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發(fā)射彈頭痕跡特征的形成變化機理及應用

2014-04-20 03:39潘自勤
中國司法鑒定 2014年1期
關鍵詞:膛線槍械彈頭

潘自勤

(西南政法大學 司法鑒定中心,重慶高校物證技術工程研究中心,重慶401120)

槍支同一認定鑒定①槍支同一認定鑒定:在訴訟過程中,由具有槍彈痕跡專門知識和經驗的鑒定人,通過對槍彈痕跡特征的分析比較,對槍支是否同一的問題所作出的科學判斷。是槍彈痕跡鑒定的主要任務之一,其鑒定意見對偵破槍擊案件、提供訴訟證據等有著極其重要的作用。為此,筆者運用彈道學原理,結合槍械生產制作過程相關部件上形成的特征,分析發(fā)射過程中彈頭痕跡的形成機理、痕跡特征的變化規(guī)律及其在槍彈痕跡鑒定中的應用,從而為得出科學可靠的鑒定意見提供理論依據和鑒定方法。

1 發(fā)射彈頭痕跡特征形成的客觀條件

槍支在發(fā)射過程中,槍械和槍彈之間必然產生相互接觸和相互作用,在這作用過程中兩者將產生能量轉化、微量物質轉移、外表結構形態(tài)變化或內部結構變化,從而在發(fā)射彈頭上形成反映槍械制作、加工、使用中所形成的反映該機件特點的特征。

1.1 槍械機件生產加工過程中形成的痕跡特征

槍械的組成部件中與發(fā)射彈頭痕跡密切相關的部件是槍管。槍管作為能量轉換器,它賦予彈頭一定的初速、轉速和飛行方向。其槍膛是彈頭痕跡和部分彈殼痕跡的造痕體,它由彈膛、坡膛、線膛組成。槍管部件多用高強度、高硬度的優(yōu)質碳素結構鋼和優(yōu)質合金結構鋼制成,槍膛由于加工方式方法的不同,在內壁會造成如下不同的痕跡特征。

1.1.1 彈膛特征

槍械的彈膛分為滑膛型彈膛、緩退型彈膛和助退型彈膛,一般與適配彈的外形一致,但由于加工過程中一些隨機因素的影響,使彈膛內會形成細微結構差異,這就形成了不同的彈膛特征。

1.1.2 坡膛特征

坡膛是連接彈膛和線膛的過渡部位。通常由1~2個錐體組成,其作用是確保彈頭起動時易于嵌入膛線,運動位置準確,密閉火藥氣體。彈膛、坡膛的制作一般在線膛制作完成,外圓加工成型后進行,主要有粗鉸彈膛-半精鉸彈膛-電液壓加工彈膛-精鉸彈膛-拋光彈膛和粗鉸彈膛-半精鉸彈膛-精鉸彈膛-拋光彈膛兩種加工方式[1]。顯見,加工工藝及加工過程決定了其坡膛特征的唯一存在性。

1.1.3 線膛特征

線膛是槍膛內壁有螺旋形溝槽的部分。膛線加工方法有刮刀法、鉤刀拉削法、組合環(huán)刀拉削法、頂錐擠壓法。顯微鏡觀察發(fā)現:無論哪種方法制作膛線,切削工具加工凹槽的拉溝內都有許多裂紋,像鋸齒形指向刮刀前進的方向;切削工具的平移還會產生隨機的拉溝距離變化。即使經過拋光或鍍鉻,仍然可以觀察到由此形成穩(wěn)定的線膛特征。

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1.2 槍支發(fā)射過程中的槍管痕跡特征

槍支發(fā)射過程中在槍管上形成的痕跡特征是槍管內表面受到火藥氣體的燒蝕、化學腐蝕和同彈頭劇烈摩擦而引起槍管內表面鉻層脫落,以及形成的斑痕、疵點等與彈頭披甲表面相互作用而產生的。

射擊時高溫氣體將加熱槍管內壁的金屬表面,彈頭在膛內與膛壁的劇烈摩擦,使膛壁溫度升高。當彈丸出膛后,因周圍冷空氣的侵入及槍管自身的熱傳導,膛壁溫度則迅速降低。這種“淬火”現象,使得金屬表面產生相應裂紋。尤其是連續(xù)射擊時,高溫甚至可引起膛內金屬表面層的變軟或輕微熔化,使之出現滲碳現象。這樣就會引起金屬表面層相的改變,其相應的熱應力會使金屬產生熱裂。金屬的強度和硬度隨著溫度的上升而下降,導致金屬抵抗沖擊和磨損的能力下降。同時高溫也促進了氣體對金屬的化學腐蝕作用。

