Viên đạn

Một viên đạn hoàn chỉnh, còn gọi là liều đạn hay viên đạn (cartridge/round), là một cụm cụm đạn dược được lắp ráp hoàn chỉnh từ trước dành cho vũ khí. Cấu trúc của nó bao gồm một vũ khí phóng (đầu đạn, đạn bi súng săn, hoặc đạn chì súng săn khối nẹp), một hợp chất thuốc phóng (thuốc súng không khói, hoặc thuốc súng đen) và một thiết bị mồi kích hỏa (hạt nổ hoặc kíp nổ), tất cả được gói gọn tinh tế bên trong một lớp vỏ bằng kim loại, vỏ giấy hoặc vỏ nhựa. Lớp vỏ này được gia công chính xác tuyệt đối để vừa vặn hoàn hảo với buồng đạn thuộc nòng súng của các dòng súng nạp đạn từ sau nòng, giúp cho tiến trình vận chuyển hậu cần và thao tác nạp đạn khi tác xạ diễn ra thuận tiện nhất. Mặc dù trong ngôn ngữ đại chúng, thuật ngữ "đầu đạn" thường bị dùng sai để chỉ toàn bộ một viên đạn hoàn chỉnh, nhưng theo quy chuẩn thuật ngữ kỹ thuật, từ này chỉ được dùng để đại diện cho phần vật thể phóng (đầu đạn) bay ra khỏi nòng súng.

Các nhà sản xuất quân dụng và thương mại hiện vẫn đang tiếp tục theo đuổi mục tiêu phát triển dòng đạn không vỏ. Một số chủng loại đạn pháo cũng áp dụng nguyên lý viên đạn hoàn chỉnh tương tự như trên vũ khí cá nhân. Trong các kịch bản dã chiến khác, đầu đạn pháo lại được tách rời hoàn toàn khỏi liều thuốc phóng.

Một viên đạn hoàn chỉnh không chứa đầu đạn được gọi là đạn mã tử; một viên đạn hoàn toàn trơ (không chứa hạt nổ dã chiến và không có thuốc phóng) được gọi là đạn tập luyện; một viên đạn kích hỏa thất bại và không thể phóng đầu đạn đi được gọi là đạn thối/đạn xịt (dud); và một viên đạn đã kích hỏa thuốc phóng nhưng lực đẩy không đủ để tống đầu đạn thoát ly hoàn toàn ra khỏi nòng súng được gọi là đạn kẹt nòng (squib).

Tập tin:Cartridge Sample 2.jpg

Hàng loạt chủng loại đạn súng trường đa dạng: Bản mẫu:Image key

Tập tin:Big caliber cartridge comparison withDATA.jpg

Phân loại

Bản mẫu:Unreferenced section Các viên đạn hoàn chỉnh có thể được phân chia phân lớp căn cứ theo kết cấu bệ đặt hạt nổ mồi, vốn là một lượng nhỏ hợp chất thuốc nổ nhạy cảm với lực va đập]bố trí tại:

• Tâm của đáy vỏ đạn (đạn điểm hỏa trung tâm / centerfire)
• Bên trong phần gờ đáy vỏ (đạn điểm hỏa vành / rimfire)
• Bên trong vách màng nếp gấp ở phần đáy vỏ đạn có tạo hình phom dạng chiếc chén (cupfire)
• Nằm ở phần chốt nhô ngang ra ngoài bệ sườn có phom dáng một chiếc kim ghim (đạn chốt / pinfire)
• Nằm ở phần mép môi gờ vỏ đạn (lipfire)
• Nằm ở một bệ lồi nhỏ có hình phom như chiếc núm ở phần đáy vỏ đạn (teatfire)
• Sử dụng một hỗn hợp hóa học nhạy cảm với dòng điện kích hoạt
• Sử dụng một cây kim hỏa phom dài xuyên qua vỏ đạn để chọc thẳng vào bệ kíp nổ bên trong (súng kim hỏa / needle gun)

Đến thời điểm thời kỳ hiện đại ngày nay, chỉ còn các dòng đạn điểm hỏa vành cỡ nòng nhỏ và đạn hạt nổ trung tâm là còn tiếp tục tồn tại dã chiến và lưu hành phổ biến.

Thiết kế

Mục đích

Viên đạn hoàn chỉnh được phát minh chuyên biệt dành cho các dòng hỏa khí nạp đạn từ sau nòng. Trước khi có phát minh này, vật thể phóng và thuốc phóng được mang vác tách rời, buộc người lính phải nạp thủ công từng thành phần một qua đầu nòn vào trong nòng súng trước khi bắn. Sau đó, họ tiếp tục phải mồi một hợp chất kích hỏa riêng biệt (từ sợi dây mồi cháy chậm, đến một lượng nhỏ thuốc súng mồi đổ trong chảo mồi, hay một chiếc mũ nổ hạt nổ kim loại gá trên "vú mồi") để làm nguồn năng lượng hoạt hóa kích nổ phát bắn. Các quy trình nạp đạn như vậy thường đòi hỏi phải chèn thêm các miếng bông/vải lót và dùng báng thông nòng tống giã liên tục để tối ưu hóa độ kín khí. Do đó, thao tác này vô cùng rườm rà và bất tiện, làm hạn chế nghiêm trọng tốc độ bắn thực tế của vũ khí, khiến xạ thủ dễ bị tổn thương trước mối đe dọa cận chiến (đặc biệt là các đợt xung phong của kỵ binh), đồng thời làm phức tạp hóa công tác hậu cần đạn dược.

Mục đích cốt lõi của việc ứng dụng một viên đạn hoàn chỉnh là mang lại một gói "tất cả trong một" đúc sẵn nhỏ gọn, thuận tiện cho việc vận chuyển và thao tác dã chiến, dễ bốc xếp nạp vào buồng đạn từ phía sau nòng, đồng thời ngăn ngừa triệt tiêu hoàn toàn nguy cơ hao hụt, nhiễm bẩn hoặc suy giảm chất lượng thuốc phóng do ảnh hưởng từ độ ẩm và điều kiện thời tiết thực địa. Trên các dòng vũ khí tự động nạp đạn hiện đại, phần vỏ đạn còn cho phép cơ cấu nạp đạn tận dụng một phần năng lượng giải phóng từ thuốc phóng (chứa ngay bên trong bản thân viên đạn) để tự động thực hiện chu kỳ nạp viên đạn mới, cho phép triển khai các loạt tác xạ lặp lại liên tục một cách thần tốc.

Để thực hiện một phát bắn, viên đạn trước tiên được đưa vào vị trí "sẵn sàng" bên trong buồng đạn, đồng trục hoàn hảo với trục lòng nòng (tức là trạng thái "vào bệ khóa nòng an toàn / in battery"). Khi nằm gọn trong buồng đạn, phần vỏ đạn bộc lộ đặc tính làm kín triệt tiêu mọi hướng thoát khí ngoại vi ngoại trừ hướng lao dốc ra lòng nòng ở phía trước; cấu trúc này được gia cố kiên cố bởi một bệ khóa nòng hoặc thoi khóa nòng đã xoay khóa chặt từ phía sau, biến hướng lao lên phía trước thành con đường có lực cản thấp nhất. Khi xạ thủ bóp cò, lẫy truyền lực nhả ra giải phóng kim hỏa tịnh tiến, khiến kim hỏa giáng mạnh vào bệ hạt nổ mồi tích hợp ở đáy vỏ đạn. Hợp chất hóa học nhạy nổ va đập bên trong hạt nổ ngay lập tức phản ứng, tống một luồng tia lửa luồn vào bên trong vỏ đạn và kích hỏa liều thuốc phóng chính. Hành động này khiến các hạt thuốc súng chuyển sang giai đoạn cháy nhanh nhưng tuyệt đối không phát sinh kịch bản nổ phá hủy. Quá trình cháy tỏa nhiệt cấp tập này giải phóng ra một hỗn hợp khí thuốc phóng mang năng lượng cực cao và tạo ra một ngưỡng áp suất khổng lồ bên trong vỏ đạn, áp lực lớn thường ép giãn phom vỏ đạn ôm chặt lấy vách buồng đạn. Khi áp suất tích tụ đủ lớn để chiến thắng lực ma sát siết giữ giữa vật thể phóng (đầu đạn) và cổ vỏ đạn, đầu đạn sẽ bứt phá tách rời khỏi vỏ đạn. Được thúc đẩy bởi luồng khí thuốc phóng áp lực cao đang giãn nở mãnh liệt phía sau, đầu đạn chuyển động dọc theo lòng nòng và thoát ly ra khỏi miệng nòng với vận tốc cực kỳ cao. Ngay sau khi đầu đạn thoát khỏi nòng súng, luồng khí thuốc được giải phóng hoàn toàn ra môi trường xung quanh tạo thành một chùm vật chất phụt song hành cùng tiếng nổ đanh tai, khiến áp suất buồng đạn lập tức tụt dốc về ngưỡng áp suất môi trường. Phần vỏ đạn, vốn trước đó bị giãn nở đàn hồi do áp suất cao, sẽ co lại một chút về kích thước biên dạng cũ; đặc tính cơ học này giúp giảm ma sát bám bệ buồng đạn, đơn giản hóa quy trình kéo vỏ đạn ra khỏi buồng khi chịu lực kéo từ răng móc vỏ đạn. Vỏ đạn không đầu (đã cháy sạch thuốc phóng nhưng bên trong vẫn chứa vỏ hạt nổ đã kích hoạt) sau đó sẽ bị cơ cấu hất văng ra khỏi súng thông qua cửa hất vỏ đạn để giải phóng không gian lòng súng, sẵn sàng tiếp nhận một viên đạn mới tiếp theo.

Thành phần

Một viên đạn hoàn chỉnh hiện đại được cấu thành từ bốn thành phần cốt lõi: vỏ đạn, đầu đạn, thuốc phóng và hạt nổ.

Vỏ đạn

Tập tin:Many bullets.jpg

(Bên trái) Ba dòng đạn thân thẳng không thắt cổ chai (9×19mm Parabellum, .40 S&W và .45 ACP)
(Ở giữa) Ba dòng đạn phom thắt cổ chai (FN 5.7×28mm, 5.56×45mm NATO và .300 Winchester Magnum)
(Bên phải) Hai mẫu đạn vỏ nhựa polymer dùng cho súng bắn đạn hoa cải cỡ 12

Thành phần cốt lõi định hình nên một viên đạn hoàn chỉnh chính là phần vỏ đạn; nó quyết định biên dạng phom của viên đạn và đóng vai trò như một bộ khung vỏ bọc liên kết đồng bộ các cấu phần chức năng khác lại với nhau. Vỏ đạn làm nhiệm vụ như một thùng chứa các hạt thuốc phóng, đồng thời là một dải vỏ bảo vệ triệt tiêu mọi tác động xâm nhập từ độ ẩm và điều kiện thời tiết thực địa. Phần đầu mũi vỏ đạn chịu trách nhiệm siết giữ chặt đầu đạn (đối với đạn của súng ngắn, súng tiểu liên, súng trường và súng máy) hoặc ôm bọc lấy lòng đạn (cụm bông lót chứa các viên bi chì nhỏ hoặc một khối đạn chì nguyên khối dùng cho súng shotgun), đồng thời căn chỉnh cho đầu đạn nằm đồng trục hoàn hảo với lòng nòng súng ở phía trước. Tại phần đuôi khép kín, vỏ đạn định vị chiếc hạt nổ mồi, bộ phận chịu lực giáng va đập trực tiếp từ kim hỏa và chịu trách nhiệm kích hỏa liều thuốc phóng chính bên trong.

Mặc dù trong lịch sử quốc phòng, giấy từng được ứng dụng phổ biến trên các thế hệ đạn giấy sơ khai, nhưng hầu như toàn bộ các dòng đạn hiện đại ngày nay đều chuyển sang vận hành kết cấu vỏ kim loại. Vỏ đạn kim loại hiện đại thường bộc lộ hai biên dạng hình học chính: dạng "thắt cổ chai" — với phần đầu mũi gần cửa mở (gọi là cổ vỏ đạn) bộc lộ kích thước đường kính thắt nhỏ hơn hẳn so với phần thân chính (thân vỏ đạn), chuyển tiếp qua một dải vách vát nghiêng (vai vỏ đạn) — hoặc dạng "thân thẳng", nơi súng không vận hành cơ cấu cổ thắt và toàn bộ vỏ đạn bộc lộ biên dạng hình trụ tròn. Biên dạng hình học của vỏ đạn được tính toán gia công để khớp khít tuyệt đối với cấu trúc hình học bên trong buồng đạn của mẫu súng khai hỏa nó; các dải "cổ", "vai" và "thân" của một viên đạn thắt cổ chai đều có các cấu phần đối ứng tương thích hoàn hảo trong lòng buồng đạn, được gọi là cổ buồng đạn, vai buồng đạn và thân buồng đạn.

