殷 瑱， 聞 泉， 王雨時(shí)， 張志彪， 閆 麗

(南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南京 210094)

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【裝備理論與裝備技術(shù)】

北約不敏感彈藥標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

殷 瑱， 聞 泉， 王雨時(shí)， 張志彪， 閆 麗

(南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南京 210094)

為了提高彈藥安全性，推進(jìn)我國(guó)不敏感彈藥技術(shù)的發(fā)展和試驗(yàn)評(píng)估體系的制定，綜述了北約不敏感彈藥標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和評(píng)估體系，介紹了不敏感彈藥試驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用現(xiàn)狀。為探索和開(kāi)創(chuàng)我國(guó)不敏感彈藥的發(fā)展提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)：發(fā)展不敏感彈藥技術(shù)應(yīng)從國(guó)家政策方面逐層推進(jìn)，形成各方面共識(shí)；處理好不敏感、威力與成本的關(guān)系，在不降低性能的前提下盡可能降低成本；不敏感彈藥標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和評(píng)估體系的制定應(yīng)充分借鑒國(guó)外不敏感彈藥的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和評(píng)估體系。

不敏感彈藥；評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)；試驗(yàn)方法；安全性；北約

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜，各國(guó)對(duì)于武器系統(tǒng)的要求越來(lái)越苛刻[1-3]。特別是從20世紀(jì)60年代以來(lái)，彈藥在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存和訓(xùn)練過(guò)程中因意外跌落、火災(zāi)等刺激而發(fā)生燃燒、爆炸使得人們更加重視彈藥的安全性[4-8]。

為了降低己方人員在備戰(zhàn)或作戰(zhàn)情況下的意外傷亡概率，為彈藥的采購(gòu)、升級(jí)和裝備提供建議，1973年美國(guó)率先開(kāi)始發(fā)展不敏感彈藥[9-10]。不敏感彈藥(insensitive munition)又稱(chēng)鈍感彈藥，其內(nèi)的火炸藥稱(chēng)為低易損性火炸藥(low vulnerability explosives)。在隨后的幾十年里，以美國(guó)為主的西方國(guó)家都非常注重不敏感彈藥的研制，提出了不敏感彈藥的安全性評(píng)定準(zhǔn)則，并根據(jù)不敏感彈藥在生命周期內(nèi)可能遭遇的威脅建立了彈藥安全性試驗(yàn)方法和評(píng)估體系[11-12]。目前世界上有6種主要的彈藥安全性評(píng)估體系，分別是北約不敏感彈藥評(píng)估和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系、美國(guó)MIL-STD-2105D非核彈藥危險(xiǎn)性評(píng)估試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系、法國(guó)DGA/IPE 211893 彈藥需求測(cè)試試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系、英國(guó)JSP520彈藥安全性試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)體系、德國(guó)BM-VG彈藥安全性試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)體系和意大利DG-AT安全性試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)體系。其中英國(guó)和德國(guó)借鑒并遵從北約的不敏感彈藥評(píng)估和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，意大利結(jié)合了北約和法國(guó)的彈藥安全性試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)[13]。與國(guó)外相比，我國(guó)在不敏感彈藥研究方面起步較晚。21世紀(jì)初期中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所在借鑒美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-2105C的基礎(chǔ)上，對(duì)小尺寸模擬彈藥進(jìn)行了快速烤燃、慢速烤燃、聚能射流沖擊、槍彈射擊、碎片撞擊和殉爆試驗(yàn)等安全性試驗(yàn)研究[14]。江明等[15]針對(duì)某型導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部，探索性提出慢速烤燃、快速烤燃、槍彈撞擊和12 m跌落等安全性試驗(yàn)方法，搭建了相關(guān)的試驗(yàn)系統(tǒng)，并制定了評(píng)估準(zhǔn)則。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)彈藥安全性試驗(yàn)系統(tǒng)還不夠成熟，而且缺少公認(rèn)的試驗(yàn)方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

為了有助于推進(jìn)我國(guó)不敏感彈藥安全性試驗(yàn)方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的研制進(jìn)程，本文分析了北約不敏感彈藥標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)評(píng)估體系，并簡(jiǎn)要介紹了上述不敏感彈藥試驗(yàn)方法的應(yīng)用，試圖為了解不敏感彈藥提供幫助，并為我國(guó)不敏感彈藥試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系制定提供參考。

