弹着速度与平纹纺织物上弹孔形态的相关性研究

2014-04-24于遨洋

中国刑警学院学报 2014年1期

关键词：纺织物弹孔枪弹

于遨洋

（中国刑警学院辽宁沈阳 110035）

弹着速度与平纹纺织物上弹孔形态的相关性研究

于遨洋

（中国刑警学院辽宁沈阳 110035）

涉枪案件中，纺织品上出现弹着痕迹是一种常见的现象,如何根据弹孔的形态分析弹着的速度是目前枪弹痕迹检验急待解决的难题之一。通过剖析平纹纺织物上弹着痕迹的形成原理，比较不同弹着速度下同种枪弹的弹着痕迹形态，理论分析和实验结果均表明，平纹纺织物上弹孔形态与弹着速度具有一定的相关性。

平纹纺织物弹着速度弹孔相关性

在现场勘查中，纺织品是一类常见的弹着痕迹的承痕客体。勘察人员若能够利用纺织物上弹着痕迹确定枪弹的种类，再结合枪弹种类与配用枪支的关系，将大大缩小侦查的范围，如果某种枪弹仅能够在一种枪支中发射，则可以根据枪弹种类直接确定发射枪种。

平纹织物是现代纺织材料中典型的机织纺织品，属于各向异性的非均质材料，是一种具有代表性的纺织材料。本文采用涤纶平纹织物作为承痕客体，利用不同弹着速度的51式手枪弹作为造痕客体，在2米距离进行垂直射击，通过观测弹着痕迹，比较其形态上的差别，分析差别产生的原因，初步建立弹孔形态与枪弹种类的联系，为利用弹着痕迹识别涉案枪支的种类提供一种有效的途径。

1 理论分析

终点弹道学认为，弹丸贯穿纺织物时的能量损失，主要由纱线弹性能、纱线断裂能和纱线动能组成。在织物条件相同的条件下，贯穿过程中的弹头形状和弹着速度对纱线能量的获得和释放具有决定性的作用。弹药工程学的研究成果表明，弹体冲击平纹织物时，由于纱线材料具有各向异性和正交的特点，在织物平面上会形成“菱形”变形区，织物中的应力呈“十字形”分布，受撞击区影响的纱线会从织物中抽拔而出。弹头的冲击会使抽拔出的纱线断裂分解，弹头的轴向旋转也会在抽拔出的纱线上和弹孔边缘产生强烈的摩擦作用，摩擦作用与旋转速度呈正比。

从数值模拟的结果看，对于钝头手枪弹，当弹着速度较高时，弹头与织物接触时间较短，同时圆钝弹头影响的纱线数目较多，高速弹头的冲击作用使纱线轻微撕裂后快速断裂，造成较明显缺损，弹头的旋转摩擦造成弹孔中心的明显缺损和纱线末端纤维的松散。当弹着速度较低时，弹头与织物接触时间明显增加，经纬纱线由中心到外围产生渐进的撕裂和断裂，使弹孔中心的缺损变小，纱线末端纤维的松散明显降低，不等支持面结构的平纹织物经纬纱力学性质的差别，使弹孔由于应力分布趋近椭圆形。

2 实验过程

2.1 实验器材

54式手枪、79式微型冲锋枪、51式手枪弹（参数见表1）、涤纶平纹白布（经纱纬纱密度比为2∶1）、FL-G型红外测速仪、帆鹰牌拔弹器、PL-203型电子天平、数码相机、卷尺、立体显微镜。

表1 实验用枪弹参数

2.2 实验样本制作

利用帆鹰牌拔弹器拔出51式手枪弹弹头，将弹壳内发射药质量由0.60克减少至0.53克，重新装弹，获得减少装药量的51式手枪弹（下文简称51式改装弹）。使用79式微型冲锋枪垂直射击2米外的涤纶平纹织物，制作a组样本共20个弹孔，并采取同样的方法使用54式手枪发射51式手枪弹和51式改装弹各20发，分别制作b组样本和c组样本各20个弹孔。

