激光起爆系统销毁危险弹药试验研究＊

王韶光，李成国，夏福君，肖东胜，宋桂飞

（解放军军械工程学院，石家庄 050000）

0 引言

危险弹药包括射击未爆弹、战争遗留弹药和事故弹药等，共同特点就是安全状态不明。由于危险弹药具有敏感易发特性，受到振动或触碰可能引起意外爆炸［1］。因此，及时销毁危险弹药、防止造成公共危害、消除军事负担是弹药处理工作的重要内容，有重要的军事意义和社会意义。

1 危险弹药处理现状

我国销毁危险弹药的方法比较传统，主要采用炸毁法，做法是炸药殉爆，即用一定量的高爆速、高猛度的炸药包裹在炮弹的环形面上，起爆炸药后引爆弹丸。此种方法炸药用量较大，对弹壳较厚的弹体如穿甲弹等殉爆率低，可靠性不高。而且需要准备多种爆破器材，存在勤务环节多、安全保障困难和准备时间长等弊端。这种技术对于处理不能移动和振动的射击未爆弹，安放炸药存在很大危险。

因此部分专家探索了采用报废火箭筒破甲弹和聚能装药射流进行危险弹药处理的方法［2－3］取得了较好的销毁效果。也有使用聚能线性切割器方法销毁的，虽然效果较好，但聚能线性切割器定型制造时需要考虑炸药的选择、药型罩参数（形状、锥角和壁厚）和炸高的确定，工作量大，费用高［4］。以上3种方法均采用电起爆方式，需要布设很长的引爆导线，电磁安全性较差。因此，这些方法均不能完全满足危险弹药销毁安全性和可靠性要求高的特点。

文中探索采用激光起爆、利用聚能效应射流销毁危险弹药的方式研究开发了一套激光起爆系统。

2 激光起爆系统

激光起爆系统主要由激光器、导爆管、导爆管雷管和聚能装药起爆器构成。试验原理为：激光器输出脉冲激光，经透镜聚焦后进入导爆管内并引爆导爆管，导爆管传播爆轰引爆起爆器内的雷管，进而引爆起爆器，起爆器中聚能装药爆炸挤压药型罩形成金属射流。金属射流完成切割弹丸壳体任务后，剩余的射流及射流侵彻弹壳时形成的冲击波对弹丸共同作用使其爆炸，从而达到销毁危险弹药的目的。

激光器主要由激光源、增强头、水冷机和电源构成。试验用激光源和配用电源分别如图1（a），图1（b）所示。

图1 激光源和配用电源

试验用激光器脉冲能量很高，能够实现对导爆管的单脉冲点火。

试验用导爆管是一种由高分子树脂材料经热挤压拉制成的柔性索状爆破器材，管内壁均匀的粘附一定量的炸药粉。当受到外界能量激发后，通过管道效应传递低速低能爆轰波，并输出冲击波冲能，主要用于连接非电传爆网络。

试验用雷管是一种瞬发导爆管雷管，是一种新型的起爆器材，不但具有抗杂电雷管和电雷管的优点，而且具有抗静电、杂电、运输安全、使用安全、操作方便、网络设计简便、连接简便等特点。

聚能装药起爆器为一种采用聚能效应的引爆装置。聚能效应的特点是能量集中、能量密度高、方向性强。聚能效应产生的金属射流具有如下特点［5－6］：1）高速度，金属射流头部速度高达7000～9000m／s，尾部速度也在2000 m／s以上；2）高温度，射流自身温度介于800～1000℃之间；3）高能量密度，射流头部能量密度高达2.844×105J／cm2，尾部能量密度约为2.785×104J／cm2，如此的高能量密度是强度较低的金属射流能够击穿强度很高的厚装甲板的主要原因；4）小直径，金属射流头部直径仅2～3mm，尾部直径为10mm左右，使得金属射流在碰击钢甲时，能量进一步集中。由于金属射流具有高速、高温、高能量密度等特性，可以借助于聚能射流的这些特性对危险弹药进行引爆销毁处理。试验采用的起爆器主要由外壳、定位座、传爆药、起爆药柱和药型罩构成，外形如图2所示。

