彈藥安全的新發(fā)展
——安全彈藥芻議

現(xiàn)代戰(zhàn)爭戰(zhàn)場環(huán)境日趨復(fù)雜，從以前的單一途徑對抗發(fā)展到艦船、戰(zhàn)機、導(dǎo)彈、電磁干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊、定向能武器等相結(jié)合的復(fù)雜體系對抗，既有各類導(dǎo)彈的相互攻擊，也有各類艦機的直接對抗，還有復(fù)雜電磁環(huán)境和電子攻擊等信息對抗，甚至面臨激光、高功率微波等定向能武器的非對稱打擊。戰(zhàn)斗模式更加多維化，從以前的海、陸、空獨立作戰(zhàn)的低維模式到海、陸、空、天立體交叉打擊多維模式發(fā)展,許多大型的高價值作戰(zhàn)平臺應(yīng)運而生。同時，彈藥毀傷巨能化、高效化，打擊精準化、復(fù)合化等特點也更加突出。因此，武器彈藥既面臨日益嚴酷的敵對攻擊下的生存與安全問題，也面臨復(fù)雜電磁環(huán)境下引信等電子系統(tǒng)的安全與可靠問題，以及由此可能引發(fā)的尤其是大型作戰(zhàn)平臺的安全與生存問題。如何應(yīng)對實戰(zhàn)化條件下敵我雙方激烈的對抗態(tài)勢，自然成為一個重大的問題或挑戰(zhàn)，這無疑給武器彈藥的安全性提出了更高要求。

低易損彈藥(Low Vulnerability Ammunition，LOVA)是美國于20世紀70年代，鑒于彈藥早炸、膛炸等安全事故頻發(fā)而提出的相對傳統(tǒng)普通彈藥的概念。LOVA主要關(guān)注炮彈類彈藥易損性。主要依據(jù)WR-50規(guī)定的快速烤燃、慢速烤燃和子彈撞擊三種試驗進行評價。后來又產(chǎn)生了低易損發(fā)射藥、低易損推進劑、低易損炸藥等概念。

鈍感彈藥(Insensitive Munitions，IM)是美國海軍在經(jīng)歷了一系列重大的彈藥安全事故后，于20世紀80年代在低易損性彈藥概念的基礎(chǔ)上正式提出的。這些重大事故中，典型的如1967年在美國福萊斯特號(Forrestal)航母上發(fā)生的彈藥爆炸事故，導(dǎo)致134人死亡，64人受傷，21架飛機完全毀壞，43架飛機受損嚴重。概念上，鈍感彈藥是指能可靠滿足性能、戰(zhàn)備、儲存及使用要求，并對加熱、撞擊、彈藥攻擊等意外刺激表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，不容易發(fā)生殉爆、燃燒轉(zhuǎn)爆轟、爆轟等猛烈反應(yīng)的彈藥。按照美國MIL-STD-2105D《非核彈藥危險性評估試驗》和北約STANG 4439《鈍感彈藥政策說明，評估和試驗》等標準，鈍感彈藥須通過快速烤燃、慢速烤燃、槍擊、破片撞擊、射流撞擊、殉爆等試驗的考核，其中前四種試驗均為只允許發(fā)生不高于燃燒等級的反應(yīng)，后兩種試驗由于條件苛刻允許發(fā)生不高于爆炸等級的反應(yīng)。(董海山. 鈍感彈藥的由來及重要意義[J]. 含能材料, 2006, 14(5): 321-322.)由于鈍感彈藥可顯著提升彈藥的安全性，美國從20世紀80年代就開始實施了鈍感彈藥計劃，要求新研彈藥滿足鈍感彈藥標準；2013年4月，美國進一步明確要求武器裝備全面換裝鈍感彈藥。隨著鈍感彈藥計劃的系統(tǒng)實施，美國因彈藥意外爆炸而發(fā)生的災(zāi)難性事故顯著減少。至此，美歐武器彈藥經(jīng)歷了從普通彈藥到低易損彈藥再到鈍感彈藥的發(fā)展過程。

