AR15 - Lauflänge und Gassysteme

AR15 sind in jedem Anwendungsbereich der Langwaffen verbreitet und kommen in vielen verschiedenen Variationen vor. Gemein haben sie alle, dass sie Direct Impingement Systeme sind, also direkte Gasdrucklader. Um die Waffe nach dem Schuss wieder feuerbereit zu machen, wird ein Teil der Treibgase abgeleitet und genutzt, um den Verschluss zu entriegeln und die abgeschossene Hülse auszuwerfen. Die Verhältnisse dieses Gassystems nehmen maßgeblich Einfluss auf das Schussverhalten der Waffe. Es ist nachvollziehbar, dass das Gassystem so abgestimmt sein muss, dass eine zuverlässige Funktionsweise der Waffe gewährleistet ist. Weiterhin wird durch die Auslegung des Gassystems auch der Verschleiß und das Schussgefühl beeinflusst. Letzteres ist der Grund, weshalb gerade im Sport einstellbare Gasabnahmen beliebt sind, um das Rückstoßverhalten der Waffe perfekt auf den Schützen anzupassen.

Bevor wir aber mit einstellbaren Gasabnahmen die Waffe feinabstimmen, wollen wir zunächst einmal die Grundlagen erarbeiten und eine Basis für uns schaffen, die gut funktioniert. Eine wichtige Größe in der Auslegung des Gassystems ist die Dwell Time (Verweilzeit). Die Dwell Time gibt die Zeit an, die das Geschoss benötigt, um den Weg von der Gasabnahme bis zur Mündung zurückzulegen. In dieser Zeit hat das Gas Zeit, um durch die Gasabnahme zu strömen, den Verschluss zu entriegeln und genug Energie auf den Verschluss zu übertragen, um diesen vollständig nach hinten zu beschleunigen. Ist die Dwell Time zu gering, also der Weg zwischen Gasabnahme und Mündung zu kurz, kommt es zu Funktionsstörungen und die Waffe lädt nicht zuverlässig nach. Ist der Abstand deutlich größer als nötig, kommt es zum "Overgassing". Das bedeutet, dass zu viel Gas abgeleitet wird, was zu unruhigem Schussverhalten führt, zu höherem Verschleiß durch die hohe Verschlussgeschwindigkeit und überschüssigem Gas, das dem Schützen ins Gesicht strömt. 

Aus der Entwicklung der verschiedenen AR15 Modelle haben sich vier Standard-Positionen für die Gasabnahme ergeben. Die Pistol-Variante, die bei 4" ansetzt, das Carbine-System bei 7", das Mid-Length-System bei 9" und Rifle-Length bei 12". Die Pistol-Variante kommt üblicherweise bei Läufen unter 10" zum Einsatz. Ab 10" wird das Carbine-System eingesetzt, welches dem System des M4 Carbine entspricht. Entsprechend gibt es häufig auch 14,5" Läufe mit Carbine-Gasabnahme. Das Mid-Length-Gas-System ist klassisch für 16" AR15. Ab 18" wird das Rifle-Gas-System genutzt, welches aus der Zeit der langen M16 Modelle stammt. Natürlich sind diese Kombinationen nicht in Stein gemeißelt und andere Kombinationen können durchaus Sinn ergeben und funktionieren. Wie gut welche Kombinationen funktionieren können und warum, möchte ich im Folgenden an einem Beispiel diskutieren.

Bei kurzen Läufen bis 12,5" steht die Führigkeit im Vordergrund, da die kurzen Gewehre eher in engen Umgebungen zum Einsatz kommen sollen. Der Anwendungsbereich liegt hier in der Nahdistanz, weshalb die ballistische Kurve hier in den Hintergrund tritt. Wie wir später sehen werden, wird der Einfluss der Mündungsgeschwindigkeit erst ab einer Entfernung von über 100 m relevant. Wichtiger ist im Kontext der kurzen Läufe die Mündungsenergie, um eine gute Wirkung auf das Ziel zu haben. Hier bietet das Inkaufnehmen von einigen Zoll Lauflänge eine deutliche Steigerung der Mündungsenergie, wobei die Führigkeit verhältnismäßig gering leidet - ausgehend von einem 8" oder 10" Lauf, der auf 11,5" oder 12,5" verlängert wird. 