1 不敏感彈藥試驗(yàn)程序設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)不敏感彈藥評(píng)估程序應(yīng)明確以下4項(xiàng)關(guān)鍵因素：① 受試彈藥及其試驗(yàn)裝置的狀態(tài)描述，包括彈藥的設(shè)計(jì)信息、包裝狀態(tài)、含能材料組分、彈藥的預(yù)定用途等；② 不敏感彈藥在生命周期內(nèi)環(huán)境威脅源的描述，如熱威脅、機(jī)械沖擊威脅等；③ 制定不敏感彈藥的評(píng)估方法和評(píng)估決策程序；④ 記錄或觀察彈藥面臨威脅刺激時(shí)的響應(yīng)，并判斷是否滿(mǎn)足不敏感彈藥要求。

2010年北約標(biāo)準(zhǔn)化局制定了STANAG 4439《Policy for Introduction and Assessment of Insensitive Munitions(IM)(不敏感彈藥引入和評(píng)價(jià)政策)》[16]，規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議上簽字的國(guó)家必須在國(guó)家政策上發(fā)展不敏感彈藥，而且今后所有裝備部隊(duì)的彈藥必須按照該協(xié)議要求進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)估，只有試驗(yàn)通過(guò)后的彈藥才能服役。表1為STANAG 4439提出的不敏感彈藥要求，其中反應(yīng)類(lèi)型由AOP-39《Guidance on the Assessment and Development of Insensitive Munitions(IM)(不敏感彈藥評(píng)價(jià)和研發(fā)指南)》確定[17]。

表1 北約規(guī)定的不敏感彈藥所受刺激與要求[16]

2 不敏感彈藥試驗(yàn)方法

由表1可知，彈藥安全性試驗(yàn)可分為熱安全性試驗(yàn)(快速烤燃、慢速烤燃)、機(jī)械安全性試驗(yàn)(槍彈射擊和碎片沖擊)、沖擊波安全性試驗(yàn)(殉爆)等。目前北約不敏感彈藥試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于快速烤燃試驗(yàn)、慢速烤燃試驗(yàn)、槍彈射擊試驗(yàn)、碎片撞擊試驗(yàn)和聚能射流沖擊試驗(yàn)均給出兩種試驗(yàn)程序。其中一種是標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序，用來(lái)評(píng)估全尺寸彈藥的反應(yīng)程度，另一種是裁剪試驗(yàn)程序，根據(jù)彈藥配置和結(jié)構(gòu)參數(shù)通過(guò)威脅危險(xiǎn)評(píng)估確定的試驗(yàn)程序。

試驗(yàn)前應(yīng)明確試樣質(zhì)量、尺寸、質(zhì)心、裝藥量和裝藥類(lèi)型等。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，通常準(zhǔn)備的試驗(yàn)樣品應(yīng)該是批量生產(chǎn)的。此外，還應(yīng)準(zhǔn)備好試驗(yàn)的測(cè)試設(shè)備，如溫度測(cè)量裝置、測(cè)速裝置、高速攝影機(jī)、普通攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)和沖擊波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。對(duì)于彈藥的控制系統(tǒng)等非爆炸部件，可以采用相同幾何尺寸和等導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)構(gòu)代替。試驗(yàn)前后應(yīng)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行拍照并預(yù)留試驗(yàn)的靜態(tài)圖像，為反應(yīng)程度評(píng)估提供依據(jù)。為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)盡量避免極端的環(huán)境條件(如風(fēng)、雨和雪等)。

2.1 快速烤燃試驗(yàn)(Liquid Fuel/External Fire,Munition Test Procedures)

快速烤燃試驗(yàn)用來(lái)模擬彈藥或者武器系統(tǒng)在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下出現(xiàn)意外失火所發(fā)生的反應(yīng)[18]。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序是將試樣安裝在一個(gè)裝有液體燃料的大尺寸開(kāi)放型燃燒池的中心進(jìn)行燃燒試驗(yàn)(要求試驗(yàn)時(shí)火焰的平均溫度達(dá)到800℃)，直至反應(yīng)結(jié)束。

試樣水平放置在燃燒池中心，試樣兩端與池壁有1 m的間隔。試驗(yàn)開(kāi)始前，試樣表面和燃油表面之間的距離應(yīng)不小于0.3 m，為了控制燃油面與試樣面之間的距離，可以通過(guò)壓力軟管向燃燒池加水。但應(yīng)保證試驗(yàn)過(guò)程中水面上的燃油厚度至少在15 mm以上，而且試樣能夠完全浸沒(méi)在火焰中。燃燒池中所使用的燃料通常為牌號(hào)JP-4、JP-5、Jet A-1、AVCAT(NATO F-34或F-44)的煤油或商業(yè)煤油(Class C2/NATO F-58)，儲(chǔ)備的燃油量應(yīng)為預(yù)計(jì)反應(yīng)時(shí)間的1.5倍。為保證試樣能夠完全被火焰吞沒(méi)，試樣周?chē)娘L(fēng)速不能超過(guò)10 km/h，而且試驗(yàn)應(yīng)盡量避開(kāi)降雨和降雪等惡劣天氣。試驗(yàn)中溫度測(cè)試設(shè)備采用4個(gè)能夠承受1 200 ℃高溫的K型鎧裝熱電偶，其中兩個(gè)熱電偶用來(lái)測(cè)量燃油燃燒30 s后溫度達(dá)到550℃的過(guò)程，550℃以上直到反應(yīng)結(jié)束用另外兩個(gè)熱電偶測(cè)量。

裁剪試驗(yàn)程序也稱(chēng)為小型燃料著火試驗(yàn)(Mini Fuel Fire Test)。與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)相比，小型試驗(yàn)裝置是將試樣放置在一個(gè)長(zhǎng)×寬×高為2 m×2 m×0.4 m方形燃燒爐中進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖1所示。燃燒爐4個(gè)拐角處預(yù)留了8個(gè)空心槽，用于安裝4個(gè)可移動(dòng)的翼板。翼板由高為0.5 m的矩形鋼板和沿軸線偏移30o，高為0.75 m、厚為8 mm加長(zhǎng)鋼板組成，其中矩形鋼板在高壓下可膨脹。

圖1 裁剪試驗(yàn)的燃燒爐立體圖

裁剪試驗(yàn)程序要求試樣最大長(zhǎng)度不能超過(guò)630 mm，質(zhì)量不能超過(guò)50 kg。試樣水平放置在燃燒爐中心，試樣表面與燃油表面的距離應(yīng)在375～425 mm。燃料采用AVCAT(NATO F-34或F-35)軍用煤油或商業(yè)煤油(Class C2/NATO F-58)。為了防止周?chē)L(fēng)向變化影響火焰方向，試驗(yàn)時(shí)風(fēng)速不能超過(guò)5 km/h，試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)盡可能平坦，周?chē)臉?shù)和建筑與燃燒爐的距離至少為燃燒爐高度的20倍，最好是大于燃燒爐高度的30倍。試驗(yàn)過(guò)程中翼板的加長(zhǎng)鋼板與燃燒爐垂直面呈70°夾角。試驗(yàn)時(shí)，壓力測(cè)量裝置與燃燒爐中心的距離至少為5 m。溫度測(cè)量設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序相同，將它們分別安裝在試樣中心的相同高度處，并與試樣每條側(cè)邊相距40 ～60 mm。在燃燒爐的對(duì)角線位置通過(guò)控制煙火裝置點(diǎn)燃燃料。為了保證火焰?zhèn)鞑ニ俾剩诿總€(gè)點(diǎn)火位置至少預(yù)留10 kg的燃料。

準(zhǔn)備工作完成后，將所有人員疏離至安全位置，然后啟動(dòng)同步點(diǎn)火控制系統(tǒng)和測(cè)試設(shè)備，并記錄有關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)。待試樣反應(yīng)結(jié)束30 min后，經(jīng)確定無(wú)異常，相關(guān)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)查看試樣狀態(tài)，并對(duì)其拍照，記錄反應(yīng)后殘骸或碎片的拋射位置及尺寸。

