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虽然美军对Ｍ１６步枪进行了多次改进，但Ｍ１６仍然存在许多不尽人意之处。例如野战分解比较复杂；全枪较长，机动性较差；加粗枪管会提高性能，但影响到Ｍ２０３榴弹发射器不能挂装而只好使用只加粗护木的以前的枪管；三发点射机构设计不佳，每发射３发凸轮转动一圈，如果中断射击停止的位置不同，再次扣动扳机的扳机力就不一样，以致影响单发射击精度等等。其中一个重要问题就是枪机太轻而导致的惯性小，容易出现后坐不到位或复进不到位的故障，尤其是在泥水或风沙等恶劣环境中受影响最大。
在黛米摩尔主演的电影《Ｇ·Ｉ·Ｊａｎｅ》中海豹队员在Ｍ１６的枪口上套上避孕套的情节并不是虚构。Ｍ１６的使用说明书上也说明枪管进水后不能立即射击，这是因为Ｍ１６的导气管太长太细，如果进水就会影响到自动射击。如果士兵需要携枪潜水，一个最实用也是最基本的解决方法就是在枪口上紧紧地套上避孕套。
不过，Ｍ１６枪族在海湾战争的沙漠环境中表现得非常可靠。
１９８７年９月底，美国陆军提出了“美国陆军轻武器总规划”，Ｍ１６Ａ２作为单兵武器至少要装备到１９９４年。在１９８９年开始的ＡＣＲ（先进战斗步枪）计划的目的之一就是寻求Ｍ１６Ａ２的替代品。但由于没有一个ＡＣＲ的参与竞争者能达到综合性能比Ｍ１６Ａ２还好的要求，这个计划最终被取消。
现在美军已经抛弃了一些人所主张的“轻武器万能论”，肯定了单兵武器并不是单独作战的，而是主要对付有生目标、轻型车辆和防御工事内的敌人。至于轻装甲目标和低速空中目标则由其他专门武器对付。
M16A2的改进型…M16A3的诞生
进入１９９０年代，由于ＡＣＲ计划夭折，美国军方已经看不到依靠现有技术为士兵提供革命性的制式步枪，所以他们倾向于对原有武器进行修改，于是这样就出现了Ｍ１６Ａ２的改进型Ｍ１６Ａ３。
柯尔特公司的ＡＣＲ方案是在Ｍ１６Ａ２的基础上作出改进，设计出新的伸缩枪托，新的握把，新的护木，新的枪口制退器和发射双头弹，并且取消提把，这个方案提出的相当保守，当时就有人称其为Ｍ１６Ａ３。
Ｍ１６Ａ３的设计保留Ｍ１６Ａ２的基本特征不变，只是作少量的改进，其基本宗旨是大幅度地提高射击精度，并没有打算采用任何高新技术，因此军方最初的打算是在三年内（１９９３年至１９９５年）内广泛装备Ｍ１６Ａ３。Ｍ１６步枪本身并没太大改进的余地，其主要的发展潜力在于采用新型的光学瞄准镜和夜视仪等瞄准系统。
当时Ｍ１６Ａ３的计划是在借鉴一种为Ｍ１６Ａ２开发的名为“ＳＥＲＦＳ”系统的护木（和现在的ＫＡＣ生产的ＲＩＳ护木类似），在增设的Ｍ１９１３标准导轨上可选择地安装新型的瞄具。其具体方案是这样的：在Ｍ１６上下左右各设一个导轨，取消Ｍ１６机匣上方的提把，上方的导轨从机匣上方延伸至枪管前端；前护木下的导轨上安装折叠式小握把，或安装Ｍ２０３榴弹发射器；其他的导轨可以安装激光瞄准器、光学瞄准具等。Ｍ１６Ａ３更换安装了铝合金制的“ＳＥＲＦＳ”系统后重量比Ｍ１６Ａ２减轻０．２３ｋｇ。但当时因经费紧张，估计只能为每个步兵班配备３～４支Ｍ１６Ａ３。据传当时美国陆军军械、弹药和化学司令部已经与Ｍ１６Ａ２的生产商签订了２７１０万美元的合同，对６４７２５支Ｍ１６Ａ２枪进行改进。
