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长期以来，在轻武器弹药领域，世界发达国家一直在不断探索，如无壳炸弹、埋藏弹头等，但最终却因为不可逾越的技术困难而没有进入装备序列。今天，MAC已经开发出一种新的12.7毫米聚合物弹炮，并将于2020年开始将其交付给美国海军陆战队。新型12.7mm聚合物弹炮由传统的黄铜弹头和聚合物弹壳组成，质量有效降低，弹道特性与传统标准12.7mm炮相同，符合美军的要求，适用于各种12.7mm机枪和步枪，包括世界广泛使用的M2重机枪。聚合物弹枪在美国发展的原因是什么？聚合物弹枪的未来是什么？看
M2HB机枪一直是美国海军陆战队的重要支援火力，而新的12.7毫米聚合物炮弹将赋予其更好的火力可持续性。
美国MAC公司研制的新型12.7mm聚合物弹炮由常规黄铜弹头和聚合物弹壳组成，大大降低了其质量
军事专家就轻武器在战争中的作用形成共识，认为虽然世界高科技武器正在兴起，但在战争中手持或车载步兵轻武器装备仍然是战场上的基本力量，是形成战斗力的重要因素，无论是在应对低强度的冲突中， 或者实施大规模的攻防作战，步兵轻武器装备在重武器中仍然发挥着不可替代的作用。
目前，世界轻步兵武装面临的最大困境，是如何降低武器弹药系统的整体质量，以适应战场上日益加快的攻击防御步伐，士兵的机动性和机动性。
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聚合物在美国开发
壳体原因分析
美国人很早就试图用塑料纤维取代M16步枪的木头枪托。
自20世纪70年代以来，随着橡胶、尼龙和凯夫拉尔等新材料的出现，各国开始探索轻武器/弹药系统"塑料木材"和"塑料钢"的路径。早些时候，美国人首先试图用塑料纤维取代M16步枪的木头。雨水浸泡试验显示，木头M16步枪半年后被飞蛾侵袭，一年后腐烂，而塑料纤维枪托M16步枪在5年后，在相同环境下仍能正常使用。因此，聚合物作为材料，现代工程塑料技术已在枪支制造领域逐步普及。今天，不仅聚合物材料用于枪支的枪托上，而且许多部件，如握把，护手，弹匣等被传统的钢和木结构的聚合物材料所取代。更具代表性的武器，如20世纪80年代奥地利引进的AUG 5.56mm步枪，除了少量的机床零件，如枪管、枪机，整炮85%的部件采用高分子材料，武器的整体质量都大大降低。
奥地利AUG 5.56mm步枪，85%的整机枪零件采用高分子材料，使武器的整体质量大幅降低
德国G11 5.56毫米无壳步枪由于成本高、技术难度大，最终无法装备部队使用
人类也没有放弃在弹药中使用聚合物材料。早在1969年，德国率先发展出"无壳炸弹/火炮系统"，经过20年的不懈努力，终于在1990年代初推出了一款新型G11 5.56毫米无壳步枪。事实上，不仅德国，其他世界军事强国，如美国、英国、意大利、比利时等国也纷纷提出塑料埋设弹头、聚合物炮击通过燃烧弹、聚合物空心装填弹丸等高分子材料纳入轻量化弹药规划。
G11无壳炸弹结构
那么，为什么世界发达国家要花费大量资金在轻武器和弹药领域研制无壳、埋地和聚合物弹丸呢？
简单地说，与常规轻武器和弹药相比，聚合物制成的弹药作为材料质量轻，耐腐蚀，技术简单，成本低，具有更好的军事和经济效益，代表了轻弹药的发展方向。
聚合物弹枪可以很好地解决承重问题，可以使士兵携带更多的子弹，增强耐火性
重量轻提高了士兵弹药的承载能力和机动性，以美国MAC公司最新推出的12.7mm聚合物弹炮为例，比勃朗宁的12.7mm金属弹炮少30%。如果根据一个单位在战斗中携带的500发子弹计算，一门Bronnin 12.7mm金属弹炮的总质量为58kg（弹丸的质量为116g），而携带相同口径、类型和性能的新型12.7mm聚合物弹炮的总质量仅为40.6kg。显然，在战斗中，如果弹药手部装备相同的弹药负载，使用新的12.7mm聚合物弹炮，可以在原来的500发的基础上额外携带214发子弹，大大提高了武器火力的连续性。另一方面，即使使用新型12.7mm聚合物弹炮的士兵不需要额外携带214发子弹，也会有效降低弹药手部的单个负荷，从而有效增强战场机动性。
