戰斗部跌落安全性試驗方法的述評

張學倫

(重慶紅宇精密工業有限責任公司， 重慶 402760)

跌落試驗是評定戰斗部安全性的重要試驗之一，也是武器裝備定型的一個考核項目。縱觀近年來戰斗部安全性跌落試驗，多是結合自身型號的要求而各自制定試驗條件、方法和要求，因此在產品的技術狀態、試驗數量、試驗條件等各個方面差別較大，導致戰斗部跌落安全性未能全面評定和存在爭議。在此綜合分析了國內、外相關標準的要求和規定，結合多型戰斗部跌落試驗的具體過程，立足于充分反映裝備使用任務剖面相關環境和使用過程，提出對現行標準方法并進行討論，展望今后國家標準制、修訂工作從內容和形式等方面逐步與國際、先進標準接軌的努力方向。

1 國內標準

我國在彈藥安全技術方面開展了大量研究，取得了一定研究成果，但仍缺乏工程系統應用成果。在戰斗部跌落安全性評價方面，開展了大量的前期探索研究工作，制定了多個有關戰斗部跌落安全性試驗要求和試驗方法的國家軍用標準和相關行業標準，主要有GJB357—1987《空-空導彈最低安全要求》[1]、GJBZ 20296—1995《海軍導彈及其設備安全性要求》[2]、GJB3852—1999《彈道式導彈常規彈頭通用規范》[3]、GJB 3557—99 《反坦克導彈破甲戰斗部通用規范》[4]、GJB4038—2000《 地地導彈子母彈戰斗部試驗規程》[5]、GJB5144—2002《戰術導彈戰斗部通用規范》[6]、GJB8018—2013《地地常規導彈整體爆破彈頭試驗規程》[7]、QJ 2280—1992《空中發射的飛航導彈最低安全要求》[8]、Q/SB405—2010《飛航導彈戰斗部設計定型試驗通用規范》[9]、WJ 20343.6—2016《戰術導彈戰斗部安全性評估方法 第六部分：跌落》[10]等相關標準，其主要要求如表1所示。

表1 部分相關標準主要要求

所制定的戰斗部跌落安全性試驗方法標準囊括了我國不同的武器型號在使用任務剖面中的使用環境和要求，展現了在技術狀態、試驗數量、試驗條件等方面其體系研究和應用的成果，體現了標準所要求的實用性,廣泛應用于戰斗部產品的鑒定檢驗中。但同時也反應出戰斗部跌落安全性試驗方法標準太多，沒有全面涵蓋武器系統的使用狀態和使用特性，在產品的技術狀態、試驗數量、試驗條件等各個方面差別較大，導致戰斗部跌落安全性評定方法缺乏唯一性和存在爭議性。

2 國際、國外標準

美國、法國以及北約組織在彈藥安全性評價與試驗技術方面開展了系統性研究，形成了系列化的彈藥安全性試驗標準，這些標準的可操作性很強，并在標準中提出了大量的彈藥安全設計的方法和要求，其標準涵蓋了從武器系統研究策劃、技術實施、安全性檢驗評估、驗收以及后繼使用信息反饋等全壽命過程。對于彈藥的跌落安全性試驗方面，北約制定了STANAG 4375《安全跌落，彈藥試驗程序》[11]，美國制定了MIL—STD—2105D《非核彈藥的危險性評估試驗》[12]標準，規定12 m(40 inch)跌落試驗參照STANAG 4375進行。

綜觀以上標準，均明確要求和貫徹了一個原則，即試驗設定條件應能夠涵蓋在“服役期內”“最惡劣”條件下發生意外的所有可能情況，具體跌落試驗，包括：發生意外摔落時一般可能的最大跌落高度(勤務跌落試驗的跌落高度最少為12 m；部署跌落試驗的高度通常不大于3 m)和受到撞擊時最危險(關鍵)的方向；試驗樣品的技術狀態應為對跌落最敏感的狀態(對于勤務配置，通常包括封裝的帶引信或不帶引信以及不帶安執機構狀態；對于部署配置，通常都指未封裝的或帶戰術分包裝的以及不帶安執機構的狀態)；樣品跌落撞擊時環境應力條件，撞擊面(撞擊表面應為光滑的厚度至少為75 mm的鋼板)等等。查閱其他相關標準，針對相應試驗對象也部分規定或隱含了同樣的要求，即對裝備在服役期內規定的操作流程和條件下可能經歷的所有事件和過程進行全面分析，選取其中最惡劣的情形設定試驗條件。STANAG 4375主要規定及要求如表2所示。