由于磨損和燒蝕出現的裂縫,使彈頭與膛壁之間存在縫隙。射擊時高溫高壓高速流動的火藥氣體從這些縫隙噴出,沖刷金屬表面,同時由腐蝕作用生成的Fe(C0)5氣體也由裂縫底部向外沖刷,致使原有的裂縫越來越大;高速運動的彈頭反復對膛壁進行沖擊、擠壓和摩擦,使膛壁尤其是陽線部位受到嚴重的磨損,在高溫的條件下,這種作用更為明顯,致使原來光滑的膛壁鉻層脫落,棱邊、棱角變鈍,膛線表面留下更多痕跡特征[2]。由于制作彈頭材料外表相對較軟,在槍彈發(fā)射過程中,彈頭與膛壁間的相互作用使彈頭上留下反映槍管內壁特征的外表結構痕跡。

2 發(fā)射彈頭痕跡特征的形成機理

2.1 槍彈發(fā)射過程的彈道特點

槍彈發(fā)射過程,即為火藥的化學能迅速轉變成火藥氣體的熱能,經氣體膨脹做功又轉化為槍械系統的動能的能量轉換過程。根據該過程的內彈道特點大致可分為四個時期:第一時期為起始彈道階段,即由擊發(fā)底火到彈頭全部嵌入膛線。起動期中彈頭在擠進線膛的過程中披甲因受線膛內壁、膛線棱邊、棱角的強烈擠壓、摩擦則產生塑性變形,直到彈頭圓柱部全部嵌入膛線;第二時期為內彈道的主要過程,即從彈頭全部擠進膛線到彈丸出槍口。在這段時期,彈頭始終在膛內壓力作用下,其速度從接近于0加速至槍口速度;第三時期為火藥燃盡到彈底通過槍口端面階段;在這個時期內火藥已燃燒結束,沒有新的氣體產物生成,但膛內壓力仍然很高,隨著彈后空間增大,火藥氣體膨脹做功,繼續(xù)加速彈頭的運動,使彈頭飛離槍口瞬間,彈頭速度增加至槍口速度,而膛壓下降至槍口壓力;第四時期為中間彈道階段。由于火藥氣體的后效作用,當彈頭脫離槍口后,高溫高壓的火藥氣體仍在繼續(xù)膨脹做功并加速彈頭的運動,直到火藥氣體對彈頭的做功等于空氣阻力做的負功,這時彈頭達到了實際的最高速度,其發(fā)射過程的膛壓-行程曲線如圖1 所示[3]。

圖1 膛壓-行程曲線

2.2 發(fā)射彈頭痕跡特征的形成機理

彈頭發(fā)射過程中在披甲表面形成了明顯的痕跡特征,如圖2所示。分析彈丸在膛內的運動過程可知,彈頭痕跡的形成是由于彈體與槍管管壁撞擊和表面摩擦而產生的,它反映槍管內膛的結構和特征,并與槍管內膛的結構和形狀有關。例如根據圖2所示的發(fā)射(手槍)彈頭痕跡特征分析,可以認為相對槍支同一認定作用大的主要是以下幾種高質量痕跡特征。

圖2 發(fā)射彈頭上的幾種高質量細節(jié)特征

(1)坡膛痕跡。根據內彈道理論,彈丸發(fā)射的如圖1所示的膛壓-行程曲線可以看出,在彈道起始段,在火藥氣體起始壓力的作用下,彈頭克服槍管坡膛內壁表面的阻力,以擠壓變形的方式進入線膛。此時,由于坡膛區(qū)陽線起始部位對彈頭披甲的擠壓變形和摩擦阻力作用,在彈頭上形成了與彈軸平行的線條狀擦劃痕跡。坡膛痕跡起始于彈頭弧形部末端,并貫穿整個彈頭的圓柱部。在彈頭開始旋轉前,坡膛痕跡是彈頭沿軸向與槍管內壁摩擦形成的線條狀擦劃痕跡。由于槍膛內膛線的導旋作用,彈頭擠進線膛產生旋轉,致使坡膛痕跡被按纏角方向傾斜的陽線痕跡逐步掩蓋,位于槍膛陰線位置的部分坡膛痕跡呈由寬變窄形態(tài)保留下來,見圖2中坡膛痕跡指示線所指部分。由此可以認為,射擊彈頭上的坡膛痕跡真實反映了槍管坡膛特征,通常彈頭的坡膛痕跡明顯、線條連貫、量大、清晰、特定性強,是認定槍支同一的重要特定性判據之一。