新型12.7毫米聚合物弹炮（如图）的质量比勃朗宁12.7毫米金属弹炮低30%。如果根据一个单位在单次战斗中携带的500发子弹计算，金属弹炮的总质量（全弹质量116g/发）为58kg，而具有相同质量的新聚合物炮弹可以额外携带214发子弹。
众所周知，步兵轻武器成本低、变幻莫测、强度大，是世界上军事装备数量最多、使用最广泛的装备，弹药使用量和消耗量也非常大。传统的轻武器弹药弹壳材料以钢、铜为主，造成金属材料的巨大消耗，尤其是铜弹弹药，成本较高。相比之下，以高分子为代表的现代工程塑料材料，虽然在硬度、密度、冲击强度等方面有所欠缺，但高分子材料在耐腐蚀性、柔韧性等方面具有优势，特别是高分子材料牌号，通过材料改性、增强、发泡和填充材料比例不同，许多等级的高分子，如尼龙材料单独使用， 可制备成尼龙4、5、6、7、8、9、11、12、13、46、66、610、612、613、1010、1313等多种品种。可以看出，高分子工程塑料材料具有相当大的可变性。
M2HB重机枪装备传统金属弹炮状态
材料容易获得，工艺简单，以钢、铜、硬质铝等金属制成外壳，虽然具有硬度大、抗冲击性强、密封效果好等优点，但这些优点是提高了材料质量和高交换成本，而且与高分子材料相比，其生产工艺和成型工艺要复杂得多。据有关资料介绍，制造一枚12.7mm的重磅炸弹的成本，黄铜作为材料比使用高分子材料高出30~50%，而高分子材料制备物体、材料提取相当方便，不需要制备金属材料如锻造、破碎、淬火等复杂的深加工，只需按不同材料的比例进行填充， 并且可以加工和成型，制备过程简单。
聚合物外壳通过注塑成型成型
材料成本低，与钢材、铜等金属材料相比具有良好的经济效益，高分子原料价格在国际上体积单位要便宜得多，1升不锈钢板材价格为15美元，1升铜板材料价格为26美元，而1升尼龙高分子材料价格仅为6美元。其他高分子材料，如酚醛树脂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚甲醛等不超过10美元。这意味着聚合物材料制造相同尺寸的物体要便宜得多。如果将加工制造成本考虑在内，可以显示出高分子材料产品的经济优势。在装备有国家军队的自动化轻武器的情况下，轻武器行动中的弹药消耗量将成倍增加，降低弹药价格成本的努力尤为重要。
高分子材料是通过共价键与特定结构单元重复连接而制成的高分子化合物，该材料广泛用于枪支制造
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高分子外壳材料特性要求
炮弹的主要功能是容纳火药、固定底部火力和弹头，因此在弹药发射过程中，炮弹必须承受非常高的药物温度，并要求其具有很强的耐磨性、耐久性等性能。这种对壳体性能的全面要求，无论是在性能指标上还是在可靠性方面，都是普通高分子材料所无法达到的。此外，弹壳和枪支中使用的聚合物材料在性能指标上有所不同。例如，工程塑料枪托上的枪械、握把等，都是"塑木"部件，只要选用和使用耐久性好、耐腐蚀的聚合物就行了;而高分子外壳材料的选择，不仅具有良好的强度、韧性、耐磨性，而且能满足高温、高压、疲劳等性能要求。由此可见，高分子材料要做壳技术，不是哪个国家能轻易拥有，需要立足于国家科技水平、技术水平、材料加工水平等综合能力，以及积累应用才能做到。
以下聚合物外壳耐高温和耐磨性的两个指标说明了这个问题。
外壳电阻指数要求我们知道，在烧制过程中，外壳必须能够承受300°C以上的高温。而普通的高分子材料，如聚苯醚、聚酰亚胺、液晶等，其高温强度只能在150~300°C之间，即使高温强度的多联苯酯有了很大的提高，也只能在400°C以上。但是，在连续射击过程中，炮弹的枪管可以承受高达500摄氏度的枪管温度。显然，制备能够承受500°C以上温度的高分子材料的技术难度非常大。据透露，美国聚合物弹药外壳是通过在塑料中嵌入陶瓷来解决弹壳承受高温的问题而制成的。
