在90年代之後，防彈衣發展和普及的速度是所有人都沒有想到的；現在一塊可以在近距離抵擋中口徑全威力穿甲彈的插板，最低價格甚至還不到一千元人民幣。
在這樣的時代背景下，中小口徑槍械遭遇到了前所未有的挑戰。未來的先進槍彈將向什麼樣的方向發展，才能打破防彈衣帶來的威脅？
一：限制主流子彈穿透能力的真正瓶頸在初速，它受限於槍管壽命與總體成本無法再提高
在可以預見的未來內，用線膛身管進行發射、以固體火藥作為能量來源，一定還將會是主流槍械子彈的基本設計。因為沒有任何一種其它的方法和手段，能像子彈自旋穩定那樣，用極低的成本就實現優異的飛行穩定性——而這是子彈精度效能的根本保障所在。
圖：注意鉛芯步槍彈頭旋轉著碰撞鋼靶。彈頭上一條條傾斜的凹槽，就是被甲結構被膛線擠壓、摩擦所形成的變形。
圖：105火炮膛線，槍支膛線原理相同，但中小口徑槍械一般只有4-6條膛線
圖：注意彈頭出膛後的旋轉
作為代價，子彈的彈頭髮射時就必須變形、嵌入膛線中；這樣才能順著膛線的螺旋線前進，形成高速的自轉狀態。顯而易見，比起光滑無膛線的身管，在同等條件（比如火藥燃氣的壓力、溫度等），彈頭從線膛身管中發射，遭遇的阻力、形成的磨損一定都要大得多。
彈頭重量越大、飛出槍口的初速越高，自然威力就可以做的越大。但槍彈威力的提高，總是要以火藥燃氣壓力、溫度、槍管磨損燒蝕速度的提高作為代價的。事實上限制子彈威力的最大瓶頸，一直都是包括槍管壽命在內、總體使用成本上的制約。
圖：通常認為，火藥爆溫低於3000K（2726攝氏度），對槍炮管的燒蝕將非常輕微；而達到3500K（3227度）以上，燒蝕將變得非常嚴重。
從二戰末期開始的四十年內，在身管武器的發展中，液體火藥一度是非常熱門的方向。它不像固體火藥那樣，顆粒內部、顆粒之間都存在大量空隙，而且自帶20%甚至更高比例的水分。
圖：槍彈固體發射藥
因此液體火藥不僅能量顯著高於固體火藥，而且由於水蒸發吸熱，爆溫可以降低1000度，實現了高能量、低爆溫、低燒蝕的巨大效能突破。固體火藥槍炮彈在理論上的初速極限，大約在2000米/秒左右；而在試驗中，美國液體火藥的40毫米火炮突破過2300米/秒的記錄。
圖：AK膛炸
然而液體火藥雖然能有效的大幅度提升初速，但它在爆燃過程，一定伴隨著氣泡的生成/潰滅；這會形成隨機性非常強烈的高頻率、大幅度膛壓波動，輕則嚴重干擾精度，重則足以引發膛炸。這個問題直接源於最基本的物理規律，在現有的理論/技術框架下無法解決——這個結論，是美國花費近五十年時間、數十億美元的代價得出的。
因此可見的未來內，槍彈只能繼續使用固體火藥。而槍管這類使用工況涉及高溫、高壓等因素的部件——包括航空發動機的渦輪葉片在內，都有一個共性：在接近材料極限的水平以後，哪怕溫度、壓力、摩擦速度只是提高一點點，它的壽命損耗速度都會非常急劇的提高。
就目前的一般技術規律來說，受限於火藥能量高低和燒蝕程度等因素的妥協；線膛槍管的壽命要長到經濟上可以承受，彈頭的初速必須控制在8xx-9xx米/秒的範圍內。特別是對槍管磨損更厲害的加重、加長彈頭，初速要儘可能控制在8XX米/秒內。
比如在上世紀60-70年代開始，美國、歐洲、蘇聯，都先後試圖用更小口徑、彈頭更輕的子彈，取代7.62毫米全威力槍彈，而且中遠距離的殺傷、破壞效能更好。比如蘇聯的6x49毫米槍彈，就透過1150米/秒的初速，用5克的彈頭，實現了中遠距離優於7.62x54R槍彈的效能。但所有這一類槍彈，最終全部失敗了。
二：現有的部分中口徑穿甲彈也能打穿防彈衣，但一發子彈要幾十塊錢，不可能大量裝備
在現代戰場上，幾萬發子彈才能殺傷一個目標是很常見的統計結果。因此過於昂貴的材料、工藝，對於子彈來說都是難以接受的。以碳化鎢為代表的硬質合金彈芯穿甲彈，就是最典型的例子。
圖：XM1158穿甲彈和它磨削加工的碳化鎢彈芯
美軍7.62毫米口徑的新型XM1158穿甲彈，目前仍能有效的擊穿IV級防彈衣，但它在2018年初的造價高達13美元一發，而最終的目標造價也依然高達5美元一發；這樣的彈藥，很顯然即使被軍隊所採用，它的儲備數量也會非常有限。
這種高昂的價格來自原料和工藝兩個方面。硬質合金的主要成分，鎢、鈷、鈦等等，本身價格就高，而彈芯的加工成型又必須採用磨削工藝，這個造價是無論如何都下不去的。而碳鋼彈芯，原料上只需要較少比例的強化元素，加工工藝上也是擠壓成型後進行淬火硬化，大規模生產的成本很低。
按照2015年國內論文的資料，國內某廠製造的外貿7.62x51毫米鋼芯穿甲彈，視訂單規模差異，一發子彈的成本在1.89-2.15元之間，出廠價格在2.07-2.36元之間。
要在經濟能接受的前提下，讓裝備數量最廣泛的普通彈也具備更加出色的穿甲能力？現有口徑下采用鋼芯穿甲彈結構實際上已經無濟於事。因為今天我們能見到的所有主流的小口徑軍用槍彈，無一例外都採用了經過淬火熱處理的硬質鋼芯，而且較新的型號還全是外形銳化的尖頭鋼芯。
圖：美軍M855A1步槍彈的銳化硬質鋼芯
放在二戰時期、甚至是50、60年代，這都是穿甲彈才有的特徵。這種材料和工藝成本更高的設計，是小口徑槍彈相較於很多中口徑槍彈，口徑更小、但對鋼板侵徹能力卻要更強的真正原因所在。
怎麼彌補鋼芯與硬質合金彈芯的差距？這首先要理解兩者在性質上的差異：硬質合金彈芯比起碳鋼彈芯，要重得多，要堅硬（硬度、抗壓強度效能好）得多，但也脆得多（抗彎強度、衝擊韌性差）。在現有的中小口徑槍彈上，碳鋼穿甲彈最大的問題，不是鋼芯不夠硬，而是重量跟不上。
穿甲彈最重要的核心設計，就是要把最大的動能，集中在最小的撞擊面積上。動能和質量成正比，穿甲彈芯的質量又和它的體積成正比；彈芯要增重，只有密度加大、尺寸拉長兩個措施可以採用。
圖：53式7.62毫米機槍彈（最左）與5.8毫米機槍彈（最右）的彈頭結構對比。5.8機槍彈與5.8步槍彈（右二），各自匹配的膛線不同；緊急狀態下可以混用，但瞄不準也打不準。同時替代步槍彈、機槍彈的新5.8毫米通用彈，整體設計上延續了原機槍彈的結構。
對於一個確定下來的口徑，彈頭長度的增大餘地非常有限——比如彈頭長度增加過大，就和原來的槍管膛線設計沒有辦法匹配，打出去沒有辦法穩定飛行，既沒有射程/威力，也沒有精度。同時彈頭的增長又要侵佔彈殼內的空間，在其它因素不變的情況下，這會導致膛壓的上升。
類似的多種因素所帶來的限制，使得現有口徑的槍彈，碳鋼彈芯怎麼做都沒有足夠的加長、加重餘地。
比如南理工的公開論文《5.8毫米穿甲彈工程研製》中，就提及5.8穿甲彈放棄鋼芯設計的最大原因，是作為穿甲原件的彈芯需要3.45克重量保證效能；而在24.5毫米的彈頭長度限制下，碳鋼彈芯不論怎麼想辦法，最重也只能做到2.5克。此前提到的某型外貿7.62x51鋼芯穿甲彈，也因為一系列問題，不得不削減初始設計的彈頭長度，減弱了穿甲效能。
三：又要便宜，又要中遠距離打穿高等級防彈衣，只能開發超長彈頭的全新中口徑子彈
要用碳鋼彈芯來擊穿高等級的防彈衣，特別是要在較遠的距離上實現這一點，對槍械口徑的大小有很強的依賴性。這涉及到兩個方面的因素：
口徑太小，彈頭的重量不夠，在高速飛行中就沒有足夠的慣性去對抗空氣阻力，速度衰減會更快；在中遠距離上，很難保持足夠的動能。包括拉長彈頭在內的彈頭外形最佳化，只能一定程度上緩解這個問題。
圖：鋼芯前方的鉛丸起緩衝作用，避免撞擊目標的瞬間由於應力波反射引發鋼芯斷裂
