激光起爆系統(tǒng)銷毀危險(xiǎn)彈藥試驗(yàn)研究＊

王韶光，李成國(guó)，夏福君，肖東勝，宋桂飛

（解放軍軍械工程學(xué)院，石家莊 050000）

0 引言

危險(xiǎn)彈藥包括射擊未爆彈、戰(zhàn)爭(zhēng)遺留彈藥和事故彈藥等，共同特點(diǎn)就是安全狀態(tài)不明。由于危險(xiǎn)彈藥具有敏感易發(fā)特性，受到振動(dòng)或觸碰可能引起意外爆炸［1］。因此，及時(shí)銷毀危險(xiǎn)彈藥、防止造成公共危害、消除軍事負(fù)擔(dān)是彈藥處理工作的重要內(nèi)容，有重要的軍事意義和社會(huì)意義。

1 危險(xiǎn)彈藥處理現(xiàn)狀

我國(guó)銷毀危險(xiǎn)彈藥的方法比較傳統(tǒng)，主要采用炸毀法，做法是炸藥殉爆，即用一定量的高爆速、高猛度的炸藥包裹在炮彈的環(huán)形面上，起爆炸藥后引爆彈丸。此種方法炸藥用量較大，對(duì)彈殼較厚的彈體如穿甲彈等殉爆率低，可靠性不高。而且需要準(zhǔn)備多種爆破器材，存在勤務(wù)環(huán)節(jié)多、安全保障困難和準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)等弊端。這種技術(shù)對(duì)于處理不能移動(dòng)和振動(dòng)的射擊未爆彈，安放炸藥存在很大危險(xiǎn)。

因此部分專家探索了采用報(bào)廢火箭筒破甲彈和聚能裝藥射流進(jìn)行危險(xiǎn)彈藥處理的方法［2－3］取得了較好的銷毀效果。也有使用聚能線性切割器方法銷毀的，雖然效果較好，但聚能線性切割器定型制造時(shí)需要考慮炸藥的選擇、藥型罩參數(shù)（形狀、錐角和壁厚）和炸高的確定，工作量大，費(fèi)用高［4］。以上3種方法均采用電起爆方式，需要布設(shè)很長(zhǎng)的引爆導(dǎo)線，電磁安全性較差。因此，這些方法均不能完全滿足危險(xiǎn)彈藥銷毀安全性和可靠性要求高的特點(diǎn)。

文中探索采用激光起爆、利用聚能效應(yīng)射流銷毀危險(xiǎn)彈藥的方式研究開發(fā)了一套激光起爆系統(tǒng)。

2 激光起爆系統(tǒng)

激光起爆系統(tǒng)主要由激光器、導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆管雷管和聚能裝藥起爆器構(gòu)成。試驗(yàn)原理為：激光器輸出脈沖激光，經(jīng)透鏡聚焦后進(jìn)入導(dǎo)爆管內(nèi)并引爆導(dǎo)爆管，導(dǎo)爆管傳播爆轟引爆起爆器內(nèi)的雷管，進(jìn)而引爆起爆器，起爆器中聚能裝藥爆炸擠壓藥型罩形成金屬射流。金屬射流完成切割彈丸殼體任務(wù)后，剩余的射流及射流侵徹彈殼時(shí)形成的沖擊波對(duì)彈丸共同作用使其爆炸，從而達(dá)到銷毀危險(xiǎn)彈藥的目的。

激光器主要由激光源、增強(qiáng)頭、水冷機(jī)和電源構(gòu)成。試驗(yàn)用激光源和配用電源分別如圖1（a），圖1（b）所示。

圖1 激光源和配用電源

試驗(yàn)用激光器脈沖能量很高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)導(dǎo)爆管的單脈沖點(diǎn)火。

試驗(yàn)用導(dǎo)爆管是一種由高分子樹脂材料經(jīng)熱擠壓拉制成的柔性索狀爆破器材，管內(nèi)壁均勻的粘附一定量的炸藥粉。當(dāng)受到外界能量激發(fā)后，通過(guò)管道效應(yīng)傳遞低速低能爆轟波，并輸出沖擊波沖能，主要用于連接非電傳爆網(wǎng)絡(luò)。

試驗(yàn)用雷管是一種瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管，是一種新型的起爆器材，不但具有抗雜電雷管和電雷管的優(yōu)點(diǎn)，而且具有抗靜電、雜電、運(yùn)輸安全、使用安全、操作方便、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、連接簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

聚能裝藥起爆器為一種采用聚能效應(yīng)的引爆裝置。聚能效應(yīng)的特點(diǎn)是能量集中、能量密度高、方向性強(qiáng)。聚能效應(yīng)產(chǎn)生的金屬射流具有如下特點(diǎn)［5－6］：1）高速度，金屬射流頭部速度高達(dá)7000～9000m／s，尾部速度也在2000 m／s以上；2）高溫度，射流自身溫度介于800～1000℃之間；3）高能量密度，射流頭部能量密度高達(dá)2.844×105J／cm2，尾部能量密度約為2.785×104J／cm2，如此的高能量密度是強(qiáng)度較低的金屬射流能夠擊穿強(qiáng)度很高的厚裝甲板的主要原因；4）小直徑，金屬射流頭部直徑僅2～3mm，尾部直徑為10mm左右，使得金屬射流在碰擊鋼甲時(shí)，能量進(jìn)一步集中。由于金屬射流具有高速、高溫、高能量密度等特性，可以借助于聚能射流的這些特性對(duì)危險(xiǎn)彈藥進(jìn)行引爆銷毀處理。試驗(yàn)采用的起爆器主要由外殼、定位座、傳爆藥、起爆藥柱和藥型罩構(gòu)成，外形如圖2所示。

