某型48 mm眩晕手榴弹终点效应分析

2019-11-08郭三学

兵器装备工程学报 2019年10期

郭三学

(武警工程大学装备管理与保障学院，西安 710086)

眩晕手榴弹是利用爆炸产生的强烈声响和炫目的闪光，刺激有生目标的耳朵和眼睛，使其产生暂时性耳聋和暂时失明的一种非致命弹药。主要用于在有限的场地，使劫持人质的恐怖分子和罪犯晕头转向，逃离现场；也可用来对付群体性暴乱、骚乱等暴力活动，巨大的声响可产生强烈的心里震慑作用，使目标产生眩晕、诧异和惊恐的感觉，达到驱散人群，控制、制服对方等防暴目的[1]。眩晕手榴弹有不同的结构形式，但都是通过爆炸的方式产生声光效应，所以也叫闪光爆震弹、爆震弹、震昏闪光防暴弹等。此类防暴弹瞬间闪光强度一般在(1.5～3.5)×107cd，5 m处声强峰值160～180 dB[2]。眩晕手榴弹在爆炸时不仅产生声光效应，还会产生爆炸破片，声响、闪光、爆炸破片会对目标产生多种终点效应[3]。随着处置群体事件对防暴武器非致命性要求的不断提高，眩晕手榴弹的结构和性能也在不断改进，在确保对有生目标不造成致命性伤害的前提下，有效提高声光效应，控制弹体破片飞散，是眩晕手榴弹技术发展的主要方向[4]。本研究通过对某型48 mm眩晕手榴弹终点效应分析，提出改进建议。

1 某型48 mm眩晕手榴弹效应

1.1 某型48 mm眩晕手榴弹结构性能指标

该型48 mm眩晕手榴弹结构原理和实物分别如图1(a)、图1(b)所示，主要由延期引信和弹体组成，延期引信由保险握片、拉环、保险销、击发座等组成，保险握片、拉环、保险销等零件装配在击发座上，击发座使用铝材压铸成型；弹体由上壳体、下壳体，装药药盒、橡胶块组成；壳体底层填塞橡胶块，通过胶粘与壳体底部相互固定，药盒装置在橡胶块上，通过上壳体轴向压紧固定，上下壳体之间、上壳体与击发座之间都是通过螺纹连接，螺纹涂胶并使用橡胶垫片密封，壳体采用ABS塑料压塑成形；延期引信通过螺纹和弹体连接。该弹重154～174 g，采用飞离式翻版击发机构，配用短延期引信，延期时间1.5～2.1 s，闪光强度(1.0～2.0)×107cd，距炸点1 m处声强峰值174～185 dB，安全半径小于1 m，从技术指标看，既符合特战环境要求，安全性指标也较高。

图1 48 mm眩晕手榴弹结构原理和实物

1.2 某型48 mm眩晕手榴弹声光效应

2018年9月，武警部队巅峰比武军事活动中，使用某型48 mm眩晕手榴弹80余枚，使用背景是窗户靶手榴弹投掷，由于此弹在投出25 m左右即在空中爆炸，为此将30 m的标准投掷距离缩短到20 m，为评价作战效果，将此弹与wk98001型37 mm强光致盲弹声光效应进行了比较，作用场景在户外白天，通过评判员和特战队员共同观察，两种弹设计的声光技术指标虽然相近，但效应差别较大，37 mm强光致盲弹可见闪光，声响震耳；48 mm眩晕手榴弹几乎看不见闪光，声响似鞭炮，没有威慑力，37 mm强光致盲弹声光效能明显高于该型48 mm眩晕手榴弹。

1.3 某型48 mm眩晕手榴弹破片效应

48 mm眩晕手榴弹爆炸后，破片飞离距离远，质量大，除下壳体破裂成多片外，其他所有的零部件几乎都成为形状完整的分离体，分散形式如下。

1) 击发座与上壳体破片。击发座与上壳体破片整体从与下壳体连接的螺纹处滑脱，壳体间的橡胶密封垫片完整飞离，击发座与上壳体螺纹连接处发生了较大的相对位移，击发座螺纹圆柱体击穿上壳体底部，击发座深度嵌入，上壳体严重扭曲变形，有的内翻，如图2所示，此破片重57 g，一般分布在炸点30 m内，最远达到了60 m，约35%的弹体爆炸出现此类弹片。

图2 击发座与上壳体破片

2) 击发座破片。击发座破片整体从与上壳体连接的螺纹处滑脱，密封橡胶垫片均在螺纹根部与其粘连，如图3所示，由于是金属材料，零件形体完整，击发座连接螺纹没有变形，螺牙上粘连着从壳体撕裂下的塑料螺纹丝，此类弹片质量为44 g，一般分布在炸点25 m内，最远达到了60 m，约65%的弹体爆炸出现此弹片。

图3 击发座破片

3) 上壳体破片。上壳体破片分别从上下连接螺纹处滑脱，如图4所示，其中与击发座连接的上两层螺纹从螺牙根部撕脱，与下壳体连接的螺纹处发生扭曲变形，下部中间连通传火管的部分柱状凸台从根部发生断裂，有的与药盒上部连接成一个破片，该破片重13 g，一般分布在炸点20 m内，约65%的弹体爆炸出现此弹片。

图4 上壳体破片

4) 下壳体破片。下壳体外表面轴向均匀分布4个工艺槽，弹体爆炸后，基本上从工艺槽分裂成4个破片，破片尺寸约45 mm ×30 mm，每片重3 g，如图5(a)所示；与上壳体接触的螺纹部分一般基本被撕裂成条丝状破片图5(b)；壳体底部基本上断裂形成一个破片，其中底壳底面与橡胶块接触的部分有的破裂形成直径30 mm的破片，有的已经破裂但没有分离，如图5(c)、图5(d)所示，这些破片一般分布在炸点10 m左右，质量为4～6 g。