2.2 慢速烤燃試驗(yàn)(Slow Heating Munition Test Procedures)

慢速烤燃試驗(yàn)用于模擬在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下，環(huán)境溫度緩慢升高時(shí)彈藥或武器系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)的溫度、時(shí)間和響應(yīng)程度[19]。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序是先以5℃/h的升溫速率將慢烤試驗(yàn)箱加熱至50℃，并維持8h，然后以3.3℃/h的升溫速率加熱試樣直至發(fā)生反應(yīng)。而裁剪試驗(yàn)程序由威脅危險(xiǎn)評(píng)估(Threat Hazard Assessment)程序決定。

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序是將試樣放置在一個(gè)簡(jiǎn)易的慢烤試驗(yàn)箱內(nèi)，用循環(huán)加熱的空氣進(jìn)行加熱。試驗(yàn)箱能夠以恒定的速度將空氣加熱到預(yù)定的溫度范圍，并在試樣周?chē)纬裳h(huán)，流入和流出的空氣溫差不超過(guò)5℃。為使試樣加熱均勻，試樣與試驗(yàn)箱內(nèi)壁每側(cè)應(yīng)留有至少200 mm的間隙。試驗(yàn)中至少使用兩組(4個(gè))熱電偶對(duì)試樣表面進(jìn)行監(jiān)控，熱電偶安裝在試樣相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)外表面上，如圖2所示。

裁剪試驗(yàn)程序不需要預(yù)熱過(guò)程，試驗(yàn)開(kāi)始前如果危險(xiǎn)評(píng)估分析已知一個(gè)具體的升溫速率適合慢速烤燃試驗(yàn)，就可以直接選用該升溫速率，否則可取默認(rèn)值25℃/h作為慢烤試驗(yàn)的升溫速率。2012年加拿大試驗(yàn)小組對(duì)裝有綠色不敏感炸藥XRT(experimental rubbery TNT)的105 mm炮彈進(jìn)行安全性試驗(yàn)，XRT是在熔融澆鑄過(guò)程中將熱塑性彈性體以一定比例熔解在B炸藥或奧古托爾炸藥合成而成[20]。圖3為慢速烤燃試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)箱的加熱速率為25℃/h，在試驗(yàn)前30 min內(nèi)將試驗(yàn)箱內(nèi)溫度升至100℃，并維持90 min。

圖2 試驗(yàn)箱中熱電偶安裝位置

圖3 不敏感彈藥慢速烤燃試驗(yàn)裝置

試樣反應(yīng)過(guò)程中對(duì)熱電偶測(cè)量的溫度至少每分鐘記錄一次，以準(zhǔn)確記錄彈藥反應(yīng)溫度和時(shí)間，并用視頻錄像設(shè)備記錄整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中彈藥結(jié)構(gòu)的變化。

2.3 槍彈射擊試驗(yàn)(Bullet Impact,Munition Test Procedures)

槍彈射擊試驗(yàn)用于模擬彈藥在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下受到輕型武器攻擊的反應(yīng)程度[21]。標(biāo)準(zhǔn)的槍彈射擊試驗(yàn)是采用口徑為12.7 mm的M2穿甲彈對(duì)試樣進(jìn)行連續(xù)3次射擊。為了保證槍彈的飛行穩(wěn)定性，試驗(yàn)時(shí)槍彈與試樣的距離應(yīng)在20～30 m的范圍內(nèi)。槍彈的射擊速度約為(850+20) m/s，轉(zhuǎn)速在(600+50) r/min，槍彈的發(fā)射間隔為(80+40) ms。裁剪試驗(yàn)程序由威脅危險(xiǎn)評(píng)估(THA)程序決定。