圖2 起爆器

3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)布置示意圖如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)布置示意圖

考慮安全因素，試驗(yàn)采用的彈丸為去除引信后報(bào)廢彈藥彈丸，試驗(yàn)中需要保證起爆器產(chǎn)生的射流側(cè)向穿過(guò)試驗(yàn)彈丸軸線。

試驗(yàn)過(guò)程如下：起爆器和激光器之間通過(guò)雷管和導(dǎo)爆管連接。雷管和導(dǎo)爆管連接完畢后，將雷管插入起爆器座中。確認(rèn)試驗(yàn)人員全部撤回防護(hù)掩體后，將導(dǎo)爆管另一端插入激光器增強(qiáng)頭，之后觸發(fā)脈沖開關(guān)產(chǎn)生脈沖激光。激光引爆導(dǎo)爆管，導(dǎo)爆管傳播爆轟引爆雷管，進(jìn)而引爆起爆器形成金屬射流，射流穿透彈丸殼體后引爆彈丸裝藥。

4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)采用的彈丸包括A、B、C、D、E共5種，均為帶炸藥彈丸，基本上覆蓋了通用彈藥彈丸彈殼厚度、材料和裝藥。試驗(yàn)用彈丸參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)彈丸參數(shù)

4.1 彈殼厚度

試驗(yàn)選用的5種彈丸彈殼厚度范圍在10～26mm之間，其中A型彈丸彈殼最薄，為10mm。D型彈丸彈殼最厚，為26mm，這個(gè)厚度是常見彈藥彈殼厚度的最大值。

4.2 彈殼材料

5種彈丸的彈殼材料各不相同，其中B型彈丸采用的鑄鐵是抗射流侵徹能力最差的，D型彈丸采用的優(yōu)質(zhì)合金鋼是抗射流侵徹能力最好的。因此，應(yīng)采用D型彈丸彈殼材料和壁厚作為金屬射流侵徹的最難值。

4.3 彈丸裝藥

5種彈丸裝藥就其侵徹起爆感度而言，梯萘42是最鈍感的一種，可作為侵徹起爆的目標(biāo)炸藥。

對(duì)以上5種彈丸的激光引爆試驗(yàn)表明：彈丸100%能被激光起爆系統(tǒng)可靠引爆。對(duì)于壁厚最厚、抗侵徹能力最強(qiáng)的D型彈丸，引爆結(jié)果如圖4所示。

圖4 射流貫穿D型彈丸

D型彈丸被引爆后，風(fēng)帽脫離，彈丸從頭部開始貫穿裂開。此外，射流從彈丸中部穿透彈丸兩側(cè)壁，由此可見起爆器射流對(duì)優(yōu)質(zhì)合金鋼的穿透能力在52mm以上。由于D型彈丸裝藥量是5種試驗(yàn)彈丸中最少的，彈殼是最厚的，另外試驗(yàn)時(shí)彈底引信已經(jīng)去除，形成了一個(gè)較大的泄壓出口，炸藥爆轟能量一部分從此“泄壓口”排出，以上原因造成D型彈丸起爆后并沒(méi)有變成細(xì)碎的彈片。

5 結(jié)論

1）試驗(yàn)彈丸彈殼能夠被起爆器射流可靠擊穿。從D型彈丸引爆試驗(yàn)可以推斷，起爆器能夠可靠穿透通用彈藥的彈殼。

2）試驗(yàn)彈丸裝藥均能夠被激光起爆系統(tǒng)可靠起爆。試驗(yàn)中B型彈丸的梯萘炸藥是通用彈藥中最鈍感的，因此可以推斷起爆器能夠可靠引爆通用彈藥的彈丸裝藥。

3）試驗(yàn)彈丸均能被激光起爆系統(tǒng)可靠起爆。從D型彈丸的引爆試驗(yàn)可以推斷試驗(yàn)用激光起爆系統(tǒng)對(duì)于銷毀通用彈藥均是有效的。

激光起爆系統(tǒng)銷毀危險(xiǎn)彈藥方法與傳統(tǒng)炸毀法銷毀危險(xiǎn)彈藥相比，技術(shù)具有先進(jìn)性，滿足危險(xiǎn)彈藥銷毀處理安全性和可靠性要求高的特點(diǎn)。如果將起爆器按照各種不同需要設(shè)計(jì)成一系列、多種型號(hào)，不但能夠用于危險(xiǎn)彈藥銷毀，還能夠用于報(bào)廢彈藥銷毀以及爆炸塔中試驗(yàn)彈藥的引爆，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

［1］胡恩平，李成國(guó)，肖東勝，等.國(guó)外報(bào)廢彈藥處理的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)［J］.安全，2002（1）：45－48

［2］石守海，高興勇，鞏永孝.聚能效應(yīng)在銷毀大中口徑未爆彈中的應(yīng)用［J］.軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，19（6）：39－41.

［3］李金明，丁玉奎，可勇.利用聚能原理銷毀危險(xiǎn)彈藥的試驗(yàn)方法［J］.爆破器材，2008，37（3）：37－39.

［4］商建.銷毀大口徑彈藥用線性切割器的設(shè)計(jì)［J］.爆破，1997，14（4）：80－85.

［5］朱愛(ài)華.用導(dǎo)爆索和射孔彈銷毀廢舊軍事彈藥［J］.爆破，2004（9）：75－76.

［6］《爆炸及其作用》編寫組.爆炸及其作用［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1979：84－86.