(2)線膛痕跡。由圖1可知,彈頭擠進線膛后膛壓急劇上升,由于膛線的導旋作用,彈頭在線膛中旋轉急加速前進。線膛痕跡是彈頭在線膛中旋轉前進中,受擠壓、剪切、摩擦等作用形成的。由于初期膛壓很高,彈頭加速度和角加速度均很大,因此可以認為線膛痕跡主要是線膛的初始段形成的。線膛痕跡起始于彈頭的弧形部末端,貫穿圓柱部,終止于彈頭尾部。線膛痕跡中的線條痕跡同彈頭軸線方向有一定的夾角,理論上與槍管膛線纏角相等。根據線膛痕跡的成痕機理和特征形態(tài),線膛痕跡與槍支鑒定致關重要的是陽膛線起、末端痕跡、小線紋痕跡(見圖2)。

(3)膛線痕跡中的起末端痕跡。膛線痕跡是在射擊彈頭擠壓前進過程中,受線膛內表面的陰、陽線的擠壓、剪切、刮擦作用,在彈頭披甲表面形成的有一定深度的塑性形變區(qū)。陽線的起端痕跡即是痕起緣,能夠反映膛線的起始部位、線膛端面的形狀及細節(jié)特征。陽線的末端痕跡即是痕止緣,與槍口附近膛線終止處邊沿特征吻合。由于在槍支使用、擦拭中,槍管膛線的起始與終止部位受到燒蝕與磨損,因而每支槍械膛線的起始端和終止端形態(tài)不同,反映在射擊彈頭上陽線的起止端痕跡形態(tài)各異。由此認為,槍彈陽線的起止端痕跡與槍管(膛線)的對應關系可以作為認定槍支同一的又一重要特定性判據。

(4)小線紋痕跡。小線紋痕跡是彈頭擠進線膛和在膛內旋轉前進時,彈頭披甲表面受到線膛內表面的擠壓、摩擦作用形成。槍管陽線對彈頭披甲表面的擠壓、摩擦作用力大,位于射擊彈頭陽線痕跡區(qū)中小線紋痕跡更為清晰、明顯,并覆蓋在這個區(qū)域中的拔彈痕跡和坡膛痕跡上,在主次棱線痕跡內側。當陽線嚴重銹蝕、磨損或鍍層剝落,射擊彈頭上小線紋痕跡更加明顯。顯見,小線紋痕跡是認定槍支同一的主要特定性判據。

由上述分析可知,槍支射擊過程是由于發(fā)射藥燃燒產生的高溫、高壓氣體的作用,推動彈頭與彈殼分離,加速運動,并由膛內運動至射出槍管外到擊中被射客體的過程。在這一過程中,彈頭上必然形成反映槍管內壁接觸表面結構特點的外表結構痕跡。

3 發(fā)射彈頭痕跡特征的變化因素及應用

3.1 槍械結構特征的相對穩(wěn)定性與發(fā)射彈頭痕跡特征的變化

槍械結構特征的穩(wěn)定性,是指槍械結構特征的特定性在一定條件下和一定時期內保持不變的屬性。事物在量變階段,其基本矛盾未轉化,顯示出事物的屬性保持穩(wěn)定狀態(tài)。不同類型的客體形成穩(wěn)定性的根源不同,穩(wěn)定期的長短不同。槍械機件的構造和細微形態(tài)的穩(wěn)定性主要與機件的制作材料有關。由于槍械一般采用硬度極高的金屬材料制造,因此使用過程中,機件構造和細微形態(tài)在一定時期內具有穩(wěn)定性,這為槍支同一認定鑒定提供了可能性。但槍械結構特征的這種穩(wěn)定性具有相對性,不是絕對穩(wěn)定的,這種相對性表現為在基本性質未發(fā)生改變前,有量變和部分質變發(fā)生。量變和部分質變就是穩(wěn)定期的絕對運動的表現。由于槍械的使用、保存、維護在不同程度上使原槍械構造和細微形態(tài)產生變化,這些相對變化部分的細微特征,在槍支發(fā)射時必然會反映在承痕體彈頭上。

槍械有關機件都是用優(yōu)質堅硬的鋼材制造,造痕性能良好。由于彈頭是用復銅鋼、黃銅、紫銅等材料制成的,其強度、硬度比槍管材料差,因而彈頭的可塑性強。加之材質細膩,顆粒細小,火藥氣體的作用力大,因此彈頭在發(fā)射時留下的痕跡清晰、穩(wěn)定。實彈射擊試驗發(fā)現,在同一射擊條件下,連續(xù)向水受彈器射擊幾發(fā)、幾十發(fā),甚至百發(fā),毗接試射的彈頭上基本都有較多穩(wěn)定的特征。但在相距數百發(fā)、千發(fā)發(fā)射彈頭上有些膛線痕跡特征則會發(fā)生改變。例如,用77式新手槍進行的實彈射擊實驗表明:1~3 000發(fā)射擊彈頭上的痕跡特征隨著發(fā)射次數的增加存在過渡性的變化。由于槍械機件特別是槍管內表面磨損程度加重,彈頭上的各種發(fā)射痕跡都會發(fā)生一定形態(tài)和特征的改變,其變化程度各不相同,主要表現為彈頭上外表光亮面減少,線條擦劃痕增多;粗大線條逐漸減少,細小線條增多。在彈頭的線痕對接觀察中,2000發(fā)后的彈頭上的線痕對接率減少,有的線條無法對接。當射擊達3 000發(fā)時的彈頭,其線痕特征相對變化更大。究其原因是由于槍管磨損形成新的特征所致,但仍屬于非本質差異,鑒定中要善于從變化中抓住不變的特征,正確分析其非本質的差異點[4]。當然,隨著槍管發(fā)射次數的不斷增加,不同種類的槍械當射擊次數達到各自的使用壽命后,即當槍管磨損嚴重,機件老化,痕跡變形,此時彈頭上的痕跡特征則失去了槍支同一認定的條件。

