惰性气体强闪光弹威力性能试验研究

任秀娟，金青君，张兴高，师宏心，李红欣



惰性气体强闪光弹威力性能试验研究

任秀娟，金青君，张兴高，师宏心，李红欣

（军事科学院防化研究院功能材料研究所，北京，102205）

针对不同装药结构的惰性气体闪光弹，采用多波段辐射强度测试系统对其闪光强度及持续时间进行测试，并开展其对微光夜视仪的干扰研究。结果显示：当内装高能炸药直径为102mm，外部气瓶直径为38mm，气体压力为1.6MPa时，惰性气体闪光弹的可见光闪光强度可达到108cd数量级，并且对夜视仪干扰效果明显。研究表明惰性气体在炸药冲击波激励下可得到较强的闪光，预计在民用和军事上具有广泛应用。

闪光弹；惰性气体；闪光强度；测试；夜视仪

惰性气体闪光弹药具有很高的能量，它通过中心炸药爆炸激发外部惰性气体，使其电离产生极强的光能，然后以强辐射光的形式释放，达到毁伤敌人仪器目的，具有致人眩晕失明、失去抵抗能力和使光电探测器材“致盲”不能正常工作的特点。因其效费比高、光谱范围宽、多向辐射，便于装入多种弹体等优点，一直是世界各国研究的热点。美法国早在20世纪80年代初开展弹载式强光弹药的概念研究，据报道目前只有美国闪光弹正式用于装备[1-4]。因此，研究惰性气体强闪光技术对于丰富我军装备，为我军进攻争取宝贵时间具有十分重要的意义。本文通过试验的方法研究惰性气体强闪光弹药不同的装填结构对闪光强度的影响，为强闪光弹药的进一步研制奠定技术基础。

1 试验部分

惰性气体闪光弹药的设计包含合理的装药结构及施放技术，应使中心高能炸药爆炸后产生的冲击波均匀到达惰性气体装置，并能可靠引爆激发外部惰性气体，使其电离产生强光，实现对人员及仪器的有效致盲干扰效果。针对以上思路本文设计了两种结构的模弹进行试验研究，7发强闪光模弹采用石英玻璃壳体，其结构参数设计见表1。

表1 强闪光模弹结构参数

模弹试验件装配示意图如图1所示，组装完成的闪光弹模弹如图2所示。

图1 试验件装配示意图

图2 组装完成的闪光弹

试验中模弹置于距地面1m高度处，采用图3所示的多波段辐射强度测试系统进行闪光强度测试，系统精度：1.2%；采样率：40MHz，带宽：5M，测试距离为50m。采用图4所示WDJ78-1型二代半夜视仪进行干扰试验，夜视仪距爆心300m。为引爆方便，试验弹采用电点火方式。

图3 多波段辐射强度测试系统

图4 微光夜视仪外形图

2 试验数据及分析

2.1 样弹辐射强度分析

可见光闪光强度试验测试结果如表2所示。

表2 可见光闪光强度试验结果

Tab.2 The test result of flash intensity of visible light

从表2数据可以看出：1号、2号两发标定用的裸药柱质量不同，光强值有所差别，分别是2.6×106cd和 9.5×106cd。图5为两发标定药柱的光强测试曲线图，从图5可以看出普通炸药从开始触发到光强达到最大值，所用时间为30μs左右，可见光可以持续到几百个微秒，且上升和衰减速度较慢。1#~4#模弹的光强测试曲线见图6。1#弹内装炸药柱直径80mm，外面气瓶直径尺寸为30mm，爆炸后惰性气体激发产生的光强值可以达到1.2×108cd。从图6（a）可以看出，从触发开始到光强达到最大值所用时间为20μs左右，可见光可以持续到几十个微秒，且上升和衰减速度较快。

