爆炸式防暴彈安全性問題研究現(xiàn)狀分析

朱永杰

【摘 要】針對(duì)爆炸式防暴彈在實(shí)際使用中存在的破片殺傷、沖擊波超壓殺傷等致命殺傷問題，著眼提高爆炸式防暴彈使用安全性，通過系統(tǒng)研究爆炸式防暴彈可能造成致命殺傷的影響因素，詳細(xì)分析國內(nèi)外爆炸式防暴彈安全性研究現(xiàn)狀，為提高爆炸式防暴彈使用安全性打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】防暴彈；安全性

爆炸式催淚彈、聲光彈、爆震彈等爆炸式防暴彈具有作用迅速、威懾力強(qiáng)、非致命效果好等特點(diǎn)，作為武警部隊(duì)處置突發(fā)事件的重要彈種已被廣泛應(yīng)用，尤其在處置大規(guī)模的暴（騷）亂事件中發(fā)揮著重要作用。然而在使用時(shí)，該類彈藥極易產(chǎn)生具有殺傷性的破片和較大的沖擊波超壓，對(duì)有生目標(biāo)的生命安全帶來極大的威脅，因此爆炸式防暴彈的安全性成為研制開發(fā)時(shí)首要考慮和研究的內(nèi)容。

爆炸式防暴彈在使用中存在著很大的安全隱患。群體性事件中因使用爆炸式防暴彈而造成的人員傷亡事件屢有發(fā)生，不僅未平息事態(tài)，反而致使事態(tài)惡化，群體性事件加劇，使突發(fā)事件進(jìn)一步升級(jí)，給武警部隊(duì)處置帶來較大的麻煩。例如，2009年，湖南岳陽曾發(fā)生使用催淚彈造成傷人、亡人的嚴(yán)重事故[1]。2012年7月2日，四川什邡群體性事件中，特警使用了爆炸式防暴彈驅(qū)散圍觀人群，造成了13名群眾受傷[2]，雖然起到了震懾驅(qū)散人群的目的，但在一定程度上造成了執(zhí)法部隊(duì)的被動(dòng)。

因此，極高的安全性是非致命武器裝備應(yīng)用的關(guān)鍵和前提。然而，由于非致命武器裝備在國內(nèi)研究起步較晚和多方面條件的限制，非致命武器裝備的安全性理論、非致命效應(yīng)的評(píng)估及試驗(yàn)方式方法等科學(xué)內(nèi)容研究很少。爆炸式防暴彈的彈體結(jié)構(gòu)、裝藥特性、傳火裝置、材料尺寸等，與爆炸式防暴彈爆炸沖擊動(dòng)力性能有關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)裝藥量與彈體材料有關(guān)參數(shù)最大最小閾值及最優(yōu)化方法都缺少相關(guān)理論進(jìn)行指導(dǎo)。雖然爆炸式防暴彈都有安全半徑的技術(shù)指標(biāo)，但是缺少試驗(yàn)研究，對(duì)爆炸式防暴彈爆炸后沖擊波大小、彈片數(shù)量、質(zhì)量、分布情況及對(duì)目標(biāo)的作用效能幾乎沒有相關(guān)技術(shù)報(bào)道。相關(guān)理論研究比較淺顯，這對(duì)爆炸式防暴彈安全性和可靠性的設(shè)計(jì)研究提出了挑戰(zhàn)。例如，彈體材料選擇不當(dāng)或裝藥量超過某個(gè)值或某個(gè)范圍，在爆炸沖擊動(dòng)力作用下，彈體必然會(huì)產(chǎn)生殺傷性破片或較大的沖擊波，這對(duì)作用目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生致命性傷害，嚴(yán)重影響彈藥的安全性。為了滿足爆炸式防暴彈安全性的基本要求，以爆炸式防暴彈為典型，研究爆炸時(shí)的沖擊動(dòng)力學(xué)行為，建立安全性的評(píng)估方法，測(cè)試彈體破片、沖擊波超壓等爆炸產(chǎn)物的終點(diǎn)效應(yīng)參數(shù)，從理論上指導(dǎo)爆炸式防暴彈安全性設(shè)計(jì)的意義十分重大。