Một số chủng loại đạn đặc biệt, ví dụ như mã đạn .470 Capstick, sở hữu một biên dạng đặc trưng gọi là "vai mờ" — tức là dải vách vai chỉ bộc lộ độ vát nghiêng rất nhẹ, biến nó trở thành phân lớp trung gian giữa phom vỏ đạn thắt cổ chai và vỏ đạn thân thẳng. Thiết kế vai mờ này, thay vì tạo một dải côn vuốt dài liên tục dọc theo vách vỏ đạn, sẽ hỗ trợ viên đạn định vị đồng tâm một cách hoàn hảo nhất với trục lòng nòng súng, giúp nâng cao mạnh mẽ độ chính xác của loạt tác xạ. Cửa mở ở đầu mũi của cổ vỏ đạn, nơi tiếp nhận và siết giữ chặt đầu đạn thông qua quy trình bóp cổ vỏ đạn, được danh pháp kỹ thuật gọi là miệng vỏ đạn. Phần đuôi khép kín của thân vỏ đạn, nơi định vị hạt nổ mồi và về mặt kỹ thuật chính là phần đáy vỏ đạn, được định danh là đế vỏ đạn (case head), do đây là cấu phần có kết cấu kiên cố nhất và thường sở hữu biên dạng đường kính lớn nhất trên toàn bộ thân đạn. Tại đế vỏ đạn, các kỹ sư phay tạo một gờ nổi chạy bọc xung quanh gọi là gờ đuôi vỏ đạn , đóng vai trò làm điểm tỳ ngàm cho cơ cấu răng móc vỏ đạn bám chặt. Dựa trên đặc tính hình học và biên dạng nhô ra của gờ đuôi so với đường kính tối đa của thân vỏ đạn, vỏ đạn kim loại được phân loại danh xưng thành các nhóm: gờ nổi rõ, gờ bán nổi, không gờ, gờ thắt lòng hoặc gờ đai gia cường.

Biên dạng phom dáng của một chiếc vỏ đạn thắt cổ chai (bao gồm đường kính thân, vị trí cùng góc vát nghiêng của vai và chiều dài của cổ) bộc lộ sự ảnh hưởng trực tiếp đến ngưỡng áp suất tối đa tích tụ bên trong lòng súng, từ đó chi phối gián tiếp đến năng lực gia tốc động năng của đầu đạn ngoài dã chiến. Các dòng đạn Wildcat (đạn cải tiến tự do) thường được các chuyên gia vũ khí gia công bằng phương pháp tái định hình biên dạng vỏ của một mẫu đạn sẵn có trên thị trường. Các dòng đạn thân thẳng nhìn chung ít bộc lộ rủi ro bị nứt rách vỏ hơn so với các dòng đạn dáng côn vuốt, đặc biệt là khi phối hợp vận hành cùng các liều thuốc phóng áp lực cao trên các hệ súng hoạt động theo nguyên lý khóa nòng lùi tự do.

Bên cạnh biên dạng phom dáng, các dòng đạn súng trường còn được nhóm phân loại dựa trên thông số kích thước hình học của vỏ đạn; đặc tính này thường quy đổi trực tiếp về thông số chiều dài tổng thể viên đạn (COL - cartridge overall length), thông số vốn chi phối trực tiếp đến kích thước hình học tối thiểu của hộp khóa nòng và khoảng không gian vận hành (hành trình tịnh tiến của thoi khóa nòng) cần thiết để cơ cấu hành động thực hiện chu trình chu kỳ nạp hất đạn. Chúng được phân loại định danh thành các nhóm: hành trình siêu ngắn (mini-action), hành trình ngắn (short-action), hành trình dài (long-action / standard-action) hoặc hành trình magnum (magnum-action).

• Đạn mini-action thông thường là các chủng loại đạn súng trường trung gian sở hữu thông số COL từ 2,25 inch (57,15 mm) trở xuống, với minh chứng thương mại phổ biến nhất là mã đạn .223 Remington;
• Đạn short-action phần lớn là các dòng đạn súng trường công suất chuẩn (full-powered) sở hữu thông số COL dao động trong khoảng từ 2,25 đến 2,8 inch (57,15 đến 71,12 mm), với minh chứng thương mại tiêu biểu nhất là mã đạn .308 Winchester;
• Đạn long-action (hay hành trình tiêu chuẩn) đa phần là các dòng đạn súng trường công suất chuẩn truyền thống bộc lộ thông số COL dao động trong khoảng từ 2,8 đến 3,34 inch (71,12 đến 84,84 mm), với minh chứng quốc phòng kinh điển nhất là mã đạn .30-06 Springfield;
• Đạn magnum-action là phân lớp đạn súng trường bộc lộ kích thước chiều dài lớn hơn, thân rộng hơn và áp lực thuốc phóng vượt trội hoàn toàn so với các dòng long-action truyền thống, sở hữu thông số COL dao động trong khoảng từ 3,34 đến 3,6 inch (84,84 đến 91,44 mm), bao gồm cả một số mẫu long-action nhưng có đường kính đế vỏ đạn vượt mốc 0,50 inch (12,7 mm), với minh chứng dã chiến huyền thoại nhất là mã đạn .375 Holland & Holland Magnum.

Vật liệu gia công xưởng được ưa chuộng và thịnh hành nhất để chế tạo vỏ đạn chính là đồng thau nhờ đặc tính kháng ăn mòn vô cùng xuất sắc. Phần đế của một chiếc vỏ đạn đồng thau hoàn toàn có thể được áp dụng kỹ thuật biến cứng nguội nhằm nâng cao cơ tính để chống chịu kiên cố trước các ngưỡng áp suất cực cao, cho phép hệ thống cơ khí thực hiện các thao tác kéo hất vỏ đạn dã chiến liên tục mà không gây biến dạng nứt rách. Trái lại, phần cổ và thân của vỏ đồng thau lại dễ dàng được xử lý qua quy trình ủ nhiệt để đạt độ dẻo cơ học cần thiết, cho phép người bóp nạp đạn tái định hình phom dáng để tái nạp đạn nhiều lần, đồng thời hiện tượng giãn nở dập bám vách buồng đạn khi bắn cũng hỗ trợ tối ưu hóa độ chính xác cho các loạt tác xạ tiếp theo.

Vỏ đạn bằng chất liệu Thép ghi nhận sự hiện diện thực địa trên một số phân lớp đạn bắn tập giải trí thương mại, cũng như trong một số dòng đạn huấn luyện quân dụng (phổ biến nhất là tại các quốc gia thuộc Liên bang Xô viết cũ bao gồm Armenia, Azerbaijan, Belarus, Estonia, Georgia, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Latvia, Lithuania, Moldova, Nga, Tajikistan, Turkmenistan, Ukraine và Uzbekistan), song hành cùng quân đội Nga và Trung Quốc. Thép bộc lộ lợi thế giá thành gia công rẻ hơn nhiều so với đồng thau, nhưng lại có tính kháng ăn mòn kém hơn hẳn và hoàn toàn không bộc lộ tính khả thi để đưa vào tái chế hay nạp lại thuốc súng. Ban lãnh đạo các lực lượng vũ trang thông thường đều xem vỏ đạn cấp phát cho vũ khí cá nhân tiêu chuẩn là loại khí tài tiêu hao, chỉ vận hành một lần rồi bỏ. Tuy nhiên, do tổng khối lượng của các thùng đạn bốc xếp ảnh hưởng trực tiếp đến định mức cơ số đạn mà một người lính có khả năng mang vác trên lưng, nên vật liệu thép bộc lộ lợi thế lớn về mặt hậu cần nhờ có khối lượng riêng nhẹ hơn một chút so với đồng thau. Ở chiều ngược lại, do thép rất dễ bị rỉ sét ăn mòn, toàn bộ các dòng vỏ đạn này bắt buộc phải được phủ một lớp sơn lót vecni hoặc áp dụng các giải pháp làm kín để chống chịu thời tiết. Một điểm hạn chế cơ học phát sinh từ độ cứng cơ học quá cao của vật liệu thép tại vị trí cổ vỏ đạn (khi đặt lên bàn cân so sánh với phần cổ đã được ủ mềm của vỏ đồng thau) là luồng khí thuốc phóng hoàn toàn có nguy cơ thổi ngược vượt qua cổ vỏ đạn và rò rỉ vào bên trong buồng đạn. Các thành phần muội khí này lâu ngày sẽ ngưng tụ bám chặt lên vách buồng đạn (vốn có nhiệt độ tương đối nguội hơn), tạo thành một lớp cặn thuốc súng kiên cố khiến chu trình kéo hất vỏ đạn đã bắn gặp rào cản ma sát lớn. Nhược điểm cơ khí này nhìn chung ít bộc lộ rủi ro nghiêm trọng trên các dòng vũ khí cá nhân của các quốc gia thuộc khối Khối Warszawa cũ, do chúng ngay từ khâu nghiên cứu thiết kế đã được tính toán biên độ dung sai kỹ thuật buồng đạn lỏng và thoáng hơn rất nhiều so với các tiêu chuẩn vũ khí của khối NATO.

Các dòng đạn vỏ nhôm đồng thời cũng được phân phối sẵn trên thị trường thương mại. Phân lớp này nhìn chung hoàn toàn không thể tái nạp thuốc súng, do vật liệu nhôm bộc lộ đặc tính rất dễ bị mỏi và nứt rách trong suốt tiến trình giãn nở khi bắn và ép phom dã chiến. Một số cỡ nòng vỏ nhôm thậm chí còn cố tình gia công kích thước lỗ hạt nổ phi tiêu chuẩn nhằm ngăn chặn các thợ nạp đạn tự ý tái sử dụng dải vỏ này.

Vỏ đạn bằng chất liệu nhựa vỏ nhựa / polymer ghi nhận sự xuất hiện vô cùng đại trà trên các phân lớp đạn của súng bắn đạn hoa cải (shotshell), và một số nhà gia công quốc phòng hiện nay đã bắt đầu chào bán các dòng đạn trung tâm hỏa vỏ polymer dành riêng cho súng ngắn và súng trường súng trường chiến thuật ngoài thị trường.

Đầu đạn

Do súng vốn là các loại vũ khí phóng, vật thể phóng chính là cấu phần chịu trách nhiệm tạo hiệu ứng tác động trực tiếp của viên đạn, đảm nhiệm vai trò bay đến, va đập và gây tổn thương lên mục tiêu ngoài thực địa. Từ "vật thể phóng" là một danh pháp bao hàm dùng để mô tả bất kỳ chủng loại vật thể động năng nào được phóng vào không trung để thực hiện chuyển động đạn đạo. Tuy nhiên, do sự phổ biến tuyệt đối của các dòng súng có rãnh xoắn bắn đầu đạn đơn, thuật ngữ này từ lâu đã trở thành một danh pháp kỹ thuật đồng nghĩa với từ "đầu đạn" trong cộng đồng những người am hiểu kỹ thuật tự nạp đạn. Hành trình chuyển động của vật thể phóng ngoài không trung được nghiên cứu bởi phân ngành đạn đạo học, còn hành vi của nó khi va đập tỳ mục tiêu được nghiên cứu bởi phân ngành đạn đạo cuối.