3.2 發(fā)射彈頭的終點彈道特點與痕跡特征的變化

引起射擊彈頭痕跡特征的變化因素,一方面是由于槍械的使用、保存、維護,甚至改造而在不同程度上使原槍械構造和細微形態(tài)產生變化所致;另一方面則與彈頭在終點彈道段和客體的相互作用有關。在一般的實際案例中,彈頭從槍口射出后,在終點彈道段,由于彈丸對所擊中的客體物或障礙物產生了劇烈的撞擊,彈頭在發(fā)射中經槍膛留下的高質量坡膛痕跡、小線紋痕跡、起末端痕跡等在彈頭擊中客體時有時會出現變形,其變形程度視彈頭擊中不同客體的情況有所不同。分析中應視具體情況不同,注意內彈道過程與終點彈道過程造痕的區(qū)別和終點效應對內彈道過程所形成的彈頭痕跡特征的影響。

在有效射程范圍內,彈頭距槍口任一距離處與目標物碰撞時都具有相當大的動能,在其終點彈道段伴隨著復雜的能量轉換,從而使得目標局部變形或破壞。同時在侵徹目標的過程中,彈頭有時也會產生嚴重變形甚至破裂。變形破裂的彈頭在對目標介質的侵徹過程中,將增大介質阻力和翻滾作用,同時增大對介質的破壞和損傷。槍彈對各種介質的侵徹試驗證實:彈頭穿透玻璃后,其頂部或圓柱部會形成典型的痕跡,彈頭頂部常常會發(fā)生變形;彈頭撞擊石頭、墻壁、泥土時,彈頭上會形成大小、形狀不同彎曲的擦痕和碰撞痕,這些擦痕常常會破壞彈頭上原有的相對較明顯、穩(wěn)定的射擊內彈道痕跡,如坡膛痕、小線紋痕和起末端痕等;彈頭穿過障礙物時也常會發(fā)生變形,常見的變形有彈頭尖端塌凹、彈頭呈扁平形狀,有時成為碎片或彈頭部分破碎。彈頭的這些變形現象時常會破壞或消除許多彈頭上的具有鑒定價值的痕跡,從而造成對槍彈痕跡檢驗的困難(見圖3)。

此外,還有值得一提的跳彈痕。即是彈頭在飛行過程中以較小角度碰擊障礙物后改變飛行方向,以一定角度形成反跳的現象中,其彈頭的弧形部一側往往會留下非射擊形成的異常擦劃線條痕跡。當彈頭命中的客體較堅硬、粗糙,其擦劃線痕更加明顯、粗大[5]。如果彈頭是由左旋膛線槍發(fā)射的擦劃線條向左傾斜,如果是右旋膛線槍發(fā)射的,則擦劃線條向右傾斜(見圖4)。

圖3 與硬物相碰撞后的變形彈頭

圖4 跳彈上的擦劃痕跡

在槍支同一認定鑒定實踐中應善于抓住上述射擊彈頭痕跡特征變化的規(guī)律特點,從變形彈頭的痕跡中發(fā)現確定未變形的痕跡特征。即使碎裂的彈頭碎片經拼接處理后仍有可能從留下的變形痕跡中,反映出彈頭發(fā)射時形成的重要痕跡特征。同時根據彈頭痕跡特征形成變化的機理,科學地分析檢材彈頭與樣本彈頭特征產生差異的原因,以得到可靠的槍支同一認定的鑒定意見,從而使槍彈痕跡這一物證在偵查審判中發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻:

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[3]金志明.槍炮內彈道學[M].北京:北京理工大學出版社,2004:67-70.

[4]張東.77式手槍槍管的磨損維護對坡膛、線膛痕跡的影響[C].第三屆全國槍彈痕跡檢驗學術交流會論文集.北京:人民武警出版社,2006:143.

[5]蔣雪梅.跳彈槍擊案件的研究[C].第三屆全國槍彈痕跡檢驗學術交流會論文集.北京:人民武警出版社,2006:60-62.

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