當(dāng)前，雖然爆炸式防暴彈品種不同，數(shù)量繁多，但是國內(nèi)外對(duì)于爆炸式防暴彈爆炸過程中的非致命效應(yīng)并未作深入廣泛的研究，研究報(bào)道寥寥無幾。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)于彈體爆炸沖擊動(dòng)力學(xué)研究，主要著重于殺傷性彈藥的爆轟過程和爆炸沖擊作用。如孫承緯等研究了多級(jí)炸藥爆轟高速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的Gurney模型，并應(yīng)用爆轟沖擊動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算爆轟驅(qū)動(dòng)加速飛片的相關(guān)參數(shù)[3]。金柯等人對(duì)爆轟產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)殺傷性飛片進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬研究，利用數(shù)值模擬方法，研究了主裝藥與殺傷性飛片之間的空氣隙厚度變化對(duì)飛片中載荷幅度和載荷上升時(shí)間、飛片速度和飛片變形量的影響，并用操作方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證[4]。同時(shí)，一些專家學(xué)者對(duì)殺傷性武器的爆炸沖擊終點(diǎn)效應(yīng)有相關(guān)的研究。如陳小偉等人為了研究破片模擬彈的終點(diǎn)彈道效應(yīng)，進(jìn)行了不同質(zhì)量A3鋼鈍頭彈撞擊45鋼板的試驗(yàn)研究[5]。王宇新等人應(yīng)用多相介質(zhì)爆炸沖擊響應(yīng)物質(zhì)點(diǎn)數(shù)值模擬方法，研究了當(dāng)殺傷性炸彈在近場(chǎng)爆炸時(shí)，爆轟波驅(qū)動(dòng)破碎彈片共同作用于混凝土墻壁的過程中所涉及的多物理場(chǎng)計(jì)算和多相介質(zhì)耦合分析等問題[6]。吳成等人對(duì)炸藥空中爆炸沖擊載荷作用薄壁鋁球殼體，在典型作用距離下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，采用空中爆炸理論設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)，通過測(cè)試薄壁鋁球殼體的變形量，得到了作用距離、裝藥質(zhì)量與中心變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系[7]。常雙君等人通過計(jì)算分析研究了液固燃料空氣炸藥爆轟后，沖擊波的作用特點(diǎn)和超壓場(chǎng)的變化規(guī)律[8]。黃廣炎等人應(yīng)用顯示動(dòng)力分析有限元軟件LS-DYNA3D，基于流固耦合數(shù)值分析方法對(duì)炸藥裝藥在腔室中心、墻角、地面中心、墻棱邊等不同約束情況下爆炸沖擊波的傳播特性進(jìn)行了研究[9]。

然而，殺傷性彈藥與爆炸式防暴彈在毀傷機(jī)理上具有本質(zhì)的區(qū)別。殺傷性彈藥一般是通過其在彈道終點(diǎn)處與目標(biāo)發(fā)生的沖擊、爆炸等作用，以動(dòng)能或爆炸能破壞有生目標(biāo)，使其失去作戰(zhàn)能力。殺傷性彈藥追求的最大效能是使有生目標(biāo)消亡，因此，其作戰(zhàn)效能和彈藥威力成正比，即彈藥威力越大，產(chǎn)生的破片數(shù)量越多、沖擊波超壓越強(qiáng)。爆炸式防暴彈一般是通過生物效應(yīng)或熱效應(yīng)作用于目標(biāo)的某一或某幾個(gè)脆弱的部位，使之暫時(shí)失效，處于癱瘓狀態(tài)，但不要求造成永久性傷害。然而，爆炸式防暴彈若使用過量，也可能對(duì)作用目標(biāo)造成永久性傷害甚至死亡，因此對(duì)其終點(diǎn)效應(yīng)必須加以控制，避免造成永久性傷害。具體到爆炸式防暴彈中，其作用機(jī)理是在爆炸瞬間產(chǎn)生眩目強(qiáng)光、強(qiáng)烈爆聲及沖擊波超壓，從而在短時(shí)間內(nèi)對(duì)目標(biāo)起到干擾視覺、聽覺及眩暈等作用，威懾、驅(qū)散鬧事人群，進(jìn)而控制事態(tài)。但是，其彈體的破片、沖擊波超壓、以及強(qiáng)聲和強(qiáng)光效應(yīng)對(duì)有生目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生潛在的致命傷害，必須控制在一定范圍內(nèi)，而這必須依靠彈體結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、彈筒材料的科學(xué)選擇、裝藥量的精確計(jì)算等途徑來保證。

目前爆炸式防暴彈的安全性研究，國內(nèi)外進(jìn)展較為緩慢，還缺乏具體的理論體系，在生產(chǎn)研發(fā)時(shí)大多以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，亟需建立科學(xué)的爆炸式防暴彈安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和評(píng)估方法，針對(duì)現(xiàn)有的爆炸式防暴彈建立評(píng)價(jià)系統(tǒng)，提出改進(jìn)方案，為爆炸式防暴彈的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供相關(guān)理論依據(jù)，以有利于對(duì)爆炸式防暴彈的正確使用和進(jìn)一步研究開發(fā)，使之更好地為武警部隊(duì)履行職責(zé)使命服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]湖南岳陽上千出租車集體罷運(yùn)事件[OL]. http：//news.sohu.com/20090413.html. 2009-04-13.

[2]四川什邡通報(bào)[OL].http：//cq.sina.com.cn/news/z/08224607_2.html.2012-07-04.

[3]孫承緯，文尚剛，趙峰.多級(jí)炸藥爆轟高速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的Gurney模型優(yōu)化分析[J].爆炸與沖擊，2004，24（4）：301-304.

[4]金柯，李平，吳強(qiáng)，等.爆轟產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)飛片運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬研究[J].爆炸與沖擊，2004，24（5）：419-424.

[5]陳小偉，張方舉，梁斌.A3鋼鈍頭彈撞擊45鋼板破壞模式的試驗(yàn)研究[J].爆炸與沖擊，2006，23（6）：199-207.

[6]王宇新，陳震，孫明.多相介質(zhì)爆炸沖擊響應(yīng)物質(zhì)點(diǎn)法數(shù)值模擬[J].爆炸與沖擊，2008，28（2）：154-160.

[7]吳成，張向榮，方延和.空中爆炸沖擊波作用下薄壁鋁球殼體大變形響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（3）：192-195.

[8]常雙君，劉天生，朱晉生.燃料空氣炸藥的爆炸特性研究[J].中北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，27（6）：508-510.

[9]黃廣炎，馮順山，王云峰.裝藥約束對(duì)腔室爆炸沖擊波傳播特性影響的數(shù)值分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，21（1）：58-64.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint