激光起爆系統銷毀危險彈藥試驗研究＊

王韶光，李成國，夏福君，肖東勝，宋桂飛

（解放軍軍械工程學院，石家莊 050000）

0 引言

危險彈藥包括射擊未爆彈、戰爭遺留彈藥和事故彈藥等，共同特點就是安全狀態不明。由于危險彈藥具有敏感易發特性，受到振動或觸碰可能引起意外爆炸［1］。因此，及時銷毀危險彈藥、防止造成公共危害、消除軍事負擔是彈藥處理工作的重要內容，有重要的軍事意義和社會意義。

1 危險彈藥處理現狀

我國銷毀危險彈藥的方法比較傳統，主要采用炸毀法，做法是炸藥殉爆，即用一定量的高爆速、高猛度的炸藥包裹在炮彈的環形面上，起爆炸藥后引爆彈丸。此種方法炸藥用量較大，對彈殼較厚的彈體如穿甲彈等殉爆率低，可靠性不高。而且需要準備多種爆破器材，存在勤務環節多、安全保障困難和準備時間長等弊端。這種技術對于處理不能移動和振動的射擊未爆彈，安放炸藥存在很大危險。

因此部分專家探索了采用報廢火箭筒破甲彈和聚能裝藥射流進行危險彈藥處理的方法［2－3］取得了較好的銷毀效果。也有使用聚能線性切割器方法銷毀的，雖然效果較好，但聚能線性切割器定型制造時需要考慮炸藥的選擇、藥型罩參數（形狀、錐角和壁厚）和炸高的確定，工作量大，費用高［4］。以上3種方法均采用電起爆方式，需要布設很長的引爆導線，電磁安全性較差。因此，這些方法均不能完全滿足危險彈藥銷毀安全性和可靠性要求高的特點。

文中探索采用激光起爆、利用聚能效應射流銷毀危險彈藥的方式研究開發了一套激光起爆系統。

2 激光起爆系統

激光起爆系統主要由激光器、導爆管、導爆管雷管和聚能裝藥起爆器構成。試驗原理為：激光器輸出脈沖激光，經透鏡聚焦后進入導爆管內并引爆導爆管，導爆管傳播爆轟引爆起爆器內的雷管，進而引爆起爆器，起爆器中聚能裝藥爆炸擠壓藥型罩形成金屬射流。金屬射流完成切割彈丸殼體任務后，剩余的射流及射流侵徹彈殼時形成的沖擊波對彈丸共同作用使其爆炸，從而達到銷毀危險彈藥的目的。

激光器主要由激光源、增強頭、水冷機和電源構成。試驗用激光源和配用電源分別如圖1（a），圖1（b）所示。

圖1 激光源和配用電源

試驗用激光器脈沖能量很高，能夠實現對導爆管的單脈沖點火。

試驗用導爆管是一種由高分子樹脂材料經熱擠壓拉制成的柔性索狀爆破器材，管內壁均勻的粘附一定量的炸藥粉。當受到外界能量激發后，通過管道效應傳遞低速低能爆轟波，并輸出沖擊波沖能，主要用于連接非電傳爆網絡。

試驗用雷管是一種瞬發導爆管雷管，是一種新型的起爆器材，不但具有抗雜電雷管和電雷管的優點，而且具有抗靜電、雜電、運輸安全、使用安全、操作方便、網絡設計簡便、連接簡便等特點。

聚能裝藥起爆器為一種采用聚能效應的引爆裝置。聚能效應的特點是能量集中、能量密度高、方向性強。聚能效應產生的金屬射流具有如下特點［5－6］：1）高速度，金屬射流頭部速度高達7000～9000m／s，尾部速度也在2000 m／s以上；2）高溫度，射流自身溫度介于800～1000℃之間；3）高能量密度，射流頭部能量密度高達2.844×105J／cm2，尾部能量密度約為2.785×104J／cm2，如此的高能量密度是強度較低的金屬射流能夠擊穿強度很高的厚裝甲板的主要原因；4）小直徑，金屬射流頭部直徑僅2～3mm，尾部直徑為10mm左右，使得金屬射流在碰擊鋼甲時，能量進一步集中。由于金屬射流具有高速、高溫、高能量密度等特性，可以借助于聚能射流的這些特性對危險彈藥進行引爆銷毀處理。試驗采用的起爆器主要由外殼、定位座、傳爆藥、起爆藥柱和藥型罩構成，外形如圖2所示。