Für AR15, die auf Distanzen bis 300 m oder weiter genutzt werden sollen, werden typischerweise Läufe mit 16" oder 18" verwendet. Durch die höhere Mündungsgeschwindigkeit wird eine flachere Flugbahn erreicht, was zu geringerem Geschossabfall führt. Abbildung 3 zeigt den Geschossabfall bei verschiedenen Lauflängen bei ansonsten gleichen Bedingungen einer .223 Rem mit 55 gr und Mündungsgeschwindigkeiten, wie sie bereits in Abbildung 2 simuliert wurden. Bei Entfernungen bis 300 m passt die Treffpunktverlagerung bei gleichem Haltepunkt und Lauflängen von 20" bis 11,5" in die A-Zone eines Standard IPSC Targets. Ob für die Rifle Division ein 16" oder 18" Lauf verwendet wird, ist demnach praktisch irrelevant. Was einen Unterschied macht, ist aber das Schussgefühl. In 16" Systemen werden häufig Mid-Length Gas Systeme verwendet, während 18" Systeme das Rifle System nutzen. Anhand von Abbildung 4 soll der Einfluss der Lauflänge und des Gassystems auf das Schussgefühl und die Zuverlässigkeit diskutiert werden.

Wie in Abbildung 2 gezeigt, nimmt der Druck im Lauf mit dem Geschossweg ab. Die zur Beschleunigung des Verschlusses genutzte Kraft ist direkt vom Druck abhängig (Druck = Kraft / Fläche). Je höher der Druck bei der Gasabnahme ist, desto stärker wird der Verschluss beschleunigt, was zu einer höheren Verschlussgeschwindigkeit und Belastungsspitzen führt. Diese Impulse spürt der Schütze, weshalb eine Rifle-Length-Gasabnahme als besonders angenehm zu schießen empfunden wird. Diese werden typischerweise ab einer Lauflänge von 18" eingesetzt, wobei die Gasabnahme bei 12" erfolgt. Logischerweise wäre eine Gasabnahme bei 12" auch bei 16" Läufen denkbar, oder sogar bei 14,5". Hier kommen wir zur Dwell Time, also der Zeit, die das System hat, um zu öffnen, bzw. die Zeit, die das Geschoss benötigt, um von der Gasabnahme bis zur Mündung zu gelangen. Sobald das Geschoss den Lauf verlässt, sinkt der Druck im Lauf fast schlagartig auf Atmosphärendruck. Entsprechend wirkt keine Kraft mehr auf das Gassystem, und der Nachladeprozess wird nicht weiter angetrieben. Für eine reibungslose Funktion ist es also Voraussetzung, dass der Verschluss ausreichend kinetische Energie aufgenommen hat, bevor das Projektil den Lauf verlässt.

Für eine funktionierende Dwell Time werden verschiedene Bereiche genannt, wobei die angegebene Spanne von min. 0,12 ms bis max. 0,18-0,20 ms reicht. Klassisches Beispiel für eine sehr geringe Dwell Time ist ein 10" AR15 (z.B. Mk18). Die Gasabnahme erfolgt bei 7". Die Dwell Time beträgt nach GRT ca. 0,11 ms, bei einem Druck von 2230 bar. Grundsätzlich gibt es unzählige Beispiele, die die Funktion von 10" AR15 belegen, es wird jedoch auch häufig berichtet, dass nicht jede Munition reibungslos funktioniert. Daher scheint eine Dwell Time unter 0,12 ms nicht optimal zu sein. Ähnliche Konfigurationen sind 16" Läufe mit einer Rifle-Gasabnahme. In diesem Fall wird unter den angenommenen Bedingungen eine Dwell Time von 0,12 ms erreicht, wobei der Druck 900 bar geringer ist. Die Dwell Time liegt am unteren Ende des angenommenen Funktionsbereichs, es wird aber aufgrund des geringeren Drucks ein deutlich größerer Querschnitt der Gasabnahme notwendig sein, um die Funktion sicherzustellen. Liegt die Gasabnahme relativ weit von der Mündung entfernt, liegt die Dwell Time über 0,20 ms. In diesem Extremfall ist die Funktion durch exzessive Gasabnahme sichergestellt. Häufig findet man dafür den Begriff "overgased". Beispiele sind 14,5" Läufe mit Carbine-Gasabnahme oder 16" Läufe mit Mid-Length-Systemen. Nachteil dieser Systeme ist das Ausströmen überschüssiger Gase in Richtung des Schützen. Natürlich führt eine längere Beschleunigung auch zu einem höheren Verschluss, wobei der Effekt mit abnehmendem Druck ebenfalls abnimmt. Ein schnellerer Verschluss führt auch zu einem unruhigeren Schussgefühl.