防暴动能弹发展现状及趋势分析

2021-05-06汪送

兵器装备工程学报 2021年4期

汪送

(武警工程大学装备管理与保障学院，西安 710086)

2020年美国国内爆发的全国性暴骚乱事件，以及2019年的香港事件代表着新一轮的大规模群体性事件，这些事件既有利益集团的背后驱使，也有普通民众的聚众抗议，但都伴随有打砸抢烧等恶劣行径，颇具恐怖主义色彩。随着人道主义呼声的逐渐高涨，处置此类暴骚乱事件通常需要借助非致命武器。发展最早的非致命动能武器在处置此类事件中发挥着重要作用，在香港警察的“止暴制乱”行动中就运用了美国非致命技术公司的MP-4-R3型冲击棍弹、美国低致命公司的ALS 4006D海绵弹、ALS1202橡胶痛块弹和美国CTS公司的2581型布袋弹，这些弹药旨在对目标造成暂时性疼痛，实现对目标的驱散和拒止。

作为非致命动能武器主要成员的防暴动能弹自诞生起就不断引发致残致亡等严重伤害事件[1-4]，为对比分析不同类型防暴动能弹的性能特点和致伤机理，通过分析防暴动能弹的发展历程，剖析典型损伤案例并划分不同冲击部位损伤谱，基于对主流动能弹丸结构特性的分析，预测新一代防暴动能弹的发展趋势，为国内现役防暴动能弹的安全服役提供参考，为新型防暴动能弹的优化设计提供借鉴。

1 防暴动能弹发展历程

作为发展最早、使用最频繁的非致命动能武器，防暴动能弹是当前防暴反恐、骚乱控制的主战装备。根据冲击损伤案例[1-4]及《全球枪发非致命弹药图鉴》[5]披露的弹药信息，得到如图1所示的防暴动能弹发展历程图。

图1 防暴动能弹发展历程示意图

由图1可知：防暴动能弹主要经历了硬质弹丸、橡胶弹丸、布袋弹丸和复合型弹丸4个发展阶段，其中硬质弹丸以钢芯橡胶弹、塑料棍弹和木棍弹为主，弹丸硬度较大，最小安全射距较远，其中RCC-95钢芯橡胶弹的最小安全射距达40 m，40 m处91.1%弹着点所在圆的直径为164 cm，70 m处61.1%弹着点所在圆的直径为250 cm[6]，可见随着射距的增加，射击精度下降迅速，从而极易对目标造成意外伤害。橡胶弹丸样式较多，既有独弹丸又有多弹丸，AM-403/P弹丸和Flash-Ball®弹丸在冲击时自身有一定变形，RB-1-FS弹丸设计有鳍片尾翼，提高了飞行稳定性，多弹丸橡胶弹近距离采用“跳弹攻击”方式进行射击；布袋弹经历了片状、筒式、尾翼稳定3个发展阶段，布袋弹丸通过尼龙布袋包裹铅沙，冲击目标时布袋延展性较好，冲击动能较大，但比动能较小；复合型弹丸由硬质弹体和软质弹头组成，冲击目标时形成先后两次冲击载荷，有效射程覆盖范围较大，最小安全射距较近，战术灵活性较高。

2 防暴动能弹典型损伤案例及损伤谱研究

非致命动能弹丸由密度低于制式枪弹的材料制成，体积大、速度低、重量轻，其设计旨在降低穿透皮肤的风险，同时对有生目标产生严重疼痛，并在较大程度上减少严重或致命伤害的概率[7]。但因操作失误、射弹扩散、目标移动等原因，不可避免地导致意外伤害，因防暴动能弹冲击而造成的致残致亡案例屡见不鲜。

2.1 防暴动能弹典型损伤案例分析

为分析不同类型防暴动能弹的冲击损伤特性，通过调研和查阅文献资料，得到如表1所示的防暴动能弹典型损伤案例表。表中区分弹丸类型、冲击部位、损伤类型、损伤图像、损伤特性和损伤致因进行不同类型动能弹丸对比。从对比结果可知，几乎所有的穿透性损伤都是由于近距离射击所致，即使是号称“柔性”弹丸的布袋弹在近距离射击时也会造成皮肤穿透，通常穿透伤会导致弹丸和弹托在目标体内滞留，从而加大了损伤救治的难度。近距离射击所导致的非穿透性钝性伤通常造成较为严重的表皮挫伤和内脏挫伤，个别弹丸还会造成骨折和组织撕裂，常见的内脏损伤包括心脏、肺和肝脏挫伤、脾破裂。当钝性冲击造成肋骨骨折后，折断的肋骨还会进一步刺穿心脏和肺，从而加大了致命风险。小口径的霰弹极易造成眼部穿透伤和多处冲击损伤，因此通常采取“跳弹攻击”的方式，通过瞄准地面，动能弹丸撞击地面后进而冲击目标的下肢，但这进一步降低了已经很差的瞄准能力，不同的入射角将形成复杂的冲击点，从而导致意外伤害在所难免。大口径动能弹丸，如44 mm的Flash-Ball®弹丸和40 mm的NS复合型弹丸，通常不会穿透目标皮肤，但近距离射击时，也会对目标表皮造成严重挫伤，同时伤及内脏，当以锐角冲击时，还会造成目标皮肤的撕裂。虽然表中列出的损伤致因主要是近距离射击，但动能弹丸的固有安全隐患，如覆盖薄层橡胶的钢芯弹丸、未展开的布袋弹丸，都会如同刚体一般，穿透人体，并造成重度伤害，此外，即使是同一动能弹丸，对不同目标和不同冲击部位也会形成不同的损伤结果。为规避意外伤害事件并提高防暴动能弹的作战效能，需要熟悉弹丸的技术性能、使用场合和安全注意事项，并针对不同耐受性的目标合理调整射距和射角。

