爆炸式催淚武器發射系統的設計

董超 王方

摘 要：為彌補現役防暴驅散裝備的不足，提升防暴驅散裝備的作戰效能，提高武警部隊處置大規模群體性暴亂事件的效率，本文從多個方面對爆炸式催淚彈武器發射系統進行設計。可行性分析結果表明本文設計研究的爆炸式催淚武器發射系統可實現在較短的時間內發射大量的催淚彈至目標區域，且具有結構簡單、操作方便、成本低廉、可靠性好等優點，可為武警部隊處置群體性暴亂事件提供一種高效的防暴驅散裝備，具有一定的理論意義和實用價值。

關鍵詞：催淚劑；發射系統；群體性暴亂事件

目前裝備武警部隊的38mm多管防暴發射器主要用來驅散150m范圍內的大面積群體性有生目標，該系列發射器具有結構緊湊、操作方便、機動性強、發射控制可靠等特點，但是其在處置大規模群體性暴亂事件時驅散能力有所不足。為彌補現役防暴驅散裝備的不足，提升防暴驅散裝備的作戰效能，在“金屬風暴”概念的基礎之上，本文設計的催淚風暴武器發射系統各項性能指標滿足預期設計的要求，達到了預期設計的目標。

1總體結構

爆炸式催淚武器發射系統是將超高射頻彈幕武器發射原理應用于防暴彈發射，基于金屬風暴發射技術設計的催淚彈藥發射裝置，與金屬風暴武器相比，爆炸式催淚武器發射系統的彈藥發射初速小，口徑較一般武器的彈丸大，因此，其結構形式與超高射頻武器系統相比要簡單。參考金屬風暴武器系統的結構組成，采用模塊化設計的思想，本設計的爆炸式催淚武器發射系統主要由預裝填多發催淚彈的發射管模塊、點火節點模塊、發射平臺、電子控制電路模塊等模塊組成。

2功能布局

根據爆炸式催淚武器發射系統的結構，其主要功能布局設計如下：為了實現快速連續發射大量催淚彈至目標區域，需要將多發專用催淚彈串聯排列預先裝填在發射管中，構成預裝填催淚彈藥的發射管模塊，由電子控制電路模塊連接點火節點模塊，實現彈藥的點火擊發。多個發射管按照需要，排列放置在發射平臺的定向器中。擊發過后，可更換新的發射管，繼續使用；為了完成每發彈的可靠擊發，發射管內串聯裝填的每發彈需對應一組點火節點模塊。點火節點模塊和預裝填多發專用催淚彈的發射管模塊是本設計的核心模塊；為了確保彈丸按序列發射，并且實現多種模式的發射，需要設計專用的電子控制電路模塊。發射時，確保前一發彈已發射或空倉，才能進行擊發。發射前，通過預先設定，即可實現單管單發彈發射、單管連續發射、多管齊射等模式的射擊；為了承載裝有彈藥的發射管，確保發射的彈藥能到達目標區域，且具有良好的散布，需要由定向器、支架和方向機構組成的發射平臺配合。

3點火方式的確定

串聯預裝填多發催淚彈的發射管模塊和點火節點模塊是本設計的核心，彈藥的點火方式直接決定專用催淚彈、發射管以及點火節點模塊等的結構。根據總體結構設計，多發專用催淚彈以串聯排列的形式預裝填在發射管中，每發彈之間通過彈體結構實現在發射管內的定位，且彼此相互獨立，彈藥擊發時的點火由該發彈對應的點火節點模塊完成，同時，發射時上一發彈的發射藥燃燒產生的高溫高壓火藥燃氣不能引燃后續彈藥。要實現這些目的，本文提出了以下幾種點火方式的設計方案。