Ｍ１６Ａ２生产商ＦＮＭＩ的Ｍ１６Ａ３改进计划，被称为“ＦＩＲＭ—Ｍ１６”。同的改装也可以在Ｍ４上实现，被称为“ＦＩＲＭ—Ｍ４”。ＦＩＲＭ除了瞄准镜座导轨外，还增加了一个新的消焰器。由于美军不会装备ＭＩＲＭ—Ｍ１６，所以ＦＮＭＩ只能直接向使用者推销“ＦＩＲＭ”的配件。到了１９９０年代中期，各媒体上始终没有关于Ｍ１６Ａ３定型的报道。除了关于美军特种部队和快速反应部队大量装备Ｍ４卡宾枪的报道外，通过各类新闻片断中看到在世界各地奔波的美军手上仍然拿着的是Ｍ１６Ａ２枪，或者是根本就没有必要花那么多的钱改装一支专门安装先进瞄准具的Ｍ１６Ａ３，只需要直接在Ｍ１６Ａ２上安装瞄准具就可以了。到了１９９７年１１月，美国陆军开始全面换装制式步枪，但接任的却不是Ｍ１６Ａ３，而是Ｍ４系列卡宾枪。
后来，一些被认为是传说中的Ｍ１６Ａ３和Ｍ１６Ａ４的实物图片出现了。Ｍ１６Ａ３的外形和１９９０年代初的设想相差甚远，它的改进仅仅是将固定的提把改为整合Ｍ１９１３导轨的平顶型机匣的结构（即和Ｍ４Ａ１相同），其他方面则是完全保留了Ｍ１６Ａ２的特征，不过Ｍ１６Ａ３能全自动射击，这一点和Ｍ１６Ａ１一样。相比之下，Ｍ１６Ａ４的改进则较大，除了把Ｍ１６Ａ３的护木改为ＫＡＣ公司生产的ＲＩＳ护木套件（和ＳＯＰＭＯＤ Ｍ４／Ｍ４ ＣＱＢＷ相同）外，还对发射机构作出了很大的改进以提高其可靠性能。到２００２年底，海军陆战队正式宣布采用Ｍ１６Ａ４。
改进火控系统…M16A4的出现（1）
在美国陆军全面装备Ｍ４／Ｍ４Ａ１以后，美国海军陆战队也宣布全面装备Ｍ４／Ｍ４Ａ１，以代替其原来使用的Ｍ１６Ａ２。在２００２年下半年，经过一番辩论后，美国海军陆战队司令Ｊａｍｅｓ Ｊｏｎｅｓ将军通过《海军陆战队时报》正式宣布，美国海军陆战队经过２年的测试和评比，最终决定放弃全面换装Ｍ４而装备Ｍ１６Ａ４，装备时间从年底开始。但海军陆战队实际上也没有全面装备Ｍ１６Ａ４，机械化部队仍然把Ｍ４作为主要武器。
尽管Ｍ４／Ｍ４Ａ１在步兵战斗的射程内已经有足够的精确，但海军陆战队还是决定选择射程更远的Ｍ１６Ａ４。为什么海军陆战队会走回头路，重新选择２０英寸长的枪管呢？与阿富汗的战争说明了海军陆战队的选择原因：ＳＳ１０９／Ｍ８８５弹在阿富汗战场上表现出缺乏杀伤力，特别是在使用Ｍ４或Ｃ８卡宾枪发射时，ＳＳ１０９／Ｍ８８５要达到有效杀伤力、命中目标时的弹头速度必须在７３２ｍ／ｓ以上，弹头以这个速度穿过一段距离后开始偏转，偏转时就会造成较大的创伤。而Ｍ４／Ｍ４Ａ１的初速较低，创伤效果不理想，致使有些部队在战争中采用比较重的商业用比赛弹头，以提高终点弹道性能，更有些部队建议采用新的枪弹。
然而，海军陆战队仍然是以Ｍ１６Ａ２为主要武器，直到２００３年伊拉克战争开战前，才紧急运送了３１０００把Ｍ１６Ａ４到伊拉克战场。开战后，有更多的Ｍ１６Ａ４送到科威特，但由于部队已经开拔前线，结果直到正面战斗结束前这些枪一直都是留在科威特。由于数量不足，主要是作为ＳＡＭ（班组精确射手）步枪，而陆军的第三步兵师这时早已全面换装了Ｍ１６Ａ４。
Ｍ１６Ａ４是在Ｍ４Ａ１卡宾枪之后大约一年推出的，两者的工作原理相同，结构也基本相似，许多部件还可以通用。它是将枪械作为一个模块、火控系统作为一个模块来设计的。瞄具采用了许多的新技术，但枪械本身的改进也不是很多。机匣为平顶式，上端有Ｍ１９１３瞄准镜导轨。枪机和其他Ｍ１６系列一样有特富龙润滑涂层，以提高可靠性。重型枪管上刻有适用的枪弹、膛线形成的数字。枪管护木内侧装有铝制的隔热屏。提把也可拆卸。固定式枪托后部可装擦拭工具。
