爆炸式催泪武器发射系统的设计

董超 王方

摘 要：为弥补现役防暴驱散装备的不足，提升防暴驱散装备的作战效能，提高武警部队处置大规模群体性暴乱事件的效率，本文从多个方面对爆炸式催泪弹武器发射系统进行设计。可行性分析结果表明本文设计研究的爆炸式催泪武器发射系统可实现在较短的时间内发射大量的催泪弹至目标区域，且具有结构简单、操作方便、成本低廉、可靠性好等优点，可为武警部队处置群体性暴乱事件提供一种高效的防暴驱散装备，具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：催泪剂；发射系统；群体性暴乱事件

目前装备武警部队的38mm多管防暴发射器主要用来驱散150m范围内的大面积群体性有生目标，该系列发射器具有结构紧凑、操作方便、机动性强、发射控制可靠等特点，但是其在处置大规模群体性暴乱事件时驱散能力有所不足。为弥补现役防暴驱散装备的不足，提升防暴驱散装备的作战效能，在“金属风暴”概念的基础之上，本文设计的催泪风暴武器发射系统各项性能指标满足预期设计的要求，达到了预期设计的目标。

1总体结构

爆炸式催泪武器发射系统是将超高射频弹幕武器发射原理应用于防暴弹发射，基于金属风暴发射技术设计的催泪弹药发射装置，与金属风暴武器相比，爆炸式催泪武器发射系统的弹药发射初速小，口径较一般武器的弹丸大，因此，其结构形式与超高射频武器系统相比要简单。参考金属风暴武器系统的结构组成，采用模块化设计的思想，本设计的爆炸式催泪武器发射系统主要由预装填多发催泪弹的发射管模块、点火节点模块、发射平台、电子控制电路模块等模块组成。

2功能布局

根据爆炸式催泪武器发射系统的结构，其主要功能布局设计如下：为了实现快速连续发射大量催泪弹至目标区域，需要将多发专用催泪弹串联排列预先装填在发射管中，构成预装填催泪弹药的发射管模块，由电子控制电路模块连接点火节点模块，实现弹药的点火击发。多个发射管按照需要，排列放置在发射平台的定向器中。击发过后，可更换新的发射管，继续使用；为了完成每发弹的可靠击发，发射管内串联装填的每发弹需对应一组点火节点模块。点火节点模块和预装填多发专用催泪弹的发射管模块是本设计的核心模块；为了确保弹丸按序列发射，并且实现多种模式的发射，需要设计专用的电子控制电路模块。发射时，确保前一发弹已发射或空仓，才能进行击发。发射前，通过预先设定，即可实现单管单发弹发射、单管连续发射、多管齐射等模式的射击；为了承载装有弹药的发射管，确保发射的弹药能到达目标区域，且具有良好的散布，需要由定向器、支架和方向机构组成的发射平台配合。

3点火方式的确定

串联预装填多发催泪弹的发射管模块和点火节点模块是本设计的核心，弹药的点火方式直接决定专用催泪弹、发射管以及点火节点模块等的结构。根据总体结构设计，多发专用催泪弹以串联排列的形式预装填在发射管中，每发弹之间通过弹体结构实现在发射管内的定位，且彼此相互独立，弹药击发时的点火由该发弹对应的点火节点模块完成，同时，发射时上一发弹的发射药燃烧产生的高温高压火药燃气不能引燃后续弹药。要实现这些目的，本文提出了以下几种点火方式的设计方案。

方案一：采用电磁感应中的涡流加热现象实现发射药的引燃，在金属导体上缠绕的线圈中通以交变电流时，导体将处于交变磁场中，在交变磁场的激发下，导体会产生交变的感生电动势（或涡旋电场），导体中的载流子在涡旋电场的作用下，形成环形感应电流，即涡流，如果金属导体的电阻非常小，产生的涡流会很大，能产生大量的焦耳热。当产生的热量通过金属导体作用于热感度低的发射药，可在很短的时间内，将其引燃，实现弹药的发射。

方案二：采用激光点火（起爆）技术，利用药剂在光能作用下的热起爆机理：当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药剂吸收而转化为热能，产生热击穿或形成热点引爆含能材料。选取符合要求的发射药作为含能材料，用激光引燃发射药实现弹药的发射。

方案三：在发射管上开孔，设置接触电极，弹药使用电底火发火，将弹药电底火的两极与发射管上的接触电极可靠连接，通过外加电流，直接击发电底火，由电底火引燃发射药实现弹药发射。接触式点火方式如图1所示。

图1接触式点火方式示意图

方案一的设计同丁吴斌提出的点火方式类似，都运用电磁感应这一物理原理，其优点在于：发射管上无多余零部件的设置，结构简便；弹体与发射管之间相互独立，弹体发射时，在管内运动无干扰。同时，也存在一些弊端：一是电磁感应产生的电流微弱且不稳定，可靠性无法得到保证；二是临近排列的感应线圈在工作时相互干扰，无法有效控制，这是采用电磁感应存在的最大不足；三是产生电磁感应需要交变磁场，前提要有闭合线圈回路以及交变电流的输入，产生交变电流的装置复杂，使得制作成本高昂，不宜大量制造与应用。

方案二的设计在理论和技术上已经比较成熟，已经实际用运于宇宙航行及导弹技术上。然而用于激光点火的含能材料以及激光器、光纤耦合器、激光点火器等部件成本较高，系统设计结构复杂，本设计不予考虑。

方案三的设计思路简单自然，点火可靠，易于实现。其优点如下：结构简单，易于制作；互相独立，互不干扰；零部件少，成本低廉。

对比以上方案，方案一的设计存在电磁感应的相互干扰现象，可靠性不足。方案二的设计系统结构复杂，成本高昂。方案三的设计简单可靠，生产制作成本低。因此综合考虑，采用方案三作为爆炸式催泪武器发射系统的点火方式。

4设计的技术难点

超高射频武器系统发射的弹药多为初速较高的枪弹或炮弹，采用多发弹丸用发射药隔开排列在发射管内的结构，其结构形式相对简单且技术成熟。本设计的爆炸式催泪武器发射系统发射的弹药是催泪弹，是近距离作战使用的防暴弹弹种。一般防暴弹的射程较近，发射初速低，口径大，对射击精度的要求不高。由于爆炸式催泪武器发射系统采用的是在发射管内串联预装填多发催泪弹的结构，目前尚无实际可参考的设计结构。因此，其技术难点表现在：需设计一种安全可靠的弹药击发方式以及控制装置，确保弹药击发过程按照预定设计进行；需设计一种结构简单、装药合理的专用弹药以及与之配合使用的发射管等部件；需设计合理的排列组合形式，使设计的爆炸式催泪武器发射系统能发挥出最佳的驱散能力。

5 结语

本文结合超高射频武器系统的结构组成，提出适合低速防暴弹发射的爆炸式催泪武器发射系统结构，主要有串联预装填多发弹药的发射管模块、点火节点模块、发射平台和电子控制电路模块组成。结合武警部队的现实需求，提出爆炸式催泪武器发射系统预期的战术技术指标。通过分析弹药的点火方式，得出点火方式决定了专用催泪弹的结构，进而影响着整体的结构设计，并选择确立了简单可靠、易于实现的接触式点火方式，为爆炸式催泪武器发射系统的各部件的设计提供了前提和约束条件。

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