試驗(yàn)前根據(jù)彈藥在生命周期最可能受到槍彈射擊的位置，確定槍彈射擊方向和試樣放置方式。一般情況下試樣處于臥式放置，槍彈射擊方向與試樣的最長(zhǎng)軸線垂直。為確保試驗(yàn)裝置能正常工作并且在要求的射擊速度范圍內(nèi)，試驗(yàn)前可以試射三發(fā)槍彈。試驗(yàn)過(guò)程中至少進(jìn)行兩發(fā)試驗(yàn)，其中一發(fā)是對(duì)裝藥量最大的部位射擊，另一發(fā)是對(duì)沖擊最敏感的部位射擊。為了提高射擊精度，可在試樣上標(biāo)記一個(gè)直徑為5 cm 的圓。為防止試樣因槍彈撞擊而偏離，需要在試樣上設(shè)計(jì)限位裝置，以免發(fā)生危險(xiǎn)，限位裝置不能影響試樣破裂。圖4為加拿大試驗(yàn)小組進(jìn)行槍彈射擊的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)時(shí)采用0.5 mm 口徑的AP M2槍彈射擊，槍彈射擊速度為(850+30) m/s。

圖4 不敏感彈藥槍彈射擊的試驗(yàn)結(jié)果

2.4 碎片撞擊試驗(yàn)(Fragment Impact,Munition Test Procedures)

破片撞擊試驗(yàn)用于模擬彈藥在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下受到碎片撞擊(輕質(zhì)碎片和重質(zhì)碎片)時(shí)可能的響應(yīng)及破壞形式[22]。標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)程序采用一塊質(zhì)量為18.6 g帶有錐角的圓柱形鋼制破片以2 530 m/s速度撞擊試件，破片尺寸如圖5所示。如果威脅危險(xiǎn)評(píng)估表明彈藥在其生命周期受到高速破片沖擊的概率極低(<0.000 1)，可使用裁剪試驗(yàn)，將撞擊速度改為1 830 m/s。

圖5 破片二維尺寸圖

為防止彈藥在撞擊時(shí)位置發(fā)生變化，應(yīng)將彈藥固定，但固定裝置不能影響試樣的反應(yīng)程度。試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行一次試射，以驗(yàn)證破片的速度是否滿(mǎn)足要求。破片的撞擊方向應(yīng)沿試樣表面法向。最多進(jìn)行兩次試驗(yàn)，撞擊點(diǎn)位置分別位于裝藥量最大的部位和裝藥感度最高的部位，如果威脅危險(xiǎn)評(píng)估表明撞擊到最敏感位置的可能性很小，則只需撞擊裝藥量最大的部位。

2.5 聚能射流沖擊試驗(yàn)(Shaped Charge Jet,Munition Test Procedures)

聚能射流沖擊試驗(yàn)用于模擬彈藥在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下受到聚能射流沖擊反應(yīng)程度[23]。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序中試樣受50 mm射流彈或具有相同V2d值戰(zhàn)斗部的射流沖擊。裁剪試驗(yàn)中由威脅危險(xiǎn)評(píng)估(THA)決定聚能射流戰(zhàn)斗部類(lèi)型。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，射流速度的平方和射流直徑的乘積(V2d)與射流沖擊強(qiáng)度呈正比關(guān)系。為了便于北約各成員國(guó)之間的信息交換，STANAG 4526給出了4種標(biāo)準(zhǔn)的威脅類(lèi)型，如表2所列。

表2 銅噴嘴射流的標(biāo)準(zhǔn)化V2d值

聚能射流試驗(yàn)并非適合所有類(lèi)型的彈藥，受試彈藥應(yīng)根據(jù)STANAG4439和危險(xiǎn)分類(lèi)進(jìn)行安全性評(píng)估，確定是否進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于裝有含能材料的彈藥，該試驗(yàn)僅適合含能材料的爆轟失效直徑大于射流直徑的彈藥，因?yàn)檠b有失效直徑小的含能材料的彈藥(包括大部分戰(zhàn)斗部)一般不能通過(guò)射流沖擊試驗(yàn)。如果危險(xiǎn)評(píng)估能確定彈藥反應(yīng)程度低于Ⅰ類(lèi)(爆轟)或Ⅱ類(lèi)(部分爆轟)，就沒(méi)有必要為證實(shí)射流沖擊的破壞程度而進(jìn)行試驗(yàn)。聚能射流沖擊的方向應(yīng)穿過(guò)含能材料的最長(zhǎng)路徑，而不像槍彈射擊和碎片撞擊那樣需向裝藥感度最高的部位撞擊。

