この記事の要約：
- AR-15のDI方式はガスを直接ボルトキャリアへ導き、軽量で反動が少ないが汚れに弱い。
- ピストン方式は作動部が汚れにくく信頼性が高いが、重量増やリコイル増がデメリット。
- それぞれに長所と短所があり、用途や設計によって最適な方式が異なる。
AR-15やM16/M4といった自動・半自動ライフルの作動機構は理解が難しい部分です。
本記事では、代表的なダイレクト・インピンジメント方式（DI方式）とショートストロークピストン方式の基本構造と違いを図解を交えてわかりやすく解説しています。
ガスの流れがどのようにボルトキャリアを作動させるのか、その仕組みを理解したい方に向けた内容です。
ダイレクト・インピンジメント方式（DI方式）とは？
ダイレクト・インピンジメント方式とは、「ダイレクト・ガス・インピンジメント」とも呼ばれます。
直訳すると「ガス（Gas）が直（Direct）に衝突（Impingement）する」という意味で、発射の際に発生した高圧ガスをガスチューブ内に通し、ボルトキャリアに衝突（噴射）させてボルトを後退させる作動方式です。
AR-15の内部はこのようになっています。
銃身の上に配置されたガスチューブ（銀色のパイプ）の内部をガスが通り、ボルトキャリア内部に入ります。
ボルトは薬室を閉鎖し、ボルトキャリアはボルトの回転を制御してボルトのロックや解除を行う役割があります。
ボルトキャリアの内部にはボルトが収まっており、ボルトの内部にはファイアリングピン（撃針）が貫通しています。
画像のボルトの隣にはT字型のパーツが直立していますが、これがカムピン（Cam Pin）です。
カムピンはボルトキャリアの外側からボルトに向かって差し込まれ、カムピンに空いた穴をファイアリングピンが貫通することでカムピンが抜けなくなります。
この画像は上から順番にガスが侵入した際の動作を三段階で表しています。
- ガスチューブから送られたガスは、ボルトキャリアの内部を満たします。
- ボルトの後部にはピストンリングがあり、ガスがボルトの前方に抜けないように密閉されています。
- このとき、ボルトはロックされているので動きません。
- ボルトキャリア内部の圧力が高まると、ボルトキャリアが圧力に押されて後退を始めます。
- ボルトキャリアが後退すると、カムピンがボルトを回転させます。
- ボルトが回転しボルトのロックを解放すると、ボルトキャリアとボルトは同時に後退します。
ボルトキャリアにはカムピンが差し込まれており、その周囲は斜めにカットされた構造になっています。このため、ボルトキャリアが後退を開始すると、カムピンがその斜面に沿って移動し、ボルトは回転運動を始めます。 この回転によってボルトヘッドのロッキングラグが解除され、ボルトが後退可能な状態になります。
つまり、カートリッジがボルトを直接押し込んでもボルトは後退しませんが、ボルトキャリアが後退することで初めてボルトが後退できるようになる仕組みです。
また、AR-15 のダイレクト・インピンジメント方式について「内部でピストンが前後に動いている」と誤解されることがありますが、実際にはピストンは固定されており、前後に動作しているのはシリンダーに相当するボルトキャリアの方です。 この固定ピストンは、ボルトキャリアの後退とボルトの回転動作を実現するために存在しています。
ショートストロークピストン方式とは？
単純に、短い移動距離を持つピストンを「ショートストロークピストン」と呼び、AK-47に利用されているような長い移動距離を持つピストンを「ロングストロークピストン」と呼びます。
AR-15系で使用されるピストンはショートストロークピストンがポピュラーです。
銃身内のガスをガスシリンダーに引き込み、ピストンの後退によってオペレーティングロッドをボルトキャリアに衝突させることでボルトを後退させています。
この方式はガスをレシーバー内部に引き込まないため、レシーバー内部の汚れを軽減でき、汚れによる作動不良を抑える効果があります。
レシーバー内部にカーボンが溜まると、ボルトキャリアやボルトの動きに抵抗となるうえ、マガジンから薬室に装填される弾薬の動きを妨げてジャムの原因となることがあります。
ロングストローク vs ショートストローク
AR-15ではショートストロークピストン方式が注目されますが、なかにはロングストロークピストンを持つAR-15も存在します。
画像の上がAK-47用、下がAR-15用で、どちらも同じロングストロークピストン方式です。
さて、ここで気になるのは、「ショートストロークとロングストローク、性能が良いのはどっち？」でしょうか。
これらを単純に優劣で比較するのではなく、設計思想と用途の違いとして理解することが重要です。
両方式はそれぞれ異なる特性を持ち、求める性能によって最適解が変わります。
ロングストロークピストン
ロングストローク方式は、AK 系に代表されるように、高い信頼性と悪環境下での安定した作動が最大の特徴です。
ピストンとボルトキャリアが一体で動作するため、可動部の慣性が大きく、汚れや潤滑不足に対して強い耐性を示します。
「最も信頼性の高い作動方式の一つ」と評価されることが多い一方、可動部が重いことから、反動の戻りが大きく、射撃時のコントロール性や精度では不利になる場合があります。
ショートストロークピストン
一方、ショートストローク方式は SIG MCX や SCAR、AR 系ピストンモデルなどに採用されており、反動の軽さと射撃精度の高さが評価されています。
ピストンが短距離のみ動いてエネルギーを伝達するため、ボルトキャリアの動きが安定し、射撃時の振動が抑えられます。「コントロール性と精度に優れる方式」とされることが多いものの、構造が複雑になりやすく、汚れに弱い設計も存在するため、信頼性は銃ごとに差が出やすい傾向があります。
総合すると、次のように整理できます。
ロングストロークは信頼性と耐久性に優れ、ショートストロークは精度とコントロール性に優れます。
そのため、「どちらが性能的に優れているか」は使用環境や求める特性によって異なり、絶対的な優劣は存在しません。
まとめ
本記事では、AR-15に採用されるダイレクト・インピンジメント方式とピストン方式について、構造と作動原理の違いを整理してきました。
DI方式は軽量で反動が抑えやすい点が特徴であり、取り回しを重視する用途に適しています。一方、ピストン方式は作動部が汚れにくく、高い信頼性を確保しやすい点が強みです。ただし、重量やリコイルの増加といった側面も無視できません。
これらの特徴を理解したうえで、用途や重視する性能に合わせて最適なガスシステムを選択することが重要です。