3 對國內外標準的評述

事實上，我國的導彈戰斗部跌落安全性試驗方法標準普遍結合了型號研制與使用的實際情況，有自己的特色，多數方法具有很好的實用性,具有良好的試驗基礎,但不可否認,與國外標準相比，我國的標準尚有不足。在標準使用中，其中有些標準缺乏對制定、分析和應用戰斗部跌落安全性試驗方法的指導作用，迫切需要有相應的方法統一和規范標準的具體內容。通過對比分析、驗證試驗,將適合我國試驗條件、有價值的方法等同、等效采用國際先進標準,或在此基礎上補充、完善,制定我國的國家軍用標準。

3.1 基本準則

STANAG 4375、MIL—STD—2105D標準，明確要求和貫徹了一個原則，即試驗設定條件應能夠涵蓋在“服役期內”“最惡劣”條件下發生意外的所有可能情況。國內標準雖然根據實際應用情況對跌落安全性進行了分解，但此原則應用特征并不明顯，國內有些標準明顯未充分考慮使用該原則，致使跌落安全性驗證不充分。表1中的跌落高度、跌落臺面和跌落方位等均較實際應用情況寬松，導致裝備存在安全風險。涵蓋在“服役期內”“最惡劣”條件下發生意外的所有可能情況的這個原則也應是我國導彈戰斗部開展跌落安全性試驗必須遵守和執行的，即應當在試驗前對裝備在服役期內規定的操作流程和條件下，對可能經歷的所有事件和過程進行全面分析，選取并按照其中最惡劣的情形規定試驗條件。

3.2 產品技術狀態

STANAG 4375標準，明確要求和規定了產品技術狀態為勤務裝置和部署裝置，分別對應不同的裝置技術狀態具有不同的試驗條件，MIL—STD—2105D要求和規定了產品技術狀態為全備彈狀態。國內標準并未細分產品的技術狀態，戰斗部基本不包括引信或安執機構。雖然作為全備戰斗部裝備組件或分系統的引信或安執機構均依照各自相應的標準(如GJB 573A—1998[12]、GJB 5309—2004[12]等)和規定，在戰斗部跌落試驗前完成了相應的跌落安全性等試驗和考核，但全備戰斗部狀態下在結構關聯、作用響應等方面，與單獨組件狀態試驗情況不同，因此，應在引信或安執機構等各分系統、組件完成各自安全性評定和考核的基礎上，以危險因素齊全的全備戰斗部技術狀態進行試驗，方可涵蓋和模擬最惡劣、危險的全備戰斗部裝備狀態。如果裝備在使用中有多種狀態(如裝箱和不裝箱，配裝不同狀態戰斗部等)，則應對不同狀態分別進行試驗。國內標準還有待進一步完善和細化產品試驗技術狀態。

表2 國外標準主要要求

3.3 跌落高度

跌落安全性試驗的目的就是為了考核裝備在“服役期內”“最惡劣”條件下發生意外摔落的安全狀況，高度是試驗最重要的參數和要求，因此高度的確定應充分研究各型、各類武器裝備在服役期內規定的使用條件、所有可能涉及的場所、平臺、事件等，進行詳盡分析和對比，包括設施、運輸工具、裝載平臺等，分別分解出其在使用中可能出現的跌落高度最極限、惡劣和危險的具體條件，選取其中最大可能高度作為最惡劣和極限的試驗和評估的設定條件。從表l中可以看出，不同產品、不同標準，對高度的規定差別較大。而STANAG4375、MIL—STD—2105D的高度規定較為嚴格，涵蓋了戰斗部所涉及的使用場所、規定的操作流程和條件下可能的最大跌落高度。因此在試驗模擬時，既要考慮最大高度，還要考慮相應的產品狀態分別進行試驗，或者綜合分析確定最惡劣的條件進行試驗。