最為致命的一點是，彈芯在穿甲的過程中要遭受極為猛烈的衝擊和振動；如果相對於目標（比如鋼製靶板）的厚度，彈芯沒有足夠的直徑，那麼它就極易折斷，導致穿甲能力急劇衰竭。對穿甲過程的力學研究更透徹，鋼芯的外形、材料成分、熱處理工藝水平更好，可以在一定程度上把口徑相對做的更小一些。
圖：6.5毫米CT彈，實際上是傳統中口徑全威力槍彈的強化版
比如非常值得注意的一個例子，就是以美國6.5毫米CT埋頭彈為典型的下一代先進槍彈。該彈的彈頭重量達到8.1克，初速850米/秒，動能2926焦耳；實際上與3322焦耳的傳統7.62x51彈（M80普通彈）在同一個級別。美俄中的5.xx級別小口徑槍彈，彈頭重量普遍低於5克，槍口動能在接近2000焦耳左右。
由於彈頭拉長，截面積縮小；6.5CT彈在近距離上動能比7.62毫米彈（彈頭實際直徑7.83mm）稍低，但截面積動能要高出近30%。同時更細長的彈體外形，使得它飛行阻力要比7.62傳統彈頭小得多；在1200米處的終點，它的動能比7.62彈要高出25%左右。
這種彈道效能優勢下，新型中口徑的鋼芯彈，足以在侵徹能力上追平、甚至超越傳統口徑的碳化鎢穿甲彈。
四：新口徑把彈頭做長、做重，難點在哪裡？考驗基本功的時候到了
把彈頭拉長、加重，就可以用廉價鋼芯實現更強的侵徹破壞能力；這種思路背後的物理邏輯如此簡單，為什麼傳統的中口徑彈藥都沒有做，而一定要等到現在？問題的最核心關鍵，又要回到文章最初提到的問題——槍管燒蝕和磨損帶來的成本限制。
在槍炮彈中，炮彈使用彈帶嵌入膛線，彈丸和身管摩擦帶來的能量損失較小，發射藥能量轉化成彈丸動能的比例可以達到32%甚至更高。而槍彈要用彈丸的圓柱部分整體嵌入膛線，因此這個效率要更低，通常只有2x%。其它能量，要麼隨燃氣噴出，要麼消耗在了對槍管的加溫和摩擦中。
圖：95-1發射更重彈頭的新通用彈時，曾出現過顯著的彈道不穩定（“熱散”）和槍管燒蝕（“膛線掛銅”）現象。
因此彈頭動能的每一次增長（初速不變、重量增加），都需要數倍於此的發射藥能量增長作為基礎；這必然帶來膛壓和爆溫升高等一系列變化，顯著的加劇對槍管的燒蝕作用。
圖：俄VSS/AS微聲步槍，子彈亞聲速設計，但長彈頭、大直徑比例鋼芯帶來的高磨損特性，使槍管壽命仍然只有5000發
特別是彈頭加長、加重的過程中，為了保證彈頭的彈道穩定性，嵌入膛線的圓柱部一定是加長的重點部位。需要變形嵌入膛線的面積變得越來越大，這必然導致更大的摩擦阻力。尤其是為了強化穿透能力，現代的新槍彈都採用了直徑儘可能大的穿甲芯體；硬質芯體和彈頭被甲之間的鉛套非常薄，對槍管的磨損要大很多。
現在主流的中口徑槍彈，俄式可以追溯到20世紀初，美式也要追溯到上世紀50年代。彼時的戰場目標防護能力遠不如今日，槍彈的設計自然沒有這麼高的侵徹要求。
圖：南理工2016年論文
特別是在今天，先進彈藥的一個普遍要求，還必須在短槍管內實現高初速設計。要同時實現這些需求的同時，還能保障槍械的精度、壽命等諸多方面效能；對於一個國家在科研/工業領域的基礎功，提出了非常高的要求：
它們涉及、且不侷限於以下方面的能力積累：以槍管動態力學的精確定量分析為代表，彈/槍的相互作用研究；以高能量低燒蝕發射藥為代表，火炸藥研製水平的進步；以廉價的高效能材料/高精度工藝為代表，冶金/機械加工行業的進步，等等。
結語
槍彈的基本結構非常簡單，以至於它的技術發展路線中，可供嘗試的方案非常有限——發展到今天，已經沒有哪一種設想，是各國所未曾嘗試過、未進行大量試驗驗證過的。
現代先進槍彈的每一分效能優勢，或者每一種新型結構的實用化，均是建立在更為先進紮實的科研/製造基礎上。
在這個領域中，後發國家已經不存在“撿漏”、“彎道超車”的任何可能。任何心存僥倖的投機行為，都只會讓差距越拉越大——而這，是隱藏在槍彈侵徹能力/防彈衣衝突背後，對中國輕武器領域最為嚴苛的考研。