Một chiếc đầu đạn về mặt lý thuyết có thể được gia công từ bất kỳ vật liệu nào (xem chi tiết ở bên dưới), nhưng chì luôn là vật liệu truyền thống được ưu tiên lựa chọn nhờ bộc lộ khối lượng riêng cao, tính dễ dát mỏng, độ dẻo cơ học tốt và giá thành gia công thấp. Tuy nhiên, khi đầu đạn đạt dải vận tốc vượt ngưỡng 300 m/s, chất liệu chì thuần túy sẽ bắt đầu có hiện tượng nóng chảy nhẹ và để lại các lớp cặn chì bên trong lòng khương tuyến với tốc độ ngày một tăng cấp tập. Việc hợp kim hóa chì với một tỷ lệ phần trăm nhỏ chất thiếc hoặc antimon có thể giúp cắt giảm lượng cặn bám này, nhưng giải pháp này dần mất đi hiệu suất cơ học khi vận tốc đạn được đẩy lên cao hơn. Một chiếc bọc hình chén nhỏ bằng kim loại cứng hơn (ví dụ như đồng), được gọi là miếng chặn khí , thường được gá vào phần đáy của đầu đạn chì để hạn chế cặn chì bám bệ nòng bằng cách bảo vệ phần đuôi đầu đạn không bị nóng chảy khi súng khai hỏa ở áp suất cao, nhưng giải pháp này cũng bất lực trước các dải vận tốc siêu cao. Một phương án công nghệ hiện đại là phủ lên lõi chì trần một lớp sơn bột bảo vệ, đặc tính công thái học thường thấy trên một số dòng đạn rìa hỏa thương mại. Một giải pháp kỹ thuật kinh điển khác là bọc kín phần lõi chì bên trong một lớp vỏ mỏng mạ bên ngoài bằng kim loại có độ cứng cao hơn (ví dụ như đồng lót gá, cupronickel, các dạng hợp kim đồng khác hoặc thép), được danh pháp kỹ thuật gọi là vỏ bọc đầu đạn. Trong kỷ nguyên hiện đại, vật liệu thép, bismut, volfram và các dạng hợp kim quý hiếm khác đôi khi được đưa vào vận hành nhằm tráo đổi vị trí thế chỗ cho chất liệu chì cổ điển, ngăn ngừa rủi ro phát tán độc tính ra môi trường dã chiến. Đối với các dòng đạn xuyên giáp chuyên dụng, các vật liệu bộc lộ độ cứng cực cao và khối lượng riêng khổng lồ như thép tôi, volfram, Wolfram carbide hoặc uranium nghèo sẽ được lựa chọn để đúc phần lõi xuyên (penetrator core).

Các dòng đầu đạn không sát thương bộc lộ năng lực xuyên giáp và sức mạnh dừng đạn cực kỳ hạn chế đôi khi được lực lượng an ninh tung vào các kịch bản chống bạo động hoặc trong huấn luyện, nơi việc tiêu diệt hay thậm chí gây trọng thương cho đối tượng là điều tối kỵ. Những dòng vật thể phóng này thường được gia công từ các vật liệu mềm và có khối lượng riêng thấp, ví dụ như đạn nhựa hoặc đạn cao su. Đạn sáp (chẳng hạn như loại dùng trong hệ thống tập trận simunition) đôi khi được sử dụng cho các bài tập đối kháng, và bộ môn đấu súng ngắn bằng đạn sáp từng là một nội dung bắn súng thi đấu chính thức tại Thế vận hội Olympic thời kỳ trước Chiến tranh Thế giới thứ nhất.

Đối với các dòng súng nòng trơn ví dụ như súng săn / shotgun, các kỹ sư thường bốc xếp các viên bi kim loại nhỏ gọi là đạn bi, thông thường được giam hãm bên trong một chiếc guốc đạn dạng cốc có độ đàn hồi bán dẻo gọi là "bông lót đạn". Khi súng khai hỏa, cụm bông lót đạn được tống ra khỏi lòng nòng như một vật thể phóng mang theo tải hàng, cấu trúc này sẽ tự nới lỏng và bung mở ra ngay sau khi thoát ly khỏi miệng nòng, rồi theo quán tính giải phóng toàn bộ số lượng đạn bi bên trong tạo thành một cơn mưa đầu đạn con tỳ mục tiêu. Đạn bi của súng shotgun thông thường được làm từ chì trần, mặc dù các viên bi thép được mạ lớp phủ đồng/kẽm (tương tự như loại dùng cho súng BB) cũng được đưa vào vận hành dã chiến. Thực trạng ô nhiễm độc tính chì tại các dải vùng đất ngập nước đã thúc đẩy Hiệp hội Săn bắn và Bảo tồn Anh quốc (BASC) cùng nhiều tổ chức quốc tế phát động chiến dịch kêu gọi khai tử, dừng cấp phát các dòng đạn bi chì truyền thống. Bên cạnh đó, thị trường quốc phòng vẫn ghi nhận những dòng đạn nạp liều phóng phi truyền thống, ví dụ như cụm đinh tiễn, bi cao su chống bạo động, muối đá hay các mảnh magie bắt cháy, song hành cùng các dòng đạn súng săn đặc chủng phi sát thương như đạn cao su và đạn túi hạt đậu . Các vật thể phóng nguyên khối (ví dụ như đạn thỏi chì, đạn thỏi cao su, v.v.) khi khai hỏa vẫn bắt buộc phải đặt gọn bên trong cụm bông lót, do bộ báng bông lót thực hiện thao tác làm kín lòng nòng tốt hơn và bộc lộ hành trình trượt tịnh tiến ít ma sát hơn đáng kể bên trong vách nòng súng.

Thuốc phóng

Tập tin:Powder Samples.jpg

Các phân lớp thuốc súng không khói phục vụ công tác tự nạp đạn

Ngay khi cụm thuốc phóng được kích hỏa và bước vào chu trình cháy nhanh, phản ứng hóa học phát sinh sẽ giải phóng toàn bộ lượng năng lượng hóa học tích lũy bên trong lòng hạt thuốc. Song hành cùng tiến trình đó, một khối lượng khổng lồ các sản phẩm khí thuốc phóng được giải phóng cấp tập mang năng lượng vô cùng lớn do bản chất của đây là một phản ứng tỏa nhiệt mạnh mẽ. Luồng khí thuốc phóng cháy này ngay lập tức bị nén dưới một ngưỡng áp suất cực cao bên trong khoảng không gian giam hãm chật hẹp — cụ thể là không gian lòng vỏ đạn (với phần vách được gia cố kiên cố bởi vách buồng đạn), bị bít chặn ở phía trước bởi vật thể phóng (đầu đạn, hoặc cụm báng bông lót chứa đạn bi/đạn thỏi chì) và bị bịt kín ở phía sau bởi chiếc hạt nổ mồi (được hỗ trợ chống đỡ lực bởi bệ khóa nòng/khối khóa nòng). Khi áp suất tích tụ đạt đến ngưỡng đủ lớn để chiến thắng ma sát bóp cổ vỏ đạn giữ giữa đầu đạn và miệng vỏ, vật thể phóng sẽ bứt phá tách rời hoàn toàn khỏi vỏ đạn và được phóng gia tốc lao đi dọc theo chiều dài lòng nòng súng, tiếp nhận một lượng động năng khổng lồ từ luồng khí thuốc đang giãn nở mãnh liệt và đẩy vật thể đạt đến mốc vận tốc đầu nòng tối đa.

Hạt nổ

Tập tin:Percussion caps.jpg

Các hạt nổ mũ nổ cơ bản, tiền thân của hệ thống hạt nổ hiện đại

Tập tin:Centerfire & rimfire ignition.gif

So sánh cơ chế kích hỏa của hạt nổ giữa đạn trung tâm hỏa (hai hình bên trái) và đạn rìa hỏa (bên phải)

Tập tin:Berdan vs boxer2.jpg

Cấu trúc lỗ truyền lửa (flash hole) trên hệ hạt nổ Berdan (bên trái) và hệ Boxer (bên phải).

Do liều thuốc phóng chính nằm định vị sâu bên trong nòng súng, khiến việc châm lửa trực tiếp từ bên ngoài trở nên bất khả thi, vũ khí bắt buộc phải vận hành một bộ phận trung gian để truyền dẫn chu trình kích hỏa. Trên các dòng súng thuốc súng đen nạp đầu nòng cổ xưa nhất, một đoạn dây cháy chậm được ứng dụng để dẫn một tia lửa nhỏ chui qua một lỗ chạm mồi khoan vào trong nòng; quy trình này bộc lộ tốc độ bắt cháy rất chậm và dễ bị gián đoạn trước các tác động từ điều kiện môi trường. Bước tiến hóa công nghệ tiếp theo là việc đổ một lượng nhỏ thuốc súng mịn tách rời vào bên trong một chiếc chảo mồi, tại đây một phát cháy "mồi" có thể khởi động từ một nguồn nhiệt ngoại vi. Khi chảo mồi bắt cháy, luồng lửa hồng sẽ luồn qua một chiếc lỗ nhỏ khoét bên sườn nòng súng để kích hỏa khối thuốc súng chính chứa trong nòng.

Bước tiến hóa cuối cùng là sự xuất hiện của chiếc mũ nổ hạt nổ kim loại nhỏ chứa đầy hợp chất chất nổ nhạy nổ va đập, cho phép kích nổ phát bắn chỉ bằng một cú giáng của búa đập. Nguồn nhiệt kích hỏa dã chiến có thể bắt nguồn từ một sợi dây mồi cháy chậm (trên súng hỏa mai) hạ xuống lỗ mồi, một khối đá pyrit (trên súng kíp bánh xe) hoặc đá lửa (trên súng kíp) chém mạnh vào miếng thép máng che chảo mồi, hay một chiếc hạt nổ mũ nổ bằng chất liệu đồng thau hoặc đồng đỏ nhạy nổ va đập gá úp trên một chiếc vú mồi hình nón tích hợp ống dẫn thông lòng để bắn ra các tia lửa. Khi lớp thuốc mồi bắt đầu bước vào chu trình cháy nhanh, luồng lửa sẽ truyền xuyên qua một lỗ chạm mồi nội bộ gọi là lỗ truyền lửa để cung cấp năng lượng hoạt hóa cho khối thuốc súng chính chứa trong nòng. Tuy nhiên, điểm hạn chế cơ học là hệ thống chảo mồi vẫn bộc lộ nguy cơ bị phơi trần ra môi trường ngoài, khiến việc khai hỏa súng gặp rào cản cực lớn (hoặc thậm chí bất khả thi) trong điều kiện trời mưa hoặc thảm khí khí hậu ẩm ướt, do thuốc súng bị dính nước bộc lộ tính năng cháy rất kém.

Sau khi nhà hóa học Edward Charles Howard phát hiện ra các hợp chất fulminate vào năm 1800, và thời hạn bảo hộ bằng sáng chế của mục sư Alexander John Forsyth chính thức hết hiệu lực vào năm 1807, kỹ sư Joseph Manton đã phát minh ra phiên bản tiền thân của chiếc hạt nổ mũ nổ vào năm 1814, thiết kế này tiếp tục được hoàn thiện sâu sắc vào năm 1822 bởi người nghệ sĩ Mỹ gốc Anh Joshua Shaw, giúp các dòng súng săn bắn chim hệ caplock nhanh chóng phủ sóng rộng khắp nước Anh thời kỳ Nhiếp chính. Những khẩu súng này vận hành một chiếc búa đập tích năng lượng lò xo để giáng mạnh vào hạt nổ mũ nổ gá trên chiếc "vú mồi" hình nón; linh kiện vừa đóng vai trò như một chiếc "đe" hứng chịu lực chém của búa, vừa là cổng truyền dẫn các tia lửa hình thành từ chu trình chém nén hạt nổ. Hệ thống mới giúp đơn giản hóa và tăng tốc đáng kể công thái học nạp đạn, bộc lộ khả năng chống chịu thời tiết vượt trội và đạt độ tin cậy cơ học cao hơn hẳn so với các dòng súng đá lửa tiền nhiệm.

Hạt nổ hiện đại về mặt bản chất cơ học là các phiên bản cải tiến sâu sắc từ kết cấu hạt nổ mũ nổ cổ điển, sử dụng các hợp chất hóa học nhạy nổ va đập (ví dụ như chì styphnate) được đóng gói gọn gàng bên trong một viên nang nhỏ bộc lộ biên dạng hình chiếc cúc áo. Trên các dòng đạn giấy sơ khai (được phát minh không lâu sau sự ra đời của hạt nổ mũ nổ), cụm hạt nổ nằm định vị sâu bên trong lòng viên đạn và bố trí ngay phía sau đuôi đầu đạn; đặc tính hình học này đòi hỏi súng phải trang bị một cây kim hỏa bộc lộ biên dạng vô cùng mảnh và phom dài để đâm xuyên qua lớp vỏ giấy ngoại vi. Những mẫu hỏa khí này được định danh phân loại là súng trường chọc kim , với minh chứng dã chiến huyền thoại nhất chính là dòng súng đóng vai trò bước ngoặt quyết định đem lại chiến thắng vang dội cho Vương quốc Phổ trước Đế quốc Áo tại trận Königgrätz vào năm 1866. Sau khi viên đạn hoàn chỉnh vỏ kim loại được phát minh, cụm hạt nổ được các kỹ sư dịch chuyển lùi về phía sau để cố định tại phần đế vỏ đạn: có thể nằm ngay tại tâm điểm của đế vỏ đạn (điểm hỏa trung tâm), nằm bên trong rãnh gờ đuôi vỏ (điểm hỏa rìa), nằm trong hốc lõm dạng chén ở đáy vỏ, nằm trong một chiếc chốt nhô ra theo phương ngang sườn vỏ (chốt hỏa), nằm bên trong một dải gờ nổi dạng môi, hoặc gá lắp tại một khối u nhỏ phom hình vú mồi ở đáy vỏ. Trong kỷ nguyên hiện đại ngày nay, chỉ còn lại hai ngôn ngữ thiết kế trung tâm hỏa và rìa hỏa là còn tồn tại để đóng vai trò làm các dòng hạt nổ chủ lưu trên thị trường quốc phòng; trái lại, phân lớp đạn chốt hỏa vẫn ghi nhận sự xuất hiện nhưng chỉ giới hạn trong các dòng súng mini siêu thu gọn độc lạ quý hiếm hoặc một số dòng đạn mã tử cỡ nhỏ phục vụ mục đích phát tín hiệu tiếng ồn.

