溫壓武器面面觀

在過去的20年里，蘇聯(lián)/俄羅斯根據(jù)燃燒和爆炸效應研制出一系列新式武器，溫壓武器便是其中之一。

“溫壓武器”（更準確地說應該是戰(zhàn)斗部）使熱壓效應達到最佳化。西方國家只是在最近才開始對溫壓武器進行研究，研究方向主要集中在提高破片效應及侵徹效應方面。

溫壓武器只是通常所說的容量武器(Volumetric Weapons)系統(tǒng)中的一個組成部分。容量武器還包括燃料空氣炸彈(FAE:Fuel Air Explosives)。

發(fā)展方興未艾

俄羅斯部隊在阿富汗大量使用溫壓武器，隨后又在車臣以及最近的沖突中頻頻使用這類武器。

第一個、也是最好的溫壓武器非什米爾（SHMEL）“步兵火箭火焰噴射器” 莫屬。這是一支近程、肩射、非制導火箭發(fā)射器，由圖拉儀器設(shè)計局（KBP）研制和生產(chǎn)，1984年裝備部隊。在車臣沖突中，交戰(zhàn)雙方均使用該武器打擊對方的狙擊手、塹壕內(nèi)的機槍手和清剿洞穴。在俄羅斯，溫壓武器還可以作為其他非制式步兵武器（如RPG-7系列火箭筒使用的TBG-7溫壓榴彈）以及炮彈和火箭炮彈使用。

西方國家只是在最近才開始對溫壓武器進行研究。由于溫壓武器的使用范圍很廣，因此必須首先研究對付這些溫壓武器的措施，同時，戰(zhàn)損評估方法、后勤以及醫(yī)療支援需求也是考慮的重點。實踐證明，溫壓武器對防御工事、建筑物和坑道的破壞效果明顯優(yōu)于常規(guī)爆破/殺傷彈，從而導致西方國家對發(fā)展溫壓武器的興趣越來越濃厚。

溫壓武器對付一些非特定目標，可以克服常規(guī)爆破/殺傷彈和成型裝藥彈的缺陷。例如，常規(guī)成型裝藥彈、肩射火箭彈或?qū)棇Ω堆b甲車輛效果雖然很好，但對付建筑物、野戰(zhàn)工事、機槍陣地等的成功率就非常有限了。這是因為成型裝藥彈產(chǎn)生的高速金屬射流的破壞半徑很小，并且其運動是直線型的。而溫壓武器產(chǎn)生的爆炸波卻充滿爆炸點周圍的各個角落，它不是靠侵徹力，而是靠沖擊波實現(xiàn)毀傷效應的。另外，以常規(guī)對抗措施，如利用障礙物（如沙袋）和單兵防彈衣也不能有效地抵御溫壓武器的攻擊。

由于相同的原因，常規(guī)爆破/殺傷彈（包括鉆地彈）在對付塹壕、坑道和洞穴時也深感威力不足。因為破片可以被墻壁阻擋，無法穿透坑道結(jié)構(gòu)。在阿富汗進行的戰(zhàn)斗為美國發(fā)展“地獄火”反坦克導彈溫壓戰(zhàn)斗部和BLU-118/B溫壓炸彈提供了實踐檢驗的機會。在一項應急計劃中，美國還為MK19榴彈發(fā)射器研制成功一種40mm溫壓榴彈，投入阿富汗和伊拉克使用。與此同時，未來的25mm XM25單兵榴彈發(fā)射器和XM307班用榴彈發(fā)射器也計劃使用溫壓榴彈。英國、瑞士和瑞典等國也在積極開展溫壓武器的研制工作。

基本原理

從性能和設(shè)計上講，高爆裝藥彈爆炸時會產(chǎn)生快速、局部的能量釋放現(xiàn)象。爆炸波的形成、熱輻射、彈體的破裂和破片的加速都會促使這種能量的消耗。就常規(guī)爆破/殺傷戰(zhàn)斗部而言，大部分能量被破裂的彈體和加速的破片吸收，從而加速了破片的飛行速度，能有效對付無防護人員，同時，其戰(zhàn)斗部或爆破裝藥也適用于摧毀沒有防護或防護薄弱的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和建筑物。而溫壓戰(zhàn)斗部外部通常有一個很薄的易碎殼體，使戰(zhàn)斗部絕大部分能量在爆炸后瞬時耗盡，形成一個火球和爆炸波/沖擊波。

