弹药安全性试验技术研究

弹药安全性试验技术研究

潘金凤

长虹机械厂541002

摘要：弹药安全性试验是测试弹药安全的重要措施，通过在不同场景下的弹药安全性试验，获取弹药反应数据，以作为不敏感弹药安全性研究中的依据，同时为弹药安全设计与防护提供指引，提高弹药在存储、装卸及使用过程中的安全性，防止因弹药殉爆而引发的不安全事件。本文针对弹药安全性试验中常用的跌落试验、子弹撞击试验、破片撞击试验、快速与慢速烤燃试验进行了分析，并提出了弹药安全性评估的方法，以期作为弹药安全性试验中的参考借鉴。

关键词：弹药安全性；安全试验技术；弹药跌落试验

弹药本身的安全性直接关系到弹药存储、运输及使用的安全。弹药中的含能材料在遭受撞击、攻击、烤燃等的情况下，会发生爆轰、爆炸、爆燃及燃烧等现象，爆炸产生的冲击波与碎片会对周围的设施、人员造成伤害，通过弹药安全性试验，评定弹药的响应类型、响应等级、冲击波与压力情况等，以进一步的优化弹药安全性设计与安全防护措施，确保弹药安全工作的有效性与可行性。

1.弹药安全性试验中常用的方法

1.1跌落试验

跌落试验是指在试验设计的高度下，释放弹药使其在重力的作用下，自由落体跌落，或者是根据弹药射出后飞行的曲线，设定其飞行异常的初始姿态，然后自由跌落，使用仪器设备收集弹药跌落过程与碰靶过程及燃烧、爆炸、爆轰等的数据信息。弹药跌落试验采用专门的跌落平台与测试系统，跌落平台设有提升机构、释放装置，以及由钢板混凝土基座支撑的试验架，作为弹药试验跌落的操作平台。以及由多种传感器、摄影设备与检测装置构成的测试系统，用于捕获弹药跌落后的各项反应与情况。一是传感器主要有速度传感器，用来测试及获取弹药从跌落开始至冲击地面时的加速度，应变传感器主要用来测试弹药各个部位瞬时应变；二是摄像机，高速摄像机拍摄弹药的运动轨迹，跟踪拍摄弹药释放至落地后的运动情况与反应情况。高清摄像机拍摄弹药落地后的反应情况，如第一落点，着地后反弹次数、反弹落点位置等，以高清影像清晰记录弹药着地后的运动轨迹与运动细节。红外摄像机，用来测量弹体的热点，判断弹药发生反应的可能性；三是冲击波超压测试装置，在弹药发生爆炸后测量冲击波超压数据。弹药跌落高度根据运输、装卸及发射高度进行设定，弹药着地后跌落的钢板，则是根据弹药装卸场景的不同进行设置，比如：模拟弹药装船场景，跌落高度可设定为12m，钢板厚度为75mm，长宽能保证弹药跌落后，不会跌出钢板之外。

1.2子弹撞击试验

子弹撞击试验检测的是子弹的抗弹性能，撞击子弹装药量最大的部位。在试验中使用到的仪器装置与材料主要有以下几个方面，一是测试工具，小口径发射枪与子弹；二是破片速度测试仪，在子弹撞击试验之前，使用该仪器选择子弹的速度。然后根据试验现场的实际情况，进行测试仪器、摄影装置、防护装置等的布置；三是在发射枪中装入子弹，确保子弹在枪中稳固，可承受试验中的撞击力，使用高速摄像机记录子弹从撞击至打到验证板后爆炸的全过程，获取完整清晰的自然碎片大小。子弹打到验证板上，会在板上留下损伤痕迹。以及使用冲击波超压测试装置，测量子弹撞击产生的冲击力与压力。汇总以上的检测结果，作为后续评估子弹安全性的依据。

1.3破片撞击试验

该试验检测的是弹药在爆炸后，自然破片撞击产生的推力，及对目标的破坏情况。通过破片撞击试验反映出弹药在战场中应用的实际表现，同时评价弹药在存储中与使用中的安全性，作为弹药安全防护中的参考数据。破片撞击试验系统与子弹撞击试验相近，其采用的是破片发射系统与次口径弹丸发射技术，并参照STANAG4496标准规定中的标准破片参数，进行高速的破片撞击。在破片撞击之前，使用高速与高清摄像机录制撞击画面，呈现出破片的破坏模式，使用速度测试仪测量破片的飞行速度，并运用冲击波超压测试装置记录破片撞击验证板时的冲击力与压力，评价破片撞击时的响应等级，完成对弹药破片的安全性评定。