Đối với các dòng đạn điểm hỏa rìa , hợp chất thuốc mồi được điền nén tích hợp nguyên khối vào bên trong lòng dải gờ đuôi vỏ đạn nhô ra ngoại vi. Phần gờ này sẽ bị chém nén và dập bẹp hoàn toàn giữa mũi kim hỏa và phần mép của buồng đạn khóa nòng (vốn đóng vai trò như chiếc "đe tỳ"). Do đó, các dòng đạn này hoàn toàn không bộc lộ tính khả thi để đưa vào tái chế hay nạp lại thuốc súng, và cấu hình của chúng thường nằm ở phân khúc đáy dưới của dải phổ năng lượng phát bắn. Tuy nhiên, nhờ lợi thế chi phí gia công xưởng cực thấp, một số đại diện thương mại thuộc phân lớp này (ví dụ như mã đạn .22 Long Rifle) đã vươn lên trở thành một trong những chủng loại đạn thịnh hành và có sản lượng tiêu thụ khổng lồ nhất đang được vận hành trên toàn cầu.

Trái lại, hạt nổ của dòng đạn trung tâm hỏa (centerfire) là một cấu phần linh kiện được gia công chế tạo hoàn toàn độc lập, được ép gá chặt vào một hốc rãnh khoét sẵn ở tâm điểm đáy vỏ đạn gọi là túi chứa hạt nổ. Phân lớp này cấu thành từ hai hệ thống cốt lõi: Berdan và Boxer. Hệ hạt nổ Berdan (được cấp bằng sáng chế bởi nhà phát minh người Mỹ Hiram Berdan vào năm 1866) có kết cấu là một viên nang thô sơ; phần vỏ đạn tương thích của hệ này sẽ khoét hai lỗ truyền lửa nhỏ bố trí đối xứng qua một dầm kim loại nổi lên ở giữa — chi tiết đóng vai trò như chiếc "đe tỳ" tỳ hứng lực chém cho hạt nổ. Hệ hạt nổ Boxer (được cấp bằng sáng chế bởi Đại tá Pháo binh Hoàng gia Edward Mounier Boxer cũng trong niên hạn năm 1866) bộc lộ cấu trúc cơ khí phức tạp hơn khi tích hợp sẵn một chiếc "đe tỳ" dạng chân ba nhánh nội bộ nằm ngay bên trong lòng viên nang hạt nổ; phần vỏ đạn tương thích của hệ này nhờ đó chỉ cần khoan khoét duy nhất một lỗ truyền lửa lớn bố trí ngay tại tâm điểm. Trên thị trường thương mại, hệ hạt nổ Boxer chiếm thị phần áp đảo tuyệt đối trong cộng đồng những người đam mê tự nạp đạn nhờ công thái học tháo gỡ hạt nổ cũ vô cùng dễ dàng và bộc lộ năng lực truyền dẫn tia lửa với hiệu suất cơ học vượt trội hơn hẳn.

Do bộc lộ thông số kích thước hình học nhỏ bé và định mức liều nạp thuốc mồi rất thấp, bản thân các hạt nổ hoàn toàn không có đủ động năng để phóng đẩy vật thể phóng thoát ly ra khỏi lòng súng. Tuy nhiên, nó vẫn có khả năng giải phóng một mức năng lượng đủ lớn để bứt phá đầu đạn tách rời khỏi cổ vỏ đạn và tống đầu đạn kẹt lại ở khoảng lửng giữa nòng súng — một hiện trạng kỹ thuật vô cùng nguy hiểm được danh pháp quốc phòng gọi là lỗi kẹt đạn lửng nòng (squib load). Việc xạ thủ thiếu quan sát và tiếp tục bóp cò khai hỏa một viên đạn mới ngay sau một phát bắn gặp lỗi kẹt đạn lửng nòng đang bít chặn lòng súng sẽ làm tích tụ một ngưỡng áp suất khí thuốc nén đạt mốc cao kỷ lục vô cùng nguy hiểm. Kịch bản này dẫn đến hiện tượng phá hủy thảm khốc bộc lộ áp lực nổ tung bệ súng ngay trên tay người lính, gây ra những thương tích dã chiến đặc biệt nghiêm trọng cho xạ thủ. Cái chết thương tâm ngoài ý muốn của nam diễn viên Brandon Lee vào năm 1993 trên phim trường tác phẩm The Crow được các chuyên gia điều tra kết luận là bắt nguồn từ một viên đầu đạn gặp lỗi kẹt lửng nòng trước đó không được phát hiện, viên đạn kẹt sau đó đã bị bứt phá động năng và phóng bay ra khỏi nòng súng dưới tác động thúc đẩy từ áp lực giải phóng của một phát đạn mã tử.

Quy trình sản xuất

Tập tin:0.30-30 Winchester case, stages in the drawing process, book; Cartridge Manufacture (1916), author; Douglas T. Hamilton.png

Các công đoạn dập vuốt phôi trong tiến trình gia công vỏ đạn .30–30 Winchester, trích từ sách của Hamilton

Tập tin:The Employment of Women in Britain, 1914-1918 Q110356.jpg

Các nữ công nhân đang thực hiện quy trình bản ủ nhiệt các dải vỏ đạn đồng thau trong thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ nhất. Các vỏ đạn được bốc xếp đặt lên các bệ máy xoay liên tục để đưa phần cổ đi qua luồng lửa hồng phía sau, giúp giải phóng ứng suất dư trong đồng thau và ngăn chặn rủi ro nứt vỡ thời tiết.

Khởi thủy từ mốc niên hạn những năm 1860, các dòng đạn vỏ kim loại thời kỳ đầu (ví dụ như cấu hình đạn dùng cho mẫu súng liên thanh Montign] hoặc súng trường cửa sập Snider–Enfield) vẫn bộc lộ quy trình gia công xưởng tương đối giống với đạn giấy, với phần vách xung quanh làm bằng giấy dày, kết hợp cùng một miếng lá đồng (sau này đổi thành đồng thau) bọc tỳ gia cố phần đế để định vị hạt nổ. Đến mốc những năm 1870, chất liệu lá đồng thau đã phủ bọc toàn bộ biên dạng viên đạn, tạo tiền đề bứt phá cho công nghệ đúc dập vỏ nguyên khối phát triển. Tuy nhiên, trước mốc niên hạn những năm 1880, giải pháp công nghệ này vẫn bộc lộ chi phí bốc xếp ngân sách quá đắt đỏ và tốn thời gian để có thể đưa vào dây chuyền sản xuất đại trà, song hành cùng thực trạng nền luyện kim thời bấy giờ vẫn chưa đạt đến độ hoàn thiện tối ưu.

Để tiến hành gia công các dải vỏ đạn vỏ kim loại, một tấm phôi đồng thau trước tiên sẽ được dập cắt thành các miếng phôi hình đĩa tròn. Các đĩa phôi này sau đó được đưa qua một chuỗi các khuôn dập vuốt sâu liên hoàn. Giữa các công đoạn dập vuốt, phôi đồng bắt buộc phải trải qua quy trình ủ nhiệt rồi đem đi tẩy rửa sạch sẽ trước khi chuyển sang cụm khuôn tiếp theo. Tiến trình ủ nhiệt này đóng vai trò cốt lõi nhằm triệt tiêu hoàn toàn hiện trạng biến cứng nguội tích tụ trong lòng vật liệu, khôi phục lại độ dẻo cơ học thuần túy để phôi đồng thau sẵn sàng chịu lực ép kéo của loạt khuôn dập tiếp theo mà không bị rạn nứt cấu trúc.

Quy trình gia công lớp áo vỏ bọc đầu đạn bộc lộ các công đoạn cơ khí gần như tương đồng hoàn toàn với quy trình sản xuất vỏ đạn đồng thau, bao gồm một chuỗi các bước dập vuốt phối hợp xen kẽ cùng các lượt ủ nhiệt và tẩy rửa định kỳ.

Thông số kỹ thuật

Các thông số thông số kỹ thuật cốt lõi của một viên đạn hoàn chỉnh bao gồm kích thước cổ vỏ, khối lượng đầu đạn cùng kích cỡ cỡ nòng, ngưỡng áp suất tối đa cho phép, khoảng cách buồng đạn, chiều dài tổng thể (COL), đường kính cùng độ côn của thân vỏ đạn, biên dạng thiết kế vai vỏ, phân lớp gờ đuôi vỏ đạn, v.v. Nhìn chung, mọi đặc tính cơ khí hình học của từng chủng loại đạn đều được kiểm soát kiểm định một cách cực kỳ nghiêm ngặt và hầu như rất ít dải đạn bộc lộ tính khả thi để tráo đổi vị trí vận hành cho nhau. Các kịch bản ngoại lệ vẫn xuất hiện ngoài thực địa, nhưng thông thường chỉ giới hạn ở trường hợp một viên đạn thân thẳng gờ nổi bộc lộ chiều dài COL ngắn hơn hoàn toàn có thể bốc xếp bắn an toàn trong một cấu hình lòng buồng đạn dài hơn (ví dụ: nạp đạn .22 Short vào buồng đạn hệ .22 Long Rifle, bắn đạn .32 H&R Magnum trong buồng đạn cỡ .327 Federal Magnum, hoặc vận hành đạn .38 Special bên trong buồng súng hệ .357 Magnum). Các phân lớp hạt nổ của dòng đạn trung tâm hỏa (hệ Boxer hoặc Berdan, xem chi tiết ở phần dưới) bộc lộ khả năng hoán đổi linh hoạt cho nhau về mặt chủng loại, nhưng tuyệt đối không thể gá lắp chung vào cùng một cấu trúc thiết kế túi chứa hạt nổ của vỏ đạn. Mọi hành vi bộc lộ sai lệch so với các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn này đều có nguy cơ dẫn tới các sự cố phá hủy tổn hại hỏa khí, và trong nhiều trường hợp dã chiến có thể gây thương tích nghiêm trọng hoặc tước đi mạng sống của xạ thủ. Tương tự như vậy, việc bốc xếp nạp sai chủng loại đạn cho bất kỳ khẩu súng nào cũng hoàn toàn có thể làm nổ súng hoặc gây ra những thương tật cơ thể nghiêm trọng.

Các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của đạn dược được quy định và quản lý chặt chẽ bởi nhiều tổ chức chuẩn hóa quốc tế danh tiếng, bao gồm hiệp hội SAAMI tại thị trường Hoa Kỳ và tổ chức C.I.P. tại phần lớn các quốc gia châu Âu. Khối quân sự NATO đồng thời cũng tự phát triển triển khai hệ thống quy trình thử nghiệm EPVAT độc lập để nghiệm thu kiểm định các dòng đạn quân dụng cấp phát cho quân đội các nước thành viên; do bộc lộ những nét khác biệt trong phương thức đo đạc trắc quan tham số, các dòng đạn NATO (đặc trưng bởi ký hiệu hình chữ thập NATO dập chìm ở đáy đế vỏ đạn) hoàn toàn có nguy cơ tạo thành một tổ hợp mất an toàn nguy hiểm nếu xạ thủ cố tình bốc xếp nạp nén chúng vào bên trong buồng đạn của một khẩu súng vốn được chứng nhận hiệu chuẩn bởi các cơ quan kiểm định dân sự khác trên thị trường.