方案一：采用電磁感應中的渦流加熱現象實現發射藥的引燃，在金屬導體上纏繞的線圈中通以交變電流時，導體將處于交變磁場中，在交變磁場的激發下，導體會產生交變的感生電動勢（或渦旋電場），導體中的載流子在渦旋電場的作用下，形成環形感應電流，即渦流，如果金屬導體的電阻非常小，產生的渦流會很大，能產生大量的焦耳熱。當產生的熱量通過金屬導體作用于熱感度低的發射藥，可在很短的時間內，將其引燃，實現彈藥的發射。

方案二：采用激光點火（起爆）技術，利用藥劑在光能作用下的熱起爆機理：當激光照射到含能材料上以后，一部分被反射和散射，剩余部分被一定深度的藥劑吸收而轉化為熱能，產生熱擊穿或形成熱點引爆含能材料。選取符合要求的發射藥作為含能材料，用激光引燃發射藥實現彈藥的發射。

方案三：在發射管上開孔，設置接觸電極，彈藥使用電底火發火，將彈藥電底火的兩極與發射管上的接觸電極可靠連接，通過外加電流，直接擊發電底火，由電底火引燃發射藥實現彈藥發射。接觸式點火方式如圖1所示。

圖1接觸式點火方式示意圖

方案一的設計同丁吳斌提出的點火方式類似，都運用電磁感應這一物理原理，其優點在于：發射管上無多余零部件的設置，結構簡便；彈體與發射管之間相互獨立，彈體發射時，在管內運動無干擾。同時，也存在一些弊端：一是電磁感應產生的電流微弱且不穩定，可靠性無法得到保證；二是臨近排列的感應線圈在工作時相互干擾，無法有效控制，這是采用電磁感應存在的最大不足；三是產生電磁感應需要交變磁場，前提要有閉合線圈回路以及交變電流的輸入，產生交變電流的裝置復雜，使得制作成本高昂，不宜大量制造與應用。

方案二的設計在理論和技術上已經比較成熟，已經實際用運于宇宙航行及導彈技術上。然而用于激光點火的含能材料以及激光器、光纖耦合器、激光點火器等部件成本較高，系統設計結構復雜，本設計不予考慮。

方案三的設計思路簡單自然，點火可靠，易于實現。其優點如下：結構簡單，易于制作；互相獨立，互不干擾；零部件少，成本低廉。

對比以上方案，方案一的設計存在電磁感應的相互干擾現象，可靠性不足。方案二的設計系統結構復雜，成本高昂。方案三的設計簡單可靠，生產制作成本低。因此綜合考慮，采用方案三作為爆炸式催淚武器發射系統的點火方式。

4設計的技術難點

超高射頻武器系統發射的彈藥多為初速較高的槍彈或炮彈，采用多發彈丸用發射藥隔開排列在發射管內的結構，其結構形式相對簡單且技術成熟。本設計的爆炸式催淚武器發射系統發射的彈藥是催淚彈，是近距離作戰使用的防暴彈彈種。一般防暴彈的射程較近，發射初速低，口徑大，對射擊精度的要求不高。由于爆炸式催淚武器發射系統采用的是在發射管內串聯預裝填多發催淚彈的結構，目前尚無實際可參考的設計結構。因此，其技術難點表現在：需設計一種安全可靠的彈藥擊發方式以及控制裝置，確保彈藥擊發過程按照預定設計進行；需設計一種結構簡單、裝藥合理的專用彈藥以及與之配合使用的發射管等部件；需設計合理的排列組合形式，使設計的爆炸式催淚武器發射系統能發揮出最佳的驅散能力。

5 結語

本文結合超高射頻武器系統的結構組成，提出適合低速防暴彈發射的爆炸式催淚武器發射系統結構，主要有串聯預裝填多發彈藥的發射管模塊、點火節點模塊、發射平臺和電子控制電路模塊組成。結合武警部隊的現實需求，提出爆炸式催淚武器發射系統預期的戰術技術指標。通過分析彈藥的點火方式，得出點火方式決定了專用催淚彈的結構，進而影響著整體的結構設計，并選擇確立了簡單可靠、易于實現的接觸式點火方式，為爆炸式催淚武器發射系統的各部件的設計提供了前提和約束條件。

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