Trong suốt thế kỷ 20, các nhà phát triển vũ khí luôn tìm kiếm nhiều giải pháp để giảm trọng lượng của viên đạn súng trường mà không làm giảm sức sát thương của chúng, với mục tiêu tối ưu hóa khối lượng trang bị mà mỗi người lính có thể mang theo trong tác chiến hiện đại.

Vì sao vỏ đạn được lựa chọn để giảm trọng lượng?

Theo Tạp chí quân sự Topwar, trọng lượng hữu ích thực sự của một viên đạn súng trường chính là phần đầu đạn bay tới mục tiêu (chỉ nặng vài gram). Nhưng để hoạt động được, nó cần được cấu thành từ nhiều thành phần khác như thuốc phóng và vỏ đạn. Ngay từ khi súng trường sử dụng đạn vỏ kim loại xuất hiện, trọng lượng đạn dược luôn là vấn đề được các nhà phát triển vũ khí quan tâm và tìm cách tối ưu.

Thiết kế đạn mới của súng máy LSAT. Ảnh: Army Recongnition

Vỏ đạn kim loại của một viên đạn tiêu chuẩn chiếm một phần đáng kể trọng lượng, nhưng lại không trực tiếp sát thương mục tiêu trong chiến đấu. Nó đóng vai trò chứa thuốc phóng, gắn kết các bộ phận và niêm phong buồng đạn để tạo khoang áp suất đẩy đầu đạn đi trong nòng súng. Sau nhiều thử nghiệm, vỏ đạn bằng đồng thau đã được lựa chọn vì độ tin cậy cao, dễ sản xuất, chịu được nhiệt độ và áp suất lớn khi thuốc súng được kích nổ. Tuy nhiên, nhược điểm là vỏ đồng thau khá nặng, làm ảnh hưởng tới tổng cơ số đạn mà người lính có thể mang theo.

Chuyên gia quân sự Nga Anatoly Blinov đánh giá, để giảm trọng lượng vũ khí bộ binh trong thế kỷ 20, ưu tiên số một của các nhà phát triển vũ khí chính là giảm kích thước đạn. Các cuộc cách mạng súng trường bộ binh thường gắn liền với việc giảm cỡ đạn từ 7,62×54R, .30-06, 7,92×57mm Mauser xuống các chuẩn nhỏ hơn như 7,62×39mm, 5,56×45mm NATO và 5,45×39mm chuẩn Liên Xô/Nga. Điều này giúp giảm đáng kể trọng lượng vũ khí và độ giật, dù uy lực của viên đạn có phần nào giảm sút.

Bước sang thế kỷ 21, chiến trường đã hoàn toàn thay đổi. Người lính ra trận không chỉ mang theo vũ khí, họ còn phải gồng gánh hàng loạt trang bị hỗ trợ như bộ đàm, kính nhìn đêm, thiết bị dẫn đường, áo giáp chống đạn… Tất cả những thứ này đều làm tăng thêm gánh nặng lên vai người lính. Do đó, tổng khối lượng chiến đấu, đặc biệt là trọng lượng đạn dược, cần phải được tối ưu mạnh mẽ hơn nữa. Đó là tiền đề để hướng phát triển các loại đạn bộ binh mới với kết cấu vỏ đặc biệt, trọng lượng nhẹ ra đời.

Giảm trọng lượng vũ khí, nhưng không giảm uy lực luôn mà mong muốn của mọi binh sĩ và nhà phát triển vũ khí. Ảnh: Topwar 

Vỏ đạn nhựa polyme thay cho kim loại đồng

Tạp chí Topwar nhận định, một trong những giải pháp mang tính cách mạng nhằm giảm trọng lượng vũ khí bộ binh chính là chương trình Công nghệ Vũ khí nhẹ tiên tiến (LSAT) của Quân đội Mỹ, được triển khai vào đầu những năm 2000. Thay vì cố gắng gọt giũa vũ khí, các nhà thiết kế tập trung thiết kế lại chính viên đạn với hai hướng tiếp cận: Vật liệu chế tạo vỏ đạn và hình dáng khí động học của nó.

Theo đó, toàn bộ vỏ đạn bằng kim loại được thay thế bằng nhựa cao phân tử (polyme). Nhựa nhẹ hơn kim loại nhiều lần, giúp giảm triệt để trọng lượng viên đạn. Tiếp đó, toàn bộ phần đầu đạn được thu gọn hẳn vào bên trong lớp vỏ nhựa (đạn lồng). Thiết kế này giúp viên đạn ngắn hơn, gọn hơn thành hình trụ thẳng, khác biệt hoàn toàn với đạn truyền thống vốn có phần đầu nhô ra ngoài vỏ kim loại. Hình dáng mới này giúp việc thiết kế băng đạn và dây đạn trở nên đơn giản và nhẹ nhàng hơn rất nhiều.