Thông số đường kính đầu đạn thông thường được đo đạc hiển thị dưới dạng phân số hệ inch (phổ biến nhất là quy chuẩn vạch chia 1/100 hoặc 1/1.000 inch) hoặc định danh theo hệ milimét. Song hành cùng đặc tính đó, thông số chiều dài vỏ đạn đồng thời cũng được ký hiệu phân loại theo đơn vị inch hoặc milimét tiêu chuẩn ngoài thực địa.

Lịch sử

Tập tin:US paper to centerfire rounds.jpg

Các loại đạn của Mỹ giai đoạn 1860–1875
(1) Đạn giấy .44 của súng ngắn Colt Army 1860, thời Nội chiến Mỹ
(2) Đạn súng ngắn ổ quay biến cải Colt Thuer .44, được cấp bằng sáng chế năm 1868
(3) đạn điểm hỏa vành (rimfire) đầu phẳng .44 Henry
(4) đạn điểm hỏa vành (rimfire) đầu nhọn .44 Henry
(5) Đạn .45 Colt của Binh công xưởng Frankford, sử dụng hệ thống kích nổ Benét
(6) Đạn .45 Colt-Schofield của Binh công xưởng Frankford, sử dụng hệ thống kích nổ Benét

Tập tin:Festungsmuseum Reuenthal Sonderausstellung Zuleger britische Patronen.JPG

Các dòng đạn lịch sử của Anh

Đạn giấy đã được đưa vào sử dụng từ nhiều thế kỷ trước, với một số nguồn tài liệu ghi nhận sự xuất hiện của chúng từ tận cuối thế kỷ 14 và đầu thế kỷ 15. Các nhà sử học cũng ghi nhận việc các binh sĩ dưới quyền Tuyển hầu tước Christian I xứ Sachsen và con trai ông đã sử dụng loại đạn này vào cuối thế kỷ 16, trong khi kho vũ khí Dresden (Dresden Armoury) đang lưu giữ những minh chứng cho thấy đạn giấy đã được dùng từ năm 1591. Vào năm 1597, Capo Bianco từng viết rằng đạn giấy đã được các binh sĩ Neapolitan sử dụng từ lâu trước đó. Đến thế kỷ 17, việc sử dụng loại đạn này đã trở nên vô cùng rộng rãi. Mẫu đạn năm 1586 bao gồm một lượng thuốc phóng và một đầu đạn được gói gọn bên trong một lớp vỏ giấy. Loại giấy dày cho đến nay vẫn được gọi là "giấy làm vỏ đạn" (cartridge paper) chính là bắt nguồn từ ứng dụng nguyên thủy trong các liều đạn này. Một nguồn tài liệu khác lại khẳng định loại đạn này xuất hiện vào năm 1590, Vào những năm 1600, Vua Gustavus Adolphus của Thụy Điển đã yêu cầu quân đội dưới quyền sử dụng loại đạn gói sẵn này. Lớp vỏ giấy được tạo hình thành một cái ống hình trụ với hai đầu được xoắn lại; đầu đạn nằm ở một đầu, và lượng thuốc phóng đã được định lượng sẵn sẽ đổ đầy phần không gian còn lại.

Kiểu đạn gói này chủ yếu được sử dụng cho các dòng vũ khí quân dụng nạp đầu nòng nhiều hơn là cho mục đích săn bắn thể thao. Khi sử dụng, người lính sẽ xé hoặc dùng răng cắn đứt phần đáy của liều đạn giấy, đổ thuốc súng vào trong nòng súng, sau đó dùng que thông nòng để nện cả lớp vỏ giấy và đầu đạn xuống đáy nòng súng. Đối với loại đạn giấy thời kỳ Nội chiến Mỹ, lớp vỏ giấy theo lý thuyết phải được vứt bỏ, nhưng các binh sĩ thường tận dụng luôn nó để làm đệm làm kín. Để kích nổ liều thuốc phóng, quy trình này đòi hỏi thêm một bước phụ: xạ thủ phải đổ một loại thuốc súng mịn hơn gọi là thuốc mồi vào một cái đĩa nhỏ (pan) trên thân súng để cơ cấu hỏa mai có thể đánh lửa kích nổ.

Tính chất thay đổi liên tục của các cuộc chiến tranh đòi hỏi một loại vũ khí có tốc độ nạp đạn và khai hỏa nhanh hơn, dẫn đến sự ra đời của súng kíp đá lửa (và sau đó là súng trường Baker), trong đó phần đĩa mồi được che đậy bằng một miếng thép có khía dọc. Bộ phận này khi bị đá lửa đập trúng sẽ tạo ra tia lửa và đốt cháy thuốc súng. Trong quá trình nạp đạn, một nhúm thuốc súng nhỏ trích từ chính liều đạn sẽ được đặt vào đĩa mồi để làm mồi lửa, trước khi phần còn lại của liều đạn được nện xuống nòng súng để cung cấp thuốc phóng và đệm làm kín.

Những cải tiến ở giai đoạn sau đã biến phương pháp mồi thuốc thủ công này trở nên lỗi thời. Khi nạp đạn, một phần thuốc phóng từ trong lòng nòng súng sẽ tự động đi qua lỗ thông lửa để lọt vào đĩa mồi, và nó được giữ cố định tại đó nhờ phần nắp đậy cùng búa gõ. Bản mẫu:Cần nguồn chú thích

Bước tiến quan trọng tiếp theo trong công nghệ kích nổ là sự ra đời của hạt nổ bằng đồng (percussion cap). Công nghệ này chỉ bắt đầu được áp dụng phổ biến trên dòng súng kíp quân dụng của Anh (khẩu Brown Bess) vào năm 1842, tức là một phần tư thế kỷ sau khi thuốc nổ nhảy (percussion powder) được phát minh và sau một cuộc thử nghiệm kỹ lưỡng của chính phủ tại Woolwich vào năm 1834. Phát minh đặt nền móng cho sự ra đời của hạt nổ đã được cấp bằng sáng chế cho mục sư Alexander John Forsyth vào năm 1807; cơ chế này sử dụng một loại thuốc mồi nhạy nổ được làm từ Kali clorat, lưu huỳnh và than củi, có khả năng kích nổ thông qua lực va đập. Phát minh này dần được hoàn thiện và đưa vào ứng dụng, ban đầu là cấu trúc hạt nổ bằng thép, sau đó chuyển sang hạt nổ bằng đồng bởi nhiều nhà chế tạo súng cùng các cá nhân trước khi trở thành trang bị quân sự phổ biến gần ba mươi năm sau đó.

Việc cải tiến súng kíp đá lửa quân dụng thành súng hỏa mai sử dụng hạt nổ rất dễ dàng thực hiện bằng cách thay thế đĩa mồi thuốc bằng một núm vú (nipple) có lỗ thông, đồng thời thay thế búa đập giữ đá lửa bằng một búa đập nhỏ hơn, được thiết kế với hốc lõm để khớp với núm vú khi bóp cò. Xạ thủ sẽ đặt một hạt nổ (lúc bấy giờ được chế tạo từ ba phần kali clorat, hai phần fulminat thủy ngân và thủy tinh tán bột) lên núm vú. Hạt nổ được phát minh và áp dụng theo cách này đã dẫn đến sự ra đời của vỏ đạn hiện đại, đồng thời giúp việc áp dụng phổ biến cơ chế nạp đạn từ phía sau cho mọi loại súng trường, súng săn và súng ngắn trở nên khả thi. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể quy trình nạp đạn và mở đường cho các loại vũ khí cầm tay bán tự động và tự động hoàn toàn.

Tuy nhiên, bước tiến lớn này cũng phải trả giá: nó bổ sung thêm một thành phần vào mỗi viên đạn — đó là vỏ đạn — thứ cần phải được loại bỏ trước khi có thể nạp viên đạn tiếp theo. Trong khi súng kíp đá lửa, ví dụ, có thể nạp lại ngay lập tức sau khi bắn, thì việc sử dụng vỏ đạn bằng đồng đã đặt ra các vấn đề về chiết xuất và hất vỏ đạn. Cơ chế của một khẩu súng hiện đại không chỉ phải thực hiện việc nạp và bắn, mà còn phải cung cấp một phương pháp loại bỏ vỏ đạn đã qua sử dụng, quy trình này có thể đòi hỏi thêm nhiều bộ phận chuyển động. Nhiều sự cố trục trặc xảy ra trong quá trình này, hoặc do lỗi không chiết xuất vỏ đạn ra khỏi buồng đạn đúng cách, hoặc do vỏ đạn đã chiết xuất làm kẹt cơ cấu nạp đạn. Các nhà phát minh thế kỷ 19 ban đầu khá ngần ngại chấp nhận sự phức tạp này và đã thử nghiệm với nhiều loại đạn không vỏ hoặc đạn tự tiêu hủy trước khi cuối cùng chấp nhận rằng những ưu điểm của vỏ đạn đồng lớn hơn nhiều so với nhược điểm này.

Đạn tích hợp

Tập tin:Chassepot paper cartridge.jpg

Đạn giấy Chassepot (1866)

Loại đạn tích hợp đầu tiên được phát triển tại Paris vào năm 1808 bởi nhà chế tạo súng người Thụy Sĩ Jean Samuel Pauly, kết hợp cùng người đồng nghiệp người Pháp François Prélat. Pauly đã tạo ra những loại đạn hoàn toàn khép kín đầu tiên: những viên đạn này kết hợp đế bằng đồng với thuốc mồi fulminat thủy ngân tích hợp (phát minh lớn nhất của Pauly), một đầu đạn hình tròn và vỏ làm bằng đồng hoặc giấy. Viên đạn được nạp từ phía sau và kích nổ bằng kim châm. Súng nạp đạn từ phía sau sử dụng kim hỏa đánh lửa trung tâm sau đó đã trở thành một đặc điểm chính của các loại vũ khí cầm tay. Pauly đã chế tạo một phiên bản cải tiến, được bảo hộ bởi bằng sáng chế, vào ngày 29 tháng 9 năm 1812.

Có lẽ không có phát minh nào liên quan đến vũ khí cầm tay lại tạo ra những thay đổi trong nguyên lý chế tạo súng như những thay đổi do "vỏ đạn giãn nở" mang lại. Phát minh này đã hoàn toàn cách mạng hóa nghệ thuật chế tạo súng, được áp dụng thành công cho mọi loại vũ khí cầm tay và tạo ra một ngành công nghiệp mới đầy quan trọng: sản xuất đạn dược. Đặc điểm thiết yếu của nó là ngăn chặn khí thuốc thoát ra từ khóa nòng khi súng được bắn, thông qua một vỏ đạn có khả năng giãn nở chứa sẵn bộ phận kích nổ. Trước phát minh này, súng săn và súng trường thể thao được nạp đạn bằng cách sử dụng các bình đựng thuốc súng và túi hoặc bình đựng đạn chì, đạn viên, đệm làm kín và hạt nổ bằng đồng, tất cả đều phải mang theo riêng biệt. Một trong những vỏ đạn hiện đại hiệu quả đầu tiên là đạn kim hỏa, do nhà chế tạo súng người Pháp Casimir Lefaucheux phát triển vào năm 1836. Nó bao gồm một vỏ đạn mỏng, yếu được làm bằng đồng và giấy, có khả năng giãn nở do lực của vụ nổ. Nó khớp hoàn hảo trong nòng súng, từ đó tạo ra một vòng đệm kín khí hiệu quả. Một hạt nổ nhỏ được đặt ở giữa đế vỏ đạn và được kích nổ nhờ một chiếc kim bằng đồng nhô ra từ bên cạnh và bị búa đập trúng. Chiếc kim này cũng cung cấp phương tiện để rút vỏ đạn ra. Loại đạn này được Lang, ở phố Cockspur, London, giới thiệu tại Anh vào khoảng năm 1845.

Trong cuộc Nội chiến Mỹ (1861–1865), một loại súng trường nạp đạn từ phía sau, khẩu Sharps, đã được giới thiệu và sản xuất với số lượng lớn. Nó có thể được nạp bằng cả đạn cầu hoặc đạn giấy. Sau cuộc chiến đó, nhiều khẩu đã được hoán cải để sử dụng đạn kim loại. Sự phát triển của Smith & Wesson (cùng nhiều công ty khác) đối với các loại súng ngắn ổ quay sử dụng đạn kim loại đã giúp xác lập súng dùng đạn kim loại làm tiêu chuẩn tại Hoa Kỳ vào cuối những năm 1860 và đầu những năm 1870, mặc dù nhiều người vẫn tiếp tục sử dụng súng ngắn ổ quay dùng hạt nổ rất lâu sau đó.