圖2 起爆器

3 試驗方法

試驗布置示意圖如圖3所示。

圖3 試驗布置示意圖

考慮安全因素，試驗采用的彈丸為去除引信后報廢彈藥彈丸，試驗中需要保證起爆器產生的射流側向穿過試驗彈丸軸線。

試驗過程如下：起爆器和激光器之間通過雷管和導爆管連接。雷管和導爆管連接完畢后，將雷管插入起爆器座中。確認試驗人員全部撤回防護掩體后，將導爆管另一端插入激光器增強頭，之后觸發脈沖開關產生脈沖激光。激光引爆導爆管，導爆管傳播爆轟引爆雷管，進而引爆起爆器形成金屬射流，射流穿透彈丸殼體后引爆彈丸裝藥。

4 試驗結果

試驗采用的彈丸包括A、B、C、D、E共5種，均為帶炸藥彈丸，基本上覆蓋了通用彈藥彈丸彈殼厚度、材料和裝藥。試驗用彈丸參數如表1所示。

表1 試驗彈丸參數

4.1 彈殼厚度

試驗選用的5種彈丸彈殼厚度范圍在10～26mm之間，其中A型彈丸彈殼最薄，為10mm。D型彈丸彈殼最厚，為26mm，這個厚度是常見彈藥彈殼厚度的最大值。

4.2 彈殼材料

5種彈丸的彈殼材料各不相同，其中B型彈丸采用的鑄鐵是抗射流侵徹能力最差的，D型彈丸采用的優質合金鋼是抗射流侵徹能力最好的。因此，應采用D型彈丸彈殼材料和壁厚作為金屬射流侵徹的最難值。

4.3 彈丸裝藥

5種彈丸裝藥就其侵徹起爆感度而言，梯萘42是最鈍感的一種，可作為侵徹起爆的目標炸藥。

對以上5種彈丸的激光引爆試驗表明：彈丸100%能被激光起爆系統可靠引爆。對于壁厚最厚、抗侵徹能力最強的D型彈丸，引爆結果如圖4所示。

圖4 射流貫穿D型彈丸

D型彈丸被引爆后，風帽脫離，彈丸從頭部開始貫穿裂開。此外，射流從彈丸中部穿透彈丸兩側壁，由此可見起爆器射流對優質合金鋼的穿透能力在52mm以上。由于D型彈丸裝藥量是5種試驗彈丸中最少的，彈殼是最厚的，另外試驗時彈底引信已經去除，形成了一個較大的泄壓出口，炸藥爆轟能量一部分從此“泄壓口”排出，以上原因造成D型彈丸起爆后并沒有變成細碎的彈片。

5 結論

1）試驗彈丸彈殼能夠被起爆器射流可靠擊穿。從D型彈丸引爆試驗可以推斷，起爆器能夠可靠穿透通用彈藥的彈殼。

2）試驗彈丸裝藥均能夠被激光起爆系統可靠起爆。試驗中B型彈丸的梯萘炸藥是通用彈藥中最鈍感的，因此可以推斷起爆器能夠可靠引爆通用彈藥的彈丸裝藥。

3）試驗彈丸均能被激光起爆系統可靠起爆。從D型彈丸的引爆試驗可以推斷試驗用激光起爆系統對于銷毀通用彈藥均是有效的。

激光起爆系統銷毀危險彈藥方法與傳統炸毀法銷毀危險彈藥相比，技術具有先進性，滿足危險彈藥銷毀處理安全性和可靠性要求高的特點。如果將起爆器按照各種不同需要設計成一系列、多種型號，不但能夠用于危險彈藥銷毀，還能夠用于報廢彈藥銷毀以及爆炸塔中試驗彈藥的引爆，具有廣闊的推廣應用前景。

［1］胡恩平，李成國，肖東勝，等.國外報廢彈藥處理的過去、現在與未來［J］.安全，2002（1）：45－48

［2］石守海，高興勇，鞏永孝.聚能效應在銷毀大中口徑未爆彈中的應用［J］.軍械工程學院學報，2007，19（6）：39－41.

［3］李金明，丁玉奎，可勇.利用聚能原理銷毀危險彈藥的試驗方法［J］.爆破器材，2008，37（3）：37－39.

［4］商建.銷毀大口徑彈藥用線性切割器的設計［J］.爆破，1997，14（4）：80－85.

［5］朱愛華.用導爆索和射孔彈銷毀廢舊軍事彈藥［J］.爆破，2004（9）：75－76.

［6］《爆炸及其作用》編寫組.爆炸及其作用［M］.北京：國防工業出版社，1979：84－86.