安全彈藥(Robust Munitions，RM)是中國工程物理研究院在分析國內(nèi)外彈藥發(fā)展趨勢，充分借鑒鈍感彈藥的研究成果，結(jié)合實戰(zhàn)環(huán)境特點及發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，于2013年正式提出的。同年掛靠中國工程物理研究院化工材料研究所成立了院安全彈藥研發(fā)中心。安全彈藥是指毀傷威力滿足使用要求，在實戰(zhàn)化各種意外刺激(熱、力、熱力耦合、電磁等)作用下不易發(fā)生反應(yīng)，綜合性能好，能更好地適應(yīng)運輸、貯存、勤務(wù)、訓(xùn)練、作戰(zhàn)等全壽命任務(wù)剖面的彈藥。安全彈藥更好結(jié)合了實戰(zhàn)化環(huán)境條件和更高的安全理念及要求，系統(tǒng)考慮了彈藥的本質(zhì)安全與使用安全，它兼具高效毀傷與安全可靠，更加注重可用、耐用、好用。安全彈藥是鈍感彈藥在新時期新需求、新的環(huán)境和物質(zhì)條件下的再發(fā)展和再創(chuàng)新，使彈藥安全發(fā)展進入一個新的階段，對彈藥安全技術(shù)提出了更加全面和更高層次的要求，將對武器彈藥的安全發(fā)展產(chǎn)生重要的引領(lǐng)作用和深遠的影響。經(jīng)過幾年來的深入研討和持續(xù)完善，安全彈藥的概念已經(jīng)被越來越多的裝備部門、研究機構(gòu)和專家學者所認可。根據(jù)安全彈藥的安全特性，考慮不同的發(fā)展階段和應(yīng)用場景，安全彈藥可分為三個等級，一星級(基本型)、二星級(發(fā)展型)、三星級(加強型)，其中一星級安全彈藥相當于美國和北約的鈍感彈藥，二星級和三星級安全彈藥重點強化將彈藥對射流、殉爆等強刺激的反應(yīng)等級從爆炸降低到爆燃甚至燃燒以進一步減小事故的直接威脅危害，進而從根本上消除爆炸事故可能產(chǎn)生射流和引發(fā)殉爆導(dǎo)致次生或連鎖災(zāi)害的可能性，以及使彈藥更好地適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境下實戰(zhàn)化和對抗的要求。安全彈藥各等級的安全特性對比如表1所示。

表1 安全彈藥的分級特性

安全彈藥研制是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及諸多科學技術(shù)問題與難題，需要體系布局、深入研究，需從以下幾個層面進行系統(tǒng)推進：基礎(chǔ)層面，應(yīng)深入認識彈藥在各種異常刺激條件下的安全響應(yīng)與機制、點火閾值和反應(yīng)判據(jù)、能量釋放與傳遞衰減規(guī)律等問題，這需要從微觀、細觀、宏觀等不同尺度，針對熱、力、熱力耦合、射流、超壓、電磁等多種刺激方式，系統(tǒng)開展含能材料與裝藥、火工品與引信器件、彈藥結(jié)構(gòu)等的安全性研究；工程層面，應(yīng)解決影響彈藥安全性提升的關(guān)鍵瓶頸問題，如主炸藥與裝藥的深鈍感問題、爆炸序列的安全匹配問題、引信在復(fù)雜電磁環(huán)境下的誤動作問題、彈體結(jié)構(gòu)的力熱緩釋與高效防護問題、安全彈藥的集成設(shè)計問題等；應(yīng)用層面，必須建立起系統(tǒng)完善的安全彈藥評估方法與標準、安全彈藥的管理規(guī)范與應(yīng)用準則，并得到工業(yè)部門與軍方的廣泛認可，才能有效推進安全彈藥的發(fā)展。