傘兵戰(zhàn)車人車一體空降動(dòng)力學(xué)研究

張薔

摘 要：本文探討了俄式BMD-4M型傘兵戰(zhàn)車空降時(shí)所涉及到的幾個(gè)動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，計(jì)算了不帶傘空投、主傘全部打開(kāi)、1個(gè)主傘打開(kāi)失敗、2個(gè)主傘打開(kāi)失敗情況下的終端速度、著陸后的緩沖加速度，并與普通人、受訓(xùn)乘員所能耐受的加速度進(jìn)行了對(duì)比，分析結(jié)果加之俄空降兵多次人車一體空投成功的實(shí)踐表明：BMD-4M型傘兵戰(zhàn)車人車一體空投時(shí)，在主傘全部打開(kāi)的情況下，乘員所受的著地緩沖加速度在人體承受范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：傘兵戰(zhàn)車；人車一體空投；終端速度；著地緩沖加速度

中圖分類號(hào)：E923.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0367-02

1 引 言

目前各種突發(fā)性局部戰(zhàn)爭(zhēng)頻繁發(fā)生。迅速遏制和平息局部沖突，武裝部隊(duì)的快速反應(yīng)、快速部署和應(yīng)急機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)成為未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)軍事作戰(zhàn)的主要形式。傘兵戰(zhàn)車正是在這一背景下研制并裝備的。前蘇聯(lián)及其繼承者俄羅斯則是BMD傘兵戰(zhàn)車的先驅(qū)與技術(shù)領(lǐng)潮者，自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，BMD空降戰(zhàn)車先后發(fā)展了BMD-1、BMD-2、BMD-3、BMD-4四個(gè)主車型和數(shù)種衍生型。迄今為止，全球僅有俄羅斯空降兵具有人車一體化空降的能力。

因此研究傘兵戰(zhàn)車人車一體化空降動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)，學(xué)習(xí)借鑒俄羅斯的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展我國(guó)傘兵戰(zhàn)車人車一體化空降技術(shù)，提高戰(zhàn)場(chǎng)反應(yīng)速度，無(wú)疑具有非常重要的意義。下文著重研究以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

2 終端速度計(jì)算

當(dāng)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體阻力作用下，物體的運(yùn)動(dòng)速度因而保持不變，這時(shí)物體運(yùn)動(dòng)速度成為終端速度。數(shù)學(xué)上，該物體漸近地到達(dá)終端速度[1]。

下文研究傘兵戰(zhàn)車空降過(guò)程中不考慮浮力的力平衡條件。

m為物體質(zhì)量，以BMD-4M型空降戰(zhàn)車來(lái)說(shuō)，其戰(zhàn)斗全重為13.5t=13500kg；

g為重力加速度，取9.81m/s2。

將上述數(shù)據(jù)代入式（1），則得俄式BMD-4M型空降戰(zhàn)車不帶降落傘空投時(shí)的終端速度為189.36m/s。

終端速度為189.36m/s相當(dāng)于從1827.67m高處自由落體落地速度，相當(dāng)于從樓層層高為3m的609.2層大樓樓頂上跳下后的落地速度，因此不帶降落傘的BMD-4M載人戰(zhàn)車落地時(shí)必將車毀人亡。

基于這個(gè)原因，BMD-4M型空降戰(zhàn)車裝備了“瓜田-U”降落傘系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有11個(gè)主降落傘，單傘面積為350m2，所有傘全部打開(kāi)后的總面積將近10個(gè)籃球場(chǎng)那么大[5]。將這些數(shù)據(jù)代入式（1），則可得到BMD-4M型空降戰(zhàn)車人車一體空投時(shí)的終端速度13.785m/s。再加上戰(zhàn)車落地時(shí)車底氣囊緩沖或者制動(dòng)火箭緩沖，該終端速度是可以接受的。

