐磨性。我們知道，材料的耐磨性與其自身的潤滑性有關。通常材料的潤滑性好，耐磨性也好。一些聚合物材料，如特氟龍塑膠，本身具有優異的潤滑性，其耐磨性非常顯着，是以經常用作潤滑劑或磨料。但是，如果将特氟龍高分子材料與金屬（銅、鐵）相比，其熱變形溫度遠低于金屬材料。許多高分子材料在高溫和高熱能的影響下軟化，甚至可能熔化。在子彈發射過程中，炮彈會承受很大的熱量。為了保證聚合物外殼在高溫下不變形，工業強國大多采用增強、混合、改性等方法來提高聚合物的熔點，而一些國家則使用熱塑性高分子材料代替熱固性高分子材料。
不同口徑的聚合物外殼，底部有黑暗中的金屬
通過對耐高溫性和耐磨性這兩個名額的簡單分析，不難看出，高分子材料在燒制過程中必須完全滿足外殼的高強度、高韌性、耐高溫、耐磨性、耐久性等名額的要求，才能取代傳統的鋼和銅外殼。聚合物外殼對材料、工藝、制造等技術要求很高，在任何國家都是不可能的。
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聚合物彈
發展前景預測
世界各國一直在探索追求更先進的輕武器和彈藥，從傳統的鋼和銅彈藥，到無殼彈藥，埋藏彈藥，再到今天的聚合物彈殼彈藥。
在此期間，最強大的是德國人在1970年代和1990年代擁有的無炮彈/槍支系統。當時，德國著名的諾貝爾公司花了大價錢探索了20年，并進行了幾次改進，最終定型生産了無殼G11 5.56mm步槍，但最終因為系統太貴，而且存在很多問題而被迫放棄。正如美國彈藥專家拉比特所評論的那樣，雖然G11無殼步槍在彈藥領域代表着一定程度的優勢，但它也暴露出一些難題，如整個武器系統成本高昂、槍支易碎等使用和維護缺陷，一旦投入戰場，實用價值就很小。随後，德國諾貝爾公司研制出的彈頭完全嵌入了埋設彈頭的發射塊中，但仍未解決彈藥與火器有效比對的問題，主要原因是發射塊在埋設的子彈中是發射藥，同時起到炮彈的作用。射擊塊燃燒的所有能量都用于沿着槍管向前推動彈頭，與炮彈不同，它可以在發射後帶走很大一部分熱量，進而降低槍管的壓力和溫度。埋藏彈頭的發射過程與無殼炸彈的發射過程基本相同。在發射過程中，彈藥的燃燒使槍膛溫度越來越高，進而導緻載荷壓力的不穩定，進而導緻彈頭彈道的彈道一緻性，這不僅影響了武器射擊的精度，還影響了彈藥的自燃性。
埋藏彈頭與傳統的子彈結構有很大不同
近年來，随着人類科學技術的不斷進步，埋藏子彈的發展迎來了一股溫暖的春天，困擾上個世紀的許多問題在今天得到了很好的解決。最近，美國、德國、比利時等西方列強，一些軍事和工業，已經成功地應用于火器領域。
事實上，新型12.7mm聚合物彈槍在改進傳統金屬（鋼、銅）彈槍的過程中走了一條不同的道路，改進的難度并不像發展無殼子彈、埋地子彈那麼大，其本質并沒有從根本上改變傳統槍彈的基本結構和動能原理。令人高興的是，12.7mm聚合物彈炮在美國的成功發展充分反映了現代高科技在槍械/彈藥領域的成功應用。任何彈藥的改進都涉及新材料和新技術、冶金化學品、光電機械、火器彈藥比對等諸多關鍵技術要點，主題密集，交叉應用。是以，新型彈藥系統的研制和成功應用，在一定程度上反映了一個國家的科技發展水準和工業制造能力，也從這個階段起一個國家對彈藥發展的新追求。
美國AAI/Destrom公司的LSAT機槍裝備有埋設彈頭
與埋藏的子彈相比。從左到右：7.62毫米北約炸彈，7.62毫米埋地彈頭，6.5毫米埋藏彈頭，5.56毫米埋藏彈頭
那麼，聚合物彈丸在輕武器彈藥領域的未來是什麼呢？客觀地說，很難得出準确、科學的結論。因為任何新型彈藥的出現，本質上都取決于技術是否卓越，能否滿足戰術技術要求，進而達到預期的作戰效果，設計是否先進合理、有效，在工業制造過程中，能否提供價格實惠的産品。除上述條件外，還應考慮軍事、經濟甚至政治因素。根據新型12.7毫米聚合物聚合物彈炮公開的資訊，該項目由美國國防部辦公室和美國海軍陸戰隊共同上司。可以看出，美軍有着明确的觀點和堅定的态度，這顯示了軍方改進傳統金屬彈殼彈藥的決心，并對傳統彈藥提出了強有力的挑戰。