爆炸式防暴弹安全性问题研究现状分析

朱永杰

【摘 要】针对爆炸式防暴弹在实际使用中存在的破片杀伤、冲击波超压杀伤等致命杀伤问题，着眼提高爆炸式防暴弹使用安全性，通过系统研究爆炸式防暴弹可能造成致命杀伤的影响因素，详细分析国内外爆炸式防暴弹安全性研究现状，为提高爆炸式防暴弹使用安全性打下基础。

【关键词】防暴弹；安全性

爆炸式催泪弹、声光弹、爆震弹等爆炸式防暴弹具有作用迅速、威慑力强、非致命效果好等特点，作为武警部队处置突发事件的重要弹种已被广泛应用，尤其在处置大规模的暴（骚）乱事件中发挥着重要作用。然而在使用时，该类弹药极易产生具有杀伤性的破片和较大的冲击波超压，对有生目标的生命安全带来极大的威胁，因此爆炸式防暴弹的安全性成为研制开发时首要考虑和研究的内容。

爆炸式防暴弹在使用中存在着很大的安全隐患。群体性事件中因使用爆炸式防暴弹而造成的人员伤亡事件屡有发生，不仅未平息事态，反而致使事态恶化，群体性事件加剧，使突发事件进一步升级，给武警部队处置带来较大的麻烦。例如，2009年，湖南岳阳曾发生使用催泪弹造成伤人、亡人的严重事故[1]。2012年7月2日，四川什邡群体性事件中，特警使用了爆炸式防暴弹驱散围观人群，造成了13名群众受伤[2]，虽然起到了震慑驱散人群的目的，但在一定程度上造成了执法部队的被动。

因此，极高的安全性是非致命武器装备应用的关键和前提。然而，由于非致命武器装备在国内研究起步较晚和多方面条件的限制，非致命武器装备的安全性理论、非致命效应的评估及试验方式方法等科学内容研究很少。爆炸式防暴弹的弹体结构、装药特性、传火装置、材料尺寸等，与爆炸式防暴弹爆炸冲击动力性能有关的设计内容主要依靠经验设计，对装药量与弹体材料有关参数最大最小阈值及最优化方法都缺少相关理论进行指导。虽然爆炸式防暴弹都有安全半径的技术指标，但是缺少试验研究，对爆炸式防暴弹爆炸后冲击波大小、弹片数量、质量、分布情况及对目标的作用效能几乎没有相关技术报道。相关理论研究比较浅显，这对爆炸式防暴弹安全性和可靠性的设计研究提出了挑战。例如，弹体材料选择不当或装药量超过某个值或某个范围，在爆炸冲击动力作用下，弹体必然会产生杀伤性破片或较大的冲击波，这对作用目标会产生致命性伤害，严重影响弹药的安全性。为了满足爆炸式防暴弹安全性的基本要求，以爆炸式防暴弹为典型，研究爆炸时的冲击动力学行为，建立安全性的评估方法，测试弹体破片、冲击波超压等爆炸产物的终点效应参数，从理论上指导爆炸式防暴弹安全性设计的意义十分重大。