图2 起爆器

3 试验方法

试验布置示意图如图3所示。

图3 试验布置示意图

考虑安全因素，试验采用的弹丸为去除引信后报废弹药弹丸，试验中需要保证起爆器产生的射流侧向穿过试验弹丸轴线。

试验过程如下：起爆器和激光器之间通过雷管和导爆管连接。雷管和导爆管连接完毕后，将雷管插入起爆器座中。确认试验人员全部撤回防护掩体后，将导爆管另一端插入激光器增强头，之后触发脉冲开关产生脉冲激光。激光引爆导爆管，导爆管传播爆轰引爆雷管，进而引爆起爆器形成金属射流，射流穿透弹丸壳体后引爆弹丸装药。

4 试验结果

试验采用的弹丸包括A、B、C、D、E共5种，均为带炸药弹丸，基本上覆盖了通用弹药弹丸弹壳厚度、材料和装药。试验用弹丸参数如表1所示。

表1 试验弹丸参数

4.1 弹壳厚度

试验选用的5种弹丸弹壳厚度范围在10～26mm之间，其中A型弹丸弹壳最薄，为10mm。D型弹丸弹壳最厚，为26mm，这个厚度是常见弹药弹壳厚度的最大值。

4.2 弹壳材料

5种弹丸的弹壳材料各不相同，其中B型弹丸采用的铸铁是抗射流侵彻能力最差的，D型弹丸采用的优质合金钢是抗射流侵彻能力最好的。因此，应采用D型弹丸弹壳材料和壁厚作为金属射流侵彻的最难值。

4.3 弹丸装药

5种弹丸装药就其侵彻起爆感度而言，梯萘42是最钝感的一种，可作为侵彻起爆的目标炸药。

对以上5种弹丸的激光引爆试验表明：弹丸100%能被激光起爆系统可靠引爆。对于壁厚最厚、抗侵彻能力最强的D型弹丸，引爆结果如图4所示。

图4 射流贯穿D型弹丸

D型弹丸被引爆后，风帽脱离，弹丸从头部开始贯穿裂开。此外，射流从弹丸中部穿透弹丸两侧壁，由此可见起爆器射流对优质合金钢的穿透能力在52mm以上。由于D型弹丸装药量是5种试验弹丸中最少的，弹壳是最厚的，另外试验时弹底引信已经去除，形成了一个较大的泄压出口，炸药爆轰能量一部分从此“泄压口”排出，以上原因造成D型弹丸起爆后并没有变成细碎的弹片。

5 结论

1）试验弹丸弹壳能够被起爆器射流可靠击穿。从D型弹丸引爆试验可以推断，起爆器能够可靠穿透通用弹药的弹壳。

2）试验弹丸装药均能够被激光起爆系统可靠起爆。试验中B型弹丸的梯萘炸药是通用弹药中最钝感的，因此可以推断起爆器能够可靠引爆通用弹药的弹丸装药。

3）试验弹丸均能被激光起爆系统可靠起爆。从D型弹丸的引爆试验可以推断试验用激光起爆系统对于销毁通用弹药均是有效的。

激光起爆系统销毁危险弹药方法与传统炸毁法销毁危险弹药相比，技术具有先进性，满足危险弹药销毁处理安全性和可靠性要求高的特点。如果将起爆器按照各种不同需要设计成一系列、多种型号，不但能够用于危险弹药销毁，还能够用于报废弹药销毁以及爆炸塔中试验弹药的引爆，具有广阔的推广应用前景。

［1］胡恩平，李成国，肖东胜，等.国外报废弹药处理的过去、现在与未来［J］.安全，2002（1）：45－48

［2］石守海，高兴勇，巩永孝.聚能效应在销毁大中口径未爆弹中的应用［J］.军械工程学院学报，2007，19（6）：39－41.

［3］李金明，丁玉奎，可勇.利用聚能原理销毁危险弹药的试验方法［J］.爆破器材，2008，37（3）：37－39.

［4］商建.销毁大口径弹药用线性切割器的设计［J］.爆破，1997，14（4）：80－85.

［5］朱爱华.用导爆索和射孔弹销毁废旧军事弹药［J］.爆破，2004（9）：75－76.

［6］《爆炸及其作用》编写组.爆炸及其作用［M］.北京：国防工业出版社，1979：84－86.