爆炸式防暴彈安全性問題研究現狀分析

朱永杰

【摘 要】針對爆炸式防暴彈在實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，通過系統研究爆炸式防暴彈可能造成致命殺傷的影響因素，詳細分析國內外爆炸式防暴彈安全性研究現狀，為提高爆炸式防暴彈使用安全性打下基礎。

【關鍵詞】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、非致命效果好等特點，作為武警部隊處置突發事件的重要彈種已被廣泛應用，尤其在處置大規模的暴（騷）亂事件中發揮著重要作用。然而在使用時，該類彈藥極易產生具有殺傷性的破片和較大的沖擊波超壓，對有生目標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時首要考慮和研究的內容。

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生，不僅未平息事態，反而致使事態惡化，群體性事件加劇，使突發事件進一步升級，給武警部隊處置帶來較大的麻煩。例如，2009年，湖南岳陽曾發生使用催淚彈造成傷人、亡人的嚴重事故[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散圍觀人群，造成了13名群眾受傷[2]，雖然起到了震懾驅散人群的目的，但在一定程度上造成了執法部隊的被動。

因此，極高的安全性是非致命武器裝備應用的關鍵和前提。然而，由于非致命武器裝備在國內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、非致命效應的評估及試驗方式方法等科學內容研究很少。爆炸式防暴彈的彈體結構、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力性能有關的設計內容主要依靠經驗設計，對裝藥量與彈體材料有關參數最大最小閾值及最優化方法都缺少相關理論進行指導。雖然爆炸式防暴彈都有安全半徑的技術指標，但是缺少試驗研究，對爆炸式防暴彈爆炸后沖擊波大小、彈片數量、質量、分布情況及對目標的作用效能幾乎沒有相關技術報道。相關理論研究比較淺顯，這對爆炸式防暴彈安全性和可靠性的設計研究提出了挑戰。例如，彈體材料選擇不當或裝藥量超過某個值或某個范圍，在爆炸沖擊動力作用下，彈體必然會產生殺傷性破片或較大的沖擊波，這對作用目標會產生致命性傷害，嚴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，研究爆炸時的沖擊動力學行為，建立安全性的評估方法，測試彈體破片、沖擊波超壓等爆炸產物的終點效應參數，從理論上指導爆炸式防暴彈安全性設計的意義十分重大。

當前，雖然爆炸式防暴彈品種不同，數量繁多，但是國內外對于爆炸式防暴彈爆炸過程中的非致命效應并未作深入廣泛的研究，研究報道寥寥無幾。

現有文獻對于彈體爆炸沖擊動力學研究，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炸藥爆轟高速驅動技術的Gurney模型，并應用爆轟沖擊動力學方法計算爆轟驅動加速飛片的相關參數[3]。金柯等人對爆轟產物驅動殺傷性飛片進行了運動數值模擬研究，利用數值模擬方法，研究了主裝藥與殺傷性飛片之間的空氣隙厚度變化對飛片中載荷幅度和載荷上升時間、飛片速度和飛片變形量的影響，并用操作方法對數值模擬結果進行了驗證[4]。同時，一些專家學者對殺傷性武器的爆炸沖擊終點效應有相關的研究。如陳小偉等人為了研究破片模擬彈的終點彈道效應，進行了不同質量A3鋼鈍頭彈撞擊45鋼板的試驗研究[5]。王宇新等人應用多相介質爆炸沖擊響應物質點數值模擬方法，研究了當殺傷性炸彈在近場爆炸時，爆轟波驅動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計算和多相介質耦合分析等問題[6]。吳成等人對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態響應進行了試驗研究，采用空中爆炸理論設計試驗參數，通過測試薄壁鋁球殼體的變形量，得到了作用距離、裝藥質量與中心變量的對應關系[7]。常雙君等人通過計算分析研究了液固燃料空氣炸藥爆轟后，沖擊波的作用特點和超壓場的變化規律[8]。黃廣炎等人應用顯示動力分析有限元軟件LS-DYNA3D，基于流固耦合數值分析方法對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行了研究[9]。

然而，殺傷性彈藥與爆炸式防暴彈在毀傷機理上具有本質的區別。殺傷性彈藥一般是通過其在彈道終點處與目標發生的沖擊、爆炸等作用，以動能或爆炸能破壞有生目標，使其失去作戰能力。殺傷性彈藥追求的最大效能是使有生目標消亡，因此，其作戰效能和彈藥威力成正比，即彈藥威力越大，產生的破片數量越多、沖擊波超壓越強。爆炸式防暴彈一般是通過生物效應或熱效應作用于目標的某一或某幾個脆弱的部位，使之暫時失效，處于癱瘓狀態，但不要求造成永久性傷害。然而，爆炸式防暴彈若使用過量，也可能對作用目標造成永久性傷害甚至死亡，因此對其終點效應必須加以控制，避免造成永久性傷害。具體到爆炸式防暴彈中，其作用機理是在爆炸瞬間產生眩目強光、強烈爆聲及沖擊波超壓，從而在短時間內對目標起到干擾視覺、聽覺及眩暈等作用，威懾、驅散鬧事人群，進而控制事態。但是，其彈體的破片、沖擊波超壓、以及強聲和強光效應對有生目標會產生潛在的致命傷害，必須控制在一定范圍內，而這必須依靠彈體結構的合理設計、彈筒材料的科學選擇、裝藥量的精確計算等途徑來保證。

目前爆炸式防暴彈的安全性研究，國內外進展較為緩慢，還缺乏具體的理論體系，在生產研發時大多以經驗設計為主，亟需建立科學的爆炸式防暴彈安全性設計準則和評估方法，針對現有的爆炸式防暴彈建立評價系統，提出改進方案，為爆炸式防暴彈的設計生產提供相關理論依據，以有利于對爆炸式防暴彈的正確使用和進一步研究開發，使之更好地為武警部隊履行職責使命服務。

【參考文獻】

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

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

[3]孫承緯，文尚剛，趙峰.多級炸藥爆轟高速驅動技術的Gurney模型優化分析[J].爆炸與沖擊，2004，24（4）：301-304.

[4]金柯，李平，吳強，等.爆轟產物驅動飛片運動數值模擬研究[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.多相介質爆炸沖擊響應物質點法數值模擬[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的實驗研究[J].北京理工大學學報，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].中北大學學報（自然科學版），2006，27（6）：508-510.

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

[責任編輯：朱麗娜]endprint