表1 防暴动能弹典型损伤案例

2.2 防暴动能弹冲击损伤谱

通过分析不同类型防暴动能弹对人体的冲击损伤案例，预计在冲击部位将产生擦伤、挫伤、撕裂和穿透，而因为应力波的传播，还会引发冲击部位以外的骨折、内脏挫伤、撕裂和出血。

根据弹丸的冲击部位和对目标的冲击能量，会产生大范围的严重损伤，甚至包括死亡。据不完全统计，动能弹丸造成穿透伤或钝性伤的部位及其损伤谱如下所示[14]：

•头部冲击：颅骨骨折，可能伴有脑血肿；

•眼部冲击：眼球破裂、角膜擦伤和撕裂伤；

•胸部冲击：肋骨骨折、心脏震荡、挫伤、肺挫伤、气胸和血胸；

•腹部冲击：腹部内脏挫伤、破裂和撕裂；

•四肢冲击：长骨开放性或闭合性骨折。

在所有损伤当中，头部冲击是最常见的死亡和严重伤害的原因，其次是胸部冲击，这表明冲击部位是决定防暴动能弹致伤程度的主要影响因素。弹药手册和培训项目通常建议使用人员把瞄准点指向四肢和大肌肉群，并远离其他脆弱区域(例如：头部、颈部、脊椎、肝脏和肾脏区域)。

3 防暴动能弹结构特性研究

为对比不同类型防暴动能弹的性能特点，通过收集不同发展阶段动能弹丸的性能指标，得到如表2所示的不同类型动能弹丸性能参数表。表中按弹丸类型、弹丸数量、结构参数、重量、初速、动能和有效射距等指标进行对比，弹丸类型基本区分了硬质弹丸、橡胶弹丸、布袋弹丸和复合型弹丸四大类，对应着图1中防暴动能弹的4个发展阶段。综合分析可知，不同弹丸因结构、材质和初速各不相同，从而导致战技指标相差悬殊。出现差异一方面是因为动能弹丸来自不同国家、不同厂商，且适用于不同的防暴发射器；另一方面则是选用的性能测试标准不同，如我国验证动能弹非致命性的不穿透25 mm厚的红松木板和穿透1 mm厚牛皮纸的测试标准。这些差异的形成，使得我们改进和研制防暴动能弹不能继续沿着仿制国外弹药的路子前进，而必须开展冲击损伤机理相关的基础研究工作，进而从根本上解决制约我国非致命动能武器快速发展的瓶颈问题。

表2 不同类型动能弹丸性能参数

为进一步实现对不同类型弹丸性能的定量比较，基于表2数据，对不同类型弹丸的比动能、动量进行了计算，对比了不同弹丸的动能、比动能、动量和有效射程，结果如图2所示。硬质弹丸动能较大，有效射程范围虽然覆盖大，但最小安全射距较远，其中RCC-95和MA/RA 88的最小安全射距分别为40 m和30 m，也即当射距低于该数值时，极易对目标造成过度伤害，但当射距较远时，这些弹丸又因弹道扩散形成一个较大的散布圆，从而增大了击中脆弱部位的概率；橡胶弹、布袋弹和复合型弹丸的动能在一定区间内浮动，基本都小于200 J。图2(b)中对布袋弹比动能的计算没有考虑布袋冲击时的扩展，因此实际冲击比动能要小于计算值，但从分布来看，橡胶弹和布袋弹的比动能分布较为分散。对比动能、比动能和动量数据可知，不同公司生产的复合型弹丸数据分布均较为集中，动能值在150～190 J内，比动能值在7.5～15 J/cm2内，动量在3～5 kg·m/s内，同时复合型弹丸的有效射程范围较大，最小安全射距较短，特别是XM1006弹丸和BIP 6425弹丸的最小安全射距仅为1.5 m，极大灵活了这些弹药的战术战法，消除了使用人员近距离射击的顾虑。同时，复合型弹丸均采用线膛枪发射，射击精度普遍较高，总体而言，新一代的复合型防暴动能弹性能更为优越。