Vỏ đạn kim loại hiện đại

Tập tin:Snider-Martini-Enfield Cartridges.JPG

(Từ trái sang phải): Một viên đạn .577 Snider (1867), một viên đạn .577/450 Martini-Henry (1871), một viên đạn .577/450 Martini-Henry bằng đồng dập đời muộn hơn, và một viên đạn quân dụng đầu tròn .303 British Mk VII SAA Ball.

Tập tin:Fusil Gras M80 1874 metallic cartridge.jpg

Vỏ đạn kim loại của súng trường Fusil Gras mle 1874 thuộc Quân đội Pháp.

Tập tin:8mm Lebel Tarbes-01.jpg

Dòng đạn 8mm Lebel, được phát triển vào năm 1886, là loại đạn sử dụng thuốc súng không khói đầu tiên được chế tạo và đưa vào biên chế chính thức bởi một quốc gia trên thế giới.

Phần lớn các loại vỏ đạn hoàn toàn bằng kim loại thời kỳ đầu đều thuộc kiểu đạn kim hỏa (pinfire) hoặc đạn điểm hỏa vành.

Dòng đạn kim loại điểm hỏa trung tâm đầu tiên được nhà chế tạo súng Jean Samuel Pauly phát minh vào những thập niên đầu của thế kỷ 19. Dẫu vậy, mặc dù đây là mẫu đạn đầu tiên ứng dụng cơ chế bít khí — một tính năng cốt lõi quyết định sự thành công của một viên đạn nạp từ phía sau — Pauly đã qua đời trước khi thiết kế này kịp chuyển đổi sang cơ cấu kích nổ bằng hạt nổ.

Vào năm 1845, một người Pháp tên là Louis-Nicolas Flobert đã phát minh ra loại đạn kim loại hạt nổ rìa đầu tiên trên thế giới. Viên đạn của ông chỉ cấu thành từ một hạt nổ được gắn trực tiếp đầu đạn ở phía trên. Flobert sau đó đã chế tạo ra những khẩu súng mà ông gọi là "súng phòng khách" (parlor gun) để bắn loại đạn này, do các dòng súng trường và súng ngắn này được thiết kế cho mục đích giải trí trong các phòng tập bắn trong nhà của những khu biệt thự lớn. Những viên đạn 6mm Flobert này hoàn toàn không chứa thuốc súng, và thành phần thuốc phóng duy nhất kích đẩy đầu đạn đi chính là hỗn hợp nhạy nổ nằm bên trong hạt nổ. Tại các quốc gia nói tiếng Anh, đạn 6mm Flobert tương đương với hai cỡ đạn .22 BB Cap và .22 CB Cap. Các dòng đạn này có vận tốc đầu nòng tương đối thấp, chỉ rơi vào khoảng 700 ft/s (210 m/s).

Nhà chế tạo súng người Pháp Benjamin Houllier đã cải tiến loại đạn kim hỏa bằng vỏ giấy của Lefaucheux và đăng ký bằng sáng chế tại Paris vào năm 1846 cho mẫu đạn kim hỏa hoàn toàn bằng kim loại đầu tiên có chứa thuốc súng bên trong vỏ đạn. Trong hồ sơ bảo hộ của mình, ông cũng đưa vào các yêu cầu tuyên bố chủ quyền đối với các loại đạn điểm hỏa vành và điểm hỏa trung tâm sử dụng cấu trúc vỏ bằng đồng thau hoặc đồng đỏ. Về sau, Houllier đã thương mại hóa các dòng vũ khí của mình thông qua việc liên kết hợp tác với các nhà chế tạo súng khác là Blanchard hoặc Charles Robert.

Tại Hoa Kỳ, vào năm 1857, mẫu đạn của Flobert đã trở thành nguồn cảm hứng để phát triển cỡ đạn .22 Short, thiết kế chuyên biệt cho mẫu súng ngắn ổ quay sử dụng đạn hạt nổ rìa đầu tiên của Mỹ là Smith & Wesson Model 1. Trước đó một năm, vào năm 1856, súng ngắn ổ quay LeMat đã trở thành dòng vũ khí nạp đạn từ phía sau đầu tiên của Mỹ, nhưng súng lại sử dụng đạn kim hỏa chứ không phải đạn hạt nổ rìa. Xa hơn nữa, một nhân viên cũ của Colt's Manufacturing Company là Rollin White, đã trở thành người đầu tiên tại Mỹ đưa ra ý tưởng khoan thông suốt các buồng đạn của ổ quay để tương thích với đạn kim loại (khoảng năm 1852), với người đầu tiên trên thế giới ứng dụng thiết kế ổ quay khoan thông suốt buồng đạn nhiều khả năng là Lefaucheux vào năm 1845, khi ông phát minh ra một mẫu súng ngắn nhiều nòng (pepperbox) nạp đạn từ phía sau sở hữu các buồng đạn khoan thông. Một nhà sáng chế khác cũng có thể xem là bên tuyên bố chủ quyền cho thiết kế ổ quay khoan thông buồng đạn là một người Pháp tên Perrin, người được cho là đã chế tạo một khẩu súng ngắn nhiều nòng ổ quay khoan thông buồng đạn theo đơn đặt hàng vào năm 1839. Ngoài ra, các bên tuyên bố chủ quyền tiềm năng khác bao gồm Devisme của Pháp vào năm 1834 hoặc 1842, người khẳng định đã chế tạo một khẩu súng ngắn ổ quay nạp đạn từ phía sau trong giai đoạn này (dù tuyên bố của ông sau đó bị tòa án Pháp phán quyết là thiếu bằng chứng), cùng với Hertog & Devos và Malherbe & Rissack của Bỉ khi cả hai đều nộp bằng sáng chế cho súng ngắn ổ quay nạp đạn từ phía sau vào năm 1853. Tuy nhiên, Samuel Colt đã khước từ cải tiến này. White sau đó rời Colt và chuyển sang hợp tác với Smith & Wesson để nhượng quyền bằng sáng chế của mình, và đó là cách mẫu súng S&W Model 1 chính thức ra đời vào năm 1857. Bằng sáng chế này phải đợi đến tận năm 1870 mới chính thức hết hiệu lực, cho phép các đối thủ cạnh tranh của Smith & Wesson bắt đầu thiết kế và thương mại hóa các dòng súng ngắn ổ quay nạp đạn từ phía sau sử dụng đạn kim loại của riêng họ. Những mẫu súng nổi tiếng thời bấy giờ có thể kể đến như Colt Open Top (1871–1872) và Single Action Army "Peacemaker" (1873). Nhưng đối với súng trường, các bằng sáng chế về cơ chế lên đạn bằng đòn bẩy đã không bị cản trở bởi hành vi vi phạm bằng sáng chế của Rollin White, do White chỉ nắm giữ bằng sáng chế liên quan đến ổ quay khoan thông và cơ chế xoay. Nhờ vậy, các dòng đạn hạt nổ rìa cỡ lớn hơn đã nhanh chóng được giới thiệu ngay sau năm 1857, thời điểm cỡ đạn .22 Short của Smith & Wesson lần đầu ra mắt. Một số loại đạn súng trường này đã được đưa vào sử dụng trong cuộc Nội chiến Mỹ, bao gồm các cỡ đạn .44 Henry và 56-56 Spencer (cả hai đều ra đời năm 1860). Dẫu vậy, các dòng đạn hạt nổ rìa cỡ lớn đã sớm bị thay thế bởi đạn điểm hỏa trung tâm, vốn có khả năng chịu áp suất buồng đạn cao hơn một cách an toàn.

Vào năm 1867, Bộ Chiến tranh Anh đã thông qua mẫu vỏ đạn kim loại điểm hỏa trung tâm Eley–Boxer để trang bị cho các khẩu súng trường Pattern 1853 Enfield, vốn được hoán cải thành súng nạp đạn từ phía sau Snider-Enfield theo nguyên lý Snider. Cơ chế này cấu thành từ một khối khóa nòng mở ra bằng bản lề, tạo thành một bệ khóa nòng giả làm điểm tỳ cho viên đạn. Hạt nổ mồi nằm ở phần đế của viên đạn và được kích nổ nhờ một kim hỏa đi xuyên qua khối khóa nòng. Các cường quốc châu Âu khác cũng đã đưa vào biên chế các dòng súng trường quân sự nạp đạn từ phía sau trong giai đoạn từ năm 1866 đến năm 1868, nhưng sử dụng vỏ đạn bằng giấy thay vì kim loại. Mẫu vỏ đạn Eley-Boxer nguyên bản được làm bằng đồng thau cuộn tấm mỏng — đôi khi các viên đạn này có thể bị rách rời khi bắn và làm kẹt khóa nòng bởi phần tàn dư của vỏ đạn bị bung ra. Về sau, loại vỏ đạn điểm hỏa trung tâm dập định hình khối (solid-drawn), được chế tạo từ một miếng kim loại cứng cáp liền khối duy nhất bằng hợp kim đồng kèm phần đế dày hơn, đã được đưa vào sử dụng thay thế phổ biến.

Các dòng đạn điểm hỏa trung tâm sở hữu cấu trúc vỏ bằng kim loại dập định hình khối tích hợp sẵn cơ cấu kích nổ hiện nay được áp dụng gần như phổ biến trên tất cả các biến thể súng trường và súng ngắn hiện đại, phục vụ cho cả mục đích quân sự lẫn săn bắn thể thao.

Khoảng năm 1870, dung sai gia công cơ khí đã cải tiến đến mức vỏ đạn không còn là thành phần bắt buộc để bít kín buồng đốt khi khai hỏa. Các dòng bệ khóa nòng được vát mặt chuẩn xác cũng có khả năng bít kín tương đương và sở hữu chi phí sản xuất kinh tế hơn. Tuy nhiên, những hao mòn vật lý trong quá trình vận hành thực tế đã chứng minh hệ thống này nhìn chung không mang tính khả thi.

Thuật ngữ gọi tên

Tên của bất kỳ dòng đạn nào không nhất thiết phải phản ánh chính xác kích thước của viên đạn hay khẩu súng đó. Tên gọi đơn thuần là một danh xưng đã được chấp nhận và chuẩn hóa. Tổ chức SAAMI (Viện các nhà sản xuất vũ khí và đạn dược thể thao) cùng tổ chức đối trọng của châu Âu (CIP) cùng các thành viên của các tổ chức này là bên đưa ra quy định về tên gọi chính xác cho các dòng đạn.

Việc gọi một viên đạn là một "cỡ đạn" nhất định (ví dụ: "cỡ đạn 30-06") là chưa đầy đủ, vì từ cỡ đạn (caliber) chỉ mô tả đường kính của đầu đạn. Tên đầy đủ chính xác của loại đạn này phải là .30–'06 Springfield. Phần "-'06" biểu thị dòng đạn này được giới thiệu vào năm 1906. Đối với vũ khí thể thao, định nghĩa nhất quán duy nhất của "caliber" là đường kính lòng khương tuyến, và trên thực tế có tới hàng tá loại đạn cỡ .30 độc lập khác nhau tồn tại.

Có sự biến đổi rất lớn trong thuật ngữ gọi tên các dòng đạn. Đôi khi tên gọi sẽ phản ánh các đặc tính khác nhau của viên đạn. Ví dụ, đạn .308 Winchester sử dụng một đầu đạn có đường kính 308/1000 inch và được chuẩn hóa bởi hãng Winchester. Ngược lại, tên đạn nhiều khi không phản ánh bất kỳ điều gì liên quan đến viên đạn theo một cách rõ ràng. Ví dụ, đạn .218 Bee sử dụng một đầu đạn có đường kính 224/1000 inch, bắn qua lòng khương tuyến cỡ .22 in, v.v. Các thành phần "218" và "Bee" trong tên gọi của dòng đạn này không phản ánh gì khác ngoài mong muốn của những bên đã chuẩn hóa viên đạn đó. Nhiều ví dụ tương tự cũng tồn tại, chẳng hạn như: .219 Zipper, .221 Fireball, .222 Remington, .256 Winchester, .280 Remington, .307 Winchester, .356 Winchester.

