銃口の爆風

銃口爆風は、射撃中に銃口で発生する爆発的な衝撃波です。発射体が銃身から発射される前に、銃身が密閉され、その背後で推進剤が燃焼して生じた加圧ガスが「塞がれ」ます。これにより、ガスはシステムの物理的運動量の全体に対して中立的な要素として、基本的に閉鎖系内に閉じ込められます。しかし、発射体が銃身から発射されると、この機能的な密閉が解除され、高エネルギーの銃身ガスが突然銃口から自由に放出され、超音速衝撃波（発射体を瞬間的に追い越して飛行力学に影響を与えるほどの速さであることが多い）の形で急速に膨張し、銃口爆風が発生します。

銃口の爆風は、聴覚的要素^[1]と非聴覚的要素^{[2]の 2 つの要素に分けられることが多い。聴覚的要素は、}銃声 の大きな「バン！」という音であり、周囲の人に重大な難聴を引き起こしたり、銃の位置を明かしたりする可能性があるため重要である。非聴覚的要素は超低周波 圧縮波であり、近くの物体に衝撃による損傷を引き起こす可能性がある。

爆発そのものに加えて、ガスのエネルギーの一部は、銃口の閃光として知られる光エネルギーとしても放出されます。

銃を発射した際に聞こえる 音は、銃口音または発砲音としても知られ、2つの発生源が考えられます。1つは銃口爆音そのもので、大きくて短い「ポン」または「バン」という音として現れ、もう1つは遷音速または超音速の発射体によって発生するソニックブームで、これはやや長く続く鋭い鞭のような破裂音として現れます。銃口爆音は、放出される音エネルギーの強さと、射手や傍観者との近さから、銃撃の主な要素です。銃口爆音は、140デシベルの音圧レベルを簡単に超えることがあり、短時間でまれな暴露であっても、鼓膜が破裂し、永久的な感音難聴を引き起こす可能性があります。 ^[3]大砲などの、銃口エネルギー がはるかに高い大型の銃では、その危険は銃口からかなりの距離に及ぶ可能性があり、^[4]職業上の健康上の理由から、近くにいるすべての人員は全員聴覚保護具を着用することが義務付けられています。

小火器の場合、サプレッサーは、音エネルギーを周囲に放出する前に、推進ガスが膨張、減速、冷却される領域を大きくすることで、銃口音を軽減するのに役立ちます。^[5]ブラストシールド などの他の銃口装置も、圧力波を前方に逸らして射手や傍観者から遠ざけることで聴覚を保護します。ただし、マズルブレーキなどの反動軽減装置は、射手に近い 側方ベクトルを増加させることで銃口の爆風を調節するため、聴覚障害の可能性を悪化させます。

銃口からの爆風による過圧波は超低周波であるため人間の耳には聞こえないが、ガスが極めて高速で膨張するため、非常に強いエネルギーとなる可能性がある。銃口の残留圧力は、特に短い銃身が使用されている場合、最大銃身圧力のかなりの部分を占める可能性がある。このエネルギーは、銃口ブレーキによって調整して銃の反動を減らすことも、銃口ブースターによって利用して自動装填式銃の動作を循環させるエネルギーを供給することもできる。^[6]

砲口の爆風の力は砲口付近の物体に衝撃を与える可能性があり、大砲の場合、そのエネルギーは周囲の構造物や車両に重大な損害を与えるほど大きい。^{[7]そのため、砲手と近くの友軍は、不必要な}巻き添え被害を避けるために、爆風の可能性のある方向を避けることが重要である。

通常、爆風の衝撃の大部分は前方に向けられ、銃身に力を加えるジェット推進効果を生み出し、銃から発射される前に発射体によって生成される反動運動量に加えて、後方への運動量が追加されます。したがって、銃に適用される全体的な反動は、発射体だけでなく、排出されたガスの前方への運動量の合計に等しく、反対になります。同様に、銃に与えられる反動エネルギーは、排出されたガスの影響を受けます。質量保存則により、排出ガスの質量は、推進剤の元の質量に等しくなります (完全燃焼を想定)。大まかに言えば、排出されたガスの有効出口速度は と見なすことができます。ここで、は発射体の銃口速度で、はほぼ一定です。推進剤と発射体の合計運動量は次のようになります。 ${\displaystyle \alpha V_{0}}$${\displaystyle V_{0}}$${\displaystyle \alpha}$${\displaystyle p_{e}}$

${\displaystyle p_{e}=m_{p}V_{0}+m_{g}\alpha V_{0}\,}$

ここで、は推進剤の質量であり、噴射されるガスの質量に等しい。 ${\displaystyle m_{g}\,}$

この式は、反動過程をより正確に記述するために、発射体の運動量の式に代入する必要があります。有効速度はエネルギー方程式でも使用できますが、使用される α の値は一般に運動量方程式に指定されるため、得られるエネルギー値は正確性が低下する可能性があります。定数 α の値は、一般に 1.25 ～ 1.75 の範囲とされます。これは、使用される推進剤の種類に大きく依存しますが、銃身の長さと半径の比率など、他の要素にも多少依存する場合があります。

マズルデバイスは、ガス膨張のパターンを変更することで反動衝撃を軽減できます。たとえば、マズルブレーキは主にガス噴出物の一部を側面に逸らすことで機能し、横方向の爆風の強度を高めますが（したがって、側面への音と衝撃が大きくなり）、前方への噴射による推力を減らします（したがって反動が少なくなります）。一部の設計では、知覚される反動が最大で 40～60% 軽減されると主張しています。同様に、反動補正装置はガス噴出物を主に上方に逸らしてマズル上昇を打ち消します。ただし、サプレッサーは別の原理で機能し、ガス膨張を横方向にベクトル化するのではなく、ガス膨張の前進速度を調整します。内部のバッフルを使用することで、ガスは複雑な経路を通って移動し、最終的にサプレッサーの前面で外部に放出されるため、より広い領域とより長い時間にわたってエネルギーを消散させます。これにより、爆発の強度（したがって、音量が低くなる）と発生する反動（同じ衝撃の場合、力は時間に 反比例する）の両方が減少します。

銃口からの爆風は、特に大口径の銃を低く水平に撃つと、かなりの量の塵雲を巻き上げる可能性があり、遠くからでも見えるため銃の位置が明らかになり、反撃を招きやすくなる。予防策としては、周囲の地面の土を湿らせたり、銃口ブレーキのベクトルを地面から上方に吹き飛ばしたり、銃口の周囲を防水シートで覆って空中の塵をできるだけ覆い隠したりすることが考えられる。

銃撃探知機は、マイクで銃口からの爆風を感知し、発砲位置を三角測量する。これらは市販されており、法執行機関によって都市部の犯罪率の高い地域の多くに遠隔センサーとして設置されている。これらは、屋外で発砲された銃弾の位置をかなり正確に（99%の精度で33フィート（10メートル）以内）特定し、発砲後数秒以内に警察の通信指令員にデータを提供する。 ^[8]

• サプレッサー
• マズルブレーキ
• 反動補正装置
• マズルブースター
• マズルシュラウド