溫壓戰(zhàn)斗部裝藥的爆炸可以被看作是同時產(chǎn)生的3個相互獨立的反應：

——初始的無氧（和周圍空氣隔離）爆炸反應，反應時間以微秒計算，包含各種分子的氧化還原反應；

——爆炸后的無氧燃燒反應，反應時間持續(xù)幾百微秒，主要是最初爆炸中沒有完全燃燒的較大可燃顆粒的進一步燃燒；

——爆炸后需要氧氣（從周圍空氣中吸收）的燃燒反應，反應時間以毫秒計算，是當沖擊波與周圍空氣混合時燃料的燃燒。

能量釋放過程取決于爆炸物的爆炸速度。溫壓戰(zhàn)斗部裝藥的爆炸速度為3～ 4km/s，與礦用炸藥的爆炸速度相同，明顯低于軍用高爆彈的爆炸速度（一般為 8km/s）。同時，溫壓戰(zhàn)斗部使用的裝藥通常為少氧裝藥，這表明裝藥燃燒時必須與外界空氣中的氧氣結(jié)合，從而使裝藥得以充分燃燒。因此，溫壓彈被認為同時具有高爆炸藥和燃料空氣炸藥的混合爆炸性能。更確切地說，溫壓炸藥就是極易燃燒的高爆炸藥，它通過第3次爆炸中與氧氣混合燃燒使性能得到提高。鑒于上述特點，爆炸物在爆炸初始階段只釋放部分能量，并產(chǎn)生極易燃燒的爆炸成分，這些成分與空氣混合，繼續(xù)產(chǎn)生爆炸，形成超壓熱氣團，并進一步釋放能量，加大火球體積。而以TNT為基礎(chǔ)制造的常規(guī)爆破/殺傷彈不會出現(xiàn)爆炸后反應，因為破片抑制了爆炸氣體和空氣的混合，且爆炸氣體在和空氣中的氧氣混合之前也存在冷卻效應。

提高溫壓戰(zhàn)斗部裝藥性能的最佳方法是在爆炸物內(nèi)增添額外的金屬成分，具有較高能量的添加物有鋁、硼、硅、鈦、錳、鋅等。這種混合裝藥的配方可以是液態(tài)的，也可以是固態(tài)的。俄羅斯最初采用的是液態(tài)裝藥配方，而美國最近采用的是固態(tài)裝藥配方。

工作特性

上述3次爆炸可以滿足特殊性能的需要：

——初始爆炸反應確定了系統(tǒng)的高壓性能特征（可用于反裝甲）；

——爆炸后的無氧燃燒反應確定了系統(tǒng)的中間型壓力性能特征（具備摧毀磚墻/掩體的能力）；

——爆炸后的有氧爆炸反應通過脈沖和熱能傳遞確保了系統(tǒng)的反人員、反器材能力。

整個爆炸過程形成爆炸波，爆炸波的傳遞速度高于音速。

從高爆彈和溫壓彈爆炸后的壓力曲線圖中看出，常規(guī)高爆彈爆轟超高壓峰值（P2）要比溫壓彈的超高壓峰值（P1）高許多，但壓力會迅速下降。

在兩條壓力曲線中，高于大氣壓力的曲線為正曲線，反之，低于大氣壓力的曲線為負曲線，正曲線表示超高壓，緊跟其后的負曲線表示 超低壓，即表示壓力已降低到大氣壓值以下。此時會產(chǎn)生反向爆炸“風”，毀壞房屋，將人員刮起和拋出。溫壓彈的超低壓階段延續(xù)的時間要比高爆彈延續(xù)的時間長，這就是溫壓武器的特征。盡管初始爆炸壓力較低，但與高爆彈相比，溫壓彈的脈沖總量明顯偏高，而且隨著低壓脈沖的產(chǎn)生和熱量的消耗，溫壓武器還可獲得更多的附加能量。

目標效應

目標效應取決于沖擊波超高壓峰值和脈沖時間的長短。通過超高壓峰值可以最大限度地破壞基礎(chǔ)設(shè)施和建筑物，同時動物研究試驗表明，人對沖擊波的超高壓忍受能力是隨著脈沖持續(xù)時間的延長而逐步降低的。