Trong trường hợp có hai chữ số được sử dụng trong tên đạn, chữ số thứ hai có thể phản ánh nhiều điều khác nhau. Thông thường, chữ số đầu tiên phản ánh đường kính lòng khương tuyến (tính bằng inch hoặc milimét). Chữ số thứ hai phản ánh chiều dài vỏ đạn (tính bằng inch hoặc mm). Ví dụ, đạn 7.62×51mm NATO chỉ đường kính lòng khương tuyến là 7.62 mm và chiều dài vỏ đạn tổng thể là 51 mm, với chiều dài toàn bộ viên đạn là 71.1 mm. Phiên bản thương mại dân dụng của nó là đạn .308 Winchester.

Đối với các dòng đạn thuốc súng đen đời cũ, chữ số thứ hai thường dùng để chỉ lượng thuốc súng, tính bằng đơn vị grain. Ví dụ, đạn .50-90 Sharps có lòng khương tuyến cỡ .50 inch và sử dụng lượng thuốc súng đen định mức là .

Nhiều dòng đạn như vậy được định danh bằng hệ thống ba chữ số (ví dụ: đạn 45–120–3Bản mẫu:Frac Sharps: lòng khương tuyến cỡ .45, 120 grain thuốc súng (đen), vỏ đạn dài 3Bản mẫu:Frac inch). Những lần khác, một hệ thống ba chữ số tương tự lại dùng để chỉ lòng khương tuyến (cỡ nòng), lượng thuốc mồi (grain) và trọng lượng đầu đạn (grain). Viên 45-70-500 Government là một ví dụ tiêu biểu.

Thông thường, tên gọi sẽ phản ánh tên công ty hoặc cá nhân đã chuẩn hóa dòng đạn đó, chẳng hạn như đạn .30 Newton, hoặc một đặc tính nào đó quan trọng đối với cá nhân đó.

Đạn .38 Special trên thực tế có đường kính đầu đạn định mức là (loại có vỏ bọc kim loại) hoặc (loại bằng chì) trong khi vỏ đạn có đường kính định mức là , chính vì vậy súng mới có tên gọi này. Điều này hoàn toàn hợp lý về mặt lịch sử: lỗ khoan xuyên qua các buồng đạn của súng ngắn ổ quay sử dụng hạt nổ cỡ .36 khi hoán cải để hoạt động với đạn kim loại là , và viên đạn được chế tạo để hoạt động trên các khẩu súng ngắn ổ quay đó được gọi tên một cách logic là .38 Colt. Các dòng đạn nguyên bản sử dụng một đầu đạn có nấc đuôi giống như đạn điểm hỏa vành cỡ .22, trong đó đầu đạn có cùng đường kính với vỏ đạn. Các mẫu Colt Army .38 đời đầu có đường kính lòng khương tuyến cho phép một đầu đạn đường kính .357" trượt qua nòng súng. Ổ quay được khoan thẳng suốt từ trước ra sau và không có gờ giảm tốc bên trong. Các phiên bản muộn hơn sử dụng loại đầu đạn bôi trơn bên trong vỏ đạn với đường kính .357" thay vì cỡ .38" nguyên bản, đi kèm với việc giảm đường kính lòng khương tuyến. Sự khác biệt giữa đường kính đầu đạn .38 Special và đường kính vỏ đạn phản ánh độ dày của miệng vỏ đạn (khoảng 11/1000 inch mỗi bên). Dòng đạn .357 Magnum được phát triển lên từ .38 Special. Mẫu .357 được đặt tên để phản ánh đường kính đầu đạn (tính bằng phần nghìn inch), chứ không phải đường kính vỏ đạn. Từ "Magnum" được sử dụng để biểu thị chiều dài vỏ đạn dài hơn và áp suất vận hành cao hơn của súng.

Phân loại

Các dòng đạn được phân loại dựa theo một số đặc tính chính. Một trong những phương pháp phân loại phổ biến là dựa vào vị trí đặt hạt nổ. Các thế hệ đạn đời đầu bắt đầu với kiểu đạn kim hỏa, kế đến là đạn điểm hỏa vành, và cuối cùng là đạn điểm hỏa trung tâm.

Tập tin:Simpified schematic of blowback mechanism with advanced primer ignition.png

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ chế phản lực bắn điểm hỏa sớm sử dụng vỏ đạn có gờ đáy thu nhỏ dạng thắt cổ chai. Thiết kế gờ đáy thu nhỏ cho phép bệ khóa nòng tiến vào bên trong buồng đạn cùng với viên đạn chuẩn bị khai hỏa ngay trước khi viên đạn tiến vào vị trí sẵn sàng bắn.

Một phương pháp phân loại khác mô tả cách định vị viên đạn bên trong buồng đạn. Các dòng đạn có gờ đáy được định vị bằng chính phần gờ nằm gần phần đuôi vỏ đạn; phần gờ này cũng đồng thời được sử dụng để chiết xuất vỏ đạn ra khỏi buồng đạn. Những ví dụ tiêu biểu bao gồm cỡ đạn .22 Long Rifle và .303 British. Đối với loại đạn không gờ đáy, đường kính đuôi vỏ đạn sẽ xấp xỉ hoặc nhỏ hơn đường kính phần thân vỏ đạn. Phần đuôi này sẽ có một rãnh khía (rãnh móc vỏ đạn) để cơ cấu móc đạn có thể rút vỏ đạn ra khỏi buồng đạn. Việc định vị viên đạn trong buồng đạn lúc này sẽ được thực hiện bằng các phương pháp khác. Một số dòng đạn không gờ được thiết kế thắt nhỏ phần cổ vỏ đạn, và chúng được định vị cố định bằng phần vai của vỏ đạn. Một ví dụ điển hình là đạn .30-06 Springfield. Các dòng đạn súng ngắn có thể được định vị bằng chính phần miệng của vỏ đạn bằng đồng. Ví dụ như đạn .45 ACP. Loại đạn gờ đai sở hữu một dải kim loại dày có đường kính lớn hơn nằm gần phần đuôi của vỏ đạn. Một ví dụ là đạn .300 Weatherby Magnum. Một phiên bản cực đoan hơn của dòng đạn không gờ là loại vỏ đạn có gờ đáy thu nhỏ; các mẫu súng ứng dụng nguyên lý phản lực bắn điểm hỏa sớm (API) bắt buộc phải sử dụng loại vỏ đạn này vì vỏ đạn sẽ dịch chuyển trong quá trình khai hỏa (tức là nó không nằm cố định tại một vị trí). Một ví dụ tiêu biểu là đạn 20mm×110RB.

Điểm hỏa trung tâm

Tập tin:Fired rimfire and centerfire casings.jpg

Vỏ đạn điểm hỏa vành (trái) và điểm hỏa trung tâm (phải) sau khi bắn. Kim hỏa của súng bắn đạn điểm hỏa vành tạo ra một vết khía ở mép gờ đuôi; trong khi kim hỏa bắn đạn điểm hỏa trung tâm tạo ra một vết lõm ngay chính giữa hạt nổ.

Một viên đạn điểm hỏa trung tâm sở hữu một hạt nổ nằm ở chính giữa, được cố định bên trong một hốc lõm tại phần đuôi vỏ đạn. Hầu hết các loại vỏ đạn bằng đồng điểm hỏa trung tâm được sử dụng trên toàn thế giới cho mục đích thể thao đều trang bị loại hạt nổ Boxer. Hạt nổ Boxer rất dễ tháo bỏ và thay thế bằng các dụng cụ nạp đạn thủ công tiêu chuẩn, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái sử dụng vỏ đạn.

Một số dòng đạn quân dụng và thể thao do châu Âu và châu Á sản xuất lại sử dụng hạt nổ Berdan. Việc tháo bỏ hạt nổ đã qua sử dụng ra khỏi các vỏ đạn này đòi hỏi phải có dụng cụ chuyên dụng, bởi vì đe hạt nổ (điểm tỳ để hỗn hợp hạt nổ bị ép chặt và kích nổ) là một bộ phận đúc liền khối cấu thành nên vỏ đạn. Do đó, loại vỏ đạn này không có lỗ thông ở chính giữa để dụng cụ tháo hạt nổ có thể đẩy hạt nổ ra từ phía trong giống như cơ chế của hạt nổ Boxer. Trên các vỏ đạn Berdan, các lỗ chớp cháy được bố trí nằm ở các bên của đe hạt nổ. Nếu có dụng cụ và các thành phần linh kiện phù hợp, việc tái nạp đạn cho các vỏ đạn sử dụng hạt nổ Berdan là hoàn toàn khả thi. Tuy nhiên, các loại hạt nổ Berdan lại không sẵn có tại thị trường Mỹ.

Đạn điểm hỏa vành

Tập tin:Rim fire.svg

Sơ đồ cấu tạo của một viên đạn điểm hỏa vành và cơ chế kích nổ của nó

Hệ thống kích nổ bằng điểm hỏa vành từng là một giải pháp rất phổ biến trước khi công nghệ điểm hỏa trung tâm được hoàn thiện. Đối với loại vỏ đạn điểm hỏa vành, lực ly tâm sẽ đẩy hỗn hợp thuốc mồi dạng lỏng vào hốc lõm bên trong của phần gờ được dập gập, quy trình này thực hiện khi nhà sản xuất cho vỏ đạn quay với tốc độ cao, đồng thời gia nhiệt cho vỏ đạn đang quay để sấy khô hỗn hợp thuốc mồi cố định ngay tại chỗ bên trong khoang rỗng được hình thành ở nếp gấp gờ tại chu vi mặt trong vỏ đạn.

Vào giai đoạn giữa đến cuối thế kỷ 19, có rất nhiều thiết kế đạn điểm hỏa vành cùng tồn tại. Ngày nay, chỉ còn lại một số ít loại đạn — chủ yếu dùng cho các dòng súng cỡ nòng nhỏ — là còn được sử dụng rộng rãi và phổ biến. Chúng bao gồm các cỡ đạn .17 Mach II, .17 Hornady Magnum Rimfire (HMR), 5mm Remington Magnum (Rem Mag), .22 (gồm các biến thể BB, CB, Short, Long, Long Rifle) và .22 Winchester Magnum Rimfire (WMR).

Khi so sánh với các loại vỏ đạn điểm hỏa trung tâm hiện đại vốn được sử dụng trên các dòng súng có kết cấu bền chắc nhất ngày nay, các thiết kế đạn điểm hỏa vành hiện tại sử dụng liều thuốc phóng tạo ra áp suất buồng đạn tương đối thấp. Nguyên nhân là do những giới hạn trong thiết kế súng khả thi, vì phần gờ đuôi nhận được rất ít hoặc gần như không có sự nâng đỡ chịu lực từ hai bên của cấu trúc súng. Việc tạo ra sự nâng đỡ như vậy đòi hỏi dung sai cực kỳ khít nghẹt trong thiết kế của buồng đạn, bệ khóa nòng và kim hỏa. Do đó không phải là một phương pháp mang lại tính hiệu quả kinh tế, việc duy trì áp suất liều phóng của đạn điểm hỏa vành ở mức đủ thấp là bắt buộc, sao cho ứng suất tạo ra bởi áp suất buồng đạn không đẩy gờ vỏ đạn ra ngoài và khiến phần gờ này bị phình giãn đáng kể. Bên cạnh đó, phần vách của gờ dập gập vừa phải mỏng lại vừa phải đủ độ dẻo để dễ dàng biến dạng, giúp cú đập của kim hỏa có thể ép nát phần gờ, qua đó kích nổ hỗn hợp thuốc mồi, và quá trình này phải diễn ra mà không làm rách vỏ đạn. Nếu phần gờ quá dày, nó sẽ chống lại sự biến dạng và nếu nó quá cứng, phần gờ sẽ trở nên quá giòn và bị nứt vỡ thay vì biến dạng.

Các dòng đạn điểm hỏa trung tâm hiện đại thường được nạp để đạt áp suất buồng đạn tối đa lên tới . Ngược lại, chưa từng có loại đạn điểm hỏa vành thương mại nào được nạp vượt quá mức áp suất buồng đạn tối đa là . Tuy nhiên, nếu có quy trình thiết kế và sản xuất súng chuẩn xác, hoàn toàn không có lý do căn bản nào ngăn cản việc ứng dụng các mức áp suất cao hơn. Bất chấp mức áp suất buồng đạn tương đối thấp hơn, các dòng đạn magnum điểm hỏa vành hiện đại thường thấy ở cỡ đạn .17 (4.5 mm), .20 (5 mm) và .22 (5.6 mm) vẫn có thể tạo ra động năng đầu nòng tương đương với các dòng đạn điểm hỏa trung tâm cỡ nhỏ hơn.