典型的射流沖擊試驗(yàn)配置如圖6所示，包括射流彈、調(diào)節(jié)板、試樣、屏蔽層和見(jiàn)證板等。通常為了實(shí)現(xiàn)理想的V2d值，可在射流彈和試驗(yàn)彈藥間安裝調(diào)節(jié)板以改變射流速度。采用調(diào)節(jié)板，在極小的情況下會(huì)產(chǎn)生碎片，產(chǎn)生的碎片將影響試樣反應(yīng)，故為減小碎片對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證試樣與調(diào)節(jié)板間的距離為射流直徑的2倍。為準(zhǔn)確評(píng)估試樣的反應(yīng)，應(yīng)根據(jù)碎片類(lèi)型和速度決定采用何種材料的見(jiàn)證板，如對(duì)鋼制殼體的大型彈藥至少使用25 mm厚的鋼見(jiàn)證板，而對(duì)鋁制殼體或薄的鋼制殼體使用鋁見(jiàn)證板即可。試驗(yàn)時(shí)射流距離由危險(xiǎn)評(píng)估程序決定，考慮到試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性和可比較性，一般要求射流距離能夠保證射流微粒在遇到試樣的含能材料前不會(huì)碎化。圖7為加拿大試驗(yàn)小組進(jìn)行聚能射流沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。

由于聚能射流沖擊試驗(yàn)中射流顆粒的速度、直徑和侵徹能力以及調(diào)節(jié)板的位置等都會(huì)對(duì)V2d的值產(chǎn)生較大影響。根據(jù)近幾年國(guó)外不敏感彈藥和含能材料技術(shù)峰會(huì)的信息可知，目前北約國(guó)家在聚能射流沖擊試驗(yàn)方面尚未達(dá)成一致意見(jiàn)，具體的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)步驟還未制定[24]。如美國(guó)采用裝有炸藥LX-14的81 mm射流裝置，而法國(guó)和德國(guó)分別采用CCEB62和75 mm PG-7射流裝置。圖8和圖9分別為CCEB62和PG-7的實(shí)物圖。

圖6 射流沖擊試驗(yàn)的配置圖

圖7 不敏感彈藥聚能射流沖擊試驗(yàn)裝置

圖8 法國(guó)NEXTER公司制造的CCEB62

圖9 德國(guó)的射流沖擊裝置PG-7

2.6 殉爆試驗(yàn)(Sympathetic Reaction,Munition Test Procedures)

殉爆試驗(yàn)用于模擬彈藥在儲(chǔ)運(yùn)和戰(zhàn)備狀態(tài)下，當(dāng)主發(fā)裝藥發(fā)生最壞反應(yīng)(爆轟)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)被發(fā)裝藥的響應(yīng)程度[25]。通過(guò)殉爆試驗(yàn)可以明確彈藥對(duì)殉爆反應(yīng)的敏感度以及為彈藥包裝和隔離設(shè)備提供有效指導(dǎo)。

殉爆試驗(yàn)中根據(jù)主發(fā)裝藥的類(lèi)型而采用不同的引爆方式，通常包括聚能射流彈引爆和傳爆序列引爆。

聚能射流彈引爆是通過(guò)將聚能射流彈安裝在試樣含能材料的相應(yīng)位置，并將引爆控制系統(tǒng)與射流彈點(diǎn)火器連接，啟動(dòng)引爆控制系統(tǒng)，點(diǎn)火電流將傳至點(diǎn)火器，起爆射流彈，進(jìn)而引爆主發(fā)裝藥。對(duì)于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和槍炮推進(jìn)劑，常采用聚能射流彈引爆的方式可靠起爆主發(fā)裝藥。而對(duì)于其他彈藥，則采用起爆傳爆序列的方式引爆主發(fā)裝藥。

試驗(yàn)時(shí)主發(fā)裝藥應(yīng)被被發(fā)裝藥包圍，并且在周?chē)逊赔g感試驗(yàn)件。如果主發(fā)裝藥與一個(gè)被發(fā)裝藥的體積超過(guò)0.15 m3，則需要2～3個(gè)被發(fā)裝藥。使用3個(gè)被發(fā)裝藥時(shí)，其中兩個(gè)應(yīng)處于對(duì)角攻擊的位置，如圖10所示。在包裝的情況下，一般不用鈍感試驗(yàn)件代替被發(fā)裝藥。圖11為加拿大試驗(yàn)小組進(jìn)行殉爆試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。