2.3 观察方法

在立体显微镜下以12倍倍率观察弹孔样本，利用顶光和透射光对射入口和射出口打光并垂直拍照，从侧向30度拍摄射出口的纱线翻卷情况。

3 结果与讨论

实验用79式微型冲锋枪、54式手枪均为国产的7.62mm口径枪支，配用的51式手枪弹为7.62mm钝头弹，但这些枪支的枪口初速差别较大，利用激光测速仪对2m处的弹着速度进行测量，79式微型冲锋枪约为500米/秒，54式手枪发射51式手枪弹时约为405米/秒，发射51式改装弹时约为310米/秒，接下来制作弹孔样本并对其射入口和射出口进行观察。由于弹着速度的不同，三组样本的弹孔形态差异比较明显。

3.1 弹头射入口形态特征

79式微型冲锋枪发射的51式手枪弹的，较高的弹着速度对织物冲击明显，如图1（a）所示，经纬纱线均在弹孔中心处发生断裂，断端纤维散开，弹孔中心出现明显的缺损，弹孔内残留的纱线长度较短，入口边缘呈矩形，长宽比约为1∶1，烟垢清晰可见。

54式手枪发射的51式手枪弹的弹着速度比79式微型冲锋枪低近95米/秒，弹头对织物的冲击作用明显下降，如图1（b）所示，射入口形态与79式微型冲锋枪相似但缺损减小，射入口一侧的纱线断端可与另一侧的相互接触，长宽比约为1.27∶1，弹孔边缘烟垢减少。

54式手枪发射的51式改装弹的弹着速度最低，如图1（c）所示，较低的弹着速度在弹孔中心产生缺损不明显，虽然经纬纱线产生了断裂，但是弹头的抽拉推挤作用使纱线产生切向位移，是形成弹孔的主要作用。射入口内的纱线断端相互缠绕，使弹孔变圆，中心断开的纱线交织在一起，长宽比约为1.1∶1弹孔边缘烟垢较清晰。

图1 平纹纺织物上不同弹着速度的51式手枪弹的弹孔射入口

从射击弹孔的入口看，弹孔形状多为方形。在弹头形状相同的情况下，弹着速度与弹孔纱线的缺损程度成正比，弹速越高，弹孔周围纱线在应变中越明显的向弹头冲击区移动，弹头冲击区中的纱线不断产生断裂，产生越来越严重的缺损，较强的弹孔的侧向撕裂作用使弹孔变方，且四角撕裂加重，附近纱线扭曲变形。弹速越低，缺损越不明显，弹头对纱线的抽拉作用使断裂的纱线交织缠绕，使弹孔变圆。从实验结果可以推导出，纱线的断裂作用与弹速关系密切，撕裂作用与弹形联系紧密，由于纱线的弹性形变，经读数显微镜测量，弹孔直径在3毫米至5毫米之间，明显小于弹头直径（见表2）。

表2 三组样本弹孔的入口测量数据（单位：mm）

3.2 弹头射出口形态特征

实验中，三组样本的弹着速度差值较大，因此，弹孔射出口形态的纱线翻卷情况差别是比较明显的。

如图2所示，弹着速度最高的79式微型冲锋枪，射击弹头在弹孔内部形成较大面积的矩形缺损，弹孔边缘有很短的断裂纱线，纱线外翻明显，而弹孔中心未见纱线，从侧向30度观测，外翻的纱线整体呈空心圆柱状，纱线垂直于织物，单根纱线未见弯曲。

图2 平纹纺织物上79式微冲的弹孔射出口俯视及侧视图

如图3所示，弹着速度略低的发射51式手枪弹的54式手枪，射击弹头仅在弹孔中心形成面积较小的缺损，冲击作用使纱线中的纤维散开成绒毛状，在透射光下有较高的透明度。从侧向30度观测，54式手枪射击弹孔的纱线外翻程度明显降低，呈截锥状。

图3 平纹纺织物上发射51式手枪弹的54式手枪的弹孔射出口俯视及侧视图

如图4所示，弹着速度最低的发射51式改装弹的54式手枪，弹孔出口呈正方形，中心无明显缺损，纱线断端整齐，在弹孔中心缠绕，纱线数量未见减少，从侧向观察，纱线整体低平隆起。

通过实验，枪弹射出口的观测结果与理论分析的结果符合度很高，弹着速度对射出口形态和纱线翻卷程度具有明显的影响效果，弹着速度越高，弹孔四角纱线的扭曲变形及翻卷程度越明显，弹着速度越低，弹孔四角纱线的扭曲变形及翻卷程度越轻微。对平纹织物上弹着痕迹与枪弹种类相关性研究，控制了影响因素的数量，为分析弹孔与弹着速度的关系，提供了较好的条件。