1.4快速与慢速烤燃试验

采用烤燃弹药的试验方法，检测弹药在火灾中的安全性，烤燃试验分为快速烤燃与慢速烤燃两种方式。快速烤燃模拟火灾场景，弹药被火焰快速加热，确定弹药是否会发生反应，在试验操作中，在火焰环境系统中倒入燃料，利用远程点火系统点燃燃料生成火焰，然后使用悬挂系统将弹药悬挂在火焰中。在悬吊弹药过程中，使用温度测试设备、高清与高速摄像设备与红外摄影设备等，测量火焰温度、弹药温度，以及弹药发生爆炸后的自然破片，同时使用冲击波超压测试仪捕获弹药爆炸产生的冲击力。在烤燃试验中，火焰温度应在800℃以上，弹药底与燃料之间的距离超过40cm。慢速烤燃是按照一定的升温速率逐渐增加弹药烤燃的温度，检测弹药库周围失火时，库房弹药的安全性。在慢速烤燃初期，按照每分钟提高5℃的速度升温，当弹药温度达到50℃时，按照每小时3℃的速度升温，直到弹药发生反应。慢速烤燃试验使用专门的试验箱，在利用快速烤燃测试系统的基础上，增加了超压传感器与验证板，使用燃料均匀加热试验箱周围的空气，使箱内弹药温度均匀提升，同时使用K型热电偶温度测量装置检测其温度，利用超压传感器测量弹药反应产生的冲击波超压。

2.弹药安全性评估方法

弹药跌落、烤燃、子弹撞击试验的目的，是为了评定弹药在装卸、运输、存储及战场等场景下的安全性。在弹药安全性评价中，可参考国外的评估标准与政策，比如：北约标准局的STANAG 4439-2009 不敏感弹药的引入和评估政策（IM）、AOP-39《不敏感弹药的研制、评估和试验指南》（第3版）等，这些政策及指南，对弹药遭受撞击、跌落、烤燃等冲击时的响应类型与等级给出了具体明确的判断标准。例如：弹药爆轰（Ⅰ型），弹药中含能材料瞬间消耗，爆炸产生的冲击波等于计算值，弹药壳体碎裂、高速飞行，验证板出现塑性变形。爆炸（Ⅲ），弹药发生爆炸反应，所有或部分含能材料快速燃烧，壳体破碎，验证板表面存在燃尽或未燃尽的材料，表面出现弹坑。燃烧（V型），含能材料低压燃烧，弹药壳体有可能破裂，爆炸产生的压力较小，含能材料抛射距离＜15m，爆燃（IV型）是超过15m。无响应（Ⅵ型），含能材料、壳体、爆炸及碎片抛射等无任何反应。此外，在弹药的整个生命周期内会面临着掉落、油料着火、弹药攻击等威胁，需根据威胁的类型，对弹药的安全性进行考核，如弹药在装卸、运输过程中发生了掉落，采取跌落试验，弹药无反应、无破裂，表明弹药安全性合格，采用正常程序处理即可。弹药遭受攻击，像是小型武器攻击，采用子弹撞击试验，没有发生超过燃烧（V型）的反应，表明弹药安全性合格。破片攻击，使用破片撞击试验，弹药反应在V型以下，弹药安全性达标。

结语：弹药安全性试验技术是评定、考核弹药安全性的重要手段，通过模拟不同的场景，对弹药运输、存储、装卸及使用等进行安全性评价，确定在跌落、撞击、烤燃、攻击等情况下，弹药壳体、冲击波、碎片、含能材料抛射等情况，以作为弹药安全技术状态评定、安全性设计及安全性防护制定中的依据，全面提高弹药安全性工作的质量与水平。

参考文献：

[1]黄辉,黄亨建,王杰,等.安全弹药的发展思路与技术途径[J].含能材料,2023,31(10):1079-1087.

[2]胡杰,杜剑英,陈桦,等.破片撞击不敏感弹药研究进展[J].兵器装备工程学报,2022,(8):43-43.