D.主發(fā)裝藥； I.鈍感試驗(yàn)件； A.被發(fā)裝藥

圖11 不敏感彈藥聚能射流沖擊試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)前彈藥應(yīng)經(jīng)過(guò)高溫或低溫預(yù)處理，溫度值由生命周期評(píng)估、STANAG 2895和AECTP-200決定。殉爆距離一般與供體彈藥的激發(fā)能力、受體彈藥接受激發(fā)的能力和它們之間的傳播介質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)時(shí)主發(fā)裝藥與被發(fā)裝藥間的距離應(yīng)與服役狀態(tài)時(shí)相同。為了模擬彈藥實(shí)際貯存狀態(tài)時(shí)的約束作用，試驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)改變?cè)嚇优c鈍感試驗(yàn)件的比值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 不敏感彈藥試驗(yàn)評(píng)估程序

為了解含能材料在經(jīng)受威脅時(shí)的響應(yīng)特性和彈藥之間的相互作用，在評(píng)估彈藥對(duì)威脅的響應(yīng)時(shí)引入了危險(xiǎn)性評(píng)估程序。一旦威脅被確定并量化，評(píng)估程序?qū)⒔o出刺激可能的導(dǎo)向通道。由于評(píng)估程序以流程圖的方式呈現(xiàn)彈藥的真實(shí)反映情況，比“通過(guò)”/“不通過(guò)”的危險(xiǎn)評(píng)估方式更為可靠，所以北約標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議通常采用此方式來(lái)評(píng)估彈藥的反應(yīng)程度。試驗(yàn)時(shí)通常根據(jù)試樣的殘骸、碎片拋射情況和含能材料的消耗情況等判定試驗(yàn)的反應(yīng)類(lèi)型，圖12為判定彈藥反應(yīng)類(lèi)型的簡(jiǎn)易流程圖[26]。

圖12 安全性試驗(yàn)判定反應(yīng)類(lèi)型的簡(jiǎn)易流程

4 不敏感彈藥試驗(yàn)方法應(yīng)用

美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和加拿大等多個(gè)國(guó)家已對(duì)多種型號(hào)的導(dǎo)彈進(jìn)行了安全性評(píng)估，其中美國(guó)僅海軍就有超過(guò)40種彈藥系統(tǒng)采用了不敏感彈藥技術(shù)，并進(jìn)行了全彈或子系統(tǒng)的安全性試驗(yàn)，如戰(zhàn)斧導(dǎo)彈、MK-73標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈、改進(jìn)海麻雀導(dǎo)彈、響尾蛇導(dǎo)彈等。此外，美國(guó)陸軍60 mm 口徑M720E1迫擊炮彈、70 mm口徑火箭彈、M67和ASM手雷、105 mm口徑坦克炮彈、155 mm 口徑榴彈、M46型203 mm口徑榴彈、海軍MK-46魚(yú)雷和空軍MK-80系列航空炸彈、AGM-84空對(duì)地導(dǎo)彈等；法國(guó)陸軍LU-211 155 mm口徑炮彈、MU-90LW魚(yú)雷和海軍CBEMS/BANG125等，近些年在不敏感彈藥技術(shù)研究方面也取得許多重要進(jìn)展[27-29]。

20世紀(jì)90年代，美國(guó)曾對(duì)愛(ài)國(guó)者先進(jìn)能力-3(PAC-3)導(dǎo)彈開(kāi)展了一項(xiàng)鈍感彈藥/最終危險(xiǎn)分類(lèi)綜合試驗(yàn)計(jì)劃，并進(jìn)行了一系列縮比尺寸試驗(yàn)。根據(jù)縮比試驗(yàn)和危險(xiǎn)分類(lèi)的結(jié)果，在1997～1998年對(duì)PAC-3導(dǎo)彈的殺傷增強(qiáng)器(LE)、姿態(tài)控制系統(tǒng)(ACS)和發(fā)動(dòng)機(jī)分別進(jìn)行了全尺寸試驗(yàn)，其中包括槍彈射擊試驗(yàn)、碎片撞擊試驗(yàn)、殉爆試驗(yàn)和快速烤燃試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)受到意外刺激時(shí)最易出現(xiàn)爆燃等現(xiàn)象。

