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銃口速度とは、発射体（弾丸、散弾、スラッグ、ボール/ショット、またはシェル）[ 1 ]が銃身の先端（つまり銃口）から出る瞬間の速度のことです。[ 2 ]銃器の銃口速度は、黒色火薬のマスケット銃では約120 m/s（390 ft/s）から370 m/s（1,200 ft/s）まで[ 3 ]、. 220 Swiftや.204 Rugerなどの高速カートリッジを使用する現代のライフルでは1,200 m/s（3,900 ft/s）以上[ 4 ] 、運動エネルギー貫通弾を発射する戦車砲では1,700 m/s（5,600 ft/s）[ 5 ]まであります。宇宙船への軌道デブリの衝突をシミュレートするために、NASAは軽ガス銃で発射体を最大8,500 m/s (28,000 ft/s)の速度で発射します。[ 6 ] 銃の種類、カートリッジ、銃身の長さなど、いくつかの要因が弾丸の銃口速度を決定します。[ 7 ]
動力のない飛行中の発射体の場合、速度は銃口から出た瞬間に最大となり、空気抵抗のために徐々に低下します。音速（海面高度の乾燥空気中で約340 m/s（1,100 ft/s））より遅い速度で飛ぶ発射体は亜音速であり、それより速い速度で飛ぶ発射体は超音速であるため、かなりの距離を移動し、近くの観測者が武器の発射音を聞く前に標的に命中することさえあります。空気中の発射体の速度は、気圧、湿度、気温、風速など、多くの要因に依存します。
1994年、サンディア国立研究所で1グラム（15グレイン）の発射体が9,000 m/s（30,000 ft/s）を超える速度まで加速された。この銃は2段階で作動した。まず、燃焼した火薬を使ってピストンを駆動し、水素を10,000 atm （1.0 GPa）まで加圧した。加圧されたガスは二次ピストンに放出され、二次ピストンは前方に移動して衝撃吸収用の「枕」に入り、ピストンから枕の反対側の発射体にエネルギーを伝達した。[ 8 ]
従来の銃では、銃口速度は推進剤の量、その品質（化学燃焼速度と膨張の観点から）、弾丸の質量、および銃身の長さによって決まります。燃焼速度の遅い推進剤は、発射前に燃焼を完了するために長い銃身を必要としますが、逆に、より重い弾丸を使用できます。これは数学的なトレードオフです。[ 9 ]同じ量の推進剤を使用した場合、燃焼速度の速い推進剤は、より軽い弾丸をより高速に加速できます。銃内部では、燃焼プロセスの結果として発生するガス圧が、弾丸速度の制限要因となります。したがって、安全性を確保し、性能を最適化するには、推進剤の品質と量、弾丸の質量、および銃身の長さのすべてをバランスよくする必要があります。
銃身が長いほど、推進剤の力が弾丸を推進するのにかかる時間が長くなります。[ 9 ] このため、他の条件が同じであれば、銃身が長いほど一般的に速度が高くなります。しかし、弾丸が銃身内を進むにつれて、その背後にある推進剤のガス圧は低下します。十分に長い銃身であれば、最終的には弾丸と銃身の間の摩擦と空気抵抗が、その背後にあるガス圧の力と等しくなる点があり、その点から弾丸の速度は低下します。
ライフル銃身には、弾丸を回転させて飛行中の安定性を保つための螺旋状の溝が内部に刻まれています。この仕組みはライフリングと呼ばれます。銃身が長いほど、弾丸が銃口から出る前に回転する機会が増えます。銃身に十分なライフリングが施され、特定の弾丸を適切に安定させることができれば、銃身の長さを長くしても精度はそれほど向上しません。長い銃身は照準半径が長くなるため、アイアンサイトを使用する場合の照準が容易になり、適切な装薬量であれば銃口初速を上げることができ、弾道がより平坦になり、射程距離による調整の必要性が軽減されます。
弾丸は銃身内を移動する際に、その背後で膨張するガスによって前方に押し出されます。このガスは、引き金が引かれると発生し、撃針が雷管を叩き、それが弾薬カートリッジ内に詰められた固体推進剤に点火し、薬室内で燃焼します。銃身から出ると、膨張するガスの力は弾丸を前方に押し出すのをやめます。[ 10 ] 2インチ（51mm ）銃身の拳銃から弾丸が発射されると、弾丸は銃身から出る前に回転する「滑走路」が2インチ（51mm）しかありません。同様に、追加の力なしで飛ぶ前に加速できるスペースも2インチ（51mm ）しかありません。場合によっては、短い銃身の銃では火薬が完全に燃焼していないこともあります。つまり、 2インチ（51mm）の銃身の銃口初速は4インチ（100mm）の銃身の銃口初速よりも低く、4インチ（100mm）の銃身の銃口初速は6インチ（150mm）の銃身の銃口初速よりも低いということである。
大型艦砲は、長さ対直径比が38:1から50:1と高い。この長さ比は、発射体の速度を最大化する。電磁パルスを使用して発射体を発射する電気駆動レールガンを使用して艦砲兵器を近代化することに大きな関心が寄せられている。これらは、上述の制限を克服する。これらのレールガンでは、電磁パルスによって装置全体にわたって一定の加速度が提供される。これにより、砲口速度が大幅に増加する。レールガンのもう1つの大きな利点は、爆発性推進剤を必要としないことである。[ 11 ]その結果、艦船は推進剤を輸送する必要がなく、陸上基地も推進剤の在庫を維持する必要がない。大量に保管された爆発性推進剤は爆発しやすい。[ 12 ]これは安全対策によって軽減できるが、[ 12 ]レールガンはそのような対策を全く必要としない。発射体の内部電荷も、既に高速であるため除去される可能性がある。つまり、発射体は純粋な運動エネルギー兵器となる。