Ngày nay, cỡ đạn .22 LR (.22 Long Rifle) chiếm phần lớn trong tổng sản lượng đạn điểm hỏa vành được sản xuất. Các viên đạn .22 LR tiêu chuẩn sử dụng một đầu đạn về cơ bản bằng chì nguyên chất được mạ một lớp hỗn hợp điển hình gồm 95% đồng và 5% kẽm. Chúng được cung cấp ở cả hai biến thể siêu thanh và cận thanh, phục vụ cho các mục đích bắn bia thể thao, bắn giải trí và săn bắn. Các hộp đạn này thường được phủ một lớp sáp cứng để kiểm soát tình trạng bám bẩn lòng khương tuyến.

Cỡ đạn .22 LR và các dòng đạn điểm hỏa vành .22 liên quan sử dụng loại đầu đạn có nấc đuôi, trong đó đường kính ngoài của vỏ đạn bằng với đường kính của phần phía trước đầu đạn, và phần phía sau của đầu đạn (phần cắm sâu vào bên trong vỏ đạn) bắt buộc phải có đường kính nhỏ hơn phần thân chính của đầu đạn.

So sánh giữa đạn súng ngắn bán tự động và đạn súng ngắn ổ quay

Phần lớn các dòng đạn súng ngắn ổ quay được thiết kế có gờ đáy ở phần đuôi vỏ đạn. Phần gờ này sẽ tỳ giữ sát vào mép ngoài của buồng đạn trên ổ quay nhằm kiểm soát khoảng cách khóa nòng (ngăn viên đạn bị đẩy quá sâu về phía trước buồng đạn), đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho cơ cấu chiết xuất vỏ đạn hoạt động dễ dàng.

Trong khi đó, hầu hết mọi loại đạn súng ngắn bán tự động kích nổ trung tâm đều thuộc kiểu đạn "không gờ đáy". Thiết kế này có phần gờ đuôi sở hữu đường kính bằng đúng đường kính của thân vỏ đạn nhưng được ngăn cách bằng một rãnh khía chạy dọc theo chu vi ở giữa, làm điểm bám để móc chiết xuất đạn có thể móc giữ và kéo vỏ đạn ra. Một viên đạn "bán gờ" về bản chất là một viên đạn không gờ nhưng có đường kính gờ đuôi lớn hơn một chút so với thân vỏ đạn; còn viên đạn "gờ đáy thu nhỏ" lại sở hữu phần gờ đuôi có đường kính nhỏ hơn thân vỏ đạn. Khoảng cách khóa nòng của tất cả các dòng đạn này được định vị bằng chính phần miệng của vỏ đạn (mặc dù một số cỡ đạn, chẳng hạn như .38 Super, từng có thời kỳ định vị bằng gờ đuôi, nhưng sau đó thiết kế này đã được thay đổi nhằm tối ưu hóa độ chính xác), giúp ngăn viên đạn tiến quá sâu vào bên trong buồng đạn. Một số loại đạn có phần gờ đuôi nhỏ hơn đáng kể so với đường kính thân vỏ đạn, được gọi là thiết kế gờ thu nhỏ; đặc điểm này gần như luôn cho phép một khẩu súng ngắn có thể bắn được nhiều cỡ đạn khác nhau mà chỉ cần thay đổi nòng súng và hộp tiếp đạn.

• Đạn không gờ .380 ACP dùng cho súng ngắn bán tự động
  Đạn không gờ .380 ACP dùng cho súng ngắn bán tự động
• Đạn có gờ .38 Special dùng cho súng ngắn ổ quay
  Đạn có gờ .38 Special dùng cho súng ngắn ổ quay

Thiết kế đầu đạn

Tập tin:Shotgun-shot-sequence-1g.jpg

Góc quay siêu chậm (thời gian phơi sáng 1/1.000.000 giây) hiển thị các viên đạn con và sự phân tách của đệm làm kín (wad) sau khi bắn ra từ một khẩu súng bắn đạn hoa cải (shotgun).

Tập tin:Brenneke.jpg

Một viên đạn slug Brenneke cỡ 12-gauge

Tập tin:Bean bag round close up.jpg

Hai góc nhìn của một viên đạn túi đậu (bean bag round) nguyên vẹn và một góc nhìn cận cảnh phần đầu đạn

Tập tin:7.7 mm Japanese navy.jpg

Mẫu cắt lớp hiển thị viên đạn có gờ đáy 7.7mm của Hải quân Nhật Bản được bắn bởi các dòng súng máy Kiểu 92 và Kiểu 97 — các phiên bản sao chép thiết kế của Vickers và Lewis. Cỡ đạn này hoàn toàn có thể sử dụng hoán đổi tương thích với đạn .303 British.

• Một viên đạn shotgun được nạp nhiều viên "đạn con" bằng kim loại, vốn là những đầu đạn nhỏ, nhìn chung có dạng hình cầu.
• Đạn slug: Một đầu đạn đặc liền khối duy nhất được thiết kế để bắn từ súng săn.
• Đạn dùi cui (baton round): một loại đầu đạn nhìn chung không gây tử vong được bắn từ súng chống bạo động.
• Đầu đạn súng trường/súng ngắn (Bullets)
  • Đạn xuyên giáp (AP): Một đầu đạn cứng được làm từ hợp kim thép hoặc vonfram sở hữu kiểu dáng thuôn nhọn, thường được bao phủ bởi một lớp chì mỏng và/hoặc một vỏ bọc bằng đồng đỏ hoặc đồng thau. Lớp chì và vỏ bọc này nhằm mục đích ngăn ngừa tình trạng mài mòn lòng nòng súng gây ra bởi các vật liệu cấu thành phần lõi cứng. Đạn AP đôi khi kém hiệu quả hơn đạn FMJ khi bắn vào các mục tiêu không bọc giáp. Điều này có liên quan đến việc giảm xu hướng đảo hướng (lật ngang sau khi va chạm) của các đầu đạn AP.
  • Đạn vỏ bọc kim loại hoàn toàn (FMJ): Được chế tạo với phần lõi chì bao bọc xung quanh bởi một lớp vỏ hoàn chỉnh bằng đồng thau, đồng đỏ hoặc thép mềm. Những đầu đạn này thường mang lại rất ít khả năng biến dạng hoặc mở rộng nở hoa để tối ưu hiệu suất sát thương mục tiêu, nhưng đôi khi vẫn xảy ra hiện tượng đảo hướng (lật ngang). Bất chấp tên gọi của nó, một đầu đạn FMJ điển hình vẫn có phần đế lõi chì bị hở ra, phần này không thể nhìn thấy khi viên đạn còn nguyên vẹn.
  • Đạn an toàn Glaser: Cấu trúc vỏ bọc đồng được đổ đầy đạn chì con (birdshot) và được che phủ bởi một nắp đầu đạn bằng polymer dập khía. Khi va chạm vào mô thịt, đầu đạn được thiết kế để vỡ vụn, khiến các viên đạn chì con bắn tóe ra như một mô hình súng săn thu nhỏ.
  • Đạn đầu lõm có vỏ bọc (JHP): Ngay sau khi phát minh ra đạn JSP, Binh công xưởng Woolwich ở Anh đã thử nghiệm sâu hơn thiết kế này bằng cách tạo ra một lỗ khoét hoặc khoang lõm ở mũi đầu đạn trong khi vẫn giữ nguyên phần lớn biên dạng bên ngoài. Những đầu đạn này về mặt lý thuyết có thể biến dạng nhanh hơn và mở rộng sang một đường kính lớn hơn so với đạn JSP. Trong ứng dụng phòng thân, đã có những lo ngại dấy lên về việc liệu quần áo, đặc biệt là các chất liệu dày như vải denim, có thể làm tắc nghẽn khoang lõm của đầu đạn JHP và dẫn đến các sự cố không thể nở hoa mở rộng hay không.
  • Đạn đầu mềm có vỏ bọc (JSP): Vào cuối thế kỷ 19, Quân đội Ấn Độ tại Binh công xưởng Dum Dum, gần Kolkata, đã phát triển một biến thể từ thiết kế FMJ với phần vỏ bọc không che phủ hết mũi của đầu đạn. Phần mũi bằng chì mềm được phát hiện là có khả năng mở rộng nở hoa trong mô thịt trong khi phần vỏ bọc còn lại vẫn giúp ngăn ngừa tình trạng bám bẩn chì trong lòng nòng súng. Đạn JSP mang đặc tính dung hòa giữa FMJ và JHP. Dòng đạn này mang lại khả năng xuyên phá tốt hơn JHP nhưng sở hữu các đặc tính đường đạn ngoại biên tốt hơn FMJ.
  • Đạn chì mũi tròn (RNL): Một đầu đạn bằng chì hoàn toàn không có vỏ bọc. Mặc dù phần lớn đã bị thay thế bởi đạn có vỏ bọc kim loại, thiết kế này vẫn phổ biến đối với các dòng đạn súng ngắn ổ quay đời cũ. Một số thợ săn ưa chuộng các dòng đạn mũi tròn khi đi săn trong các bụi rậm vì họ tin tưởng một cách sai lầm rằng loại đầu đạn này ít bị lệch hướng hơn so với đạn mũi nhọn (spitzer bullet), bất chấp thực tế là niềm tin này đã nhiều lần được chứng minh là không đúng. Vui lòng tham khảo tạp chí American Rifleman.
  • Đạn chì mũi phẳng (FNL): Tương tự như đạn chì mũi tròn, nhưng có phần mũi được làm phẳng. Phổ biến trong bộ môn bắn súng phong cách cao bồi và các liều đạn bắn giải trí.
  • Đạn vỏ bọc kim loại toàn phần (TMJ): Xuất hiện trên một số dòng đạn của hãng Speer, đầu đạn TMJ có phần lõi chì được bao bọc hoàn toàn và liền mạch trong lớp vỏ bọc bằng đồng thau, đồng đỏ hoặc kim loại vỏ bọc khác, bao gồm cả phần đế. Theo tài liệu của Speer, thiết kế này ngăn chặn khí thuốc phóng nóng làm bốc hơi chì từ phần đế đầu đạn, giảm thiểu lượng chì phát thải ra môi trường. Hãng Sellier & Bellot cũng sản xuất một phiên bản tương tự mà họ gọi là TFMJ, với một nắp đậy riêng biệt làm bằng vật liệu vỏ bọc ở phần đuôi.
  • Đạn Wadcutter (WC): Tương tự như đạn FNL, nhưng có dạng hình trụ hoàn toàn, trong một số trường hợp có một độ lõm nhẹ ở phần mũi. Đầu đạn này có tên gọi bắt nguồn từ sự phổ biến của nó trong các bài bắn bia thể thao, bởi vì kiểu dáng hình học này giúp cắt các lỗ tròn rất gọn gàng trên bia giấy, giúp việc tính điểm trở nên dễ dàng và chính xác hơn, và vì nó thường cắt một cái lỗ lớn hơn so với đầu đạn mũi tròn, một phát bắn trúng cùng tâm điểm có thể chạm vào vòng nhỏ tiếp theo và do đó đạt điểm số cao hơn.
  • Đạn Semi-wadcutter (SWC): Thiết kế giống hệt với WC nhưng được bổ sung thêm một phần mũi hình nón phẳng hoặc mũi vuốt tròn có đường kính nhỏ hơn ở phía trước. Dòng đạn này sở hữu các ưu điểm tương tự dành cho xạ thủ bắn bia nhưng dễ nạp đạn vào súng hơn và hoạt động tin cậy hơn trên các dòng súng bán tự động. Thiết kế này cũng tỏ ra vượt trội đối với một số ứng dụng săn bắn.
  • Đầu đạn hình nón cụt (Truncated cone): Còn được gọi là đạn mũi phẳng đuôi tròn, v.v. Thuật ngữ mô tả cho các thiết kế đầu đạn đúc thương mại hiện đại điển hình.

Các Công ước La Hay năm 1899 nghiêm cấm việc sử dụng các loại đầu đạn có khả năng mở rộng nở hoa chống lại lực lượng quân đội của các quốc gia khác. Một số quốc gia chấp nhận điều này như một lệnh cấm tuyệt đối đối với việc sử dụng đầu đạn nở hoa chống lại bất kỳ ai, trong khi những quốc gia khácBản mẫu:Efn vẫn sử dụng đạn JSP và HP chống lại các lực lượng phi quân sự chẳng hạn như những kẻ khủng bố và tội phạm nguy hiểm.