爆炸式催泪弹非致命效应评估研究*

朱文坤，郭三学

（武警工程大学装备工程学院，西安 710086）

爆炸式催泪弹非致命效应评估研究*

朱文坤，郭三学

（武警工程大学装备工程学院，西安 710086）

通过对爆炸式催泪弹非致命效应各影响因素的研究，提出了对爆炸式催泪弹非致命效应评价的方法，建立了以非致命效应为核心的评价指标体系。将未确知测度数学模型应用到非致命效应的效能评估中，对爆炸式催泪弹的非致命效应进行了综合评估。为爆炸式催泪弹的科学使用及优化改进提供了决策依据。

非致命效应，未确知测度，效能评估

0 引言

爆炸式催泪弹是一种通过爆炸进而快速释放刺激剂的一种非致命弹药，该弹因其具有瞬释性、高效性、威慑性、可有效避免反投等特点而受到广泛使用，成为武警部队处置突发事件的主弹种之一。但由于其作用方式是一个爆炸过程，伴随有破片、声响、冲击波等效应。因此，对其非致命效应的评价具有十分重要的意义。

目前国内学者对杀伤性武器的效能评估研究较多，也提出了很多成熟的理论模型与方法。非致命武器作为不断涌现的一种新概念武器，其设计理念、作用机理、结构组成及终点效应与致命性武器有着本质区别。对其非致命效应的效能评估既是非致命武器装备研发的客观要求，也是评估理论发展的重要途径。本文基于爆炸式催泪弹非致命效应影响因素的不确定性，结合其与杀伤性武器的区别，根据实际情况科学合理地建立评价指标体系，提出了将未确知测度数学模型运用到其非致命效应的评价中，为爆炸式催泪弹的研发与改进提供了科学依据。

1 指标体系的建立

新型爆炸式催泪弹结构如下页图1所示，主要由发火机构、保险装置、弹体、主装药4部分组成。它的作用原理为：拔出保险销投出后，击针体在击针簧的作用下向前翻转，刺燃点火管的火帽，引燃延期药，延期管发火，点燃爆炸剂，弹体爆炸，将催泪药柱炸碎并迅速汽化，进而威慑和强烈刺激有生目标。根据其作用原理、结构形式及应用特点，可以从安全性、可靠性、应用性3个方面建立评价指标体系［1］。如图2所示。

1.1 安全性

安全性是爆炸式催泪弹非致命效应最基本的技术要求，影响安全性指标的主要是爆炸时产生的破片效应、声响效应及冲击波效应。

①破片效应。破片效应的影响因素主要有破片的数质量、破片初速和破片飞散规律。为提高爆炸式催泪弹的非致命效应，新型设计的爆炸式催泪弹壳体采用纸质卷制，爆炸后产生密度小的破片，避免了破片伤人的可能性［2］。同时，弹体结构采用了一体化的设计思想，通过高压管连接击发座与弹体元件的上下支体，弹体爆炸后残体保持完整，不出现较大的跳飞。另外，经实测，计算得到爆炸式催泪弹爆炸时破片的最大比动能为2.45 J/cm2，低于皮肤擦伤标准的9.8 J/cm2［1］。因此，从破片效应来讲，爆炸式催泪弹的安全性非常高。

②声响效应。适当的声响可以对闹事人员产生一定的威慑作用，但是过高的声响会造成人员耳膜的破裂，进而失聪。当刺激声音为120 dB～140 dB时，经过相当短时间的声冲击之后，就必须考虑被刺激的人内耳遭受的永久性损伤；当声音大于140 dB［3］时，遭受刺激的人很可能形成严重的脑损伤。爆炸式催泪弹由于采用纸质的壳体，与上下支体通过紧固件配合联接，其声压在离炸点3 m处达到了120 dB，既能形成一定威慑，又不会对有生目标产生永久性损伤。

③冲击波效应。对于人体而言，冲击波超压在0.007大气压以下，不会对人员造成伤害；冲击波超压为0.5大气压时，人的耳膜破裂，内脏受伤；超压为1大气压时，人体内脏器官严重损伤，尤其会造成肺、肝、脾破裂，导致人员伤亡。爆炸式催泪弹上下两个支体与纸质弹筒采用紧配合联接，形成一个密封的空间，爆炸时可有效吸收冲击波能量。经测试，爆炸式催泪弹爆炸时冲击波压力远远低于对人员造成伤害的值。

1.2 可靠性

产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，即为可靠性。影响可靠性指标的因素主要有结构设计、装药设计和生产工艺。

①结构设计。产品的结构是功能和形态的承担者，产品的创新完全可以通过结构的创新来实现。爆炸式催泪弹中心体与上下支体通过螺纹连接，保证在爆炸情况下，元件不脱落，不分散，不会对人员产生致命性伤害，这么设计就确保了弹体作用时的可靠性。

②装药设计。装药是在特定条件下能产生推力或爆炸反应的物质。爆炸式催泪弹是通过爆炸的方式释放催泪药剂，在配方设计中炸药选取了稳定性好，感度比较低的氧化剂（高氯酸钾）和可燃剂（铝粉）的混合物，没有采用高威力的黑索金等材料，从而确保了应用上的可靠性。

③生产工艺。催泪弹的生产有极强刺激性气味，生产过程中必然要建立良好的通风设备，人员必须有良好的保护措施。在生产过程中，生产设备工艺流程要求自动化程度高。然而，目前由于生产条件的限制，催泪弹装药还是采用人工的方式，压药的自动化程度也还不是很高，这些过程无疑会影响到弹体质量的可靠性。