图5 裸药拄光强测试曲线

图6 模弹光强测试曲线图

2#弹与1#弹结构相同，不同的是气瓶压力从1.0MPa增加到1.6MPa，光强测试曲线形状比较接近，从触发开始到光强达到最大值，所用时间为20μs，可见光可以持续到几十个微秒，且上升和衰减速度较快。2#弹强闪光测试值比1#有所提高，从1.2×108cd提高到1.5×108cd，所以，通过增加气瓶内气体压力可以提高模弹的闪光强度，但增幅不大。3#~7#弹均为内装炸药柱直径102mm，外面气瓶尺寸为38mm的模弹，爆炸后闪光强度比1#~4#弹有明显提高，从图6（c）~（d）可以看出，4#弹与3#弹爆炸后光强测试曲线形状比较接近，但曲线形状与图5完全不同，前面有1个迅速增大的峰，峰值较大，可以达到6.7×108cd，且从触发开始到光强达到最大值，所用时间仅有9μs，强光持续时间不到1μs，上升和衰减速度特别快，衰减到一定程度后，又有所增大但增速较缓慢，最高值可达到106cd，随后再缓慢降低。从图6（c）~（d）测试曲线可以看出，模弹起爆后，先是高能炸药爆炸，发出闪光，闪光强度增加较缓慢，几微秒以后激发外部气体，在不到1μs的时间内迅速增大到峰值强度，然后迅速衰减，说明气体分子发光结束，后又有所增大，再缓慢降低。很明显前面是惰性气体发出的光，后面是炸药发出的光。经过分析可以发现：惰性气体闪光弹药通过中心高能炸药爆炸激发外部惰性气体，中心高能炸药爆炸时也会发光，但闪光强度较低，只能达到106cd数量级，外部惰性气体被激发后电离产生的强光可以达到108~109cd数量级，当内装高能炸药直径为102mm，外部气瓶直径为38mm，高度为240mm，气体压力为1.6MPa时，闪光强度可达6.7×108cd。

2.2 对夜视器材的干扰

对WDJ78-1型二代半微光夜视仪进行了干扰研究，试验前夜视仪观察现场情况见图7，试验结果见图8。

图7 试验前夜视仪观察视场情况

由图7可见，正常的半月夜无法探测到远处的靶架，需借助一定的照明才可探测目标，由图8（a）可见当没有任何光源时，夜视仪出现黑屏现象；由图8（b）~8（c）可见当光源辐射强度瞬时变得很大时，二代半夜视仪的光阴极达到饱和，成像满屏泛白，遮蔽整个夜视仪的视场；强光过后，夜视仪受干扰处出现的亮光持续20s左右才能稍稍恢复。

图8 闪光弹爆炸瞬间

通过试验可以看出，试验前夜视仪能够清楚看到试验场景，闪光弹爆炸夜视仪先是变黑然后变白，最后隐约看到一点亮光，到完全恢复初始状态要几十秒之久，说明惰性气体闪光弹对二代半微光夜视仪干扰效果显著。

3 结论

（1）普通炸药闪光强度为106cd数量级，惰性气体闪光强度明显高于普通高能炸药闪光强度，可以达到108~109cd之间，最高可以达到6.7×108cd。（2）惰性气瓶结构相同时，增加气瓶内气体压力可以提高模弹的闪光强度，但增幅不大，炸药直径大、气瓶直径大的模弹的气体闪光强度明显高于炸药直径小、气瓶直径小的模弹的闪光强度。（3）内装高能炸药直径为102mm，外部气瓶直径为38mm，高度为240mm，气体压力为1.6MPa时，闪光强度可达6.7×108cd，对二代半微光夜视仪干扰效果显著。

[1] 郭佳.炸药爆炸激励惰性气体产生可见光的辐射机理研究[D].南京:南京理工大学,2013.

[2] 常非.烟火药爆燃闪光辐射研究[D].北京:北京理工大学, 2002.

[3] 焦清介,马威,许又文.闪光烟火剂强光辐射实验研究[J].北京理工大学学报,2000,20(1):129-132.

[4] 霸书红,焦清介,杜志明.强光致盲弹药技术的研究[J].含能材料,2006(4):118-122.

The Measurement Investigation of the Intensity of Strong Flash Bomb Composed of Inert Gas

REN Xiu-juan，JIN Qing-jun，ZHANG Xing-gao，SHI Hong-xin，LI Hong-xin

*（Research of Chemical Defense Academy of Military Science，Beijing，102205）

Aimed at flash bombs composed of inert gas, which have different structure and charge, the flash intensity and time of duration were measured through multi-band radiation intensity testing system, and the interference test of the flash bomb to low-light level night vision device was carried out. The study results show that under the conditions of R102mm explosive, R38mm gas cylinder(1.6MPa), the flash intensity of visible light can reach magnitude order of 108cd, and the interference effect on low-light level night vision device is obvious. The flash bomb with inert gas can give off flash of considerable intensity, and is expected to be widely used in civilian and military areas.

Flash bomb；Inert gas；Flash intensity；Test；Night vision device

1003-1480（2018）06-0022-03

TJ53+5

A

10.3969/j.issn.1003-1480.2018.06.006

2018-10-28

任秀娟（1979 -），女，助理研究员，主要从事火工烟火专业方向研究。