下圖為爆炸裝藥在開闊地帶爆炸后的損傷機理。高爆彈和溫壓彈的損傷機理與此相同。熱損傷通常發(fā)生在離爆炸點最近的地方，熱損傷范圍由火球的直徑?jīng)Q定。破片/鈍傷距離則遠遠超過熱損傷距離，常規(guī)爆破/殺傷戰(zhàn)斗部的標準破片速度為1500m/s，有時破片會在幾千米的范圍內(nèi)發(fā)生作用，這就是為什么爆破/殺傷戰(zhàn)斗部成為對付無防護人員的主要武器的重要原因。正如指出的那樣，溫壓武器在開闊地帶使用時其殺傷半徑十分有限，不過，對于處在敵人陣地附近的市民和友鄰部隊而言，這也是個優(yōu)勢。

當爆炸發(fā)生在狹窄空間時，目標效應會發(fā)生巨大變化?；鹎蜓婧捅ú梢韵蚋鱾€角落運動，到達破片無法抵達的地方。破片在遇到墻壁、沙袋和單兵防護裝置后便停止前進，但爆炸波在遇到墻壁和其他地面目標時會產(chǎn)生反射，反而進一步增強爆炸波的破壞能力。此時，隱蔽在狹窄空間里的人員會受到極高氣壓和沖擊波的襲擊，其威力要比在開闊地高得多。

損傷機理

溫壓武器的第一個損傷途徑是爆炸波和熱能。第二個損傷途徑是由爆炸波與建筑物交互作用產(chǎn)生的飛行破片（即飛行磚塊、玻璃碎片以及金屬碎屑等）和隨爆炸產(chǎn)生的有毒氣體、煙霧導致的窒息。

由爆炸波導致的建筑物損毀和人員傷亡水平取決于氣壓峰值、脈沖（時間和壓力作用）、被損傷物的彈塑性強度及固有的震動周期。對人體而言，沖擊波/爆炸波與不同密度、不同彈性、不同強度的人體組織（如皮膚、脂肪、肌肉和骨骼）相互作用，人體的每一種組織與爆炸波相互作用后，由于負載過重而受壓、變形、折斷或碎裂。內(nèi)臟（心室、肺、腸）由于存有氣體，特別容易受到爆炸波的破壞。整個人體也可能被爆炸產(chǎn)生的颶風吹走，造成傷害。此外，最新的研究表明，爆炸波還會給人帶來神經(jīng)、生理、血液方面的傷害。

1950、1960年代，美國防務(wù)部門和實驗室對爆炸物的爆炸波負載進行了大量的研究，以便對殺傷效果進行評估。實驗的目的是評估核爆炸壓力。通過研究，他們得到了一系列用于預測爆炸損傷水平的存活率曲線，如從暫時性到永久性聽力失聰、支氣管和腸胃毀壞、大型骨折等。目前的研究主要是利用各種方法，包括用人體目標模型和數(shù)學模型，評估爆炸波對人體造成的損傷。對溫壓武器的損傷機理的深入研究，有助于醫(yī)學界制定出一套行之有效的傷亡評估方法、后勤支援和預測醫(yī)療支援需求。

燃料空氣炸彈

燃料空氣炸彈雖然同屬容量武器的范疇，但由于它采用的工作原理不同，獲得的殺傷效果也不同。

燃料空氣炸彈或戰(zhàn)斗部含有大量的揮發(fā)性氣體。一般來說，這種揮發(fā)性氣體可以是液態(tài)的，但最好是固體粉末狀態(tài)。這種彈第一次起爆時將主炸藥拋出，主炸藥與外界空氣混合形成氣溶膠云團，氣溶膠云團被引燃后產(chǎn)生巨大的高溫火球（溫度高達1300～1500℃），具有強大的燃燒效應。燃料空氣炸彈的工作機理是火球吸收空氣中大量的氧氣，由此產(chǎn)生非常大的超壓力（高達3MPa），用以摧毀目標。

從作戰(zhàn)方面看，燃料空氣炸彈的工作原理、目標效應正好與溫壓戰(zhàn)斗部相反，是戰(zhàn)場上對付無防護人員和輕型掩體內(nèi)人員的理想面殺傷武器。燃料空氣炸彈還可用于清理雷場（引爆地雷），通過去除地面植被開辟直升機降落場地（越戰(zhàn)期間就是這樣做的）等。

除上述主要功能外，燃料空氣炸彈對付碉堡、野戰(zhàn)工事也非常有效。而其他各類建筑（除非進行了堅固的密封），只要處在氣溶膠云團的籠罩下，都會被輕易摧毀。