图5 下壳体破片

5) 橡胶块。橡胶块装置在壳体底部，重46 g，爆炸后，橡胶块完整飞离，部分还粘连着与其相接触直径30 mm壳体底部破片，如图6所示，破片基本分布在炸点30 m范围内，最远达到60 m。

图6 橡胶块

6) 药盒破片。药盒由药盒上体、药盒下体两部分组成，爆炸后，分解成上下体两个破片，如图7(a)所示，分别重3 g、2 g，分散在炸点10 m范围，药盒上下体部分基本保持完整，部分上壳体柱状凸台断裂镶嵌在药盒上体中，也有部分传火管嵌入其中，如图7(b)。

图7 药盒破片

2 某型眩晕手榴弹终点效应分析

2.1 影响眩晕手榴弹效应原因

1) 结构设计。某型48 mm眩晕手榴弹上下壳体、上壳体与击发座螺纹连接处，采用了涂胶并加橡胶垫片密封的方式，壳内装置了药盒和橡胶块，零件数量多。由于橡胶垫片、壳体的塑料材质、金属击发座热胀系数不同，所以，弹体爆炸瞬间高温情况下，上下壳体、上壳体与击发座是从受热变形最快的螺纹连接橡胶垫片处滑脱成为破片，橡胶垫片密封成为弹体结构内压力作用最薄弱的环节，同时上壳体塑料材料受热快速变软，在内压力作用下，铝材击发座在螺纹连接处与其发生相对运动，致使上壳体严重扭曲变形，由于没有形成足够大的爆炸内压，弹体内的零部件基本没有破碎，保持形体完整，形成了质量大的破片，无形之中降低了该弹的安全性。在防暴弹设计中，螺纹间密封采用橡胶垫片，由于受热变形大，弹体易于从连接处滑落，弹内难以形成较高的内压，这是影响弹体声响和产生较大质量破片的主要原因。

2) 装药量。该型48 mm眩晕手榴弹重154～174 g，收集到的弹体破片质量约140 g，由于装药置于药盒内，药盒空间有限，这样估算装药最多也就10 g多，显然是采用了小药量爆炸的方式产生声光效应，这是一种较为安全的设计手段。相比而言，wk98001型37 mm强光致盲弹结构简单，弹壳内全部是装药，无其他零件，装药60 g，爆炸后壳体基本形成小破片，两种弹声光效能有较大差距，除结构设计因素外，装药量也是主要的影响因素。

3) 效应对比。wk98001型37 mm强光致盲弹破片最大质量4.8 g[5]，质量小于1 g的破片占破片数的66.7%；破片可击穿距爆心1 m处10 mm厚的胶木板，试验证明弹片在1 m对有生目标能造成致命性伤害；48 mm眩晕手榴弹弹片击发座、上壳体、橡胶块，药盒等几乎都成为形体完整的弹片，最大质量57 g，最小质量也3 g，虽然此弹装药量少，但是大多弹片飞行10 m以上，若按照37 mm强光致盲弹弹片飞行初速计算[5]，在1 m处的动能明显高于破片致伤最低标准79 J，比动能大于擦伤皮肤的最小比动能9.8 J/cm2，此弹技术参数所说安全半径小于等于1 m与实际完全不符。

2.2 提高眩晕手榴弹安全性的措施

通过以上分析，48 mm眩晕手榴弹通过声光作用难以实现对有生目标的眩晕效应，同时大质量的破片还存在安全性隐患，不能实现非致命战术要求，从技术性能要求出发，应采取如下的改进措施：

1) 改进零部件连接密封方式。防暴弹部件螺纹连接密封采用橡胶垫片是一种很不科学的方法。现装备部队的爆炸式防暴弹基本采用塑性材料，上下壳体大多采用胶粘的连接方式，连接如同整体，声音有爆震效果，胶粘是实践验证非常有效的连接方法，即使通过螺纹并涂胶的方式，都不应使用橡胶密封垫片，此弹零部件都是在螺纹处滑脱形成破片，主要原因还是橡胶垫片受热快速变形，成为弹体结构受力的薄弱环节。

2) 减少弹体结构部件。防暴弹结构设计应简单明了，尽量减少不必要的零部件，防止成为致命的破片。该弹弹壳内设计了药盒、壳底部装置了橡胶块等零部件，爆炸后这些零件都形成了飞离破片，这些部件完全都应一体化，没有必要单独设置装配。

3) 增加装药。弹体采用多少装药量，应确保终点声光效应达到战术效果最佳为目的，如果减少装药纯粹为了安全而难以实现对有生目标的眩晕效应，则失去了防暴弹的应有效应。在安全阈值内，提高弹体终点效应主要的手段还是适当提高装药量，同时改进弹体结构使弹体内压力增大。

4) 采用全塑弹体。该弹使用铝材质的击发机构，弹体爆炸后，击发座整体从连接螺纹处滑脱，形成质量较大的破片。为避免形成较大的破片，击发座也应采用塑料材质，现装备部队的爆炸式防暴弹，基本采用全塑弹体，爆炸后，弹筒和击发座形成了质量很小的破片，对目标形不成伤害。

5) 设计钢制外弹筒。通过制作钢制外弹筒，在外弹筒均匀分布一定数量的小孔[5]。内弹体装药爆炸后，能量从小孔释放出去，产生的爆炸声响和耀眼闪光能量以放射状均匀扩散、平衡输出，爆炸产物以及破片在金属筒内不会飞散，确保了安全性，使用后金属筒还可以重复利用，提高了经济性。