耐磨指示器要求，当枪支开火时，机器首先将子弹推入斜坡，然后将其送入枪管，然后锁定枪支。射击后，枪机解锁并将空弹壳从炮弹中拉出，从而完成炮弹投掷。在完成投弹、装弹、投掷炮弹的循环过程中，要求炮弹必须具有较好的耐磨性。我们知道，材料的耐磨性与其自身的润滑性有关。通常材料的润滑性好，耐磨性也好。一些聚合物材料，如特氟龙塑料，本身具有优异的润滑性，其耐磨性非常显着，因此经常用作润滑剂或磨料。但是，如果将特氟龙高分子材料与金属（铜、铁）相比，其热变形温度远低于金属材料。许多高分子材料在高温和高热能的影响下软化，甚至可能熔化。在子弹发射过程中，炮弹会承受很大的热量。为了保证聚合物外壳在高温下不变形，工业强国大多采用增强、混合、改性等方法来提高聚合物的熔点，而一些国家则使用热塑性高分子材料代替热固性高分子材料。
不同口径的聚合物外壳，底部有黑暗中的金属
通过对耐高温性和耐磨性这两个指标的简单分析，不难看出，高分子材料在烧制过程中必须完全满足外壳的高强度、高韧性、耐高温、耐磨性、耐久性等指标的要求，才能取代传统的钢和铜外壳。聚合物外壳对材料、工艺、制造等技术要求很高，在任何国家都是不可能的。
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聚合物弹
发展前景预测
世界各国一直在探索追求更先进的轻武器和弹药，从传统的钢和铜弹药，到无壳弹药，埋藏弹药，再到今天的聚合物弹壳弹药。
在此期间，最强大的是德国人在1970年代和1990年代拥有的无炮弹/枪支系统。当时，德国著名的诺贝尔公司花了大价钱探索了20年，并进行了几次改进，最终定型生产了无壳G11 5.56mm步枪，但最终因为系统太贵，而且存在很多问题而被迫放弃。正如美国弹药专家拉比特所评论的那样，虽然G11无壳步枪在弹药领域代表着一定程度的优势，但它也暴露出一些难题，如整个武器系统成本高昂、枪支易碎等使用和维护缺陷，一旦投入战场，实用价值就很小。随后，德国诺贝尔公司研制出的弹头完全嵌入了埋设弹头的发射块中，但仍未解决弹药与火器有效匹配的问题，主要原因是发射块在埋设的子弹中是发射药，同时起到炮弹的作用。射击块燃烧的所有能量都用于沿着枪管向前推动弹头，与炮弹不同，它可以在发射后带走很大一部分热量，从而降低枪管的压力和温度。埋藏弹头的发射过程与无壳炸弹的发射过程基本相同。在发射过程中，弹药的燃烧使枪膛温度越来越高，从而导致载荷压力的不稳定，从而导致弹头弹道的弹道一致性，这不仅影响了武器射击的精度，还影响了弹药的自燃性。
埋藏弹头与传统的子弹结构有很大不同
近年来，随着人类科学技术的不断进步，埋藏子弹的发展迎来了一股温暖的春天，困扰上个世纪的许多问题在今天得到了很好的解决。最近，美国、德国、比利时等西方列强，一些军事和工业，已经成功地应用于火器领域。
事实上，新型12.7mm聚合物弹枪在改进传统金属（钢、铜）弹枪的过程中走了一条不同的道路，改进的难度并不像发展无壳子弹、埋地子弹那么大，其本质并没有从根本上改变传统枪弹的基本结构和动能原理。令人高兴的是，12.7mm聚合物弹炮在美国的成功发展充分反映了现代高科技在枪械/弹药领域的成功应用。任何弹药的改进都涉及新材料和新技术、冶金化学品、光电机械、火器弹药匹配等诸多关键技术要点，主题密集，交叉应用。因此，新型弹药系统的研制和成功应用，在一定程度上反映了一个国家的科技发展水平和工业制造能力，也从这个阶段起一个国家对弹药发展的新追求。
美国AAI/Destrom公司的LSAT机枪装备有埋设弹头
与埋藏的子弹相比。从左到右：7.62毫米北约炸弹，7.62毫米埋地弹头，6.5毫米埋藏弹头，5.56毫米埋藏弹头
那么，聚合物弹丸在轻武器弹药领域的未来是什么呢？客观地说，很难得出准确、科学的结论。因为任何新型弹药的出现，本质上都取决于技术是否卓越，能否满足战术技术要求，从而达到预期的作战效果，设计是否先进合理、有效，在工业制造过程中，能否提供价格实惠的产品。除上述条件外，还应考虑军事、经济甚至政治因素。根据新型12.7毫米聚合物聚合物弹炮公开的信息，该项目由美国国防部办公室和美国海军陆战队共同领导。可以看出，美军有着明确的观点和坚定的态度，这显示了军方改进传统金属弹壳弹药的决心，并对传统弹药提出了强有力的挑战。