3.4 跌落臺面

戰斗部裝備在勤務和使用壽命期內可能意外摔落的摔落面有庫房陣地混凝土地面、公路混凝土地面、碼頭混凝土地面、水面、艦船甲板、跌路和發射陣地的普通地面及設備等金屬或非金屬表面等等，而跌路安全性試驗的目的是模擬“服役期內”“最惡劣”的條件。在跌落臺面的選擇上應把握兩個原則：一是要求跌落臺面能夠提供大于等于(即最惡劣和極限的)摔落面給予裝備的撞擊力度；二是要求跌落臺面能夠充分反映跌落對戰斗部裝備撞擊部位及其受損的最危險狀況及危險觸發誘因。STANAG 4375、MIL—STD—2105D的跌路臺面至少為75 mm厚的鋼板，鋼板布氏硬度最低值必須為200。采用最小抗壓強度為28 kN/m2的至少600 mm厚的鋼筋混凝土或者460 mm厚的碎石來粘結和支撐整個鋼板。其規定較為嚴格，涵蓋了戰斗部所涉及的使用場所、規定的操作流程和條件下，意外摔落可能出現的最高嚴酷度，因此選用上述鋼板跌落臺面的要求是適宜的。

表1中絕大部分標準均規定采用鋼板(一般規定鋼板最小厚度為75 mm，硬度不低于200 HB，水平固定最少610 mm厚的混凝土基座上。鋼板表面平整，長寬至少是樣機最大尺寸的1.5倍)作為跌落臺面表面，與STANAG 4375和MIL—STD—2105D保持了一致。但仍有部分標準跌落臺面采用混凝土，其是否能全面表征戰斗部在勤務、使用環境中可能的跌落對裝備的撞擊力值是最惡劣和極限的條件，還有待研究和探討。

3.5 跌落方位

STANAG 4375規定，應做不同的撞擊方位試驗，一般為主軸垂直前端向下、主軸垂直底端向下、主軸水平、頭向下45°、底向下45°五種方位，每發產品各試驗1次。MIL—STD—2105D規定，應做不同的撞擊方位試驗，一般為主軸垂直前端向下、主軸垂直底端向下、主軸水平3種方位，每個方位應獨立跌落試驗至少3次。國內標準中，除GJB 4038、GJB 3557是多方位外，其余標準均是只進行主軸水平的跌落方位，跌落數量一般為一發。從嚴格試驗、充分考核的角度來說，現有的標準對試驗方位的規定并不全面。但考慮經費、實施難度等多種因素，則應結合已有試驗結果全面分析戰斗部裝備的特點和使用過程經歷，開展分析評估，確定合適的跌落方位和跌落產品數量，確保最惡劣條件的充分考核。

3.6 環境應力

STANAG 4375和MIL—STD—2105D規定，進行跌落試驗之前，對試驗件的預處理應考慮試驗件以前的使用壽命記錄，包括某些環境和溫度應力的模擬，這些環境應力會在彈藥的自由降落(沖擊)過程中引起不可逆的損害而影響彈藥的安全特性。國內標準未規定該項內容，由此可能降低了戰斗部的跌落安全特性考核的真實度和嚴酷度。

3.7 標準修訂建議

應當說國內標準中多數戰斗部跌落安全性方法具有一定的實用性，但和國外標準相比，其先進性、準確性、規范性和唯一性仍存在差距；在等同、等效采用國際、國外先進標準的同時,盡可能將我國戰斗部在勤務、部署和使用過程中的特色和特征融入到跌落安全性試驗方法的制、修定中， 從而做到國內標準化與國際標準化工作同步；同時，在戰斗部跌落安全性試驗方法標準制、修定后應定期調查其被試驗單位接受程度和利用率，把實用性作為試驗方法標準制、修訂的依據之一。

4 結論

綜合分析對比國內外戰斗部跌落安全性相關標準的優缺點，結合國內戰斗部跌落安全性試驗考核的具體過程、試驗原則、試驗方法、條件和要求等進行了分析，提出了戰斗部跌落安全性試驗標準制、修訂的建議。