彈藥無傘空投包裝技術研究

【摘要】彈藥包裝對彈藥的安全儲存和運輸使用起著至關重要的作用。本文綜述了彈藥無傘空投包裝技術現(xiàn)狀，對彈藥無傘空投技術指標進行研究，綜合分析現(xiàn)有的彈藥無傘空投技術包裝材料及技術，通過對比研究，發(fā)現(xiàn)纖維復合材料從安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面更適合作為彈藥無傘空投的包裝材料。基于此，本文結合GJB182B的設計標準，以纖維復合材料為箱體緩沖材料構建了空投著陸箱體沖擊狀況的仿真模型。通過仿真分析，初步得到了其著陸過程的動力學響應，結果表明以纖維復合材料為箱體緩沖材料的空投彈藥箱可以安全著陸。

【關鍵詞】彈藥|無傘空投|包裝|技術

彈藥無傘空投，就是將彈藥通過運輸機或直升機運送到指定戰(zhàn)場地帶的行動，其目的主要用于支援戰(zhàn)爭為戰(zhàn)場及時補給彈藥以取得戰(zhàn)爭的勝利。彈藥無傘空投技術具有準備時長短、投放速度快、空投包成本低、環(huán)境適應性強、著陸點集中、二次利用性強等特點[1]，逐漸變?yōu)榱水斀駪?zhàn)場上常見的彈藥補給手段。近些年來，隨著社會形勢日益復雜，國際形勢日益嚴峻，俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)、巴以沖突不斷升級，戰(zhàn)場態(tài)勢變化莫測，我國周圍局勢動蕩不安，戰(zhàn)爭節(jié)奏明顯加快，對戰(zhàn)場物資補給技術提出更高的要求。在彈藥無傘空投過程中，包裝對彈藥可用性的保障起著最為關鍵的作用。因此，彈藥包裝材料的選擇及包裝結構的設計顯得至關重要。

一、彈藥包裝技術發(fā)展現(xiàn)狀

彈藥包裝作為彈藥儲存、運輸、使用等過程的承載體，要切實保障彈藥的安全和質(zhì)量。綜合分析近年來國內(nèi)外對彈藥包裝的研究，發(fā)現(xiàn)在彈藥防護包裝方面，我國與國外還存在著不小的差距。

國外學者早早地對空投外包裝的研發(fā)產(chǎn)生了重視，并把空投包裝的研發(fā)與彈藥裝備的研發(fā)流程相互結合。美國的常規(guī)彈藥包裝共分為A、B、C三個級別[2]，最高級別為A級，在無其他防護情況下，該類包裝能夠保證彈藥在整個儲運過程的安全。在彈藥包裝上，美軍還研究出了“商業(yè)包裝法”，這種包裝方法具有很多優(yōu)點，可以使用能循環(huán)利用的環(huán)保型材料，大大節(jié)省包裝費材料，而且內(nèi)外均使用波紋纖維板，用3英寸寬的預印丙烯酸系壓力敏感膠帶密封，形成一個整體的貨盤搬運體系，極大方便了彈藥的運輸。

現(xiàn)階段，我軍空投包裝概括起來有如下特征：品類繁雜、結構差異明顯、工藝原料各有不同。包裝形式主要存在內(nèi)包裝和外包裝兩種；主要原料有木質(zhì)、鋼質(zhì)、玻璃鋼、塑料材料等；結構形狀則主要有筒狀、袋狀、盒狀、籠狀、箱狀等[3]。長期以來，我國的彈藥包裝材料采用了大量的木質(zhì)材料，將其制成木質(zhì)包裝箱。張凱針對我軍歷史上彈藥包裝現(xiàn)狀[3]，提出使用復合鋁塑料作為彈藥空投包裝的主要材料，該材料經(jīng)由粘結劑、鋁箔、阻燃劑和增強塑料片等復合而得制成，耐高溫腐蝕、防潮、阻燃性好、能夠長時間連續(xù)使用。

二、彈藥無傘空投包裝基本技術指標

彈藥無傘空投的目的是通過運輸機將彈藥安全精確送至戰(zhàn)場，對戰(zhàn)爭的補給保障及時進行支援。要求時間短，安全系數(shù)高，彈藥無損性強，投送精度高，對戰(zhàn)爭的勝利起到?jīng)Q定性作用。要滿足以上技戰(zhàn)術效果，對無傘空投包裝技術提出了一定的要求。