Ｍ１６系列在３发点射和连发上来回变化，Ｍ１６Ａ２由连发改为３发点射，Ｍ１６Ａ３又改成了连发，如今到Ｍ１６Ａ４又成了３发点射。Ｍ１６Ａ４上的单发／点射机构也是传统的技术。
Ｍ１６Ａ４改进最大的地方就是火控系统。由于技术和功能的进步，现在瞄具已被火控系统这个名词所代替。在Ｍ１６Ａ４上，火控系统是作为一个模块来设计的，以便能根据技术发展的状况来不断改进。其在传统技术上可以说是没有大的突破，基本上是倾向于通过提高火控系统的能力来提高武器的性能。Ｍ１６Ａ４对这一模块的重视充分体现了这一点，这也是武器改进的一个重要途径。目前Ｍ１６Ａ４的光学瞄具包括ＡＮ／ＰＥＱ—５激光指示器、全息衍射镜（ＨＤＳ）和ＡＮ／ＰＶＳ—１４夜视瞄准系统等。在Ｍ１６Ａ４的基础上，柯尔特公司已制成同时具有单发、点射、全自动射击三种射击方式的型号，可能会以Ｍ１６Ａ５的名称亮相。
下面我们再介绍一下Ｍ１６Ａ４的有效数据：口径：５．５６×４５ｍｍ ＳＳ１０９／Ｍ８５５全枪长：１０００ｍｍ ３９．３７″枪管长：５１０ｍｍ膛线：６条，右旋，缠距１７８ｍｍ空枪重带空弹匣：３．７７ｋｇ８．３０ ｌｂｓ．理论射速：７００～９００ＲＰＭ有效射程：６００ｍ初速：９４５ｍ／ｓ３１００ＦＰＳ枪口动能：１７６５Ｊ弹匣容量：２０／３０ｒｄｓ
瞄准基线长：５０１ｍｍ
特种兵新宠…M4A1卡宾枪（1）
全自动射击式M4A1卡宾枪
Ｍ４卡宾枪是美国柯尔特公司产品，１９９１年问世，服役后不断改进。Ｍ４卡宾枪携带３０发弹夹时重３．４公斤，比Ｍ１６Ａ２要轻６００克；它的枪管也比Ｍ１６Ａ２短了５００毫米；基本型Ｍ４的零部件８０％与Ｍ１６Ａ２相同，射击模式也是半自动与三点发射。所以，说它是一种长度削短了的Ｍ１６很合适。Ｍ４增强型是按海军要求改进的，能够全自动射击。最亮眼的改进型是Ｍ４Ａ１。它已成为美军特种战斗部队的制式武器。Ｍ４Ａ１体积轻巧，它取消原有握把，改成可自由附加其它装置的Ｍ１９１３战术滑轨，加装了内红点瞄准镜和战术强光手电筒，提升了夜战能力和命中率。它发射５．５６毫米枪弹，由于能全自动射击，火力强大，在近距离短兵相接中极具威力。
Ｍ４和Ｍ４Ａ１卡宾枪两者之间的主要区别是后者的可折式提把／表尺组件安装在ＭＩＬ—ＳＴＤ—１９１３标准皮卡蒂尼导轨上，既可像Ｍ４一样实施三发点射，也可实施全自动射击。皮卡尼导轨上可快速安装各种光学瞄准具和其他附件，且无需归零调整。
那么，Ｍ４Ａ１的演变历程是怎样的呢？
随着Ｍ１６Ａ２的研制成功，美军也开始考虑为特种部队研制发射ＳＳ１０９／Ｍ８８５弹的新型卡宾枪了。
美国陆军的试验小组与鉴定司令部（ＴＥＣＯＭ）在１９８６年４月重开ＸＭ４卡宾枪的研制工作和第２阶段试验。经过进一步试验和改进以后，ＸＭ４在１９９１年３月被正式定型并命名为“美国５．５６ｍｍ北大西洋公约组织口径Ｍ４卡宾枪”（Ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｃａｒｂｉｎｅ Ｃａｌｉｂｅｒ ５．５６ｍｍ ＮＡＴＯ Ｍ４）。Ｍ４与其他Ｍ１６Ａ２卡宾枪最明显的区别是其枪管在距离准
星座前２５ｍｍ的位置上加工了一个缩颈的形状