但據(jù)報(bào)道，如果有一個(gè)主傘打開(kāi)失敗，也會(huì)導(dǎo)致戰(zhàn)車墜毀。那么下面計(jì)算一下1個(gè)主傘或2個(gè)主傘打開(kāi)失敗戰(zhàn)車落地時(shí)的終端速度，以評(píng)估其墜毀的可能性。

當(dāng)1個(gè)主傘打開(kāi)失敗時(shí)，則主傘總面積為3500m2，其它數(shù)據(jù)不變，代入式（1），則得其終端速度為14.458m/s；當(dāng)2個(gè)主傘打開(kāi)失敗時(shí)，則主傘總面積為3150m2，其它數(shù)據(jù)不變，代入式（1），則得其終端速度為15.240m/s。將上述數(shù)據(jù)列入下表，并做進(jìn)一步分析，則有：

從表1可以看出：與主傘全部打開(kāi)工況相比，1個(gè)主傘或2個(gè)主傘打開(kāi)失敗時(shí)，傘兵戰(zhàn)車終端速度與其它當(dāng)量參數(shù)相差不大，傘兵戰(zhàn)車在氣囊緩沖或者制動(dòng)火箭緩沖下未必會(huì)墜毀。

3 著地緩沖加速度計(jì)算

將各工況下的終端速度、緩沖加速度以及以重力加速度g為單位的折算加速度列入表2，則有：

據(jù)總部設(shè)在英國(guó)的防務(wù)公司Qinetiq的生物學(xué)家亞力克·史蒂文森說(shuō)：“我們有些人確實(shí)能在6g的重力加速度環(huán)境下保持清醒狀態(tài)”。但普通人在3g的重力加速度環(huán)境下就會(huì)暈過(guò)去。由此可以看出：無(wú)傘空投戰(zhàn)車時(shí)著地緩沖加速度太大，普通人根本承受不了。但全部主傘打開(kāi)時(shí)人體可承受該緩沖加速度。

傘兵通過(guò)在離心機(jī)里訓(xùn)練，可以提高他們承受加速度的耐受力。因此如果乘坐戰(zhàn)車的載員經(jīng)過(guò)特殊耐受加速度訓(xùn)練，并乘坐特殊座椅進(jìn)行緩沖，那樣在人車一體空投著陸時(shí)的緩沖加速度是可以承受的，能夠保證人車一體著陸后，傘兵能快速乘坐傘兵戰(zhàn)車，實(shí)施快速突擊作戰(zhàn)。

4 結(jié) 論

本文討論了俄式BMD-4M型傘兵戰(zhàn)車人車一體空投過(guò)程中比較重要的幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)，計(jì)算了無(wú)傘空投、主傘全部打開(kāi)、1個(gè)傘打開(kāi)失敗、2個(gè)傘打開(kāi)失敗情況下的終端速度、著陸緩沖加速度，對(duì)比了普通人和經(jīng)耐受加速度訓(xùn)練的傘兵所能承受的豎直加速度，并結(jié)合俄軍多次人車一體空投的成功實(shí)踐，最終得出結(jié)論：BMD-4M型傘兵戰(zhàn)車人車一體空投是安全的，對(duì)于我空降兵人車一體空投具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]終端速度.

[2]冬日彤.空降鐵騎——蘇聯(lián)/俄羅斯BMD系列傘兵戰(zhàn)車，2015-07-10.

[3]BMD-4空降戰(zhàn)車.

[4]BMD-4M傘兵戰(zhàn)車.騰訊新聞，2015-05-10.

[5]張乃千.人車一體從天而降，俄空降兵新配作戰(zhàn)利刃.中國(guó)軍網(wǎng)，2016-04-06.

收稿日期：2018-6-23

作者簡(jiǎn)介：張 薔（2001-），女，在校學(xué)生，從高一至今，在歷次重要考試中，獲校級(jí)物理單科狀元一次，化學(xué)單科狀元兩次，兩次被評(píng)為校級(jí)三好學(xué)生，多次年級(jí)排名第二。