Cơ cấu đạn mới được đưa vào thử nghiệm cùng mẫu súng máy hạng nhẹ LSAT. Với tốc độ bắn 650 viên/phút, cứ mỗi 1.000 viên đạn mang theo, người lính có thể giảm được tới 9kg tải trọng so với việc dùng súng máy M249 SAW sử dụng đạn 5,56x45mm vỏ đồng thau tiêu chuẩn.

Thiết kế đặc biệt của đạn  6,8×51mm. Ảnh; Defense News

Cùng với đó, thiết kế đạn nhựa cũng giải quyết một vấn đề mà các dự án đạn không vỏ trong thế kỷ 20 từng thất bại: Khả năng thoát nhiệt. Với đạn truyền thống, vỏ kim loại khi văng ra khỏi khóa nòng sẽ mang theo một phần nhiệt lượng, giúp súng không bị quá nhiệt và duy trì độ chính xác. Bằng các giải pháp công nghệ vật liệu mới, đạn vỏ nhựa giúp súng máy LSAT có thể bắn liên tục 250 phát mà không bị quá nhiệt, trong khi ngưỡng chịu đựng của súng máy M249 chỉ là 220 viên.

Khi công nghệ mới cần thêm thời gian chứng minh

Tạp chí Topwar cho biết, thiết kế đạn vỏ nhựa đã chứng minh được nhiều ưu điểm vượt trội so với đạn vỏ kim loại truyền thống như: Nhẹ hơn, mát hơn và được binh sĩ đánh giá cao trong các đợt thử nghiệm. Tuy nhiên, mẫu súng máy hạng nhẹ LSAT cùng loại đạn mới này chưa bao giờ được chế tạo hàng loạt, mà chỉ dừng lại ở mức nguyên mẫu công nghệ.

Chuyên gia Anatoly Blinov nhận định, dù sở hữu nhiều ưu thế, đạn vỏ polyme vẫn vấp phải những hoài nghi về độ tin cậy - thứ mà đạn vỏ kim loại đã chứng minh quá xuất sắc trong suốt lịch sử chiến tranh như: độ bền cơ học, thời hạn niêm cất lâu dài và khả năng hoạt động ổn định trong mọi môi trường khắc nghiệt.

Điều quan trọng hơn cả là đạn kim loại hiện đã có sẵn các dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh, đáp ứng sản xuất quy mô công nghiệp, và hàng tỷ viên đạn truyền thống đang được cất trữ trong các kho tàng trên khắp thế giới. Quân đội Mỹ hay bất kỳ cường quốc nào cũng khó lòng mạo hiểm từ bỏ ngay lập tức chuỗi cung ứng khổng lồ hiện tại để chuyển đổi hoàn toàn sang một công nghệ đạn dược mới lạ.

Dù vậy, những thành tựu từ chương trình LSAT đã được ứng dụng trong chương trình Vũ khí phân đội thế hệ tiếp theo (NGSW) của Quân đội Mỹ với một cách tiếp cận thực tế hơn: Thiết kế vỏ đạn lai (Hybrid). Cụ thể, đạn sử dụng thân bằng đồng thau truyền thống nhưng phần đế được gia cường bằng hợp kim thép/nhôm. Công nghệ này đang được ứng dụng trên cỡ đạn tiêu chuẩn mới 6,8×51mm.

Thiết kế vỏ đạn lai tạo ra ưu điểm tuyệt vời: Viên đạn không bị tăng trọng lượng so với đạn đồng thau thông thường, nhưng lại chịu được áp suất buồng đốt cao hơn rất nhiều, qua đó gia tăng sơ tốc và uy lực cho đầu đạn 6,8mm. Cỡ đạn mới này đã được quân đội Mỹ thử nghiệm cùng súng máy hạng nhẹ XM250 (M250) và súng trường XM7 (M7) trong thời gian qua.

Việc thay thế công nghệ đạn mới sẽ không diễn ra nhanh chóng, mà cần nhiều thập kỷ thực nghiệm. Ảnh: Defense News 

Vùng với đó, hãng chế tạo vũ khí True Velocity cũng đang hoàn thiện công nghệ đạn vỏ composite toàn phần cho cỡ đạn .338 Norma Magnum dùng trên súng máy hạng nhẹ RM338. Đây là sự kế thừa trực tiếp ý tưởng của chương trình LSAT nhằm tối đa hóa việc giảm trọng lượng trang bị.

Theo chuyên gia Anatoly Blinov, đạn vỏ kim loại truyền thống sẽ vẫn thống trị trong nhiều thập niên tới, bởi nguồn cung toàn cầu hiện vẫn quá lớn để có thể thay thế một sớm một chiều. Tuy nhiên, với sự phát triển của vật liệu mới và yêu cầu khắt khe về việc tối ưu tải trọng cho người lính, các cuộc cách mạng đạn dược sẽ vẫn tiếp diễn. Bắt đầu từ LSAT, tiếp đó là đạn lai 6,8×51mm của Mỹ và các mẫu đạn composite tương lai... những công nghệ này sẽ dần hoàn thiện theo thời gian và từng bước thay thế đạn truyền thống một cách tự nhiên.