当前，虽然爆炸式防暴弹品种不同，数量繁多，但是国内外对于爆炸式防暴弹爆炸过程中的非致命效应并未作深入广泛的研究，研究报道寥寥无几。

现有文献對于弹体爆炸冲击动力学研究，主要着重于杀伤性弹药的爆轰过程和爆炸冲击作用。如孙承纬等研究了多级炸药爆轰高速驱动技术的Gurney模型，并应用爆轰冲击动力学方法计算爆轰驱动加速飞片的相关参数[3]。金柯等人对爆轰产物驱动杀伤性飞片进行了运动数值模拟研究，利用数值模拟方法，研究了主装药与杀伤性飞片之间的空气隙厚度变化对飞片中载荷幅度和载荷上升时间、飞片速度和飞片变形量的影响，并用操作方法对数值模拟结果进行了验证[4]。同时，一些专家学者对杀伤性武器的爆炸冲击终点效应有相关的研究。如陈小伟等人为了研究破片模拟弹的终点弹道效应，进行了不同质量A3钢钝头弹撞击45钢板的试验研究[5]。王宇新等人应用多相介质爆炸冲击响应物质点数值模拟方法，研究了当杀伤性炸弹在近场爆炸时，爆轰波驱动破碎弹片共同作用于混凝土墙壁的过程中所涉及的多物理场计算和多相介质耦合分析等问题[6]。吴成等人对炸药空中爆炸冲击载荷作用薄壁铝球壳体，在典型作用距离下的动态响应进行了试验研究，采用空中爆炸理论设计试验参数，通过测试薄壁铝球壳体的变形量，得到了作用距离、装药质量与中心变量的对应关系[7]。常双君等人通过计算分析研究了液固燃料空气炸药爆轰后，冲击波的作用特点和超压场的变化规律[8]。黄广炎等人应用显示动力分析有限元软件LS-DYNA3D，基于流固耦合数值分析方法对炸药装药在腔室中心、墙角、地面中心、墙棱边等不同约束情况下爆炸冲击波的传播特性进行了研究[9]。

然而，杀伤性弹药与爆炸式防暴弹在毁伤机理上具有本质的区别。杀伤性弹药一般是通过其在弹道终点处与目标发生的冲击、爆炸等作用，以动能或爆炸能破坏有生目标，使其失去作战能力。杀伤性弹药追求的最大效能是使有生目标消亡，因此，其作战效能和弹药威力成正比，即弹药威力越大，产生的破片数量越多、冲击波超压越强。爆炸式防暴弹一般是通过生物效应或热效应作用于目标的某一或某几个脆弱的部位，使之暂时失效，处于瘫痪状态，但不要求造成永久性伤害。然而，爆炸式防暴弹若使用过量，也可能对作用目标造成永久性伤害甚至死亡，因此对其终点效应必须加以控制，避免造成永久性伤害。具体到爆炸式防暴弹中，其作用机理是在爆炸瞬间产生眩目强光、强烈爆声及冲击波超压，从而在短时间内对目标起到干扰视觉、听觉及眩晕等作用，威慑、驱散闹事人群，进而控制事态。但是，其弹体的破片、冲击波超压、以及强声和强光效应对有生目标会产生潜在的致命伤害，必须控制在一定范围内，而这必须依靠弹体结构的合理设计、弹筒材料的科学选择、装药量的精确计算等途径来保证。

目前爆炸式防暴弹的安全性研究，国内外进展较为缓慢，还缺乏具体的理论体系，在生产研发时大多以经验设计为主，亟需建立科学的爆炸式防暴弹安全性设计准则和评估方法，针对现有的爆炸式防暴弹建立评价系统，提出改进方案，为爆炸式防暴弹的设计生产提供相关理论依据，以有利于对爆炸式防暴弹的正确使用和进一步研究开发，使之更好地为武警部队履行职责使命服务。

【参考文献】

[1]湖南岳阳上千出租车集体罢运事件[OL]. http：//news.sohu.com/20090413.html. 2009-04-13.

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

[3]孙承纬，文尚刚，赵峰.多级炸药爆轰高速驱动技术的Gurney模型优化分析[J].爆炸与冲击，2004，24（4）：301-304.

[4]金柯，李平，吴强，等.爆轰产物驱动飞片运动数值模拟研究[J].爆炸与冲击，2004，24（5）：419-424.

[5]陈小伟，张方举，梁斌.A3钢钝头弹撞击45钢板破坏模式的试验研究[J].爆炸与冲击，2006，23（6）：199-207.

[6]王宇新，陈震，孙明.多相介质爆炸冲击响应物质点法数值模拟[J].爆炸与冲击，2008，28（2）：154-160.

[7]吴成，张向荣，方延和.空中爆炸冲击波作用下薄壁铝球壳体大变形响应的实验研究[J].北京理工大学学报，2007，27（3）：192-195.

[8]常双君，刘天生，朱晋生.燃料空气炸药的爆炸特性研究[J].中北大学学报（自然科学版），2006，27（6）：508-510.

[9]黄广炎，冯顺山，王云峰.装药约束对腔室爆炸冲击波传播特性影响的数值分析[J].系统仿真学报，2009，21（1）：58-64.

[责任编辑：朱丽娜]endprint