1.3 应用性

爆炸式催泪弹采用刺激性较强的西埃斯（CS）作为催泪剂，它的催泪效果好坏的评判标准为：有效空间最大浓度不大于10 mg/min·m3，最小浓度不小于0.05 mg/min·m3。作用过程中，爆炸式催泪弹催泪剂的释放是瞬间完成的，有效空间浓度处于1 mg/min·m3～5 mg/min·m3之间，在自然扩散条件下，催泪剂受风等环境因素比较小，催泪效果好，能较快较好地刺激有生目标。西埃斯（CS）在国内有稳定的生产基地，价格便宜，毒性很小，受刺激后可通过清水清洗。但是，为了确保使用安全性，爆炸式催泪弹中心件与上下支体都采用金属材料，这无疑增加了该弹的生产成本。

2 综合评价

2.1 综合评价系统

为了确定待评价对象效能评估准确性的综合值，又减少在评估值确定时的不确定性，本文引用了基于信息熵［4］的未确知测度评估模型［5］。

设uij为待评价对象的单指标测度评价矩阵：

各指标权重的计算，令

归一化处理得:

现将每个评价指标分为很好、好、中等、一般、差5个评价等级，令cj为待评价对象综合评价结果在第j级评价等级的未确知程度，则有

C=（c1，c2，c3，…，cj）为待评价对象综合评价测度向量，它的意义表示评价对象在各个评价等级的不确定程度。为了得到确定性程度，需要进行置信度识别，因为评语等级的划分是有序的，第j级评价等级cj优于第j+1级评价等级cj+1。因此，不能使用最大测度识别准则，在这里改用置信度识别准则［6］。设置信度为λ（λ≥0.5），通常取0.6或0.7，置信度识别准则的计算模型为：

取j值直至满足式（5），则待评价对象的综合评价结果为第j0级评价等级ci。

2.2 爆炸式催泪弹非致命效应的综合评估

根据评价指标体系，将每个评价指标分为很好、好、中等、一般、差5个评价等级。采用专家打分法确定单指标测度评价矩阵uij，结果如下：

矩阵表中的数值从左向右依次为很好、好、中等、一般、差5个评价等级分值，自上而下分别是破片效应、声响效应、冲击波效应、结构设计、装药设计、生产工艺、刺激效应、经济效应、使用效应9个评价指标分值。

由式（1）～式（3）计算各指标的权重可得：

由式（4）计算得到综合评价向量为：

取置信度λ=0.7，由置信度识别准则式（5）计算得到当j=2时，满足：

即该催泪弹的非致命效应为第 2等级，记“好”。从应用实践看，爆炸式催泪弹的刺激效果好，使用方便，除具有较好的威慑性外，安全性非常高，同评价的结果相符。

3 结束语

①根据爆炸式催泪弹的结构设计、生产过程、安全使用等方面因素，提出了对爆炸式催泪弹非致命效应评价的方法，建立了以非致命效应为核心的评价指标体系。

②选用未确知测度数学模型对爆炸式催泪弹的非致命效应进行综合评价，避免了采用单因素指标评价及专家打分法可能对结果造成的影响，评价结果与实际相符。

③未确知测度综合评价为爆炸式催泪弹的改进和研发提供理论支持和决策依据，也为其他非致命防暴弹的效能评估提供新的思路。

［1］龚德金，郭三学，秦华杨.FAHP法的车载非致命武器效能评估［J］.辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2014，33（1）：107-111.

［2］郭三学，詹祖新.小型非致命火箭防暴弹发动机设计与试验［J］.弹箭与制导学报，2011，31（2）：117-122.

［3］丁玉兰.人机工程学［M］.北京：北京理工大学出版社，2013.

［4］许海峰，李相民，王磊.基于AHP与熵权的舰艇编队信息作战能力模糊综合评估［J］.火力与指挥控制，2013，38（6）：93-101.

［5］陶铁军，汪艮忠.基于未确知测度模型的爆破效果综合评价研究［J］.工程爆破，2012，18（2）：22-25.

［6］吕琦华，刘禄胜，刘一粟.催泪弹药剂销毁可行性方法选择［J］.四川兵工学报，2012（2）：23-25.

［7］何虎军，苏生瑞，王孝健，等.基于未确知测度的崩塌安全性综合评价模型研究及应用［J］.中南大学学报（自然科学版），2013，44（4）：1564-1570.

Research of Unascertained Measurement Model in Comprehensive Evaluation of Non-lethal Effect of Explosive Type Tear Gas Grenade

ZHU Wen-kun，GUO San-xue
（School of Equipment Engineering，Engineering University of CAPF，Xi’an 710086，China）

This article presents an evaluation method for non-lethal effect on explosive type tear gas grenade through the study on influencing factors of non-lethal effect of explosive type tear gas grenade and establishes the evaluation index system by centering on the non-lethal effect.The unascertained measure model is applied to the efficiency evaluation of the non-lethal effect and carries out a comprehensive evaluation of non-lethal effect on explosive type tear gas grenade which provides a decision basis for reasonable utilization and further improvement of explosive type tear gas grenade.

non-lethal effect，unascertained measure，efficiency evaluation

E290.8；TJ411

A

1002-0640（2015）09-0065-03

2014-08-16

2014-09-07

国家社科基金军事学资助项目（13GJ003-242）

朱文坤（1987- ），男，湖南邵阳人，硕士研究生。研究方向：非致命武器。