為了提高通用導(dǎo)彈用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的不敏感特性，降低對(duì)熱刺激及機(jī)械刺激的響應(yīng)程度，美國(guó)Aerojet公司通過(guò)理論計(jì)算及全尺寸評(píng)估，對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了安全性方面的改進(jìn)，包括使用復(fù)合材料殼體、低溫點(diǎn)火器、內(nèi)部絕熱及噴涂發(fā)泡型防火涂料。該公司設(shè)計(jì)并制造了一系列直徑不等(120～230 mm)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了安全性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)改進(jìn)后，受撞擊時(shí)產(chǎn)生的拋射物和超壓值大幅度降低，烤燃試驗(yàn)時(shí)的反應(yīng)程度也低于燃燒[13]。

5 結(jié)束語(yǔ)

多年來(lái)，世界各國(guó)發(fā)生的一系列彈藥安全性事故都在宣示彈藥安全的重要性。如今，不敏感彈藥已成為國(guó)際軍事發(fā)展的潮流，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在不敏感彈藥試驗(yàn)方法和評(píng)定準(zhǔn)則方面已取得重要進(jìn)展。雖然在部分試驗(yàn)方法方面，如聚能射流沖擊試驗(yàn)，由于技術(shù)水平等原因?qū)е卤奔s國(guó)家不敏感彈藥試驗(yàn)方法或裝置有所區(qū)別，尚未達(dá)成一致協(xié)定，但是各國(guó)仍保留有自己的實(shí)施辦法。相比而言，我國(guó)在不敏感彈藥領(lǐng)域與世界發(fā)達(dá)國(guó)家之間尚存在較大差距，不敏感彈藥的研究還處于起步階段，尚未建立嚴(yán)格的不敏感彈藥試驗(yàn)和評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)體系。

為了促進(jìn)我國(guó)不敏感彈藥的發(fā)展，降低彈藥潛在危險(xiǎn)，應(yīng)從國(guó)家政策層面逐級(jí)推進(jìn)，明確各軍種的彈藥安全性需求，在不降低性能的基礎(chǔ)上提高彈藥對(duì)危險(xiǎn)刺激的可接受程度。在標(biāo)準(zhǔn)體系制定方面應(yīng)充分借鑒國(guó)外不敏感彈藥的試驗(yàn)體系和評(píng)定準(zhǔn)則，降低人力、財(cái)力成本，加快研究進(jìn)程。

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(責(zé)任編輯 周江川)

Standard Experiment Method of Insensitive Munition in NATO

YIN Zhen, WEN Quan, WANG Yu-shi, ZHANG Zhi-biao, YAN Li

(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)

In order to improve the safety of munition and help to promote the development of insensitive munition technology and establishment of experiment evaluation system, the standard experiment method and assessment system of insensitive munition in NATO was summarized and the design method and application status of insensitive munition was also introduced. For making a big difference of insensitive munition technology in China, some suggestions were put forward. Firstly, it should be gradually carried forward in national so that reach a consensus in all aspect. Secondly, the relationship between performance and cost was of great importance, which should be carefully managed, and besides the existing experiment method and evaluation system in NATO should be fully adopted.

insensitive munition; evaluation standard; experiment method; safety; NATO

2016-06-27；

2016-07-12

江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程項(xiàng)目(SJLX15_0145)

殷瑱(1990—)，男，碩士研究生，主要從事特種機(jī)械技術(shù)研究。

王雨時(shí)(1962—)，男，教授，主要從事引信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、彈藥安全系統(tǒng)與爆炸序列、引信機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究,E-mail:wyshi204@163.com。

10.11809/scbgxb2016.10.001

殷瑱， 聞泉， 王雨時(shí)， 等.北約不敏感彈藥標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(10):1-7.

format:YIN Zhen, WEN Quan, WANG Yu-shi, et al.Standard Experiment Method of Insensitive Munition in NATO[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(10):1-7.

TJ410.1

A

2096-2304(2016)10-0001-07