（一）包裝的防殉爆性

當空投箱體中的單個彈藥出現(xiàn)爆炸，繼而使得周邊彈藥出現(xiàn)連鎖式爆炸的現(xiàn)象稱為殉爆，該現(xiàn)象對于彈藥的運輸危害極大。故而對于空投箱而言，包裝的防殉爆性能亦是檢驗其功能是否符合運輸標準的關鍵參量。近些年來，彈藥庫發(fā)生爆炸的新聞數(shù)見不鮮。2006年美國駐伊巴格達軍事基地彈藥庫起火引發(fā)彈藥殉爆。2015年烏克蘭盧甘斯克州斯瓦托沃市一個軍火庫起火引起彈藥爆炸，造成2人死亡、多人受傷。2023年，希臘一空軍彈藥庫發(fā)生大規(guī)模爆炸，臺軍在軍演中，彈藥庫突發(fā)爆炸，9名士兵受傷。通過彈藥庫爆炸的案例及其造成的損失可知，提高彈藥在儲存運輸?shù)囊直芰︼@得尤為重要。

目前，工業(yè)界主要的空投包裝箱防殉爆手段是使用特殊材質(zhì)的隔板來抵御沖擊和碎片穿透對彈藥的影響，從而有效減少彈藥爆炸后對周邊彈藥的影響[4]。

（二）包裝的經(jīng)濟性

彈藥無傘空投的包裝技術需要在保證安全性和可靠性的前提下，盡可能降低成本。通過合理的成本控制，可以提高彈藥無傘空投的經(jīng)濟性。同時為了降低包裝成本和減少環(huán)境影響，彈藥無傘空投包裝技術可以考慮設計可重復使用的包裝，使得包裝能夠經(jīng)受多次空投并保持良好的性能。可重復使用的包裝可以降低長期運營成本，并減少對資源的消耗。

除此之外，彈藥無傘空投包裝技術應該能夠提高運輸效率，以減少運輸成本和時間。這包括包裝的緊湊性和輕量化設計，以便在運輸過程中占用較少的空間和重量，包裝技術還應該考慮到裝載和卸載的便捷性，以提高操作效率。

（三）包裝的環(huán)境適應性

彈藥無傘空投包裝技術的環(huán)境適應性需求包括抗沖擊、抗振動、耐溫、防潮、耐腐蝕和環(huán)境友好性。這意味著包裝技術需要能夠保護彈藥免受空投過程中的沖擊和振動影響，具備良好的耐溫性能以適應各種氣候條件，防止水分侵入包裝內(nèi)部，抵御腐蝕和化學侵蝕，同時也要考慮環(huán)境友好性，減少對環(huán)境的負面影響，特別是在溫度適應性上，能夠適應溫度變化，控制熱傳導，并具備熱穩(wěn)定性。這意味著包裝材料需要能夠耐受高溫環(huán)境而不失去功能，保持強度和穩(wěn)定性；同時，在低溫環(huán)境下保持柔韌性，避免變脆或易碎。此外，包裝材料還需要適應溫度的變化，不產(chǎn)生明顯的膨脹或收縮，以保持包裝的穩(wěn)定性。通過滿足這些溫度適應性需求，彈藥無傘空投包裝材料可以有效保護彈藥，在各種溫度條件下提供可靠的包裝保護。

通過滿足這些環(huán)境適應性需求，彈藥無傘空投包裝技術能夠確保彈藥在各種環(huán)境條件下得到有效保護，提高空投的成功率和彈藥的可靠性。

三、彈藥無傘空投包裝結構分析

（一）彈藥無傘空投技術包裝材料分析

彈藥無傘空投包裝材料的選擇對于保護彈藥的完整性、適應不同環(huán)境條件、控制熱傳導和提供便攜性至關重要。目前，工業(yè)界主要的空投包裝箱防殉爆手段技術主要是，采用特殊材質(zhì)的隔板來抵御沖擊和碎片穿透對彈藥的影響，用防沖擊波和防碎片穿透效果更好的材料作為隔板材料，從而有效減少削弱彈藥爆炸后對周邊其他彈藥的影響。Mostafa等學者發(fā)現(xiàn)聚氨酯泡沫是一種能夠有效吸收爆炸沖擊波的復合材料，使用該材料制成的隔板能夠讓殉爆影響距離減少50%左右[5]。石墨烯增強纖維復合材料同樣表現(xiàn)出了十分良好的防殉爆能力，Vignesh等學者在實驗中向凱夫拉纖維層中內(nèi)嵌2.7mm厚度的納米石墨烯隔板之后，讓整塊復合材料的峰值應力從9644MPa下降到了1897MPa，而最大變形量由0.2494m提高到1.091m，抗壓迫性能得到了明顯的提高。除此之外，諸多研究表明多層夾心的構架能夠讓材料的抗震及防爆性能獲得顯著的提升。國內(nèi)的田斌、李如江等學者在實驗中分別測試了泡沫鋁-45鋼板及高強度玻纖維復合增強材料構成的隔板的防殉爆性能。從實驗結果來看，當泡沫鋁-45鋼板材料厚度不大于4mm的情況下，隔板在面對爆炸沖擊時出現(xiàn)了較大變形，并出現(xiàn)了和周邊彈藥外殼發(fā)生碰撞的情況；在提升隔板厚度至6mm之后，在爆炸沖擊后產(chǎn)生的形變較小，但在空投著陸瞬間產(chǎn)生的沖擊仍然會引發(fā)彈藥殉爆的現(xiàn)象；在實驗人員將隔板厚度提升到16mm之后，著陸和單一彈藥爆炸都不再觸發(fā)殉爆現(xiàn)象，具有較好的防殉爆效果。纖維復合材料相較于單一鋁復合板材料的防殉爆、防震動性能更好，且質(zhì)量較輕，能夠滿足絕大多數(shù)使用環(huán)境的需求，可以確保彈藥無傘空投包裝箱的應用需求[6]。

（二）彈藥無傘空投技術包裝設計

無傘空投包裝箱體外形尺寸設計應以現(xiàn)役的中、小件空投系統(tǒng)為基礎，綜合考慮不同機型的貨艙尺寸、側導軌有效工作間距，以及各類裝備物資器材的重量、體積的需要，且符合GJB182B—2013《軍用物資直方體運輸包裝尺寸系列》標準，滿足模塊化組合、多樣化使用的要求。為此，本文設計了標準規(guī)格箱體尺寸：1200mm（L）×800mm（W）×600mm（H）。箱內(nèi)彈體、藥筒區(qū)域內(nèi)的排布主要有水平和豎直2種放置形式，水平放置時彈體和藥筒層層鋪設，著陸時可能會由于沖擊力過大導致彈體和藥筒的固定支架變形損壞，所以采取在各自區(qū)域內(nèi)的豎直擺放。

為了防止彈體和藥筒在箱內(nèi)互相碰撞，箱內(nèi)安裝了固定彈體和藥筒的支架。同時為了避免在無傘空投著陸瞬間，彈體和藥筒與箱底的硬性接觸導致塑性變形，故各在底部加有緩沖橡膠墊，如圖1所示。

故而，總的箱體模型如圖2所示。

四、彈藥無傘空投包裝設計與仿真

彈藥箱著陸沖擊模型如圖3所示，主要包括箱體、炮彈（在箱體內(nèi)）、底托和地面，同時設定10個觀測點觀察模擬輸入壓力和輸出的反饋壓力值。

利用LS-DYNA瞬態(tài)動力學分析軟件，得出設計的彈藥箱在不同無傘空投工況下著陸的壓力反饋情況，如圖4所示。

綜上可得，箱體在整個空投著陸過程中最大應力在允許范圍內(nèi)，理論上可以安全著陸。

五、結語

本文對彈藥無傘空投技術指標進行研究，綜合分析現(xiàn)有的彈藥無傘空投技術包裝材料及技術，通過對比研究，發(fā)現(xiàn)纖維復合材料從安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面更適合作為彈藥無傘空投的包裝材料，它將在彈藥無傘空投包裝領域具有十分廣闊的應用前景。繼而結合GJB182B的設計標準，以纖維復合材料為箱體緩沖材料構建了空投著陸箱體沖擊狀況的仿真模型。通過仿真分析，初步得到了其著陸過程的動力學響應，結果表明以纖維復合材料為箱體緩沖材料的空投彈藥箱可以安全著陸。中國軍轉民

參考文獻

[1].賈山，高翔宇，陳金寶，等.低空無傘無損空投包裝設計及其自穩(wěn)和緩沖性能驗證[J].航天返回與遙感，2022，43（2）：1-14.

[2].趙西友，王宏，許濤，等.無傘空投緩沖包裝材料及技術研究[J].包裝工程，2016（3）：54-57.

[3].劉沫言.帶殼裝藥的破片撞擊和沖擊波感度研究[D].沈陽：沈陽理工大學，2020.

[4].張凱.探討彈藥包裝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]中國設備工程，2022（20）：233-235.

[5].唐平，羅明文.國外火工品防殉爆技術現(xiàn)狀分析[J].包裝工程，2018，39（13）：254-259.

[6].田斌，李如江，趙家駿，等.鋼板與泡沫鋁復合板彈藥包裝箱的對比研究[J].兵器裝備工程學報，2019，40（10）：190-194.

【基金項目：國家自然科學基金“聚氨酯泡沫吸附儲存汽油吸附機理及實驗研究”（51143007）】

（作者簡介：石宏濤，武警工程大學碩士研究生在讀，研究方向為軍事裝備；郭潔，通訊作者，武警工程大學教授，碩士，研究方向為軍事裝備；王詩雨晴，陜西科技大學本科在讀，研究方向為工業(yè)設計）